impedanssianalyysistä

Impedanssianalyysi on menetelmä, jolla tutkitaan sähköisen piirin tai materiaalin vastetta vaihtelevalle jännitteelle tai virralle sen taajuuden funktiona. Se perustuu impedanssin, joka on yleistetty vastuksen käsite, mittaamiseen. Impedanssi koostuu resistiivisestä osasta (vastus) ja reaktiivisesta osasta (reaktanssi), joka voi olla induktiivista tai kapasitiivista.

Menetelmässä piiriin syötetään tunnettu vaihtojännite tai -virta ja mitataan vastaava virta tai jännite. Näiden kahden suureen suhde ja vaihe-ero paljastavat piirin impedanssin tietyllä taajuudella. Mittaamalla impedanssi useilla eri taajuuksilla saadaan käyrä, jota kutsutaan Bode-diagrammiksi tai impedanssispektrin.

Impedanssianalyysiä käytetään laajasti eri sovelluksissa. Elektroniikassa sitä hyödynnetään komponenttien, kuten kondensaattoreiden ja kelojen, karakterisoinnissa sekä suodattimien ja muiden piirien suunnittelussa ja vianetsinnässä. Materiaalitieteessä impedanssianalyysiä käytetään polymeerien, keramiikan ja elektrolyyttien sähköisten ominaisuuksien tutkimiseen. Biologisissa sovelluksissa sillä voidaan tutkia solukalvojen sähköisiä ominaisuuksia tai diagnosoida sairauksia.

Impedanssimittaukset suoritetaan tyypillisesti impedanssispektrometrillä, joka pystyy generoimaan tarkkoja, vaiheherkkiä mittauksia laajalla taajuusalueella. Tuloksena saatua dataa analysoidaan usein mallintamalla piiriä tai materiaalia ekvivalenttipiireillä, jotka sisältävät resistansseja, kapasitansseja ja induktansseja kuvaamaan mitattua käyttäytymistä.