เครื่องวัดอิมพีแดนซ์เวกเตอร์
ความต้านทานซึ่งมีทั้งขนาดและเฟสเป็นอุปสรรคต่อการไหลของกระแสไฟฟ้าในวงจร AC ที่มีแรงดันไฟฟ้าที่ถูกนำไปใช้.
เครื่องวัดความต้านทานเวกเตอร์ (Vector Impedance Meter) ใช้วัดทั้งขนาดและความหน่วงของความต้านทาน (Z).
โดยปกติในการวัดความต้านทานด้วยเทคนิคอื่น ๆ ค่าของความต้านทานและปฏิกิริยาจะได้รับในรูปแบบสี่เหลี่ยมผืนผ้า นั่นคือ
แต่ที่นี่ ความต้านทานสามารถได้รับในรูปแบบเชิงขั้ว นั่นคือ |Z| และมุมเฟส (θ) ของความต้านทานสามารถได้รับจากเครื่องวัดนี้ เครื่องวัดนี้แสดงวงจรดังนี้
ตัวต้านทานสองตัวที่มีค่าความต้านทานเท่ากันถูกนำมาใช้ แรงดันตกคร่อม RAB คือ EAB และของ RBC คือ EBC ทั้งสองค่าเท่ากันและเท่ากับครึ่งหนึ่งของค่าแรงดันไฟฟ้าขาเข้า (EAC).
ตัวต้านทานมาตรฐานที่ปรับได้ (RST) ถูกเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับความต้านทาน (ZX) ที่ต้องการหาค่า.
ใช้วิธีการเบี่ยงเบนเท่ากันเพื่อกำหนดขนาดของความต้านทานที่ไม่ทราบค่า.
นี่คือการให้แรงดันตกคร่อมตัวต้านทานที่ปรับได้และความต้านทาน (EAD = ECD) มีค่าเท่ากันและประเมินตัวต้านทานมาตรฐานที่ได้รับการสอบเทียบ (ที่นี่คือ RST) ซึ่งจำเป็นสำหรับการทำให้เกิดสภาพนี้
มุมเฟสของความต้านทาน (θ) สามารถได้รับจากการอ่านแรงดันไฟฟ้าระหว่าง BD ที่นี่คือ EBD.
การเบี่ยงเบนของเครื่องวัดจะเปลี่ยนแปลงตามค่า Q (คุณภาพ) ของความต้านทานที่เชื่อมต่อ.
เครื่องวัดแรงดันไฟฟ้า VTVM (Vacuum Tube Voltmeter) โดยทั่วไปจะอ่านแรงดันไฟฟ้า AC ที่เปลี่ยนแปลงจาก 0V ถึงค่าสูงสุด เมื่ออ่านแรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์ ค่า Q จะเป็นศูนย์และมุมเฟสจะเป็น 0o.
เมื่ออ่านแรงดันไฟฟ้าเป็นค่าสูงสุด ค่า Q จะเป็นอนันต์และมุมเฟสจะเป็น 90o.
มุมระหว่าง EAB และ EAD จะเท่ากับ θ/2 (ครึ่งหนึ่งของมุมเฟสของความต้านทานที่ไม่ทราบค่า) นี่เป็นเพราะ EAD = EDC.
เรารู้ว่าแรงดันระหว่าง A และ B (EAB) จะเท่ากับครึ่งหนึ่งของแรงดันระหว่าง A และ C (EAC ซึ่งเป็นแรงดันขาเข้า) การอ่านค่าวอลต์มิเตอร์, EDB สามารถได้รับในรูปของ θ/2 ดังนั้น θ (มุมเฟส) สามารถกำหนดได้ แผนภาพเวกเตอร์แสดงด้านล่าง
สำหรับการได้รับการประมาณค่าแรกของขนาดและมุมเฟสของความต้านทาน วิธีนี้เป็นที่นิยม สำหรับการวัดที่แม่นยำมากขึ้นเครื่องวัดความต้านทานเวกเตอร์ทางการค้า (vector impedance meter) เป็นที่นิยม.
เครื่องวัดความต้านทานเวกเตอร์ทางการค้า
ความต้านทานสามารถวัดได้ทันทีโดยใช้เครื่องวัดความต้านทานเวกเตอร์ทางการค้าในรูปแบบเชิงขั้ว ใช้การควบคุมการสมดุลเพียงตัวเดียวในการได้ทั้งมุมเฟสและขนาดของความต้านทาน.
วิธีนี้สามารถใช้ในการกำหนดการรวมกันของความต้านทาน (R), ความจุ (C), และ อิน덕แทนซ์ (L) นอกจากนี้ยังสามารถวัดความต้านทานที่ซับซ้อนแทนที่จะเป็นองค์ประกอบบริสุทธิ์ (C, L, หรือ R).
ข้อเสียหลักในวงจรสะพานแบบเดิมเช่น การปรับหลายครั้งต่อเนื่องถูกกำจัดที่นี่ ช่วงการวัดของความต้านทานคือ 0.5 ถึง 100,000Ω ในช่วงความถี่ 30 Hz ถึง 40 kHz เมื่อใช้โอสซิลเลเตอร์ภายนอกในการให้พลังงาน.
ความถี่ที่สร้างขึ้นภายในคือ 1 kHz หรือ 400 Hz หรือ 60 Hz และภายนอกถึง 20 kHz ความแม่นยำในการอ่านค่าขนาดของความต้านทานคือ ± 1% และสำหรับมุมเฟสจะเป็น ± 2%.
วงจรสำหรับการวัดขนาดของความต้านทานแสดงด้านล่าง
ที่นี่ สำหรับการวัดขนาด RX คือตัวต้านทานที่ปรับได้และสามารถปรับได้โดยใช้ปุ่มหมุนความต้านทานที่ได้รับการสอบเทียบ.
แรงดันตกคร่อมของตัวต้านทานที่ปรับได้และความต้านทานที่ไม่ทราบค่า (ZX) ทำให้เท่ากันโดยการปรับปุ่มหมุนนี้ แรงดันตกคร่อมทั้งสองทำให้ขยายโดยใช้โมดูลของแอมปลิฟายเออร์ที่สมดุล.
นี่ถูกนำไปสู่ส่วนของเรคทิฟายเออร์คู่ที่เชื่อมต่อ ผลรวมเลขคณิตของเอาต์พุตของเรคทิฟายเออร์สามารถได้รับเป็นศูนย์และแสดงเป็นการอ่านค่าศูนย์ในเครื่องวัดที่ระบุ ดังนั้น ความต้านทานที่ไม่ทราบค่าสามารถได้รับโดยตรงจากปุ่มหมุนของตัวต้านทานที่ปรับได้.
ต่อไป เราจะเห็นว่ามุมเฟสได้รับอย่างไรในเครื่องวัดนี้ แรกสุด สวิตช์ถูกตั้งไว้ในตำแหน่งการสอบเทียบและแรงดันที่ฉีดเข้าไปได้รับการสอบเทียบ.
นี่ทำโดยการตั้งค่าเพื่อให้ได้การเบี่ยงเบนเต็มมาตราใน VTVM หรือเครื่องวัดที่ระบุ.
หลังจากนั้น สวิตช์ฟังก์ชันถูกตั้งไว้ในตำแหน่งเฟส ในสถานะนี้ สวิตช์ฟังก์ชันจะทำให้เอาต์พุตของแอมปลิฟายเออร์ที่สมดุลขนานก่อนไปสู่การเรคทิฟาย.
ตอนนี้ ผลรวมของแรงดันไฟฟ้า AC จากแอมปลิฟายเออร์แน่นอนเป็นฟังก์ชันของความแตกต่างเวกเตอร์ระหว่างแรงดันไฟฟ้า AC บนแอมปลิฟายเออร์.
แรงดันไฟฟ้าที่ได้รับการเรคทิฟายจากการความแตกต่างเวกเตอร์นี้แสดงในเครื่องวัดที่ระบุหรือ DC VTVM นี่คือการวัดมุมเฟสระหว่างแรงดันตกคร่อมความต้านทานที่ไม่ทราบค่าและตัวต้านทานที่ปรับได้.
แรงดันตกคร่อมเหล่านี้จะมีขนาดเท่ากันแต่มุมเฟสต่างกัน ดังนั้นมุมเฟสสามารถอ่านได้โดยตรงจากเครื่องวัดนี้.
ค่าคุณภาพและค่าการสูญเสียสามารถคำนวณได้จากมุมเฟสนี้หากจำเป็น.
แผนภาพวงจรสำหรับการวัดมุมเฟส (θ) แสดงด้านล่าง.
