Medidor de Impedância Vetorial

A impedância, que possui tanto magnitude quanto fase, é realmente um oponente ao fluxo de corrente em circuitos CA com a presença de uma tensão aplicada.

O Medidor de Impedância Vetorial é empregado para medir tanto a amplitude quanto o ângulo de fase da impedância (Z).

Normalmente, em outras técnicas de medição de impedância, os valores individuais de resistência e reatância são obtidos na forma retangular. Isso significa

Mas aqui, a impedância pode ser obtida na forma polar. Isso significa |Z| e o ângulo de fase (θ) da impedância podem ser adquiridos por este medidor. O circuito é mostrado abaixo.

Dois resistores com valores de resistência iguais são incorporados aqui. A queda de tensão através de RAB é EAB e aquela de RBC é EBC. Ambos os valores são iguais e equivalem à metade do valor da tensão de entrada (EAC).

Uma resistência padrão variável (RST) está conectada em série com a impedância (ZX) cujo valor deve ser obtido.

O método de desvio igual é usado para a determinação da magnitude da impedância desconhecida.

Isso é feito alcançando quedas de tensão iguais através do resistor variável e a impedância (EAD = ECD) e avaliando o resistor padrão calibrado (aqui é RST) que também é necessário para atingir esta condição.

O ângulo de fase da impedância (θ) pode ser adquirido a partir da leitura de tensão através de BD. Aqui é EBD.

O desvio do medidor variará de acordo com o fator Q (fator de qualidade) da impedância desconhecida conectada.

O Voltímetro de Tubo a Vácuo (VTVM) normalmente lê tensões AC que variam de 0V até o valor máximo. Quando a leitura de tensão é zero, o valor de Q será zero e o ângulo de fase será 0o.

Quando a leitura de tensão se torna o valor máximo, o valor de Q será infinito e o ângulo de fase será 90o.

O ângulo entre EAB e EAD será igual a θ/2 (metade do ângulo de fase da impedância desconhecida). Isso ocorre porque EAD = EDC.

Sabemos que a tensão entre A e B (EAB) será igual à metade da tensão entre A e C (EAC, que é a tensão de entrada). A leitura do voltímetro, EDB pode ser obtida em termos de θ/2. Portanto, θ (ângulo de fase) pode ser determinado. O diagrama vetorial é mostrado abaixo.

Para obter a primeira aproximação da magnitude e do ângulo de fase da impedância, este método é preferido. Para alcançar mais precisão na medição, o medidor de impedância vetorial comercial é preferido.

Medidor de Impedância Vetorial Comercial

A impedância pode ser medida diretamente usando um medidor de impedância vetorial comercial na forma polar. Apenas um único controle de balanceamento é usado neste para obter tanto o ângulo de fase quanto a magnitude da impedância.

Este método pode ser usado para determinar qualquer combinação de resistência (R), capacitância (C) e indutância (L). Além disso, pode medir impedâncias complexas em vez de elementos puros (C, L ou R).

A principal desvantagem nos circuitos de ponte convencionais, como muitos ajustes consecutivos, é eliminada aqui. A faixa de medições de impedância é de 0,5 a 100.000Ω, na faixa de frequência de 30 Hz a 40 kHz, quando um oscilador externo é usado para fornecer a alimentação.

As frequências geradas internamente são 1 kHz, 400 Hz ou 60 Hz e externamente até 20 kHz. A precisão nas leituras da magnitude da impedância é ± 1% e para o ângulo de fase, será ± 2%.

O circuito para a medição da magnitude da impedância é mostrado abaixo.

Aqui, para a medição da magnitude, RX é o resistor variável e pode ser alterado com o disco de calibração de impedância.

As quedas de tensão tanto do resistor variável quanto da impedância desconhecida (ZX) são feitas iguais ajustando este disco. Cada queda de tensão é amplificada usando dois módulos de amplificadores balanceados.

Isso é então dado à seção do retificador duplo conectado. Neste, a soma aritmética das saídas do retificador pode ser obtida como zero e isso é mostrado como a leitura nula no medidor indicador. Assim, a impedância desconhecida pode ser obtida diretamente do disco do resistor variável.

Em seguida, podemos ver como o ângulo de fase é obtido neste medidor. Primeiro, o interruptor é configurado na posição de calibração e a tensão injetada é calibrada.

Isso é feito configurando-o para obter o desvio de escala total no VTVM ou medidor indicador.

Depois disso, o interruptor de função é mantido na posição de fase. Nesta condição, o interruptor de função fará com que a saída do amplificador balanceado seja paralela antes de ir para a retificação.

Agora, a soma total das tensões AC, que vêm dos amplificadores, é definitivamente uma função da diferença vetorial entre as tensões AC nos amplificadores.

A tensão que é retificada como resultado desta diferença vetorial é indicada no medidor indicador ou DC VTVM. Isso é, na verdade, a medida do ângulo de fase entre a queda de tensão através da impedância desconhecida e o resistor variável.

Essas quedas de tensão serão iguais em magnitude, mas a fase é diferente. Portanto, o ângulo de fase é obtido pela leitura direta deste instrumento.

O fator de qualidade e o fator de dissipação também podem ser calculados a partir deste ângulo de fase, se necessário.

O diagrama do circuito para a medição do ângulo de fase (θ) é mostrado abaixo.

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