Мостовые методы измерения параметров цепей.

Измерение параметров на переменном токе. Основными методами из­мерения параметров R, L, С на переменном токе являются мостовые и резонансные. Мостовые методы измерения являются более точными, но могут использоваться только в ограниченной полосе частот. Существует несколько разновидностей мостовых схем: четырехплечие, шестиплечие (двойные), уравновешенные, неуравновешенные и процентные. Управ­ление этими мостами может быть как ручным, так и автоматическим. Наибольшее распространение получили схемы четырехплечих уравно­вешенных мостов.

 

Рис. 11.3

 

Мостовой схемой называют цепь, четырехполюсник или многополюсник, коэффициент передачи которой при определен­ных условиях равен нулю. Эти условия называют условиями баланса или равновесия моста. Ветви цепи, сопротивления которых входят в условие равновесия, называют плечами моста.

Мостовые схемы широко применяются в измерительной технике для определения сопротивлений, емкости, индуктивности, частоты.

Основное уравнение моста. На рис. 10.3 ... — плечи моста, А В — диагональ питания, CD — индикаторная диаго­наль. Баланс моста характеризуется отсутствием напряжения между точками С и D при наличии напряжении в точках АВ. Напряжение на сопротивлении в момент баланса равно напряжению на , т. е. , а значение токов

и откуда

или

Окончательно уравнение баланса четырехплечного моста записы­вается так:

т. е. произведения сопротивлений противоположных плеч моста равны. Учитывая, что плечи моста — комплексные сопротивления, т. е.

, то

отсюда и , т. е. произведение модулей сопротивлений и сумма величин фазовых сдвигов противоположных плеч равны.

Измерение сопротивлений на постоянном токе. Упрощенная схема четырехплечего уравновешенного мос­та для измерений активных сопротивлений представлена на рис. 11.3, в которой в плечи моста включены резисторы. Магнитоэлектрический, электронный или цифровой нуль-индикатор () включается в диагональ моста, ток в которой в момент измерения должен быть установлен равным нулю. Настроив мост в баланс, неизвестное сопротивление можно выразить следующей формулой: .

Для достижения равновесия моста достаточно иметь один регулируе­мый параметр (резистор R). Пределы изме­ряемых сопротивлений для подобных мостов составляют от 10^-2 до 10⁷ Ом. Погрешности измерения — от сотых долей процента до нескольких процентов в зависимости от диапазона измерения. Погрешность мостового метода определяется также качеством изготовления образцовых резисторов и чувствительностью измерительного прибора, ее можно значительно увеличить, применив электронный усилитель.

Схема рис. 11.3 может быть создана в цифровом варианте. Для этого регулируемый резистор изготавливается в виде на­бора ряда сопротивлений, выполненных в соответствии с двоично-десятичным кодом. Сопротивления поочередно включаются в плечо из­мерительного моста до тех пор, пока схема не уравновесится. Положение ключей характеризует собой код измеряемой величины, поступающий затем в цифровое отсчетное устройство.

 

Контрольные вопросы

11.2.1. Чем определяется систематическая погрешность метода вольтметра-ампер­метра, как ее уменьшить?

11.2.2. Напишите основное уравнение баланса моста.