Электроизмерительные мосты

Электроизмерительные мосты предназначены для измерения R, L, C и функционально связанных с ними величин. В схеме электроизмерительного моста (ЭМ) на рис. 1.23: ас, св, вd, dа – плечи моста, ав – диагональ питания, cd – выходная (индикаторная) диагональ, E_n –источник питания, И – нуль-индикатор или показывающий прибор. В качестве нуль-индикатора в мостах постоянного тока (МПТ) используется магнитоэлектрические гальванометры, а в мостах переменного тока (МПерТ) – осциллографические индикаторы, электронные указатели и т.д.

Рис. 1.23.

В ЭМ осуществляется преобразование параметров плеч мостовой цепи в электрический сигнал. Если выходной сигнал моста равен нулю, то это характеризует уравновешенный режим. Если выходной сигнал не равен нулю, то мост работает в неуравновешенном режиме. Уравновешенные мосты используются для точного измерения R, L, C. Неуравновешенные мосты обладают меньшей точностью и обычно применяются для преобразования сопротивления плеч моста в напряжение или ток и широко используются при измерении неэлектрических величин.

Выходное напряжение моста постоянного тока при условии, что сопротивление индикатора R_и ®∞. Для уравновешивания в МПТ предусмотрено дискретное изменение R₂/R₄ с кратностью 10ⁿ (n – целое положительное или отрицательное число). Резистор R₃ выполняется в виде магазина сопротивлений, дискретность которого определяет число значащих цифр в результате измерения R_x (R₂ и R₄ называются плечами отношения, R₃ – плечом сравнения). Уравновешенный режим работы МПТ соответствует U_cd = 0, откуда вытекает уравнение равновесия МПТ R₁ R₄ = R₂ R₃. Отсюда R_x = R₃ R₂/R₄. Чувствительность МПТ , где S_cx – чувствительность мостовой схемы, S_и – чувствительность индикатора. Чувствительность МПТ возрастает с увеличением напряжения источника питания E_n, повышением чувствительности индикатора S_и и зависит от соотношения сопротивлений плеч моста и входного сопротивления индикатора. Основная относительная погрешность моста d_м, выраженная в процентах, численно равна классу точности моста К. Такие мосты позволяют измерять сопротивления от 10^-2 ¸ 10⁰ Ом до 10⁷ ¸ 10¹⁰ Ом.

Для мостов переменного тока характерно выполнение двух условий равновесия: - условие равенства модулей, j₁ + j₄ = j₂ + j₃ – условие равенства фаз и наличие, соответственно, двух уравновешивающих переменных параметров. В качестве примера рассмотрим МПерТ для измерения емкости конденсаторов с большими потерями (рис. 1.24.).

Комплексные сопротивления плеч, . Исходя из условия равновесия МПерТ Z₁Z₄ = Z₂Z₃, получим С_х = С_N R₂/R₁, R_x = R_NR₁/R₂, а тангенс угла d, характеризующий потери в конденсаторе С_х, будет равен tg d = 1/(wC_xR_x) = 1/(wC_NR_N).

Рис. 1.24.

Для уравновешивания МПерТ приходится поочередно изменять уравновешивающие параметры несколько раз, добиваясь в каждом случае минимального показания индикатора равновесия. Основная погрешность измерений с помощью МПерТ нормируется для рабочей части каждого из диапазонов и не должна превышать (в процентах) , где К – класс точности моста, m и M - коэффициенты, зависящие от предела измерений и вида измеряемой величины (указываются в техническом описании).

Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 617; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!