Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике 11-3. МОСТОВОЙ МЕТОДМосты постоянного тока. Одинарный мост постоянного тока (рис. 11-7) состоит из четырех плеч — резисторов, сопротивления которых соответственно равны
ток индикатора И равен нулю.
Рис. 11-7. Схема моста постоянного тока Следовательно, если сопротивления трех плеч известны, то из условия (11-3) легко определяется неизвестное сопротивление четвертого плеча. Например, пусть Мосты характеризуются относительной чувствительностью и погрешностью. Относительной чувствительностью называют отношение отклонения показания индикатора Да к относительному изменению сопротивления одного из плеч вблизи состояния равновесия, выраженному в процентах, т. е.
где Умножив и разделив правую часть равенства (11-4) на
Отсюда следует, что чувствительность моста определяется произведением чувствительности индикатора (в данном случае по току) и чувствительности измерительной мостовой цепи. Для повышения чувствительности в качестве индикатора применяют гальванометры или микроамперметры с двусторонней шкалой, а мостовую цепь стремятся сделать равноплечей, когда Основная погрешность моста постоянного тока определяется чувствительностью индикатора и погрешностью сопротивлений плеч, а также сопротивлениями монтажных проводов и контактов. Дополнительная погрешность возникает при изменении температуры и за счет сопротивления внешних соединительных проводов. Сопротивление последних можно измерить этим же мостом и вычесть из полученного результата. Однако если эти сопротивления меньше одного ома, то они измеряются со значительной погрешностью, и если измеряемое сопротивление
Рис. 11-8. Схема двойного моста Для измерения малых сопротивлений (от 1 до Напишем уравнения Кирхгофа для уравновешенного состояния двойного моста, т. е. когда ток гальванометра равен нулю:
Решив эту систему уравнений относительно
При конструировании и изготовлении двойных мостов резисторы плеч выполняют так, чтобы тогда второе слагаемое в выражении для
Равенства сопротивлений резисторов плеч Практически резистор Промышленность выпускает одинарные и одинарно-двойные мосты с классами точности 0,005; 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 2; 5.
Рис. 11-9. Схема мосга переменного тока Мосты переменного тока. Мост переменного тока состоит из четырех плеч — двух; полюсников с полными сопротивлениями 2 (рис. 11-9). В одну диагональ моста включен источник переменного напряжения (генератор низкой частоты)
Это условие можно представить иначе, подставив в формулу (11-5) выражения полных сопротивлений в показательной форме:
где Равенство (11-1) распадается на два условия равновесия
Отсюда следует, что мост переменного тока нужно уравновешивать регулировкой активной и реактивной составляющих плеч, т. е. равновесие осуществляется по модулям и по фазам. Нужно иметь в виду, что при изменении значений активных и реактивных составляющих одновременно изменяются и модуль и фаза, поэтому мост переменного тока можно привести в равновесие лишь методом последовательных приближений к нулевому показанию индикатора. Число поочередных регулировок обоих параметров характеризует сходимость моста, т. е. быстроту достижения равновесия. Сходимость определяется схемой и конструкцией моста.
Рис. 11-10. Схемы мостов для измерения емкостей (а) и индуктивностей (б) Второе условие равновесия моста переменного тока (11-7) определяет порядок включения двухполюсников относительно друг друга. Действительно, если в первое и третье плечи включены резисторы, то во втором и четвертом плечах должны находиться реактивные сопротивления разных знаков. Если в смежных плечах, например в первом и втором, стоят резисторы, в остальные смежные должны быть включены реактивные сопротивления одного знака. Очевидно, что одновременно во все плечи можно включать двухполюсники с сопротивлениями одинакового характера. Относительная чувствительность моста переменного тока определяется аналогично формуле (11-4). Основная погрешность зависит от погрешностей номинальных значений параметров элементов, образующих мост: сопротивлений, индуктивностей и емкостей монтажных проводов и переходных сопротивлений контактов. Выпускаются мосты переменного тока следующих классов точности: 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 2,0; 5,0. Рассмотрим схемы мостов переменного тока. На рис. 11-10, а представлен мост для измерения емкостей и тангенса угла потерь. Два его плеча составлены из магазинов сопротивлений и зистором с малым сопротивлением
откуда
Здесь
или его тангенс
На рис. 11-10, б представлен мост для измерения индуктивностей и добротностей катушек индуктивности. Плечи
откуда
Рассмотренные схемы мостов переменного тока конструктивно объединяют в универсальных мостах для измерения В радиотехнических устройствах широко применяются катушки индуктивности с ферромагнитными сердечниками, трансформаторы и дроссели с сердечниками, выполненными из электротехнической стали, пермаллоя и т. д. Индуктивность катушки с сердечником нелинейна, и ее значение зависит от значений приложенного к ней переменного напряжения и проходящего по ее виткам тока подмагничивания. Измерять индуктивность таких катушек нужно в схеме, имитирующей рабочие условия, т. е. обеспечивающей возможность установки определенных значений переменного напряжения и постоянного тока. Для этого мост снабжают двумя источниками питания — генератором переменного тока и выпрямителем, регулирующими элементами и измерительными приборами.
Рис. 11-11. Схемы Высокочастотные мосты. Для измерения параметров элементов цепей в диапазоне высоких частот (до 50 МГц) применяют Условие равновесия
В практической схеме (рис. 11-11,б) равновесие устанавливается с помощью плавнопеременных градуированных образцовых элементов: сдвоенного конденсатора
при измерении параметров конденсатора —
Двойной
В практической схеме (рис. 11-12, б) четыре плеча
Рис. 11-12. Схемы двойного К образцовому плечу подключают исследуемый двухполюсник
Затем включают измеряемый двухполюсник и с помощью конденсаторов
Составляющие проводимостей измеряемого двухполюсника определяют как разность двух измерений:
Влияние паразитных параметров исключается, и погрешность измерения определяется точностью градуировки шкал генератора и конденсаторов — образцового и стого плеча, а также точностью номиналов элементов, входящих в плечи моста. Трансформаторные мосты. Во многих приборах для измерения емкостей конденсаторов и паразитных емкостей различных элементов, а также проводимостей резисторов используют трансформаторные мосты (рис. 11-13). Мост состоит из двух трансформаторов — трансформатора напряжения
Рис. 11-13. Схема трансформаторного моста Трансформаторы выполнены с сильной связью между обмотками, и отношение напряжений и токов в них определяется отношением числа витков соответствующих обмоток. Равновесие моста, когда выходное напряжение равно нулю, устанавливается при условии
где
Подставив эти выражения в формулу (11-8) и решив полученные равенства относительно
При данном образцовом сопротивлении отводов через один виток. Такое число отводов позволяет осуществлять уравновешивание моста в больших пределах изменения сойротивлений Понятие об автоматических мостах. Для убыстрения процесса измерения параметров элементов цепей с сосредоточенными постоянными и для повышения точности измерений разработаны и широко используются автоматические мосты с цифровым отсчетом результата измерения в соответствующих единицах измеряемой величины. Уравновешивание моста постоянного тока осуществляется переключением резисторов в плечах с помощью электронных ключей. Сигналы управления переключателями формируются из напряжения разбаланса моста.
Рис. 11-14. Схема автоматического моста переменного тока с цифровой индикацией по модулю и фазе При достижении равновесия моста состояние электронных ключей соответствует в некотором коде значению измеренного сопротивления. Этот код преобразуется в единично-десятичный, который используется для управления цифровым индикатором. Уравновешивание моста переменного тока достигается регулировкой двух органов. Сигналы управления формируются из напряжения разбаланса двумя фазовыми детекторами, знаки выходных сигналов которых определяют направления изменения регулировок. Реализация процесса уравновешивания зависит от схемы моста. В мостах, плечи которых состоят из двухполюсников, регулируются сопротивления, а в трансформаторных мостах — число витков. Одна из возможных структурных схем автоматического моста переменного тока приведена на рис. 11-14. Автоматическая регулировка осуществляется реверсивными счетчиками пропорционально напряжению разбаланса, которое получается на выходах двух фазочувствительных детекторов
|
1 |
Оглавление
|