Termiä impedanssi käytetään yleisesti, jos joku yhdistää kaiuttimen ( vahvistin ) äänijärjestelmään se on yleensä useita ohmeja, jotka tulostetaan säännöllisesti useiden tulojen viereen tai lähtöliittimeen. Vaikka impedanssin ominaisuus on vähemmän ymmärretty, sanaa impedanssi käytetään monilla tekniikan aloilla viittaamaan vastustajana tehtyihin töihin. Joka tapauksessa tässä artikkelissa viitataan erityisesti sähköimpedanssiin, joka kuvaa resistanssin (R), induktiivisen reaktanssin (XL) ja kapasitiivisen reaktanssin (XC) yhteisvaikutusta vaihtovirtapiirissä riippumatta siitä, esiintyykö sitä yhdessä komponentissa vai koko komponentissa. piiri.

Mikä on sähköinen impedanssi?

Sähköinen impedanssi (tunnetaan myös nimellä lyhyt impedanssi) on lisäys vaihtovirran (AC) vastuksen määritelmään. Tämä tarkoittaa, että impedanssi sisältää sekä vastuksen (lämpöä aiheuttavan sähkövirran vastakohdat) että reaktanssin (tällaisen vastakkaisen virran mitta vaihtelee) - yksityiskohtaisesti, vastavirta sähkövirtojen vieressä. vuonna tasavirta (DC), sähköinen impedanssi on sama kuin vastus, paitsi että se ei pidä paikkaansa vaihtovirtapiireissä.

Sähköinen impedanssi

Impedanssi voi myös olla erilainen kuin vastus, kun DC-piiri muuttaa virtausta tavalla tai toisella - samanlainen kuin sähkökytkimen avaaminen ja sulkeminen , kuten havaitaan tietokoneissa, kun ne avaavat ja sulkevat kytkimet edustamaan ykköksiä ja nollia (binaarikieli). Impedanssin vastakohta on sisäänpääsy, joka on virran sallimisen mitta. Vasemmalla oleva kuva on monimutkainen impedanssitaso, jossa impedanssia edustaa Z, vastus on R ja reaktanssi X.

Sähköimpedanssitomografia (EIT)

Sähköisen impedanssitomografian (EIT) perusperiaate muistuttaa sähköistä resistanssitomografiaa (ERT) siten, että prosessiastian tai putken kehällä tehdään useita mittauksia ja yhdistetään, jotta saadaan tietoa prosessitilavuuden sähköisistä ominaisuuksista.

Sähköisen impedanssin tomografia

Sähköinen impedanssitomografia (EIT) on ei-invasiivinen lääketieteellinen kuvantamismenetelmä, jossa luku ruumiinosan johtavuudesta tai läpäisevyydestä on satunnainen pintaelektrodimittauksista. Sähkönjohtavuus riippuu vapaan ionin pitoisuudesta ja eroaa merkittävästi eri biologisissa kudoksissa (absoluuttinen EIT) tai yhden ja muiden vastaavien kudosten tai elinten erilaisissa käytännön tiloissa (suhteellinen tai toiminnallinen EIT). Suurin osa EIT-järjestelmistä käyttää vain vähän epäsäännöllisiä virtoja yhdellä taajuudella, mutta jotkut EIT-järjestelmät käyttävät erilaisia taajuuksia erottaakseen paremmin tavanomaisen ja epäillyn poikkeavan kudoksen saman elimen sisällä (monitaajuus-EIT tai sähköinen impedanssispektroskopia).

Monimutkainen impedanssi

Vastuksen, jonka arvo on R, impedanssi on R ohmia, todellinen luku. Ihanteellinen induktori on monimutkainen impedanssi

Z = j2πfL

Missä 'f' on taajuus Hertzissä ja L on induktanssi Henriesissä. Se on kuvitteellinen, koska ihanteellinen induktori voi yksinkertaisesti varastoida ja vapauttaa sähköenergiaa. Se ei voi hävittää sitä lämmönä kuin vastus. Vastaavasti ihanteellisen kondensaattorin monimutkainen impedanssi on

Z = -j / 2πfc

Missä ’C’ on kapasitanssi faradeissa.

Kompleksisen impedanssin käyttö

Eri komponentteja sisältävän vaihtovirtapiirin impedanssin käyttäytyminen muuttuu nopeasti hallitsemattomaksi, jos jännitteiden ja virran esittämiseen käytetään siniöitä ja kosineja. Matemaattinen rakenne, joka helpottaa monimutkaisten eksponenttifunktioiden monimutkaista käyttöä. Strategian tarvittavat osat ovat seuraavat

Matemaattinen suhde tekniikan pohjakerroksessa

ejωt = cosωt + sinωt

Kompleksisen eksponenttifunktion todellista osaa voidaan käyttää vaihtovirtajännitteen tai virran esittämiseen.

V = Vm COSωt

I = Im COS (ωt-φ)

Impedanssi voidaan sitten ilmaista kompleksisena eksponentiaalisena

Z = Vm / Im e-jØ = R + jX

Yksittäisten piirielementtien impedanssi voidaan sitten ilmaista puhtaina todellisina tai kuvitteellisina numeroina.

R –j / ωc jωL

Monimutkainen impedanssi RL: lle ja RC: lle

Monimutkaisen impedanssin käyttö on merkittävä tekniikka monikomponenttisten vaihtovirtapiirien käsittelyssä. Jos käytetään monimutkaista tasoa, jonka vastus on todellisella akselilla, kondensaattorin ja induktorin reaktanssia käsitellään kuvitteellisina numeroina. Komponenttien sarjakombinaatioille, kuten RL- ja RC-yhdistelmille, komponenttiarvot lisätään ikään kuin ne olisivat vektorin komponentteja. Nyt näytetään monimutkaisen impedanssin suorakulmainen muoto. Ne voidaan kirjoittaa myös napamuodossa. Impedanssit yhdistelmäpiireissä, kuten RLC-rinnakkaispiiri .

Monimutkainen impedanssi RL: lle ja RC: lle

Resistanssi ja reaktanssi

Vastus on pohjimmiltaan kitkaa elektronien liikkeitä vastaan. Se on jossain määrin kaikissa johtimissa (paitsi suprajohteita!), Ja erityisesti vastuksissa. Kun vaihtovirta kulkee vastuksen läpi, muodostuu jännitteen pudotus, joka on vaiheen kanssa virran kanssa. Vastus on matemaattisesti symboloitu R-kirjaimella, ja se mitataan ohmin yksikköinä (Ω).

Vastus- ja reaktiopiiri

Reaktanssi on olennaisesti inaktiivinen elektronien liikkeitä vastaan. Sitä on missä tahansa sähkö- tai magneettikentän kehittymisessä suhteessa käytettyyn jännitteeseen tai virtaan vastaavasti, mutta erityisesti kondensaattoreissa ja induktoreissa. Kun vaihtovirta kulkee puhtaan reaktanssin läpi, syntyy jännitehäviö, joka on 90 astetta vaiheen ulkopuolella virran kanssa. Reaktanssi on matemaattisesti symboli X-kirjaimella, ja se mitataan ohmin yksikköinä (Ω).

Impedanssin sovellukset

Impedanssilla ja vastuksella on molempia sovelluksia riippumatta siitä, pidätkö sitä vai ei, molemmat ovat omassa talossasi. Talosi sähköä ohjaa paneeli, jossa on sulakkeita. Kun käydään läpi sähköinen aalto, sulakkeet ovat käytettävissä katkaisemaan virta niin, että loukkaantuminen minimoidaan. Sulakkeet ovat samanlaisia kuin erittäin suuritehoiset vastukset, jotka pystyvät ottamaan iskut. Ilman niitä talosi sähköjärjestelmä paistisi ja sinun olisi tehtävä se kokonaan tyhjästä

Tämä ongelma voidaan ratkaista impedanssin ja vastuksen ansiosta. Toinen tilanne, jossa impedanssilla on merkitystä, on kondensaattorit. Kondensaattoreissa impedanssia käytetään piirilevyn sähkön virtauksen hallintaan. Ilman kondensaattoreita, jotka säätävät ja mukautettavaa sähkövirtausta, vaihtovirtaa käyttävä elektroniikka joko paistaa tai suuttuu. Koska vaihtovirta toimittaa sähköä vaihtelevalla pulssilla, on oltava portti, joka pidättää kaiken sähkön ja antaa sen mennä sujuvasti, jotta sähköpiiri ei ole ylikuormitettu tai alikuormitettu.

“Mikä seuraavista on jokaisen käyttöjärjestelmän ydinkomponentti? ”

Tässä artikkelissa olemme keskustelleet sähköpiiriteoriasta ja EIT: n (sähköinen impedanssitomografia) käsitteistä ja niiden toimintaperiaatteista, monimutkaisesta impedanssista, monimutkaisen impedanssin käytöstä, monimutkaisesta impedanssista RL- ja RC-piirikonsepteille sekä reaktanssista ja resistanssista. Lopuksi sähköisen impedanssin sovellukset. Lisäksi tätä käsitettä koskeviin kyselyihin tai sähkö- ja elektroniikkaprojektit , anna arvokkaat ehdotuksesi kommentoimalla alla olevassa kommenttiosassa. Tässä on kysymys sinulle, mitkä ovat sähköisen impedanssin sovellukset ?

Valokuvahyvitykset: