книги / Приборы и методы измерения электрических величин.-1

Важное свойство моста — чувствительность по току, напряже­ нию, мощности.

Чувствительность моста — отношение изменения тока Д/г, напряжения А1/г или мощности ДРг в цепи индикатора равнове­ сия либо к относительному изменению сопротивления /?,• одного из плеч мостовой схемы, либо к абсолютному изменению сопротивле­ ния.

Чувствительность моста по

питания,регулировочного сопро­ тивления Яр, измеряемого сопротивления Ях, малого сопротивле­

ния Я, образцового сопротивления Я0- Измерительная часть цепи составлена резисторами сопротивлениями Яг — ЯЛ и внутренним сопротивлением индикатора равновесия Яг■ Преобразовав тре­ угольник сопротивлений Я3>Яц Я в эквивалентную звезду, можно получить схему одинарного моста, для которой условие равновесия записывается согласно соотношению /г = 0. Следовательно, из­ меряемое сопротивление

При Ях = Я3, Я$ = Я^ я малом сопротивлении Я (для полу­ чения малого значения Я берется короткий соединительный провод большого сечения) вторым членом в (11.18) можно пренебречь.

Двойной мост применяют для измерения малых сопротивлений (Ю-8—10 Ом).

Для исключения влияния соединительных проводов сопротивле­ ние резисторов /?! — # 4 измерительной цепи выбирается больше 10 Ом, а образцовое сопротивление — примерно того же порядка, что и измеряемое. Для подключения образцового и измеряемого ре-

зисторов в рабочую цепь служат токовые зажимы, в измерительную же цепь — потенциальные зажимы.

Уравновешенный одинарно-двойной мост постоянного тока типа Р329 совмещает в себе оба моста и позволяет измерять сопротивле­ ния 10-8—10® Ом.

Измерение высокоомных сопротивлений сопровождается умень­ шением токов в измерительных цепях моста, понижением чувстви­ тельности последнего, а также увеличением влияния внешних

.электромагнитных помех. При этом

и образцовое Я2 — Я0 сопротивления. Плечи отношения Я3 и Я4 представляют собой низкоомный вспо­ могательный делитель напряжения (регулируемое плечо # 4 — многодекадный магазин сопротивлений с верхним пределом 105 Ом, а плечо Р3 — набор образцовых мер с значениями 105 — 102 Ом).

В момент равновесия моста измеряемое сопротивление

Напряжение II измеряют вольтметром. Индикатором равновесия может быть электрометр электростатический или ламповый.

Мост Р4050 имеет вольтметр на плече # 4 = сопз1, а Я3 является регулируемым сопротивлением. Пределы измерения сопротивлений этого моста 10® — 1014 Ом с погрешностью 0,05— 2%. Пределы измерения мостовой схемы Р453 10-2 — 101®Ом.

Двуплечий мост (рис. 11.9) состоит из резисторов измеряемого Ях = %х и образцового # а — Я0, включенных в два плеча. Напря­ жения 0 а и 0 Ь подают от двух источников питания, включающих в себя устройства для ступенчатой Ех и плавной Яа регулировок на­ пряжений. Напряжения Иа и Ць измеряются магнитоэлектриче­ скими вольтметрами Ух и Уа.

Напряжение на зажимах индикатора равновесия (электрометра) с внутренним сопротивлением Яг

Ях, а затем добиваются равновесия, изменяя напряжение IIь. Мосты переменного тока для измерения сопротивления, индук­

тивности и емкости.

Измерение сопротивления, индуктивности и емкости выполня­ ется одинарными мостами переменного тока. Поскольку сопротив­ ления плеч моста переменного тока в общем случае комплексные

Чтобы напряжение на зажимах индикатора равновесия ИР моста переменного тока было равно нулю, необходимо одновременное вы­ полнение условий равновесия по модулю и фазе (последнее условие показывает, каким по характеру должны быть сопротивления плеч моста, чтобы обеспечить равновесие).

Условия равновесия моста можно записать в ином виде, пред­ ставив I в уравнении (11.23) в алгебраической форме (Я — актив­

в его схеме не менее двух регулируемых элементов. Для удобства

регулирования мосты строят таким образом, чтобы регулировочными элементами являлись резисторы. При сравнении емкости с индук­ тивностью регулируемые элементы располагают в противоположных плечах моста, а емкости с емкостью или индуктивности с индуктив­ ностью — в смежных. Правильный вы­

тивных составляющих в активных сопротивлениях и активных со­ ставляющих в реактивных сопротив­ лениях. Чем выше частота, при кото­ рой выполняется измерение, тем в большей степени проявляются эти погрешности. Для уменьшения по­ грешности мост переменного тока пи­ тают через разделительный трансфор­ матор, при этом заземление моста производится так, чтобы влияние па­ разитных емкостей и утечек было ми­ нимально возможным.

Погрешность моста задается по мо­ дулю сопротивления в процентах от измеряемого значения; по фазовому углу в значениях абсолютной погреш­ ности; двум составляющим, из кото­ рых одна Ь пропорциональна значе­ нию измеряемой величины (мульти­

пликативная), другая а имеет постоянное значение, характери­

+ (171)100].

Наиболее распространенный метод измерения индуктивности и емкости — нулевой (посредством моста переменного тока).

откуда измеряемая емкость и сопротивление потерь в последова­ тельной схеме замещения соответственно

ние образцовых реактивных элементов невысокой добротности; большая гибкость, обеспечивающая различные измерительные ре­ жимы. Применение трансформаторных мостовых схем позволило расширить диапазон измеряемых параметров примерно в 1000 раз. Наибольшее распространение получили трансформаторные мосты для сравнения одинаковых по характеру измеряемых и образцовых

сопротивлений.

Трансформаторные мосты содержат трансформатор напряжения ТрН, первичную обмотку которого подключают к источнику пита­ ния, а вторичную обмотку, состоящую из двух секций с числом вит-

ков щ и щ , соединяют через сопротивления (образцовое и измеряе­ мое) с соответствующими секциями первичной обмотки щ и щ трансформатора тока ТрТ. В цепь вторичной обмотки трансформа­

сердечнике трансформатора тока отсутствует и в его обмотках не на­ водится ЭДС; точки 3, 0, 4 имеют один и тот же потенциал.

где (/„, IIх — соответственно напряжения на 20 и 2Х.

При нулевом магнитном потоке в сердечнике трансформатора тока для ампер-витков обеих секций его первичной обмотки справед­

При уравновешивании моста изменяются отношения щ /щ и щ/иь'а, что позволяет расширить диапазон измерения измеряемой величины. Существуют различные схемные решения изменения этих соотношений: образцовые сопротивления с постоянными и перемен­ ными значениями; секционированная вторичная обмотка, имеющая отводы и позволяющая осуществлять ступенчатое переключение образцовых сопротивлений в различном сочетании; секционирован­ ная первичная обмотка трансформатора тока.

В трансформаторных мостах возможно раздельное, т. е. незави­ симое уравновешивание активной и реактивной составляющих ком­ плексного сопротивления. Изме­

вав треугольник сопротивлений 2Х, 23, 24в эквивалентную звезду. В полученной схеме смешанного соединения напряжение на зажи­ мах 1, 2

Из (11.39) измеряемое сопротивление 2Х =* 24 можно выразить через известные сопротивления.

В практической схеме (рис. 11.15, б) при определении активного сопротивления Рх и индуктивности 1Х катушки, включенной в плечо

Недостаток Т-образного одинарного моста — необходимость ис­ пользования высокочастотных переменных сопротивлений малого значения, создание которых сопряжено с рядом трудностей. Поэтому на практике чаще используют Т-образный двойной мост.

Условие равновесия Т-образного двойного моста (рис. 11.16, а) будет иметь место при

Измерение активной §х и реактивной Ьх составляющих проводи­ мости катушки (рис. 11.16,6) осуществляют методом замещения, который позволяет уменьшить влияние паразитных параметров на

результат измерения. Уравновешивание моста без измеряемой ка­ тушки при С0 = Со*, С2 = С2:

1/Д = со2С2/?1[1 + (С^А)]; 1/(юС) = со[С; + 2С + (СЗ/С,)]. (11.42)

Уравновешивание моста с подключенной измеряемой катушкой:

1/д+ & = ю*сяЯ1 ( н - а д :

Проводимости §х, Ьх определяются как разности двух измере­ ний:

§11.4. Резонансные измерители параметров элементов

ицепей

Измерение параметров элементов и цепей на высоких частотах выполняют методом замещения в сочетании с явлениями резонанса в цепи. Зависимость резонансной частоты колебательного контура от его индуктивности и емкости следующая:

На низких частотах резонанс проявляется менее резко, поэтому измерения выполняются на высоких частотах.

Резонансный прибор состоит из генератора высокой частоты ГВЧ, измерительного колебательного контура и индикатора резо­

если измеряемую катушку индуктивности включить параллельно образцовому конденсатору и измерять резонансную частоту, то значение индуктивности Ьх можно получить из (11.45). Также можно определить искомую емкость Сх, включив ее параллельно с образцовой катушкой индуктивности. Чтобы исключить влияние паразитных параметров на результаты измерения (емкость монтажа контура, собственную емкость катушки индуктивности, сопротив­ ления, вносимые в колебательный контур генератором высокой частоты и индикатором резонанса), резонансный способ применяют в сочетании с методом замещения. В этом случае измерения выпол­ няют дважды.

Вначале резонансный контур, состоящий из индуктивности I и образцовой емкости С0, настраивают в резонанс на частоту /0; при этом фиксируют значения /0 и емкости конденсатора Со1. Затем

параллельно образцовому конденсатору С0 подключают конденса­ тор Сх (рис. 11.18) и изменением (уменьшением) емкости образцо­ вого конденсатора добиваются резонанса при той же частоте /0;

Резонансный способ измерения индуктивности может быть ис­ пользован также в сочетании с методом замещения. На рис. 11.19 дана схема измерения малых индуктивностей Ьх, составляющих по­

следовательный колебательный контур с образцовым конденсато­ ром С0.

теризующих качество коле­ бательного контура и отдельных его.элементов, является доброт­

ность <2- На принципе резонанса работает измеритель непосредст­