Главная Об электрических измерениях. Достоинства и недостатки





Рис. 2.35

Рис. 2.36

Это и есть условие равновесия одинарного моста постоянного тока, которое можно сформулировать следующим образом: для того чтобы мост был уравновешен, произведения сопротивлений противолежащих плеч должны быть равны. Если сопротивление одного из плеч неизвестно (например, i?i = 7?;), то условие (2.76) будет иметь вид

- R2R3/R4 •

Таким образом, измерение при помощи одинарного моста можно рассматривать как сравнение неизвестного сопротивления с образцовым сопротивлением R2 при сохранении неизменным отношением R3/R4. По этой причине плечо R2 назьшают плечом сравнения, плечи R3 и R4 -плечами отношения.

Одинарные мосты могут также работать на переменном токе. В зтом случае сопротивления плеч являются комплексными. Обобщенная схема моста переменного тока представлена на рис. 2.36. Индикатором нуля обычно служит электронный милливольтметр. Возможно также использование электронного индикатора нуля на базе электронно-лучевой трубки. Электронные индикаторы имеют очень большое входное сопротивление, что выгодно отличает их от электромеханических устройств, таких, как вибрационный гальванометр или телефонные наушники, которые тоже иногда используются в качестве индикаторов нуля.

Аналогично соотношению (2.76) условие равновесия одинарного моста переменного тока имеет вид

(2.77)

где21, 22,2з hZ/, - комплексные сопротивления плеч.

Как известно, любое комплексное число Z можно представить в показательной форме: - z. Используя это представление, получим



вместо условия (2.77) равенство

zyfj = Z2ePz3P, (2.78)

которое справедливо только в том случае, если выполняются вытекающие из него соотнощения

Z1Z4 =z2z3 (2.79)

\0i + \0а = \0г + \0ъ- (2.80)

Условие (2.79), требующее равенства произведений модулей комплексных сопротивлений противолежащих плеч, дополняется условием (2.80), налагающим требование равенства сумм их аргументов. Только одновременное выполнение соотнощений (2.79) и (2.80) обеспечивает равенство нулю напряжения на диагонали 1-2, в которую включен индикатор нуляРК (рис. 2.36).

Условия равновесия можно записать иначе, если воспользоваться не показательной, а алгебраической формой представления комплексных чисел Z =R +/Х где RviX- вещественная и мнимая части соответственно. В нашем случае символом обозначено комплексное сопротивление, а Л и X представляют собой активную и реактивную составляющие. В алгебраической форме условие (2.77) перепищется в виде

(i?i + jXy) (i?4 + JX) = (i?2 + ]Х2Шъ + ]Хг). (2.81)

Это равенство выполняется, если справедливы равенства для активных и реактивных частей:

RyR - = RRz - ХгХг (2.82)

RyX + RXi = R2X3 + R3X2 . (2.83)

Вновь требуется одновременное выполнение соотнощений (2.82) и (2.83).

Две пары равенств (2.79), (2.80) и (2.82), (2.83) полностью равноправны, и выбор того или другого определяется соображениями удобства при расчетах конкретных мостовых схем. Чтобы обеспечить выполнение двух условий одновременно, необходимо иметь не менее двух регулируемых элементов. Ими чаще всего являются резисторы и конденсаторы, поскольку они допускают более точную регулировку, чем ка-тущки индуктивности. На практике важно, чтобы мост можно было быстро, с Наименьшим числом элементарных операций по регулировке, уравновесить. Число таких операций, необходимых для достижения равновесия, характеризует "сходимость" моста. Правильный выбор



регулируемых элементов и их положения в плечах моста обеспечивает наилучшую сходимость, а следовательно, и наименьшее время измерений.

Чувствительность мостов. В соответствии с общим определением чувствительности электроизмерительных приборов чувствительность моста определяется как отношение изменения сигнала на его выходе (тока, напряжения, мощности) к вызвавшему его изменению измеряемой величшы (сопротивления, емкости и др.), т.е.

S = dY/dX, (2.84)

где S - чувствительность; Y - выходная величина; X- входная величина.

Если использовать конечные приращения, то чувствительность

S ДГ/ДХ, (2.85)

причем приращение входной величины АХ должно быть взято вблизи равновесия.

Так как мост состоит из мостовой схемы и указателя, то удобно рассматривать чувствительность моста в виде произведения чувствитель-ностей мостовой схемы и индикатора нуля: S = ScxShh-

В случае моста постоянного тока, когда индикатором служит магнитоэлектрический гальванометр, выходной величиной является отклонение стрелки или светового указателя, а входной - измеряемое сопротивлениеRx=Ri- Тогда выртжение (2.82) принимает вид

S = AalARi . (2.86)

Чувствительность моста можно представить в виде произведения двух величин

S = (Ла/Д/д)(Д ДЙ,) = SS , (2.87)

где AIq - ток, протекающий через рамку гальванометра; 5 - чувствительность гальванометра, а - чувствительность мостовой схемы к току.

Аналогишо можно определить чувствительность мостовой схемы к напряжению 5 = AU/ARi и к мощности Sp - ДРг/ДЙ!. Входящие в эти определения AUq и ДР являются приращениями напряжения и мощности в цепи гальванометра.

Если используется индикатор с очень высоким сопротивлением, например электронный индикатор, ток через который пренебрежимо мал, то чувствительность схег..ь» к напряжению Sfu является наиболее подходящей характерист:-::эй. Требуемая чувствительность достигается рациональным выбором мостовой схемы, индикатора нуля и напряжения питания моста.



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


0.0154