3.3. Чувствительность неоптимальной мостовой схемы

3.3.1. Целью исследования является определение чувствительности мостовой измерительной схемы при неоптимальных соотношениях параметров плеч моста, найденных в п. 3.1 лабораторной работы.

При этом предполагается, что датчик включен в первое плечо мостовой схемы.

2. В соответствии с вариантом задания набрать на магазинах сопротивлений, образующих плечи мостовой схемы, сопротивления R₁ и R₄ (см. табл.1).

На магазинах, образующих 2-е и 3-е плечи мостовой схемы, набрать сопротивления равные их неоптимальным значениям, которые получены в п. 3.1 лабораторной работы (см. выше).

2. Включить питание мостовой схемы, установив предварительно напряжение питания в соответствии с вариантом задания (см. табл.1). Подробно порядок выполнения этого раздела работы описан в п. 3.1.3 (см. выше).

3.3.4. Снять зависимости U₀₁ = f ₁ (R₁+∆ R₁) и U₀₂ = f ₂ (R₁-∆ R₁).

Результаты экспериментов и расчетов занести в таблицу, аналогичную табл. 4 (см. выше).

Подробно порядок выполнения этого раздела работы описан в п. 3.2.4 (см. выше).

3.4. Линейность мостовых схем

Целью исследования в данном разделе лабораторной работы является определение характеристик мостовых измерительных схем при различных вариантах включения датчиков.

При этом предполагается, что последовательно рассматриваются следующие варианты включения:

- датчик один и включен в первое плечо мостовой схемы;

- датчиков два и они включены в первое и второе плечи мостовой схемы;

- датчиков три и они включены в первое, во второе и в третье плечи мостовой схемы;

- датчиков четыре и они включены во все четыре плеча мостовой схемы;

3.4.1. Схема с одним датчиком

В соответствии с вариантом задания набрать на магазинах, образующих плечи мостовой схемы, сопротивления R₁, R₂, R₃ и R₄ (см. табл. 2).

Включить питание мостовой схемы, установив предварительно напряжение питания в соответствии с вариантом задания (см. табл.2). Подробно порядок выполнения этого раздела работы описан в п. 3.1.3 методических указаний (см. выше).

Снять зависимость U₀ = f (R_д), где R_д = R₁+∆R₁. Отметим, что R₁ – начальное сопротивление датчика в первом плече мостовой схемы (см. табл.2); ∆R₁ – изменение сопротивления датчика (в дальнейшем – «приращение»).

Значение приращения ∆R₁ определяется по формуле (4).

, (4)

где α – коэффициент, значения которого приведены в табл. 5.

Значения величин ∆R_1, R_д и U₀ заносятся в табл. 5 при проведении эксперимента. Значения расчетного выходного напряжения U_0Р заносятся в табл. 5 при составлении отчета по работе.

Таблица 5

Экспериментальные и расчетные значения

Параметры	Значения параметров
	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8
∆ R1, кОм	0
Rд = R1+∆ R1, кОм	R1
U0, мВ	0
U0Р, мВ	0

В табл. 5 приняты следующие обозначения:

α – коэффициент;

R₁ – начальное сопротивление датчика;

∆ R₁ – приращение сопротивления датчика

R_д = R₁+∆ R₁– сопротивление датчика (текущее);

U₀ – значение экспериментального выходного напряжения;

U_0Р – значение расчетного выходного напряжения.

3.4.2. Схема с двумя датчиками

В соответствии с вариантом задания набрать на магазинах, образующих плечи мостовой схемы, сопротивления R₁, R₂, R₃ и R₄ (см. табл. 2).

Включить питание мостовой схемы, установив предварительно напряжение питания в соответствии с вариантом задания (см. табл.2). Подробно порядок выполнения этого раздела работы описан в п. 3.1.3 методических указаний (см. выше).

Экспериментально определить зависимость U₀ = f (R_д1, R_д2),

где R_д1 = R₁+∆R₁ – текущее сопротивление датчика в первом плече мостовой схемы.

R_д2 = R₂-∆R₂ – текущее сопротивление датчика во втором плече мостовой схемы.

|∆R₁|=|∆R₂|=∆R – абсолютные приращения сопротивлений датчиков;

R₁ = R₂ – начальные сопротивления датчиков.

Значение приращения ∆R определяется по формуле (5).

, (5)

где α – коэффициент, значения которого приведены в табл. 6.

При проведении эксперимента приращения датчиков ∆R₁ и ∆R₂ должны быть равными и разнозначными (приращения ∆R₁ всегда положительны, а приращения ∆R₂ - всегда отрицательны).

Значения величин α, ∆R, R_д1, R_д2 и U₀ заносятся в табл. 6 при проведении эксперимента. Значения расчетного выходного напряжения U_0Р заносятся в табл. 6 при составлении отчета по работе.

Таблица 6

Экспериментальные и расчетные значения

Параметры	Значения параметров
	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8
∆ R1, кОм	0
Rд1 = R1+∆ R, кОм	R1
Rд2 = R2-∆ R, кОм	R2
U0, мВ	0
U0Р, мВ	0

Обозначения, принятые в табл. 6, соответствуют обозначениям приведенным выше.

3.4.3. Схема с тремя датчиками

В соответствии с вариантом задания набрать на магазинах, образующих плечи мостовой схемы, следующие сопротивления: в первом плече – R₁, во втором плече – R₂, в третьем плече R₃, в четвёртом плече – R₄( см. табл. 2).

Включить питание мостовой схемы, установив предварительно напряжение питания в соответствии с вариантом задания (см. табл. 2). Подробно порядок выполнения этого раздела работы описан в п. 3.1.3(см. выше).

Эксперементально определить зависимость U_o=f (R_д1, R_д2, R_д3),

где U_o - эксперементальное выходное напряжение;

R_д1 = R₁+ ΔR₁ – текущее сопротивление датчика в первом плече;

R_д2 = R₂ – ΔR₂ – текущее сопротивление датчика во втором плече;

R_д3 = R₃ – ΔR₃ – текущее сопротивление датчика в третьем плече;

R₁ = R₂ = R₃– начальные сопротивления датчиков;

|Δ R₁| = |Δ R₂|=|Δ R₃|= ΔR – приращения сопротивлений датчиков.

Значение приращения ΔR определяется по формуле (6).

, (6)

где α - коэффициент, изменяющийся от 0 до 0,8 (см. табл 7).

Значения величин α, ΔR, R_д1, R_д2, R_д3, и U_o заносятся в табл. 7 при проведении эксперимента. Значения расчетного выходного напряжения U_ор заносятся в табл. 7 при составлении отчета по работе.

Таблица 7

Экспериментальные и расчетные значения

Параметр	Значения параметра
α	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8
ΔR, кОм	0
Rд1= R1+ΔR1, кОм	R1
Rд2= R2–ΔR2, кОм	R2
Rд3= R3–ΔR3, кОм	R3
Uo, мВ	0
Uop, мВ	0
U, B

Обозначения, приведенные в табл.7, соответствуют обозначениям приведенным выше.

3.4.4. Схема с четырьмя датчиками

Собрать схему, приведенную на рис.2

Рис.2. Принципиальная электрическая схема измерительного моста при использовании четырех датчиков:

V – цифровой вольтметр, используемый для измерения напряжения питания U;

V₀ - цифровой вольтметр, используемый для измерения выходного напряжения U_0.

Остальные обозначения на рис.2 аналогичны обозначениям, принятых на рис.1.

Отметим, что схема на рис.2 отличатся от схемы на рис.1 подключением к источнику питания дополнительного цифрового вольтметра V.

Напряжение питания U измеряется на всех стадиях эксперимента и заноситься в протокол и в табл.7.

В соответствии с вариантом задания набрать на магазинах, образующих плечи мостовой схемы, сопротивления R₁, R₂, R₃ и R₄ ( см. табл. 2).

Включить питание мостовой схемы, установив предварительно заданное напряжение (см. табл. 2). Подробно порядок выполнения этого раздела работы описан в п. 3.1.3(см. выше).

Экспериментально определить зависимость U_o=f (R_д1, R_д2, R_д3,R_д4),

где U_o - экспериментальное выходное напряжение;

R_д1 = R₁+ ΔR₁ – текущее сопротивление датчика в первом плече;

R_д2 = R₂ – ΔR₂ – текущее сопротивление датчика во втором плече;

R_д3 = R₃ – ΔR₃ – текущее сопротивление датчика в третьем плече;

R_д4 = R₄ + ΔR₄ - текущее сопротивление датчика в третьем плече;

R₁ = R₂ = R₃= R₄ - начальные сопротивления датчиков;

|ΔR₁|=|ΔR₂|=|ΔR₃|=|ΔR₄|=ΔR – приращения сопротивлений датчиков.

Значение приращения ΔR определяется соотношением:

, (7)

где α - коэффициент, изменяющийся от 0 до 0,8 (см. табл 8).

Значения величин α, ΔR, R_д1, R_д2, R_д3, R_д4 и U_o заносятся в табл. 8 при проведении эксперимента. Значения расчетного выходного напряжения U_ор заносятся в табл. 8 при составлении отчета по работе.

Таблица 8

Экспериментальные и расчетные значения

Параметр	Значения параметра
α		0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8
ΔR, кОм		0
Rд1 = R1+ ΔR1, кОм		R1
Rд2 = R2 – ΔR2, кОм		R2
Rд3 = R3 – ΔR3, кОм		R3
Rд4 = R4 + ΔR4, кОм		R4
Uo, мВ		0
Uop, мВ		0

Обозначения, приведенные в табл.8, соответствуют обозначениям приведенным выше.