Impedanční analyzátor - Impedance analyzer

An analyzátor impedance je typ elektronické zkušební zařízení slouží k měření komplexu elektrická impedance jako funkce testovací frekvence.

Impedance je důležitý parametr používaný k charakterizaci elektronické komponenty, elektronické obvody a materiály použité k výrobě komponentů. Impedanční analýzu lze také použít k charakterizaci materiálů vykazujících dielektrické chování, jako jsou biologické tkáně, potraviny nebo geologické vzorky.

Impedanční analyzátory přicházejí ve třech odlišných hardwarových implementacích a tyto tři implementace mohou společně testovat ultra nízká frekvence na ultra vysoká frekvence a může měřit impedance od µΩ do TΩ.

Úkon

Impedanční analyzátory jsou třídou přístrojů, které měří složité elektrická impedance jako funkce frekvence. To zahrnuje fázově citlivé měření proudu a Napětí aplikován na testované zařízení, zatímco frekvence měření se v průběhu měření mění. Klíčovými specifikacemi analyzátoru impedance jsou frekvenční rozsah, rozsah impedance, přesnost absolutní impedance a přesnost fázového úhlu. Další specifikace zahrnují schopnost aplikovat zkreslení napětí a proudu při měření a rychlost měření[1].

Počítačem řízený analyzátor impedance založený na přímém režimu I-V s připojeným testovacím zařízením.
Počítačem řízený analyzátor impedance založený na přímém režimu I-V s připojeným testovacím zařízením.

Impedanční analyzátory obvykle nabízejí vysoce přesná měření impedance, např. se základní přesností až 0,05%,[2] a rozsah měření frekvence od µHz do GHz. Hodnoty impedance se mohou pohybovat po mnoho desetiletí od µΩ do TΩ, zatímco přesnost fázového úhlu je v rozmezí 10 milidegree. Měřené hodnoty impedance zahrnují absolutní impedanci, skutečnou a imaginární část měřené impedance a fázi mezi napětím a proudem. Parametry impedance odvozené z modelu, jako je vodivost, indukčnost a kapacita, se vypočítají na základě modelu náhradního obvodu a následně se zobrazí.

LCR metry poskytují také funkci měření impedance, obvykle s podobnou přesností, ale s nižším frekvenčním rozsahem. Frekvence měření LCR metrů je obecně pevná, nikoli tažená a nelze ji graficky zobrazit.

Komerční analyzátory impedance mají tři odlišné hardwarové implementace:
MetodaFrekvenční rozsahRozsah impedanceZákladní přesnost
Direct I-V (stejnosměrný proud-napětí)[3]µHz až 50 MHz10 µΩ až 100 TΩ0.05%
ABB (automaticky vyvážený most)[2]20 Hz až 120 MHz10 mΩ až 100 MΩ0.05%
RF-IV (vysokofrekvenční proud-napětí)[2]1 MHz až 3 GHz100 mΩ až 100 kΩ1%

Čtvrtá implementace, Vector Network Analyzer (VNA), lze považovat za samostatný nástroj. Na rozdíl od analyzátorů impedance VNA také měří impedanci, ale obvykle na mnohem vyšších frekvencích a s mnohem nižší přesností ve srovnání s analyzátory impedance.[4]

Aplikace

Impedanční analyzátory mají širokou škálu aplikací, včetně analýzy materiálu, charakterizace zařízení, testování komponent a bioimpedance.[2] Impedanční testování solárních fotovoltaických panelů a jejich řetězců je novou aplikací této metody. Průkopníkem je věda za touto aplikací a vývoj souvisejících nástrojů EmaZys kterou dánská technologická společnost a výrobce zkušebních zařízení. Vysoké napětí produkované solárními panely vedlo společnost EmaZys k vývoji vysoce specializovaných metodik, které lze použít k záznamu dat o impedanci i při stejnosměrném napětí kolem 1000 voltů.

Tabulka reakcí

Většina analyzátorů impedance je dodávána s grafem reaktance[5] který ukazuje hodnoty reaktance pro kapacitní reaktanci XC a indukční reaktance XL pro danou frekvenci. Přesnost přístroje je převedena do grafu, aby uživatel mohl rychle zjistit, jakou přesnost může pro danou frekvenci a reaktanci očekávat.

Viz také

Poznámky

  1. ^ Curych Instruments Co dělá skvělý analyzátor impedance, ze dne 5. září 2018
  2. ^ A b C d Keysight Technologies Příručka pro měření impedance, ze dne 2. listopadu 2016
  3. ^ Dumbrava, Vytautas & Svilainis, Linas (2008) Analýza nejistoty techniky měření impedance I-V, Měření, str. 9–14
  4. ^ Masahiro Horibe (2017) Porovnání výkonu mezi analyzátory impedance a vektorovými síťovými analyzátory pro měření impedance pod 100 MHz, 89. konference ARFTG pro mikrovlnné měření
  5. ^ Harold A. Wheeler (1950) Tabulka reakcí, Sborník I.R.E., str. 1392-1397