книги / Специальные методы электрических измерений

циалов, термо-э. д. с. и пр.). Эти последние источники э. д. с. могут располагаться, вообще говоря, в самых не­ определенных местах схемы — как в плечах, так и в ука­ зательной диагонали. Поэтому интересно рассмотреть более общий случай работы мостовой схемы при нали­ чии в ней одновременно нескольких источников питания.

Исходя из основных свойств мостовой цепи, можно доказать, что если в этой цепи попарные произведения противолежащих плеч равны, то режим одной диагона­ ли не влияет на режим другой.

Это обстоятельство имеет большое значение для электроизмерительной техники. В частности, отсюда сле­ дует, что размыкание и замыкание, например, диагонали питания не изменяют в случае равновесия величины тока в указательной диагонали. На этом основан метод изме­ рения внутреннего сопротивления гальванических бата­ рей и аккумуляторов, заключающийся в том, что иссле­ дуемая батарея включается вместо одного из плеч, гене­ раторная диагональ при помощи ключа периодически замыкается и размыкается, а остальные плечи регулиру­ ются до достижения независимости показаний гальвано­ метра от положения ключа. На этой же теореме бази­ руется распространенный метод «ложного нуля», при­ меняемый для исключения влияния паразитных э* д. с. при мостовых измерениях. При работе по методу «лож­ ного нуля» предварительно определяется отклонение ука­ зателя при выключенном внешнем источнике питания (т. е. под воздействием только паразитных э. д. с. в пле­ чах). В дальнейшем после включейия питания мостовая/ цепь регулируется таким образом, чтобы указатель от-, метил не нуль, а то деление шкалы, которое было опре­ делено в начале процесса измерения. При этом включе­ ние и выключение источника питания не должны оказы­ вать влияния на отклонение указателя.

Рассмотрим теперь вопрос о выборе указателя к оди­ нарному мосту для случая, когда последний работает как уравновешенный. Чувствительность всего устрой­ ства будем считать достаточной, если относительные изменения регулируемого плеча, равные заданной отно­

сительной погрешности измерения бх= -^ ~ , вызывают

отклонения указателя не менее, чем на одно деление шкалы.

этом является установление границ изменения величины выходного сопротивления моста, определяющего ре­ жим успокоения гальванометра. В этом случае следует выбирать гальванометр с внешним критическим сопро­ тивлением, примерно равным среднему значению наи­ меньшего и наибольшего выходного сопротивления, и проверить по (5-18), удовлетворяет ли прибор требова­ ниям в отношен1И1И своей чувствительности на краях риа!пазона измеряемой величины.

Если гальванометр обладает значительным запасом чувствительности, можно рекомендовать введение шунти­ рующего и добавочного 'сопротивлений к нему, что поз­ волит, понизив чувствительность до нужных границ, по­ ставить его в критический режим успокоения. При этом выбор величин указанных сопротивлений может быть произведен таким образом, что даже значительные ко­ лебания Яс<1 практически не изменят успокоения галь­ ванометра.

5-3. ДВОЙНЫЕ (ШЕСТИПЛЕЧИЕ) МОСТЫ

Обычный одинарный четырехплечий мост представ­ ляет собой отличное средство для измерения сопротив­ лений,- средних по величине, порядка 5—10 ом и выше. В этих случаях результат может быть получен весьма совершенным, с очень малой погрешностью — порядка 0,1—0,01% и даже ниже (до 0,001%)-

При измерении меньших сопротивлений (от 1 до 5— 10 ом) уже начинают сказываться погрешности, обу­ словленные непостоянством переходных сопротивлений контактов, достигающие в этом случае величин порядка 0,1% и выше. Это происходит потому, что по самому принципу моста переходные сопротивления, включенные последовательно с плечевыми сопротивлениями, входят в измерительную схему и непосредственно сказываются на результате, складываясь с соответствующими сопро­ тивлениями плеч.

Наконец, в случае необходимости измерения очень малых сопротивлений—порядка 'Сотых *и тысячных долей ома (и вообще ниже 1 ом) переходные контактные со­ противления начинают играть решающую роль. Они ограничивают преимущества мостового метода и затруд­ няют его применение в форме четырехплечего моста для измерения очень малых сопротивлений. В этом случае

чтобы и второй сомножитель поправочного члена (5-22) был как можно меньше. Очевидно, что для этого необ­ ходимо, чтобы сопротивление г было как можно меньше. Для соблюдения этого плечо г выполняется в виде ко­ роткого отрезка достаточно толстого медного провода или шины.

Соблюдение всех этих мер предосторожности приво­ дит к тому, что в обычных условиях поправочный член (5-22), если не равен точно нулю, то во всяком случае настолько мал (погрешность не более одной сотой про­ цента), что им можно пренебречь. В большинстве слу­ чаев именно так и поступают, считая с?=0, и тогда, сле­ довательно,

Тем не менее все же следует иметь в виду, что иног­ да в измерительной практике встречаются случаи, когда пренебречь поправочным членом нельзя. К таким слу­ чаям относятся, например, поверка шунтов на большие силы тока (и вообще измерение очень малых сопротив­ лений), когда значения г достигают значений и даже иногда превышают их в несколько раз.

Эти соображения заставляют нас считаться с необхо­ димостью учета влияния поправочного члена. Поэтому представляет интерес проанализировать погрешность, возникающую в случае пренебрежения поправочным членом, и оценить для практически встречающихся слу­ чаев предельные ее значения. При этом удобно исходить из представления формулы поправочного члена в виде:

где

а

Введем теперь погрешности отдельных плеч, полагая:

^ = Яад(1 - ^ ;

(5-25)

жет, вообще говоря, колебаться в весьма широких пре­ делах. Отсюда вытекает необходимость в таких экспери­ ментальных приемах, которые позволили бы при измере­ ниях сравнительно несложным образом определять по­ правочный член или достаточно радикально исключать его влияние.

Поправочный член может быть вычислен по данным свидетельства о поверке моста при помощи формул (5-24) и (5-26), если знать величину сопротивления г. Последнее может быть определено различными способа­ ми, например простейшим — методом амперметра и вольтметра. Очевидно, однако, что такое определение по­ правочного члена требует громоздких вычислений.

Расчеты могут быть значительно упрощены, если иметь возможность произвести в процессе измерения не­ которые изменения схемы моста. Так, например, можно достаточно просто определить член ст следующим обра­ зом: измерение производится дважды: один раз при воз­ можно малом г, а другой раз — при известном, заведомо

для второго отсчета

*

Из этих уравнений получается:

Так как г* > г, то можно принять:

— ^4

Р ’

где /?4 и /?4* соответствуют первому и второму отсчетам. Определив таким образом ст и зная л получаем и зна­ чение поправочного члена с1. Однако несравненно удоб­ нее, естественно, методы, позволяющие исключить влия­ ние члена й экспериментально, в процессе измерения.