Векторный импедансметр

Импеданс, который имеет как величину, так и фазу, действительно является препятствием для тока в цепях переменного тока при наличии приложенного напряжения.

Векторный измеритель импеданса используется для измерения как амплитуды, так и фазового угла импеданса (Z).

Обычно, при других методах измерения импеданса, отдельные значения сопротивления и реактивности получают в прямоугольной форме. То есть

Но здесь, импеданс можно получить в полярной форме. То есть |Z| и фазовый угол (θ) импеданса можно получить с помощью этого измерителя. Схема показана ниже.

Здесь используются два резистора с одинаковыми значениями сопротивления. Напряжение на RAB равно EAB, а на RBC равно EBC. Оба значения одинаковы и равны половине значения входного напряжения (EAC).

Переменное стандартное сопротивление (RST) подключено последовательно к импедансу (ZX), значение которого необходимо определить.

Для определения величины неизвестного импеданса используется метод равных отклонений.

Это достигается путем достижения равных падений напряжения на переменном резисторе и импедансе (EAD = ECD) и оценки калиброванного стандартного резистора (здесь это RST), который также необходим для достижения этого условия.

Фазовый угол импеданса (θ) можно получить, взяв показания напряжения между BD. Здесь это EBD.

Отклонение стрелки будет меняться в соответствии с Q-фактором (коэффициентом качества) подключенного неизвестного импеданса.

Вакуумный вольтметр (VTVM) обычно измеряет переменное напряжение, которое изменяется от 0 В до максимального значения. Когда показание напряжения равно нулю, значение Q будет равно нулю, а фазовый угол будет 0o.

Когда показание напряжения достигает максимального значения, значение Q будет бесконечным, а фазовый угол будет 90o.

Угол между EAB и EAD будет равен θ/2 (половине фазового угла неизвестного импеданса). Это потому, что EAD = EDC.

Мы знаем, что напряжение между A и B (EAB) будет равно половине напряжения между A и C (EAC, которое является входным напряжением). Показание вольтметра, EDB, можно таким образом получить в терминах θ/2. Таким образом, θ (фазовый угол) можно определить. Векторная диаграмма показана ниже.

Для получения первого приближения величины и фазового угла импеданса этот метод предпочтителен. Для достижения большей точности измерения предпочтительно использовать коммерческий векторный измеритель импеданса.

Коммерческий векторный измеритель импеданса

Импеданс можно сразу измерить с помощью коммерческого векторного измерителя импеданса в полярной форме. Только один регулятор балансировки используется для получения как фазового угла, так и величины импеданса.

Этот метод может быть использован для определения любого сочетания сопротивления (R), емкости (C) и индуктивности (L). Кроме того, он может измерять сложные импедансы, а не чистые элементы (C, L или R).

Основной недостаток традиционных мостовых схем, такой как слишком много последовательных регулировок, устранен здесь. Диапазон измерений импеданса составляет от 0,5 до 100 000 Ом в диапазоне частот от 30 Гц до 40 кГц, когда используется внешний генератор для подачи питания.

Сгенерированные внутренние частоты составляют 1 кГц, 400 Гц или 60 Гц, а внешние — до 20 кГц. Точность измерений величины импеданса составляет ± 1%, а для фазового угла — ± 2%.

Схема для измерения величины импеданса показана ниже.

Здесь, для измерения величины, RX является переменным резистором, и его можно изменить с помощью калибровочного диска импеданса.

Падения напряжения на обоих переменном резисторе и неизвестном импедансе (ZX) делаются равными путем регулировки этого диска. Каждое падение напряжения усиливается с помощью двух модулей сбалансированных усилителей.

Затем это передается в секцию двойного выпрямителя, где арифметическая сумма выходов выпрямителя равна нулю, что показывается как нулевое показание указывающего прибора. Таким образом, неизвестный импеданс можно получить непосредственно с диска переменного резистора.

Далее рассмотрим, как получается фазовый угол в этом измерителе. Сначала переключатель устанавливается в положение калибровки, и вводится калиброванное напряжение.

Это делается путем установки полного отклонения стрелки VTVM или указывающего прибора.

После этого функциональный переключатель устанавливается в положение фазы. В этом состоянии функциональный переключатель делает выход сбалансированного усилителя параллельным перед выпрямлением.

Теперь суммарное AC-напряжение, полученное с усилителей, обязательно является функцией векторной разницы между AC-напряжениями на усилителях.

Напряжение, выпрямленное в результате этой векторной разницы, указывается на указывающем приборе или DC VTVM. Это фактически является мерой фазового угла между падением напряжения на неизвестном импедансе и переменном резисторе.

Эти падения напряжения будут одинаковы по величине, но фаза различна. Поэтому фазовый угол можно получить непосредственно с этого прибора.

Коэффициент качества и коэффициент потерь также можно вычислить из этого фазового угла, если это необходимо.

Схема для измерения фазового угла (θ) показана ниже.

Заявление: Уважайте оригиналы, хорошие статьи стоят того, чтобы ими делиться, если есть нарушение авторских прав, пожалуйста, свяжитесь для удаления.