シンクロスコープ（オシロスコープ）で、２つの周波数を組み合わせて未知インピーダンス（RLC直列回路）

シンクロスコープ（オシロスコープ）で、２つの周波数を組み合わせて未知インピーダンス（RLC直列回路）や偏角を求めて、
インピーダンス構成素子（L,C）を求める方法を教えてください。

例
f=2000Hz,2500Hzの時、L=？ｍH、C=？μF

質問者からの補足コメント

• オシロスコープの他には発振器、未知インピーダンス、可変抵抗器を利用しました。

    補足日時：2020/07/09 23:24

• 未知インピーダンス、抵抗、それぞれの機器の端子にオシロスコープのプローブが接続されています。

    補足日時：2020/07/09 23:32

• 図面がなく実験器具が接続された写真からはオシロスコープのプローブの接続が不安ですがこんな感じかと思います。

  
    補足日時：2020/07/10 00:57

• 図面がなく実験器具が接続された写真からはオシロスコープのプローブの接続が不安ですがこんな感じかと思います。

  
    補足日時：2020/07/10 00:57

• こんな感じです。ぐちゃぐちゃでわかりづらいかもです

  
    補足日時：2020/07/10 10:45

No.5 ベストアンサー 回答者： m-jiro 回答日時： 2020/07/10 15:23

#3です。

写真拝見。何をしようとしているかはわかります。

未知インピーダンスXと基準抵抗Rを直列にして交流電圧を加えると同じ大きさの電流が流れます。それぞれに生じる電圧の位相差を見ようとしています。（Xはコイルのみ、またはコンデンサのみとして話を進めます）
オシロはX-Y表示（1つの入力で垂直に振らせ、もう1つの入力で水平に振らせる）にして、いわゆるリサージュという図形を表示させます。
2つの入力が同位相なら斜めの1本の線になりますが、位相差があると楕円になります。楕円の形状から位相差を測ります。
形状と位相差の関係については下のリンクを見てください。初めの方にある 図3.1、表3.1 が関連部分です。
位相差を計算する式が最初のページの一番下にある 3.6式 です。
http://cc.ce.nihon-u.ac.jp/~ee-kiso/manual/2012/ …

位相差が45度（または135度）だと未知インピーダンスXと基準抵抗Rの大きさが等しくなります。
数式で書くと　｜jX｜＝R　です。
（Xがコイルだと45度、コンデンサだと135度。ただしオシロの接続の仕方によっては逆になる）

この写真では発振器の周波数とRを調整して位相差が45度（または135度）になる周波数とRを求め、以下の式からLやCの値を求めます。
Xがコイルならば、　2πfL ＝ R　　ですから、　　L ＝ R/(2πf)
Xがコンデンサなら、　1/(2πfC) ＝ R　　より　　C ＝ 1/(2πfR)

以上が原理ですが、実際にはものすごくやり難いはずです。
発振器の周波数や基準抵抗Rを変化させた時に位相だけが変わればラクチンなのですが電圧も変わります。つまりリサージュ図形が横長になったり縦長になったりします。そのたびに図形の寸法を測り直さねばならないので非常に面倒だと思います。

この回答へのお礼

長い間ありがとうございました！

お礼日時：2020/07/10 15:27

No.4 回答者： n556 回答日時： 2020/07/10 12:42

XY動作させているようですね。

X軸とY軸の感度を合わせてリサージュ図形の傾きから抵抗と未知インピーダンスの位相差がわかります。大きさで絶対値がわかります。

この回答へのお礼

ありがとうございました！

お礼日時：2020/07/10 15:26

No.3 回答者： m-jiro 回答日時： 2020/07/10 09:32

この図では知りたいことが書かれていない。

オシロへの2本の線はブローブ（信号線）とGNDですか？　（オシロは1チャンネルだけ使用）
それともオシロは2チャンネル使っていますか？
どの点と、どの点の間の波形を測っているのかがわからないと回路図の意味がありません。

オシロの表示はどうなっていますか？
波形が2つ出ていますか？
それとも楕円のような図（リサージュ波形という）が1つだけですか？

No.2 回答者： m-jiro 回答日時： 2020/07/10 00:41

#1です。

それらの機器をどのように接続したのですか？
　図面を添付してください。接続がわかるなら手書きでかまいません。
オシロスコープの表示波形はどうなりましたか？
それがわかればどのような原理を使っているのかがわかるので説明できるでしょう。

No.1 回答者： m-jiro 回答日時： 2020/07/09 23:05

オシロスコープは電圧波形を見るための機器です。

これ単独ではインピーダンスの測定はできません。
ほかに何かの機器を併用しますね。また装置間の接続はどうしていますか？
それらがわからないと説明も何もできません。