ベクトルインピーダンスメータ

インピーダンスは、大きさと位相を持つもので、適用された電圧が存在するAC回路における電流の流れに対する真の抵抗です。

ベクトルインピーダンスメーターは、インピーダンス（Z）の振幅と位相角を測定するために使用されます。

通常、他のインピーダンスの測定技術では、抵抗値とリアクタンスの個々の値が直交形式で得られます。つまり

しかし、ここでは、インピーダンスを極形式で得ることができます。つまり、|Z|とインピーダンスの位相角（θ）をこのメーターで取得することができます。回路は以下の通りです。

等しい抵抗値を持つ2つの抵抗がここに組み込まれています。RABの電圧降下はEABであり、RBCのそれはEBCです。両方の値は同じで、入力電圧（EAC）の半分の値です。

変数の標準抵抗（RST）が、その値を得る必要があるインピーダンス（ZX）と直列に接続されています。

未知のインピーダンスの大きさを決定するために、等しい偏り法が使用されます。

これは、可変抵抗器とインピーダンス（EAD = ECD）の間の電圧降下を等しくし、この条件を達成するために必要なキャリブレーションされた標準抵抗（ここではRST）を評価することで行われます。

インピーダンスの位相角（θ）は、BD間の電圧読み取りから取得できます。ここでは、それがEBDです。

メーターの偏りは、接続された未知のインピーダンスのQ因子（品質因子）に応じて変化します。

真空管ボルトメーター（VTVM）は通常、0Vから最大値までの交流電圧を読み取ります。電圧読み取りがゼロの場合、Qの値はゼロになり、位相角は0oになります。

電圧読み取りが最大値になると、Qの値は無限大になり、位相角は90oになります。

EABとEADの間の角度はθ/2（未知のインピーダンスの位相角の半分）になります。これは、EAD = EDCであるためです。

私たちは、AとB間の電圧（EAB）が、AとC間の電圧（EAC、これは入力電圧です）の半分になることを知っています。電圧計の読み取り、EDBは、θ/2の項で得ることができます。したがって、θ（位相角）を決定することができます。ベクトル図は以下の通りです。

インピーダンスの大きさと位相角の最初の近似値を得るために、この方法が好まれます。より正確な測定のために、商業的なベクトルインピーダンスメーターが好まれます。

商業用ベクトルインピーダンスメーター

商用ベクトルインピーダンスメーターを使用して、インピーダンスを直ちに極形式で測定することができます。このメーターでは、インピーダンスの位相角と大きさを取得するために、単一のバランス制御のみが使用されます。

この方法は、抵抗（R）、容量（C）、およびインダクタンス（L）の任意の組み合わせを決定するために使用できます。さらに、純粋な要素（C、L、またはR）ではなく、複雑なインピーダンスを測定することもできます。

従来のブリッジ回路での多数の連続的な調整という主な欠点は、ここで排除されています。外部発振器を使用して供給される場合、インピーダンスの測定範囲は30 Hzから40 kHzの周波数範囲で0.5〜100,000Ωです。

内部で生成される周波数は1 kHzまたは400 Hzまたは60 Hzで、外部では最大20 kHzまでです。インピーダンスの大きさの読み取り精度は±1％で、位相角の場合は±2％です。

インピーダンスの大きさの測定のための回路は以下の通りです。

ここで、大きさの測定のために、RXは可変抵抗器であり、これにはキャリブレーションされたインピーダンスダイヤルで調整できます。

このダイヤルを調整することで、可変抵抗器と未知のインピーダンス（ZX）の電圧降下を等しくします。各電圧降下は、バランスアンプモジュールの2つを使用して増幅されます。

これらは次に、デュアル整流器のセクションに与えられます。ここでは、整流器の出力の算術和がゼロとなり、これが表示メーターのゼロ読みとして示されます。したがって、未知のインピーダンスは直接可変抵抗器のダイヤルから得ることができます。

次に、このメーターで位相角がどのように取得されるかを見ていきます。まず、スイッチをキャリブレーション位置に設定し、注入電圧をキャリブレーションします。

これは、VTVMまたは表示メーターで全スケールの偏りを得るように設定することで行われます。

その後、機能スイッチを位相位置に保持します。この状態では、機能スイッチは、整流前にバランスアンプの出力を並列にします。

現在、アンプからのAC電圧の合計は、アンプ上のAC電圧のベクトル差の関数です。

このベクトル差により整流された電圧は、表示メーターやDC VTVMで示されます。これは、未知のインピーダンスと可変抵抗器の間の電圧降下の位相角の実際の測定値です。

これらの電圧降下は大きさが同じですが、位相が異なります。したがって、この装置から直接読み取ることで位相角が得られます。

必要に応じて、この位相角から品質因子と損失因子も計算できます。

位相角（θ）の測定のための回路図は以下の通りです。

Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.