Компенсационный метод измерения, уравновешенные мосты

В компенсационном (нулевом) методе измеряемую величину ком­пенсируют другой величиной, значение которой известно с высокой степенью точности, разность между ними сводится к нулю за счет изменения известной величины. Применяемый в этом методе изме­рительный прибор (нуль-прибор) служит только для установления факта равенства двух величин или равенства нулю их разности. Примером компенсационного метода измерения может служить компенсационный метод измерения термоЭДС, измерение сопротив­ления уравновешенным мостом. Компенсационный метод обеспе­чивает высокую точность измерения, определяемую в основном точ­ностью задания известной величины, которой уравновешивается измеряемая величина, и чувствительностью нуль-прибора.

Компенсационный метод измерения, уравновешенные мосты - №1 - открытая онлайн библиотека Компенсационный метод измерения, уравновешенные мосты - №2 - открытая онлайн библиотека Компенсационный метод измерения, уравновешенные мосты - №3 - открытая онлайн библиотека Компенсационный метод измерения, уравновешенные мосты - №4 - открытая онлайн библиотека Компенсационный метод измерения, уравновешенные мосты - №5 - открытая онлайн библиотека Компенсационный метод измерения, уравновешенные мосты - №6 - открытая онлайн библиотека Одними из наиболее распространенных средств измерения сопротивления являются мостовые. Простейшая схема четырехплечего моста изображена на рис. 7.3. Схема содержит резисторы, источник питания Umr и измерительный прибор (ИП). При анализе мостовых схем следует пользоваться общепринятой терминологией. Точки а и Ъ к которым в параллельной цепи подводится напряжение питания образуют диагональ питания. Точки с и d, с которых напря­жение Uвых снимается на измерительный прибор, образуют измери-тельную'диагональ. Точки а, b, с, d называются вершинами моста. Резисторы между двумя соседними вершинами - R1 ,R2 ,Rм, Rх образуют плечи моста, Rx - резистор, сопротивление которого нужно измерить. Плечи, не имеющие общих вершин, называются противо­лежащими. В данном случае это резисторы R1 , и Rм, R2 и Rx. Плечи, имеющие общую вершину, называются смежными (прилежащими), т.е. это резисторы R1 , и R2, R2 и Rм, RM и RХ, Rx и R1 Плечи могут со­стоять из многих резисторов, включенных различными способами, резисторы могут входить и в диагонали. Плечи моста могут быть образованы не только активными сопротивлениями, но и индуктивными, емкостными или их сочетаниями. Типовой схемой является включение переменного резистора в качестве корректора нуля в одну из вершин моста, например между R1 и R2.

Уравновешенные мосты. Мосты подразделяются на уравнове­шенные и неуравновешенные. Состояние моста, при котором Uвых - О, называется равновесным состоянием, а мост в таком состоянии на­зывается уравновешенным. Этот метод измерения сопротивлении является разновидностью компенсационного (нулевого) метода измерений. Для уравновешивания моста при изменениях Rx исполь­зуется известное переменное сопротивление. На рис. 7.3 это магазин сопротивлений RM. При Uвых = О и Iип = 0, через RX и RM протекает один и тот же ток I1,, а через R1 ,R2 - ток 12, тогда RX I1 = R1 I2 и RM I1 = = R2 I2. Разделив эти равенства, получим Компенсационный метод измерения, уравновешенные мосты - №7 - открытая онлайн библиотека

Положительные стороны измерения сопротивления с помощью уравновешенного моста:

- независимость результата измерения от напряжения питания;

- линейная зависимость Rx от RM

- измерительный прибор выполняет только функции чувстви­тельного нуль-прибора (далее НП), фиксирующего отклонение напряжения измерительной диагонали от нулевого значения.

Компенсационный метод измерения, уравновешенные мосты - №8 - открытая онлайн библиотека Сопротивление соединительных проводов, с помощью которых резистор RX включен в схему моста на рис. 7.3 не показано. Вели предположить, что Rx это термосопротивление Rt, которое удалено от моста и соединено с ним двумя протяженными проводами с рас­пределенным сопротивлением Rл каждого, то значение Rx должно быть заменено на (Rt + 2Rл):

Компенсационный метод измерения, уравновешенные мосты - №9 - открытая онлайн библиотека (7.6)

Компенсационный метод измерения, уравновешенные мосты - №10 - открытая онлайн библиотека Для стабилизации характеристики моста сопротивление Rл с помощью подгоночных катушек доводится до определенного зна­чения. Однако при изменении температуры окружающей среды Rл будет изменяться. На изменение Rл (при неизменном Rt) мост будет реагировать как на изменение Rt - возникнет дополнительная погрешность. Для ее снижения используется трехпроводная схема подключения ТС. Для перехода к трехпроводной линии необходимо один из зажимов источника питания третьим проводом соединить с зажимом Rt..Перенос диагонали питания приводит к изменению плеч моста, условия равновесия и уравнения измерения (7.5):

Компенсационный метод измерения, уравновешенные мосты - №11 - открытая онлайн библиотека (7.6)

Эти выражения показывают, что использование трехпроводной схемы подключения ТС приводит к снижению влияния изменений сопротивления линий связи как на равновесие моста, так и на результат измерения Rt