Применение моста Уитстона для измерения неэлектрических величин, мостовые приборы и методы измерения
Обновлено: 29.04.2024
Важным классом средств измерений, предназначенных для измерения параметров элементов электрических цепей методом сравнения, являются мосты. Сравнение измеряемой величины (сопротивления, ёмкости, индуктивности) с образцовой мерой при помощи моста в процессе измерения может осуществляться вручную или автоматически, на постоянном или переменном токе.
Мостовые схемы обладают большой точностью, высокой чувствительностью, широким диапазоном измеряемых величин. На основе мостовых методов измерения создают как средства измерений, предназначенные для измерения какой-либо одной величины, гак и универсальные аналоговые и цифровые приборы.
Наиболее точные измерения сопротивления постоянному току выполняют с помощью мостов постоянного тока. Их делят на две группы: одинарные (четырёхплечие) и двойные (шестиплечие).
Одинарный мост, называемый мостом Уитстона, применяют для измерения сопротивлений от 1 Ом до 100 МОм. Двойной мост, называемый мостом Томпсона, - для измерения малых величин сопротивлений - от 110 6 до 1 Ом. В двойном мосту влияние величин, вызывающих погрешность измерения, сведено к минимуму.
Одинарный мост постоянною тока
Такой мост (рис. 10.17) содержит четыре резистора, соединённых в кольцевой замкнутый контур. Резисторы Rh R2, R3 и R4 этого контура называют плечами моста, а точки соединения соседних плеч - вершинами моста. Цепи, соединяющие противоположные вершины, называют диагоналями. Диагональ аЪ содержит источник питания и называется диагональю питания. Диагональ cd, в которую включён индикатор Г, называют измерительной диагональю. В мостах постоянного тока в качестве индикатора обычно используют гальванометр. Мосты постоянного тока предназначены для измерения активного сопротивления.
Рис. 10.17. Одинарный мост постоянного тока
В общем случае зависимость протекающего через гальванометр тока / от сопротивления плеч, сопротивления гальванометра R, и напряжения питания U имеет вид
Сопротивление измеряют в одном из двух режимов работы моста: уравновешенном либо неуравновешенном. Мост называется уравновешенным, если разность потенциалов между вершинами с к d равна нулю, а, следовательно, и ток через гальванометр равен нулю.
Из уравнения (10.19) следует, что 1 = 0 при условии
Это условие равновесия одинарного моста постоянного тока (10.25) можно сформулировать следующим образом: для того, чтобы мост был уравновешен, произведения сопротивлений противолежащих плеч моста должны быть равны. Если сопротивление одного из плеч моста (например, R4) неизвестно, то уравновесив мост путём подбора сопротивлений плеч R,, R2 и R3, находим Rx
В реальных мостах постоянного тока для уравновешивания моста регулируют отношение и сопротивление плеча Rj,
которые соответственно называют плечами отношения и плечом сравнения.
Сопротивления R/ и R? - известные фиксированные сопротивления в диапазоне 1 - 1.000 Ом. При этом отношение =
= 10“ 3 - 10 3 . Регулировкой сопротивления R_, уравновешивают мост. Погрешности измерения с помощью мостов постоянного тока зависят от диапазона измеряемых сопротивлений, наименьшие погрешности получают в диапазоне 100 Ом - 100 кОм.
В состоянии равновесия моста ток через гальванометр равен нулю и, следовательно, колебания напряжения питания и сопротивления гальванометра влияния на результат измерения не оказывают (важно лишь, чтобы чувствительность гальванометра была достаточной для надёжной фиксации состояния равновесия). Поэтому основная погрешность уравновешенного моста определяется чувствительностью гальванометра, чувствительностью схемы, погрешностью сопротивлений плеч, а также сопротивлениями монтажных проводов и контактов.
При измерении малых сопротивлений существенным источником погрешности может быть сопротивление проводов, с помощью которых измеряемый резистор подключают к входным зажимам моста, гак как оно полностью входит в результат измерения. Поэтому нижний предел измерений одинарного моста постоянного тока ограничен значениями сопротивления порядка 2 Ом. Верхний же предел измерений составляет 10 6 - 10 s Ом и ограничивается чувствительностью гальванометра и влиянием сопротивления изоляции. При больших значениях измеряемого сопротивления токи в плечах моста очень малы и чувствительности гальванометра недостаточно для чёткой фиксации равновесия.
В зависимости от требований к чувствительности мостовой схемы и к линейности функции преобразования можно различить три способа включения первичного измерительного преобразователя в мостовую схему.
Мост с первичным измерительным преобразователем, включённым в одно плечо моста (Rx = R/) (рис. 10.18 а).
Рис. 10.18. Способы включения первичных измерительных преобразователей в мостовую схему
В этом случае при симметрии Rx = /С, R, = R.t и выполнении условий оптимального режима работы моста ток в гальванометре равен
При таком включении датчика имеет место большая нелинейность (е = входит в числитель и знаменатель), дости-
Мост с двумя датчиками, включёнными в противоположные плечи моста (Rx = Rj = R4) (рис. 10.18 б). Данное включение применяют, если хотят увеличить чувствительность схемы. Действительно, как известно, отклонение стрелки гальванометра пропорционально разности RjR4 - R2RЕсли сопротивления Rj и R4 увеличатся (или уменьшатся) на одну и ту же величину, то чувствительность схемы возрастёт вдвое по сравнению со схемой с одним датчиком. При таком включении преобразователей для компенсации температурной погрешности требуется включение в остальные два плеча нерабочих преобразователей, аналогичных R, и R4.
Недостатком такого включения первичных измерительных преобразователей является большая нелинейность статической характеристики
Из уравнения (10.28) следует, что в данном случае нелинейность шкалы будет гораздо больше, чем в предыдущем случае (7-10 %).
Мост с двумя датчиками, включёнными в два соседних плеча моста (Rx = Rf = R3) (рис. 10.18 в). Это преобразователи дифференциального типа. Два сопротивления под действием неэлектрической величины изменяются с противоположными знаками. Тогда ток в гальванометре будет равен
где с - коэффициент пропорциональности.
При выполнении оптимальных условий (при симметрии Rx = R2, Rj = R4) получим
откуда следует, что шкала прибора с дифференциальными датчиками имеет наименьшую нелинейность по сравнению с предыдущими (около 0,5 %).
Таким образом, для достижения наибольшей чувствительности мостовой схемы в сочетании с наименьшей нелинейностью статической характеристики нужно пользоваться дифференциальной схемой измерения.
Погрешности сопротивлений монтажных проводов и переходных контактов исключаются в двойных мостах (рис. 10.19).
Рис. 10.19. Двойной мост постоянного тока
В этом двойном мосту используют резисторы Яч и Яб, чтобы исключить влияние сопротивления соединительных проводников. Мост называют двойным, так как он содержит два комплекта плеч отношения.
При равновесии моста величина сопротивления Ях = Я4 определяется выражением
На практике значения Rh Я2, Я5 и Я6 выбирают такими, чтобы выполнялось соотношение
При этом условии вторым членом (10.31) можно пренебречь. Чтобы проверить выполнение условия (10.32), мост уравновешивается, а затем проводник г убирают, что не должно влиять на равновесие моста. Следовательно, двойной мост компенсирует малое сопротивление г. На практике для исключения влияния соединительных проводов сопротивление резисторов Я/, Я2, Я5 и Я6 выбирают более 10 Ом, а сопротивления Я3 и Я4 имеют токовые и потенциальные зажимы и примерно один порядок величины. Чтобы исключить влияние термоэдс, берут два отсчёта при разных полярностях батареи, а затем усредняют результат.
Двойной мост обеспечивает погрешность измерения менее 0,05 % для сопротивлений в диапазоне 10” 6 - 1 Ом.
Чувствительность моста тем больше (а следовательно, погрешность от неполного уравновешивания тем меньше), чем выше чувствительность мостовой схемы и гальванометра.
Промышленность выпускает одинарные и одинарнодвойные мосты постоянного тока классов точности от 0,005 до 5.
В режиме неуравновешенного моста сопротивление измеряют по показаниям гальванометра, предварительно в комплекте с мостовой схемой отградуированного в единицах сопротивления.
Неуравновешенные мосты по точности значительно уступают уравновешенным, так как на результат измерения кроме факторов, указанных для уравновешенных мостов, оказывают влияние колебания напряжения питания и сопротивления гальванометра.
Автоматические измерительные мосты
Помимо измерительных мостов с ручным уравновешиванием широко применяют автоматические мосты, в которых вместо нулевого индикатора используют усилитель. Усиленный сигнал рассогласования приводит во вращение реверсивный двигатель, который изменяет сопротивление одного из плеч моста до достижения равновесия. Автоматические измерительные мосты применяют для измерения неэлектрических величин, преобразованных в какой-либо пассивный электрический параметр электрической цепи.
Измерительная схема уравновешенных мостов питается как постоянным, так и переменным током. В автоматических мостах переменного тока решающее значение имеют активные сопротивления, поэтому выведенные выше соотношения для мостов постоянного тока сохраняются и для автоматических мостов переменного тока. Последние имеют ряд преимуществ перед мостами постоянного тока: измерительная схема питается от одной из обмоток силового трансформатора электронного усилителя, т.е. не требуется дополнительного источника питания (сухого элемента) и отпадает необходимость в применении вибрационного преобразователя.
Существуют различные модификации автоматических уравновешенных мостов. В качестве примера рассмотрим принципиальную схему электронного автоматического уравновешенного моста на переменном токе (рис. 10.20). Резисторы RJf R2, R3 измерительной схемы с постоянными сопротивлениями выполнены из манганина, а реохорд RP — из манганина или специального сплава. Измерительная схема питается напряжением переменного тока 6,3 В.
Напряжение разбаланса на вершинах моста а и b подается на вход электронного усилителя ЭУ. В нем оно усиливается до величины, достаточной для приведения в действия реверсивного электродвигателя. Ротор двигателя, вращаясь в ту или другую сторону (в зависимости от знака разбаланса моста), через систему передач перемещает движок реохорда, уравновешивая измерительную схему моста, а также перемещает показывающую стрелку. Если мост находится в равновесии, то ротор реверсивного двигателя не вращается, так как напряжение на вход электронного усилителя не подаётся.
Аналогичную схему имеет и уравновешенный мост на постоянном токе. В нём электронный усилитель имеет вибрационный преобразователь, поэтому узел усиления у него такой же, как у потенциометра.
Уравнение шкалы уравновешенного моста зависит от положения движка реохорда. Условие равновесия при произвольном значении R, (см. рис. 10.20, а) имеет вид
Рис. 10.20. Принципиальная схема автоматического уравновешенного моста на переменном токе с соединением по двухпроводной (а) и трёхпроводной (б) схеме
Вся длина реохорда т равна 1 при значении сопротивления R,, соответствующего верхнему пределу измерений.
Из уравнения (10.20) следует
Градуировочная характеристика схемы, показанной на рис. 10.20 а, нелинейная, гак как т изменяется не но линейному закону.
Для схемы на рис. 10.20 б аналогично находим
R2 R, RA-R,Л
отсюда т =-—--- ? —.следовательно, градуиро-
вочная характеристика линейная.
Измерительная схема на рис. 10.20 б более совершенна, поэтому её широко используют в современных автоматических мостах.
Номинальное сопротивление каждого из соединительных проводов Яя при градуировке прибора принято равным 2,5 Ом.
Серийно изготовляемые автоматические уравновешенные мосты можно использовать для измерения температуры с полупроводниковыми терморезисторами. В связи с большой разницей в характеристиках металлических и полупроводниковых термометров сопротивления измерительную схему моста следует рассчитывать.
Мост Уитстона представляет собой электрическую схему, предназначенную для измерения величины электрического сопротивления. Впервые данная схема была предложена британским физиком Самуэлем Кристи в 1833 году, а в 1843 году она была усовершенствована изобретателем Чарльзом Уитстоном. Принцип работы данной схемы схож с действием механических аптекарских весов, только уравниваются здесь не силы, а электрические потенциалы.
Схема моста Уитстона содержит две ветви, потенциалы средних выводов (D и B) которых уравниваются в процессе проведения измерений. Одна из ветвей моста включает в себя резистор Rx, значение сопротивления которого необходимо определить.
Противоположная ветвь содержит реостат R2 — сопротивление регулируемой величины. Между средними выводами ветвей включен индикатор G, в качестве которого может выступать гальванометр, вольтметр, нуль-индикатор или амперметр.
Если в момент равновесия три из сопротивлений известны, то четвертое можно подсчитать (измерить). Высокая точность изготовления сопротивлений и большая чувствительность нулевых индикаторов обеспечивают точное измерение неизвестного сопротивления.
Для равновесия моста необходимо, чтобы произведения сопротивлений противоположных плеч были равны между собой. Уравновешивание моста достигается изменением одного или нескольких сопротивлений плеч. С этой целью они выполняются чаще всего в виде реостата или магазинов (набора) сопротивлений.
В ходе измерительного процесса сопротивление реостата постепенно изменяют до тех пор, пока индикатор не покажет ноль. Это значит, что потенциалы средних точек моста, между которыми он включен, равны друг другу, и разность потенциалов между ними равна нулю.
Когда стрелка индикатора (гальванометра) отклонена в ту или иную сторону от нуля, это значит что через него протекает ток, и следовательно мост еще не находится в балансе. Если же на индикаторе ровно ноль — мост сбалансирован.
Очевидно, если отношение верхнего и нижнего сопротивлений в левом плече моста равно отношению сопротивлений правого плеча моста — наступает баланс (или равновесие) моста просто в силу нулевой разности потенциалов между выводами гальванометра.
И если значения трех сопротивлений моста (включая текущее сопротивление реостата) сначала измерены с достаточно небольшой погрешностью, то искомое сопротивление Rx будет найдено с достаточно высокой точностью. Считается что сопротивлением гальванометра можно пренебречь.
Кроме четырехплечных мостов, находят применение и мостовые схемы с большим числом плеч. Например, для измерения малых сопротивлений (меньше 1 ом) используют шестиплечные мосты постоянного тока (двойные мосты).
Схема моста Уитстона может работать и на переменном токе. В этом случае используются полные сопротивления плеч моста. При равновесии мостовой схемы на переменном токе произведении полных сопротивлений противоположных плеч моста должны быть равны между собой.
Измерительные мосты переменного тока применяются для измерения полных сопротивлений, индуктивностей, емкостей, взаимной индуктивности, активных сопротивлений, частоты.
Погрешность при измерениях мостовым методом может быть доведена до 0,01% и даже меньше.
Подборка статей про другие измерительные приборы:
До сих пор мы рассматривали уравновешенный мост. Для этого режима работы соотношение между параметрами схемы не зависит от величины напряжения источника питания и от сопротивления проводов, соединяющих этот источник со схемой. Данное свойство мостовых схем позволяет широко использовать их в автоматике.
Помимо уравновешенных мостов, в технике применяются и неуравновешенные мосты, т. е. такие, у которых в рабочем режиме через индикаторную диагональ протекает ток. В этом случае о величине измеряемого сопротивления судят по показаниям прибора, включенного в индикаторную диагональ.
Неуравновешенные мосты очень удобны для электрических измерений неэлектрических величин (температур, давлений, перемещений и т. п.). В настоящее время большое распространение получают мосты с автоматическим уравновешиванием. Они применяются там, где требуется иметь непрерывные показания и запись измеряемой величины, а также в автоматическом контроле, управлении и регулировании.
Мост Уитстона по сути универсален, и применим отнюдь не только для измерений сопротивлений резисторов, но и для нахождения самых разных неэлектрических параметров, достаточно лишь чтобы сам датчик неэлектрической величины был резистивным.
Тогда сопротивление чувствительного элемента-датчика, изменяясь под неэлектрическим воздействием на него, может быть измерено при помощи мостовой схемы Уитстона, и соответствующая неэлектрическая величина может быть таким образом найдена с малой погрешностью.
Таким образом можно найти значение величины: механической деформации (тензометрические датчики), температуры, освещенности, теплопроводности, теплоемкости, влажности, и даже состав вещества.
Современные измерительные приборы на базе моста Уитстона обычно снимают показания с моста через аналого-цифровой преобразователь, подключенный к цифровому вычислительному устройству, такому как микроконтроллер с вшитой программой, которая осуществляет линеаризацию (замена нелинейных данных приближенными линейными), масштабирование и преобразование полученных данных в численное значение измеряемой неэлектрической величины в соответствующих единицах измерения, а также коррекцию погрешностей и вывод в читаемом цифровом виде.
Например напольные весы примерно по такому принципу и работают. Кроме того программными методами тут же может быть проведен гармонический анализ и т. д.
Так называемые тензорезисторы (резистивные датчики механического напряжения) находят применение в электронных весах, в динамометрах, манометрах, торсиометрах и тензометрах.
Тензорезистор просто наклеивается на деформируемую деталь, включается в плечо моста, при этом напряжение в диагонали моста будет пропорционально механическому напряжению, на которое реагирует датчик — его сопротивление изменяется.
При разбалансе моста измеряют величину этого разбаланса, и таким образом находят например вес какого-нибудь тела. Датчик, кстати, может быть и пьезоэлектрическим, если измеряется быстрая или динамическая деформация.
Когда необходимо измерить температуру, применяются резистивные датчики, сопротивление которых изменяется вместе с изменением температуры исследуемого тела или среды. Датчик может даже не контактировать с телом, а воспринимать тепловое излучение, как это происходит в болометрических пирометрах.
Принцип действия болометрического пирометра основан на изменении электрического сопротивления термочувствительного элемента вследствие его нагревания под воздействием поглощаемого потока электромагнитной энергии. Тонкая пластинка из платины, зачерненная для лучшего поглощения излучения, из-за своей малой толщины под действием излучения быстро нагревается и ее сопротивление повышается.
Похожим образом действуют термометры сопротивления с положительным температурным коэффициентом и терморезисторы с отрицательным температурным коэффициентом на базе полупроводников.
При изменении температуры косвенным путем можно измерить теплопроводность, теплоемкость, скорость потока жидкости или газа, концентрацию компонентов газовой смеси и т. д. Именно косвенные измерения такого рода применяются в газовой хроматографии и в термокаталитических датчиках.
Фоторезисторы изменяют свое сопротивление под действием освещенности, а для измерения потоков ионизирующего излучения - используются специализированные резистивные датчики.
Мостовая схема — схема соединения элементов электрической цепи (сопротивлений, выпрямительных диодов и т.д.), характеризующаяся наличием мостовой ветви между двумя точками схемы, не соединенными непосредственно с источником электрической энергии. В основу мостовой схемы положена схема измерительного моста Уитстона (Wheatstone bridge).
Принцип действия мостовой схемы основан на том, что при равенстве отношений полных сопротивлений в плечах моста Za/Zb = Z х/ Zd в диагонали моста (в индикаторном устройстве) нет тока.
Повышая чувствительность нуль-индикатора, можно добиться в мостовой схеме весьма точного соблюдения равенства отношений полных сопротивлений. На этом принципе основаны мостовые измерения.
Мостовая схема (схема моста Уитстона)
Мостовая схема Уитстона используется в различных формах для точного измерения сопротивления от долей ома до нескольких мегаом.
Источниками питания мостовых схем могут служить источники напряжения как постоянного так и переменного тока.
Балансировка мостовой схемы совершенно не зависит от колебаний напряжения источника питания (изменение величины напряжения питания моста не влияет на условие баланса).
Являясь электрическим аналогом механических балансировочных весов, мостовые схемы являются прародителями всех электрических дифференциальных методов измерений.
Мостовые методы измерения
Мостовые измерения — методы измерения параметров электрических цепей на постоянном токе (сопротивления пост, току) и на переменном токе (активного сопротивления, емкости, индуктивности, взаимной индуктивности, частоты, угла потерь, добротности и др.) посредством мостовых схем.
Мостовые измерения широко распространены также для электрических измерений неэлектрических величин при помощи датчиков — промежуточных преобразователей измеряемой величины в функционально связанный с ней параметр электрической цепи.
Мостовые измерения осуществляются с помощью измерительных мостов (мостовых установок), относящихся к категории приборов сравнения.
В общем случае они основаны на применении некоторой электрической цепи, состоящей из нескольких известных и одного неизвестного (измеряемого) сопротивлений, питаемой одним источником и снабженной указывающим прибором.
Изменением известных сопротивлений эта цепь регулируется до достижения определенного, отмечаемого указателем, распределения напряжений на отдельных участках цепи.
Очевидно, что заданному соотношению напряжений соответствует также определенное соотношение сопротивлений цепи, по которому можно вычислить неизвестное сопротивление, если остальные сопротивления известны.
Измерение мостовыми методами основано на достижении баланса между ветвями моста. Этот баланс определяется гальванометром, включенным между противоположными узлами.
Затем источник питания переменного или постоянного тока подключается к противоположным узлам в соответствии с измеренной величиной: переменный ток для емкости и индуктивности, постоянный и переменный ток для сопротивлений.
Общим признаком является источник питания, который подключается к одной диагонали моста, а также способ индикации: индикатор подключается к другой диагонали, балансировка ветвей одинаковая, с помощью переменного резистора, подключенного как реостат.
Неизвестное сопротивление не обязательно должно быть только резистором. Это может быть термометр, терморезистор, тензодатчик или другой полупроводниковый компонент, сопротивление которого изменяется из-за внешних параметров (изменение температуры, освещенности и т. д.).
Мостовые измерения применяются как для измерения значений сопротивлений, так и для определения отклонений этих значений от заданного номинала. Они относятся к числу самых распространенных и совершенных методов измерения.
Применение мостов в автоматике
Мостовые схемы особенно полезны для преобразования изменений сопротивления в сигналы напряжения, которые могут быть введены непосредственно в системы автоматического управления.
Так, например, мостовая схема Уитстона идеально подходит для достижения высокой точности, необходимой для измерения типичных небольших изменений сопротивления (доля номинального сопротивления для полного смещения), обусловленных пределами упругости материалов тензорезистора и испытуемого образца.
Можно использовать несколько конфигураций моста — четверть, полумост или полный мост — с одним-четырьмя активными тензорезисторами для измерения деформации из-за дисбаланса моста с помощью точного вольтметра. Каждая конфигурация приводит к другому уравнению для определения деформациии, таким образом, смещение.
Различные комбинации могут быть сделаны с положениями тензорезисторов на мосту, делая их активными или нет, действующими в направлении деформации или противоположно ему, или даже перпендикулярно измеряемой деформации, что приводит к другому уравнению и к различной чувствительности измерений.
В 1833 году Сэмюэл Хантер Кристи (1784-1865) опубликовал свой «алмазный» метод, предшественник моста Уитстона, в статье о магнитных и электрических свойствах металлов как методе сравнения сопротивления проводов разной толщины.
Однако этот метод оставался непризнанным до 1843 года, когда сэр Чарльз Уитстон (1802-1875) предложил его в другом документе для Королевского общества по измерению сопротивления в электрических цепях. Хотя Уитстон представил этот метод как изобретение Кристи, его имя теперь связано с этим устройством.
Мостовые измерительные схемы
Исторически первый, простейший и наиболее распространенный вариант мостовых измерений был реализован посредством четырехплечего уравновешенного моста , представляющего собой кольцевую цепь из 4 сопротивлений ("плечи" моста), в которой источник питания и указатель включаются диагонально, к противолежащим вершинам, в виде "мостов".
Четырехплечий уравновешенный мост
При соблюдении условия R1R3 = R2R4 (соответственно Z1Z3 = Z2Z4 на переменном токе) напряжение на выходе мостовой цепи (независимо от питающего напряжения) равно нулю (Ucd=0), т. е. мост "уравновешен", что отмечается нулевым указателем.
Состояние равновесия моста постоянного тока, соответствующее условию R1R3 = R2R4, может быть достигнуто регулировкой только одного переменного параметра и позволяет определить также только одно неизвестное сопротивление.
Для достижения комплексного условия равновесия на переменном токе Z1Z3 = Z2Z4, распадающегося при подстановке комплексных значений сопротивлений Z=R+jx на два самостоятельных условия, требуется регулировка не менее двух переменных параметров. При этом можно одновременно определять две составляющие комплексного сопротивления (например, L и R или L и Q, С и т. д.).
Разновидностью четырехплечих мостов переменного тока являются мосты резонансные . Помимо четырехплечих применяются более сложные мостовые цепи — двойные мосты на постоянном токе и многоплечие (шести- или семиплечие) — на переменном. Условия равновесия для этих цепей, естественно, отличаются от приведенных выше.
Двойной измерительный мост
Многоплечий измерительный мост
Мосты могут использоваться как в уравновешенном, так и в неуравновешенном режиме. В последнем результат измерения определяется без регулировки сопротивлений, непосредственно по току или напряжению на выходе мостовой цепи, которые являются функциями измеряемого сопротивления и напряжения источника питания (последнее должно быть стабильным). Выходной прибор при этом градуируется непосредственно в значениях измеряемой величины.
Электронный измерительный мост переменного тока
Мостовые измерения на переменном токе могут применяться еще в двух режимах: квазиуравновешенном и полууравновешенном.
Последний характеризуется тем, что обычная четырехплечая цепь регулируется при помощи только одного переменного параметра до получения минимального выходного напряжения (полное равновесие, т. е. Ucd =0, при котором требуется регулировка двух параметров, в данном случае недостижимо).
Момент достижения минимума напряжения Uс d может быть определен непосредственно обычным указателем на выходе цепи или более точно — косвенно — на основании, например, фазовых соотношений векторов напряжений мостовой цепи, имеющих место в момент полуравновесия.
Во втором случае эксперимент и указывающая аппаратура аналогичны применяемым при квазиуравновешенном режиме.
Составляющие измеряемого сопротивления определяются: одна — по значению переменного параметра в момент полуравновесия, другая — по напряжению на выходе моста.
Напряжение питания необходимо стабилизировать.
Уравновешивание измерительных мостов может производиться как непосредственно человеком (мосты с ручной наводкой), так и при помощи автоматического устройства (автоматические измерительные мосты).
Проведение мостовых измерений в учебной лаборатории
Типы измерительных мостов
- Мост Уитстона - используется для измерения малых значений сопротивления,
- Мост Томсона - используется для измерения очень малых значений сопротивления,
- Мост Де Соти - используется для измерения емкости,
- Мост Шеринга - используется для измерения емкости,
- Мост Кэри Фостера - используется для измерения малых сопротивлений,
- Мост Вина - используется для измерения емкости,
- Мост Кэмпбелла - используется для измерения индуктивности или емкости,
- Мост Максвелла - используется для измерения индуктивности или емкости,
- Мост Оуэна - используется для измерения индуктивности,
- Мост Андерсона - используется для точных измерений индуктивности.
Серийно выпускаемые измерительные мосты имеют классы точности от 0,02 до 5 на пост, токе и от 0,1 до 5 — на переменном.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Читайте также: