벡터 임피던스 미터

임피던스는 크기와 위상 모두를 가지며, 이는 AC 회로에서 전압이 적용되었을 때 전류의 흐름에 대한 진정한 장애물입니다.

벡터 임피던스 미터는 임피던스(Z)의 진폭과 위상 각도를 측정하는 데 사용됩니다.

일반적으로 다른 임피던스 측정 기법에서는 저항과 반응성의 개별 값이 직사각형 형태로 얻어집니다. 즉,

하지만 여기서는 임피던스를 극좌표 형태로 얻을 수 있습니다. 즉, 이 미터를 통해 |Z|와 임피던스의 위상 각(θ)을 얻을 수 있습니다. 회로는 아래에 표시되어 있습니다.

여기서 동일한 저항 값을 가진 두 저항이 통합되었습니다. RAB에 걸리는 전압 강하(EAB)와 RBC에 걸리는 전압 강하(EBC)는 같습니다. 두 값 모두 입력 전압(EAC)의 절반입니다.

변수 표준 저항(RST)은 측정해야 하는 임피던스(ZX)와 직렬로 연결됩니다.

등간격 방법이 알려지지 않은 임피던스의 크기를 결정하는 데 사용됩니다.

이는 변수 저항과 임피던스(EAD = ECD) 사이의 전압 강하를 동일하게 만드는 것과 이를 달성하기 위해 필요하다고 평가된 교정된 표준 저항(여기서는 RST)을 사용함으로써 이루어집니다.

임피던스의 위상 각(θ)은 BD 간의 전압을 측정하여 얻을 수 있습니다. 여기서는 EBD입니다.

미터의 편차는 연결된 알려지지 않은 임피던스의 Q 인자(품질 인자)에 따라 달라집니다.

진공관 볼트미터(VTVM)는 일반적으로 0V부터 최대값까지 변하는 교류 전압을 읽습니다. 전압 측정값이 0일 때, Q 값은 0이고 위상 각도는 0o입니다.

전압 측정값이 최대값이 되면, Q 값은 무한대가 되고 위상 각도는 90o가 됩니다.

EAB와 EAD 사이의 각도는 θ/2(알려지지 않은 임피던스의 위상 각의 절반)가 됩니다. 이는 EAD = EDC이기 때문입니다.

우리는 A와 B 간의 전압(EAB)이 A와 C 간의 전압(EAC, 즉 입력 전압)의 절반이라는 것을 알고 있습니다. 볼트미터의 측정값, EDB는 θ/2로 표현될 수 있습니다. 따라서 θ(위상 각)을 결정할 수 있습니다. 벡터 다이어그램은 아래에 표시되어 있습니다.

임피던스의 크기와 위상 각의 첫 번째 근사치를 얻기 위해 이 방법이 선호됩니다. 측정 정확도를 더 높이기 위해서는 상업용 벡터 임피던스 미터가 선호됩니다.

상업용 벡터 임피던스 미터

임피던스는 상업용 벡터 임피던스 미터를 사용하여 극좌표 형태로 직접 측정할 수 있습니다. 이 경우 임피던스의 위상 각과 크기를 얻기 위해 단일 균형 제어만 사용됩니다.

이 방법은 임피던스(R), 용량(C), 및 인덕턴스(L)의 모든 조합을 결정하는 데 사용할 수 있습니다. 또한 순수한 요소(C, L, 또는 R)보다 복잡한 임피던스를 측정할 수 있습니다.

전통적인 다리 회로에서 너무 많은 연속적인 조정이라는 주요 단점이 여기서는 제거됩니다. 외부 오실레이터가 공급원으로 사용될 때 임피던스의 측정 범위는 30 Hz에서 40 kHz의 주파수 범위에서 0.5~100,000Ω입니다.

내부에서 생성되는 주파수는 1 kHz 또는 400 Hz 또는 60 Hz이며 외부에서는 최대 20 kHz입니다. 임피던스 크기의 측정값의 정확도는 ±1%이고 위상 각의 경우 ±2%입니다.

임피던스 크기의 측정을 위한 회로는 아래에 표시되어 있습니다.

여기서 크기 측정을 위해 RX는 변수 저항이며, 이를 교정 임피던스 다이얼로 변경할 수 있습니다.

이 다이얼을 조정하여 변수 저항과 알려지지 않은 임피던스(ZX)의 전압 강하를 동일하게 만듭니다. 각 전압 강하는 두 모듈의 균형 증폭기를 사용하여 증폭됩니다.

이것은 다음으로 연결된 듀얼 정류기 섹션에 제공됩니다. 여기서 정류기의 출력 합계는 산술적으로 0이 되며, 이는 지시계의 널 측정으로 표시됩니다. 따라서 알려지지 않은 임피던스는 변수 저항의 다이얼에서 직접 얻을 수 있습니다.

다음으로, 이 미터에서 위상 각이 어떻게 얻어지는지 살펴보겠습니다. 먼저 스위치를 교정 위치로 설정하고 주입된 전압을 교정합니다.

VTVM 또는 지시계에서 전체 스케일 편차를 얻도록 설정합니다.

그런 다음, 함수 스위치를 위상 위치로 유지합니다. 이 상태에서 함수 스위치는 균형 증폭기의 출력을 정류 전에 병렬로 만듭니다.

이제 증폭기로부터의 AC 전압의 합계는 확실히 증폭기의 AC 전압 사이의 벡터 차이의 함수입니다.

이 벡터 차이로 인해 정류된 전압은 지시계 또는 DC VTVM에서 표시되며, 이는 사실 알려지지 않은 임피던스와 변수 저항 사이의 전압 강하의 위상 각의 측정값입니다.

이 전압 강하는 크기는 같지만 위상이 다릅니다. 따라서 위상 각은 이 기기에서 직접 읽어낼 수 있습니다.

필요하다면 이 위상 각을 통해 품질 인자와 소산 인자를 계산할 수도 있습니다.

위상 각(θ) 측정을 위한 회로 다이어그램은 아래에 표시되어 있습니다.

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