Главная Об электрических измерениях. Достоинства и недостатки



рабочего тока переключатель гальванометра ставят в положение НЭ и при помощи резистора Rp добиваются отсутствия тока в гальванометре. Это будет иметь место в том случае, если падение напряжения на установочном резисторе Ry равно ЭДС нормального элемента:

>-

IRy =£„

(2.67)

Таким образом, при отсутствии тока в цеш гальванометра рабочий ток

/ = E„/R

(2.68)

Р6 Рис. 2.31

После этого переходят ко второй операщ1и: переключатель гальванометра устанавливают в положение X и при помощи магазина резисторов 7?и устанавливают такое значение сопротивления R, при котором происходит уравновешивание измеряемого напряжения падением напряжения 1R. Это произойдет тогда, когда ток через гальванометр снова будет отсутствовать. В результате уравновешивания

= т.

(2.69)

После подстановки выражения для рабочего тока / (2.68) в (2.69) получим

(2.70)

Ux = iEJRy)R .

Чтобы избежать вычислений по (2.70) при каждом из актов измерений, удобно выбрать значение Ry таким, чтобы отношение E/Ry было числом, представимым в виде 10~", где п - целое. Если, например, n = 4,ToEif/Ry = Ю"" и соотношение (2.70) принимает вид

= 0,000 IjR.

При этом вычисление Ux существенно упрощается. Практически этап вычисления исключается полностью, так как на шкалах магазина резисторов i?n, при помощи которого устанавливается требуемое значение R, наносятся числовые отметки, сразу дающие значение Ux в вольтах.

К сожалению, ЭДС нормального элемента £„ хотя и слабо, но зависит от температуры. Поэтому значение отношения EfJRy может несколько отличаться от требуемого "круглого" значения 10"". Дли устранения такого отличия служит небольшой переменный резистор, который вместе с постоянным резистором входит в состав Ry. Перед измерением значение Ry несколько корректируется, чтобы компенсировать уход отношения Е /Ry за счет температурных измедений Е.

3-6016



При помощи компенсаторов можно измерять ЭДС и напряжения с весьма высокой точностью, так как резисторы и Ry могут иметь погрешности, не превышающие 0,001%. Значение ЭДС нормального элемента известно также с не меньшей точностью. Классы точности компенсаторов постоянного тока лежат в пределах от 0,0005 до 0,5. Верхний предел измерения не превосходит 1,5-2,5 В. Нижний предел может составлять единицы нановольт. Если вместо нормального элемента используется стабилизированный источник постоянного тока, то верхний предел измерения может быть повышен до нескольких десятков вольт. Для измерения более высоких напряжений применяются схемы с делителем напряжения. При этом, однако, утрачивается одно из основных достоинств компенсационного метода измерения - отсутствие потребления мощности от объекта измерения.

Компенсаторы используются также для точных косвенных измерений токов и сопротивлений. Для измерения тока 1 в цепь включается образцовый резистор, сопротивление Rq которого известно с большой точностью, и компенсатором измеряется падение напряжения U на этом сопротивлении. Ток вычисляется по формуле 1х = U/Rq. Для измерения сопротивления резистора jR последовательно с ним включается образцовый резистор Rq и в этой цепи устанавливается ток /. Падение напряжения на Rx и Rq измеряется компенсатором. Из уравнений

= х и f/o = IRo

следует формула для вычисления значения измеряемого сопротивления/?:

Rx = RoUJUq.

Автоматические компенсаторы постоянного тока. Измерения ручными компенсаторами требуют много времени. При этом не обеспечивается непрерьтное слежение за текущим значением измеряемой величины. Непосредственное использование схемы, представленной на рис. 2.31, для построения автоматических компенсаторов неудобно из-за трудности автоматизации описанных выше последовательных этапов процесса измерения, таких, как установка рабочего тока, сравнение измеряемого и известного напряжений, считывание результата измерения и т.д. Поэтому для построения автоматических компенсаторов используют другие схемы. Одна из наиболее распространенных приведена на рис. 2.32. В данном случае измеряемое напряжение Ux должно быть скомпенсировано напряжением Uqq, возникающим между точкой а и подвижным контактом б резистора jRp, выполненного в виде реохорда. Если компенсации нет, то некомпенсированная разность Ux - Uqq (после преобразования ее в переменное напряжение вибропреобразователем и усиления усилителем переменного тока) воздействует на реверсивный двигатель РД. Механическая связь двигателя с подвижным




R3 g j ff» I

Puc. 2.32

контактом б приводит к перемещению последнего.в направлении, обеспечивающем компенсацию измеряемого напряжения напряжением Сб. Двигатель при своем вращении перемещает также указатель вдоль щкалы компенсатора, обеспечивая возможность визуального считывания показаний. Кроме того, больпшнство автоматических компенсаторов имеют механизмы записи показаний на бумажной ленте или диске.

Требуемое значение рабочего тока устанавливается при помощи переменного резистора Ry, включенного последовательно со стабилизированным источником питания.

При правильной установке рабочего тока падение напряжения на резисторе R4 должно быть равно ЭДС нормального элемента. Такое значение выбрано потому, что его удобно контролировать при помощи образцового компенсатора, снабженного нормальным элементом. Для этого на резисторе R4 имеются специальные зажимы.

Погрепшость автоматических потенциометров не превыщает 0,5%. Время пробега указателем шкалы составляет несколько секунд. Порог чувствительности составляет доли милливольта.

Компенсаторы переменного тока. Компенсационный метод измерения может использоваться также для измерения переменного напряжения. Тогда, однако, приходится иметь дело с определением не одного, а двух параметров. Это связано с тем, что переменное (синусоидальное) напряжение определенной частоты характеризуется заданием его амплитуды и фазы либо при представлении в комплексном виде -заданием активной и реактивной частей. Поэтому для компенсации одного синусоидального напряжения другим необходимо, чтобы их частоты и амплитуды были равны, а фазы различались на 180°: U. =

Vi = iP2 ± 180°. Можно условие компенсации сформулировать по-другому, потребовав, чтобы активная и реактивная чаЬти одного напря-



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 [20] 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114


0.0139