Vektorimpedansmätare

Impedans, som har både magnitud och fas, är verkligen ett motstånd för strömmens flöde i växelströmskretsar när det finns ett tillämpat spänning.

En vektorimpedansmätare används för att mäta både amplituden och fasvinkeln av impedansen (Z).

Vanligtvis, i andra mätmetoder för impedans, erhålls de enskilda värdena för resistans och reaktans i rektangulär form. Det vill säga

Men här kan impedansen erhållas i polär form. Det vill säga |Z| och fasvinkeln (θ) av impedansen kan erhållas med denna mätare. Kretsen visas nedan.

Två resistorer med lika resistansvärden är inkorporerade här. Spänningsfallet över RAB är EAB och det för RBC är EBC. Båda värdena är samma och det är lika med hälften av inmatningsspänningen (EAC).

En variabel standardresistor (RST) är ansluten i serie med impedansen (ZX) vars värde ska erhållas.

Metoden med lika avvikelse används för att fastställa magnituden av den okända impedansen.

Detta görs genom att uppnå lika spänningsfall över den variabla resistorn och impedansen (EAD = ECD) och utvärdera den kalibrerade standardresistorn (här är det RST) som också är nödvändig för att uppnå denna förhållande.

Fasvinkeln av impedansen (θ) kan erhållas genom att ta spänningsläsningen över BD. Här är det EBD.

Mätarens avvikelse kommer att variera i enlighet med Q-faktorn (kvalitetsfaktor) av den anslutna okända impedansen.

Vacuum Tube Voltmeter (VTVM) läser normalt AC-spänning som varierar från 0V till maxvärde. När spänningsläsningen är noll kommer Q-värdet att vara noll och fasvinkeln kommer att vara 0o.

När spänningsläsningen blir maxvärdet kommer Q-värdet att vara oändligt och fasvinkeln kommer att vara 90o.

Vinkeln mellan EAB och EAD kommer att vara lika med θ/2 (hälften av fasvinkeln för den okända impedansen). Detta beror på att EAD = EDC.

Vi vet att spänningen mellan A och B (EAB) kommer att vara lika med hälften av spänningen mellan A och C (EAC som är inmatningsspänningen). Läsningen av voltmätaren, EDB kan därmed erhållas i termer av θ/2. Därför kan θ (fasvinkel) fastställas. Vektordiagrammet visas nedan.

För att få den första approximationen av magnituden och fasvinkeln av impedansen föredras denna metod. För att uppnå större noggrannhet i mätningen föredras den kommersiella vektorimpedansmätaren.

Komersiell vektorimpedansmätare

Impedans kan direkt mätas genom att använda en kommersiell vektorimpedansmätare i polär form. Endast en enda balanseringkontroll används här för att få både fasvinkeln och magnituden av impedansen.

Denna metod kan användas för att bestämma vilken kombination som helst av resistans (R), kapacitans (C) och induktans (L). Dessutom kan den mäta komplexa impedanser snarare än rena element (C, L eller R).

Det huvudsakliga nackdelen i konventionella brokkretsar, som för många påföljande justeringar, tas bort här. Mätområdet för impedans är 0,5 till 100 000Ω över frekvensområdet 30 Hz till 40 kHz när en extern oscillator används för att ge strömförsörjning.

De genererade frekvenserna internt är 1 kHz, 400 Hz eller 60 Hz och externt upp till 20 kHz. Noggrannheten i läsningar av magnituden av impedansen är ± 1% och för fasvinkeln kommer den att vara ± 2%.

Kretsen för mätningen av magnituden av impedansen visas nedan.

Här, för magnitudsmätningen, är RX den variabla resistorn och den kan ändras med kalibreringsimpedansknappen.

Spänningsfallen för både den variabla resistorn och den okända impedansen (ZX) görs lika genom att justera denna knapp. Varje spänningsfall förstärks genom att använda två moduler av balanserade förstärkare.

Detta ges sedan till den dubbla rektifieringssektionen. Här kan den aritmetiska summan av rektifieringarnas utgångar erhållas som noll och detta visas som null-läsning i indikationsmätaren. Således kan den okända impedansen direkt erhållas från den variabla resistorns knapp.

Sedan kan vi se hur fasvinkeln erhålls i denna mätare. Först sätts kontakten i kalibreringspositionen och injicerad spänning kalibreras.

Detta görs genom att sätta det för att få fullskaleavvikelsen i VTVM eller indikationsmätaren.

Efter det hålls funktionskontakten i fasposition. I detta tillstånd gör funktionskontakten utgången av den balanserade förstärkaren parallell innan den går till rektifiering.

Nu är den totala summan av AC-spänningarna som kommer från förstärkarna definitivt en funktion av vektorskilnaden mellan AC-spänningarna på förstärkarna.

Spänningen som rektifieras som en följd av denna vektorskilnad indikeras i indikationsmätaren eller DC VTVM. Detta är faktiskt en mätning av fasvinkeln mellan spänningsfallet över den okända impedansen och den variabla resistorn.

Dessa spänningsfall kommer att vara samma i magnitud men fasen är olika. Således erhålls fasvinkeln genom direkta läsningar från detta instrument.

Kvalitetsfaktorn och dissipationsfaktorn kan också beräknas från denna fasvinkel om det behövs.

Kretsschemat för mätningen av fasvinkeln (θ) visas nedan.

Uttryck: Respektera originalartikeln, bra artiklar är värda att dela, om det finns upphovsrättsskydd kontakta för borttagning.