18 Измерительные компенсаторы

Стрелочные приборы измеряют токи и напряжения с точностью, которая не превышает (0,05 0,1 0,2)%. Гораздо большую точность можно получить с помощью компенсационного метода.

Компенсационный метод измерения состоит в сравнении неизвестного и известного с высокой точностью напряжения, причем в момент измерения оба они должны быть равны между собой, должны быть противоположно направлены и они компенсируют друг друга и в сумме должны давать 0. Приборы, основанные на компенсационном методу называются компенсаторами ил потенциометрами. Они имеют классы точности 0,0005; 0,001; 0,002; 0,005; 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5.

Рабочая цепь компенсатора состоит из источника питания, вспомогательного переменного сопротивления и двух образцовых сопротивлений R_N и R_K . по рабочей цепи течет ток I_раб и создает на образцовых сопротивлениях два образцовых напряжения. СУ – это гальванометр, очень чувствительный и точный прибор, который используется для измерения очень малых токов или в качестве нулевого прибора. Показывающего отсутствие тока в цепи. Гальванометр можно подключить либо к нормальному элементу, либо к неизвестному напряжению U_X .

1. Подключим гальванометр к нормальному элементу Е_н . Будем измерять рабочий ток резистором R_всп и напряжение на сопротивлении R_N до тех пор, пока гальванометр не покажет ноль, при этом будут равны между собой и компенсируют друг друга Е_н = I_раб · R_N – ЭДС нормального элемента и напряжение на образцовом сопротивлении R_N .

I_раб = Е_нэ / R_N но Е_н = 1,0186 В – известна

а) R_N = 1018,6 Ом → I_раб = 0,001 А

б) R_N = 101,86 Ом → U_X = 0,01 А

Рабочие токи в компенсаторах всегда измеряются самым простым числом единицей с нулями перед этой единицей. Данная операция называется «Установкой рабочего тока». Ее делают каждый раз перед измерением неизвестного напряжения U_X. При этом рабочий ток не измеряется, а очень точно устанавливается по нулевому показанию гальванометра и точность тем выше в измерениях, чем чувствительнее применяется гальванометр.

2. Подключим гальванометр к неизвестному напряжению U_X. Не изменяя сопротивления R_всп и величину рабочего тока снова добиваемся нулевого показания гальванометра, перемещая движок сопротивления R_к при компенсации U_X равно напряжению на образцовом сопротивлении R_к :

U_X = I_раб · R_к

R_к – это магазин сопротивлений, состоящий из нескольких образцовых катушек, которые можно вводить в цепь с помощью переключателей и всегда имеется плавный реохорд, на шкале которого можно отсчитать величину введенного сопротивления. На заводе производят умножение I_раб на сопротивлении каждой катушки и рядом с переключателем вводят цифры напряжений, созданных на каждой образцовой катушке рабочим током U_X

равно сумме цифр на всех рукоятках сопротивления R_к

Компенсаторы применяют для очень точного измерения малых U и Е, а также для измерения t. Берут термопару и спай ее помещают в плавильную печь, а хололодные концы термопары с помощью проводников подключают к компенсатору. Известно, что при нагреве спая на 1 градус на холодных пащах возникает постоянная по знаку ЭДС, равная 50 мкВ.

Измеряя величину термо ЭДС, возникающей на термопаре и деля ее на 50 мкВ находят термопару печи.

Недостаток: Они измеряют только малые напряжения не более 2 В. для расширения пределов измерения компенсаторов до 1000 В используют делители напряжения.