Villamosságtan | Felsőoktatás » Az impedancia mérés módszerei

Az impedancia mérés módszerei Igen sok fizikai jellemző változása átalakítható impedancia változássá. Pl erő, hőmérséklet, deformáció, páratartalom, stb. mérhető megfelelő átalakító segítségével impedancia méréssel Mérési pontosság szerint a módszerek két csoportba sorolhatók. Az Ohm-törvényen alapuló és a „három voltmérős” módszer gyorsan, könnyen megvalósítható, de a kapott mérési eredmények kis pontosságúak. Nagy pontosságú mérési eredményeket váltóáramú hidak segítségével kaphatunk. Impedancia mérés Ohm-törvény alapján: Ha váltóáramú áramkörbe kapcsoljuk az ismeretlen impedanciát, és megmérjük a rajta eső feszültség, valamint a rajta átfolyó áram effektív értékét, a váltóáramú Ohm-törvénnyel: Z=U/I A méréshez használható kapcsolásban az ampermérő nemcsak a vizsgált elemen átfolyó áramot, hanem a voltmérőn átfolyó áramot is méri. A voltmérő az ismeretlen elemen eső

feszültséget mutatja. A voltmérőn átfolyó áram meghatározható a voltmérő által mért U m feszültség és a voltmérő belső ellenállása segítségével: IV = Um / Rb Az impedancián átfolyó áram Kirchoff törvénnyel kiszámítható: I = Im - IV A mérési módszerből fakadó hibát kiküszöbölve: Z = U m / I = U m / [I m – (U m / R b )] Így az impedancia abszolútértékét kapjuk meg. Ha a mérést egyenáramú tápegységet használva végezzük, megmérhetjük az impedancia valós részét, az ohmikus ellenállást. Ezek ismeretében a fázisszög is számítható. Három voltmérős módszer: Az ismeretlen impedanciát egy ismert R 0 ellenállással kapcsoljuk sorba. V 1 voltmérő az ismert ellenálláson, V 2 az ismeretlen impedancián, és V 3 a kettőn együttesen eső feszültséget mutatja. A három feszültség ismeretében a hálózat fazorábrája megszerkeszthető: U3 = U1 + U2 Az impedancia fázisszöge: cos  = (U 3 2 – U 1 2 – U 2 2) /

(2 U 1 U 2 ) Az ellenálláson és az impedancián ugyanaz az áram folyik keresztül, tehát: U 1 = I R 0 és U 2 = I Z  Z = R 0 (U 2 / U 1 )  R X = Z * cos  és X X = Z sin  A mérésben elkövetett hiba akkor a legkisebb, ha R és Z azonos nagyságúak. Impedancia mérés váltóáramú híd segítségével: Az ismeretlen impedanciát Z 1 helyére kötjük, Z 2 , Z 3 , és Z 4 ismert impedanciák. A tápfeszültség bekapcsolása után a nullindikátor kitér. Ezután az ismert impedanciák változtatásával a hidat kiegyenlítjük. A kiegyenlítettség létrejöttekor a nullindikátor zérust jelez. Ha a híd kiegyenlített: Z 1 = (Z 2 / Z 4 ) * Z 3 Mivel a híd kiegyenlítéséhez két feltétel egyidejű teljesülése szükséges, mindig két elem változtatása szükséges ehhez