Главная Об электрических измерениях. Достоинства и недостатки



Источник питания U и нагрузка Лн могут меняться местами (рис. 4.26, а и б), при этом чувствительность моста также изменяется.

Мосты обычно проектируют так, что напряжение на измерительной диагонали отсутствует, если на дифференциальный преобразователь не воздействует входная величина и его якорь находится в среднем положении. При этом сопротивления плеч Zi и Z2 равны между собой, их значения принимаем за Zq. При перемещении якоря сопротивление одной секции становится равным Zi =Zo + AZt, сопротивление другой Z2 = Zo - 42 • Изменения сопротивлений AZi = joALi и AZ2 = = /o;AL2. соответствующие некоторому перемещению якоря относительно его среднего положения, в общем случае не равны между собой в силу нелинейности функции преобразования. Однако если перемещение мало, то их различия незначительны. Положим, что при малых перемещениях якоря относительно его среднего положения изменение сопротивлений линейно зависит от перемещения якоря х. При этом

AZi = AZ2 = AZ. . (4.103)

Изменения сопротивлений преобразователей обычно невелики, и можно считать, что напряжение на измерительной диагонали моста изменяется пропорционально AZ/Z. В этом случае функция преобразования мостовой схемы характеризуется только чувствительностью

сх = U.,J(Z/Zo), (4.104)

где - напряжение на измерительной диагонали при изменении со-

противления преобразователя, равном AZ.

Чувствительность схемы 5сх, как и выходное напряжение Ubux> является комплексной величиной. Ее аргумент определяет фазовый сдвиг напряжения на измерительной диагонали моста относительно напряжения питания. Определим чувствительйость для схемы, приведенной на рис. 4.26, а. В режиме холостого хода, когда Ry, = 0°,

-вых, x = URl(Z2 + Л) - mliZy + R) =

= 2URAZl[(Zo +Rf + AZ]

2URAZl(Zo + Ry, (4.105)

поскольку \AZ\< (Zo + R)\.

Подставив значение (Цвых, x) в (4.104), получим выражение для чувствительности схемы в режиме холостого хода:

S = 2URZoKZo + R)\ (4.106)

Когда сопротивление нагрузки Ry, соизмеримо с другими сопротивлениями цепи, для определения чувствительности Sex нужно определить напряжение на Ryy. Согласно теореме об активном двухполюснике это




-----1 Ь а)

Рис. 4.27

напряжение (рис. 4.27, а)

(4.107)

где - сопротивление мостовой цепи со стороны нагрузки между точками а - b при закороченном источнике напряжения (точки с - d на рис. 4.26,6).

Подставив (4.107) в (4.104), получим

(4.108)

Преобразовав схему моста (рис. 4.26, а), как показано на рис. 4.27, б, получим

(4.109)

Z. =ZiRI (Zi + R) +Z2RI{Z2 + R).

Подставив значения Zi =Zo + 4ZhZ2 = Zo - AZh проведя алгебраические преобразования, в ходе которых считаем \AZ \ <\{R + Zo) I и поэтому пренебрегаем значением AZ, получим

Z. = 2Zoi?/(Zo +R). (4.110)

Следовательно, чувствительность схемы при включенном сопротивлении нагрузки Rii

сх =

2URZoRh

{R + Zo)l2ZoR + R(R + Zq)]

(4.111)

Аналогично можно определить выражения для чувствительности других схем. Например, чувствительность схемы рис. 4.26, б в режиме холостого хода

не зависит от параметров цепи.

(4.112)



Из (4.105) следует, что напряжение на выходе моста Цвых пропорционально AZ. При изменении знака AZ с плюса на минус также изменяет знак напряжение Ubux- ДДЯ переменного напряжения это соответствует изменению его фазы на 180°.

Можно показать, что чувствительность схем, приведенных на рис. 4.26, р, сможет быть вьпде, чем чувствительность рассмотренных схем. В схеме рис. 4.26, г имеется возможность согласования сопротивления нагрузки с выходным сопротивлением моста; цепи питания моста и нагрузки гальванически не соединены.

Погрешность индуктивных преобразователей. Температурная погрешность индуктивных преобразователей в основном обусловлена изменением активной составляющей их сопротивления. Эта погрешность аддитивна и уменьшается в случае применения мостовых схем. Кроме того, при изменении температуры изменяется магнитная проницаемость стали, что приводит к некоторому дополнительному изменению аддитивной и мультипликативной погрешностей.

При изменении напряжения питания меняется магнитная проницаемость магнитопровода преобразователя, а следовательно, его сопро- . тивление и чувствительность. Изменяется также чувствительность мостовой измерительной цепи. Изменение сопротивления приводит к аддитивной погрешности и компенсируется мостовой цепью. Изменение чувствительности создает мультипликативную погрешность. Для ее уменьшения либо стабилизируют напряжение источника питания моста, либо применяют компенсационные схемы измерения.

Изменение частоты питающего напряжения приводит к изменению сопротивления резисторов, включенных в мост, и меняет чувствительность. Малую погрешность имеют мостовые схемы (рис. 4,26,6), у которых чувствительность в режиме холостого хода 5сх,х не зависит от параметров цепи. У других схем для уменьшения погрешности нужно стабилизировать частоту питающего напряжения.

При перемещении якоря преобразователя изменяется выходное напряжение моста. При среднем положении якоря должно быть Хвых = = 0. Однако практически имеется небольшое напряжение, что приводит к аддитивной погрешности измерительного моста. Для балансировки мостов переменного тока необходима раздельная регулировка действительной и мнимой составляющих его выходного нагряжения. В мостах с индуктивными преобразователями одна составляющая регулируется пфемещением якоря преобразователя, другая - цутем регулировки других сопротивлений (например, сопротивлений R в схеме рис. 4.26,а). Если регулировка сделана недостаточно тщательно, то изменением положения якоря нельзя полностью сбалансировать схему.

Другая причина погрешности моста заключается в том, что в питающем напряжении помимо напряжения с основной частотой имеются составляющие с кратными частотами и с частотой промьппленной сети. Реальный мост переменного тока, питающийся таким напряже-154



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


0.0099