23 Мосты переменного тока

Измерительный мост с активными сопротивлениями R могут использоваться для измерений лишь резистивных сопротивлений. Существуют датчики индуктивные, емкостные, где питание моста требуется осуществлять переменным токам. Такие мосты наз. мосты переменного тока (м.п.т.).

Условия равновесия м.п.т.: z₁z₄=z₂z₃

z = R±jx=ze^jφ

z х

R

В связи с тем, что комплексное число представляет из себя сочетание 2-х величин (z – модуль, φ – аргумент), поэтому и условия равновесия м.п.т. будет 2-ва:

1. z₁z₄=z₂z₃

2. φ₁+φ₄ = φ₂+φ₃

z ₁z₄=z₂z_х

φ₁+φ₄ = φ₂-φ_х - мост в таком виде в равновесии находиться не может.

Что бы обеспечить равновесие нужно в смежное с измерительным плечом включить элемент имеющий тот же знак φ:

φ₁-φ₄ = φ₂-φ_х – значит, что в плечо φ₄ необходимо включить единичное комплексное сопротивление R₄ и С₄.

С некоторым приближением условия равновесия получившегося моста можно записать: R₁C₄=C_xR₂ Cx=(R₁/R₂)·C₄

Вместо С₄ используют магазин емкостей, а вместо R₁/R₂ – магазин сопротивлений их наз. образцовые элементы. Шкалы этих элементов могут быть проградуированы в размерах измеряемой величины.

Одной из разновидностей м.п.т. является трансформаторный измерительный мост.

1 уравновешенный мост

2 Неуравновешенный мост – при изменении сопротивления R_х (сопротивление датчика) появляется ток I₀ в измерительной диагонали. Величина I₀ пропорционально степени изменения R_х, а шкалу амперметра можно проградуировать в значениях измерительной величины

24 Компенсационные измерительные схемы.

Измерения с помощью потенциометрии основано на уравно-вешивании (компенсации) измеряемого напряжения (ЭДС) известным падением напряжения на калибровочном сопротив-лении от эталонного источника. Такие схемы наз. компенсационными.

U_n=I_p*R_n R_n – образцовый резистор; R_к – компенсационное сопротивление; R₁ – реостат; Е_н.э.—ЭДС нормального элемента; U_х – измеряемая величина напряжения, создаваемого I_р (рабочим токам) на R_к.

Измеряемая схема состоит из 3-х контуров. Нижний контур предназначен для установления рабочего тока в обоих верхних контурах. Методика измерения: 1.с помощью резистора R₁ устанавливается значение тока в соответствии с показаниями индикаторов прибора I_п=0. Переключатель рода работ П в положении l. Это означает, что установлен ток.

Н.э. – высокостабильный элемент создающий бесконечно долго постоянную ЭДС. 2.переключатель П в положение l (на 2-ой верхний контур). К измерительной схеме подключается измеряемое напряжение U_х. Вращение потенциометра R_к добиваются вновь отсутствием тока в индикаторе. Это означает, что Uк=Ip*Rк и Un=Ip*Rn станут равны.

Значение шкалы потенциометра Rк градуируют в значении измеряемого напряжения U_х. Подобные эл-ие схемы, работающие на принципе компенсации позволяют измерить напряжение до мкВ (U_х~10^-6) с классом точности до 0,01.

25 Автоматический мост

Автоматический мост состоит из 4-х плечего измерительного моста в измерительную диагональ, которого включен электронный усилитель разболанса. Для установления мостовой измерительной схемы в равновесие служит особое сопротивление включенное в оба плеча моста наз. реохорд. Длина этого сопротивления имеет длину шкалы прибора. Подвижный контакт реохорда перемещается по виткам этого сопротивления изготовленного из нихромовой проволоки, закрепленный указатель двигается по шкале.

В измерительное плечо моста включен чувствительный элемент (ПИП) практически любого резистивного типа. Но на каждом таком приборе отличается с какими ПИПами он может работать. Прибор имеет несколько точек, к которым может подключаться до 10-ка различных преобразователей. А подключение к ним происходит поочередно, автоматически. В случае разбалансировки моста на выходе усилителя ЭУР появляется сигнал, в результате чего начинает вращаться синхронный двигатель (СД - двигатель вращается с постоянной частотой). Вал этого двигателя соединен с движком реохорда и вращение происходит до тех пор пока не установится равновесие схемы (двигатель остановиться в точки соответствующей новому равновесию моста).

Отклонение от равновесия пропорционально изменению сопротивления R_t1, то сопротивление которое помещается в исследуемый образец.

Шкала такого прибора может градуироваться в значениях измеряемого параметра окружающей среды (t,v,p). Подключение ПИП может осуществляться как по 2-х, так и по 3-х проводной схеме.

Метрологические характеристики: погрешность измерения ±5⁰, класс точности 0,5.