Методы измерения физических величин. Ларионов А.Н - 12 стр.

UptoLike

Рубрика: 

12
R
x
+i·ω·L
x
=R
2
·R
3
·[(1/R
4
)+ i·ω·C
0
];
R
x
+i·ω·L
x
=(R
2
·R
3
/R
4
)+R
2
·R
3
·i·ω·C
0
;
окончательно :
R
x
=R
2
·(R
3
/R
4
); L
x
=C
0
·R
2
·R
3
.
На основе рассмотренных схем строят универсальные мосты переменного
тока (мосты типа МИЕП). Они позволяют производить измерения емкости, ин-
дуктивности, активного сопротивления, добротности и тангенса угла потерь и ра -
ботают, как правило , на одной или двух фиксированных частотах в диапазоне от
100 до 1000 Гц. Для перехода от одного режима к другому переключают рабочие
элементы в плечах моста . Примером универсального моста может служить при-
бор Е 7-11, обеспечивающий измерение параметров компонентов в широких пре-
делах.
Для измерения параметров компонентов широко применяют также транс-
форматорные мосты . Преимущества таких мостов особенно заметны при изме-
рении малых емкостей , индуктивностей или сопротивлений , когда применение
четырехплечих мостов приводит к большим погрешностям .
Одна из распространенных схем трансформаторного моста , представленная
на рис.5.6, состоит из трансформатора напряжения ТрН, измеряемого Z
x
и рабоче-
го (образцового) Z
0
сопротивлений и трансформатора тока ТрТ. Вторичные об -
мотки трансформатора напряжения с числами витков n
1
и n
2
включены согласно;
первичные обмотки трансформатора тока с числами витков n
3
и n
4
включены
встречно .
Оба трансформатора выполняют с сильной индуктивной связью между об -
мотками, причем напряжения U
1
и U
2
синфазны , а их отношение равно отноше-
нию чисел витков в обмотках: U
1
/U
2
=n
1
/n
2
. Напряжение на выходе схемы
U
вых
=0 при
I
x
·n
3
=I
0
·n
4
. (1)
Полагая, что I
x
=
=U
1
/Z
x
и I
0
=U
2
/Z
0
, из
условия равновесия (1),
можно получить выраже-
ние для неизвестного соп-
ротивления:
Z
x
=Z
0
·n
1
·n
3
/(n
2
·n
4
). (2)
Как следует из фор -
мулы (2), трансформатор-
ный мост можно уравновешивать изменением составляющих полного сопротив-
ления Z
0
и чисел витков в обмотках.
При измерении активных сопротивлений , емкостей и индуктивностей с ма-
лыми активными потерями рабочий элемент выполняют постоянным, а мост
уравновешивают изменением чисел витков в соответствующих обмотках.
Рассмотренные выше принципы работы определяют высокие метрологиче-
ские характеристики трансформаторных мостов: отношение наибольшего
                                         12

                            ω·
                        Rx+i· Lx =R2·
                                    R3·           ω·
                                       [(1/R4 )+ i· C0 ];
                           ω·
                       Rx+i· Lx =(R2·
                                    R3 /R4 )+R2·R3· ω·
                                                   i· C0 ;
оконча тельно:
                              Rx=R2·
                                   (R3 /R4 ); Lx=C0·R2·R3.
       Н а основе ра ссмотренны х схем строят универса льны е мосты переменног о
тока (мосты типа М И Е П ). О ни позволяю т производить измерения емкости, ин-
дуктивности, а ктивног о сопротивления, добротности и та нг енса уг ла потерь и ра -
бота ю т, ка к пра вило, на одной или двух фиксирова нны х ча стота х в диа па зоне от
100 до 1000 Гц. Д ляперехода отодног о режима к друг ому переклю ча ю тра бочие
элементы в плеча х моста. П римером универсальног о моста может служить при-
бор Е 7-11, обеспечива ю щ ий измерение па ра метров компонентов в ш ироких пре-
дела х.
       Д ля измерения па ра метров компонентов ш ироко применяю т та кже тра нс-
форма торны е мосты . П реимущ ества та ких мостов особенно за метны при изме-
рении ма лы х емкостей, индуктивностей или сопротивлений, ког да применение
четы рехплечих мостовприводиткбольш им пог реш ностям.
       О дна из ра спростра ненны х схем тра нсформа торног о моста , предста вленна я
на рис.5.6, состоитиз тра нсформа тора на пряженияТрН, измеряемог о Zx и ра боче-
г о (обра зцовог о) Z0 сопротивлений и тра нсформа тора тока ТрТ. В торичны е об-
мотки тра нсформа тора на пряженияс числа ми витковn1 и n2 вклю чены сог ла сно;
первичны е обмотки тра нсформа тора тока с числа ми витков n3 и n4 вклю чены
встречно.
       О ба тра нсформа тора вы полняю т с сильной индуктивной связью между об-
мотка ми, причем на пряжения U1 и U2 синфа зны , а их отнош ение ра вно отнош е-
нию чисел витков в обмотка х: U1 /U2=n1 /n2 . Н а пряжение на вы ходе схемы
Uвых=0 при
       Ix·
         n3=I0·  n4. (1)
       П ола г а я, что Ix =
=U1 /Zx и I0=U2 /Z0 , из
условия ра вновесия (1),
можно получить вы ра же-
ние для неизвестног о соп-
ротивления:
   Zx=Z0· n1·n3 /(n2·
                    n4 ). (2)
       Ка к следует из фор-
мулы (2), тра нсформа тор-
ны й мост можно ура вновеш ива ть изменением соста вляю щ их полног о сопротив-
ления Z0 и чисел витковвобмотка х.
       П ри измерении а ктивны х сопротивлений, емкостей и индуктивностей с ма -
лы ми а ктивны ми потерями ра бочий элемент вы полняю т постоянны м, а мост
ура вновеш ива ю тизменением чисел витковвсоответствую щ их обмотка х.
       Ра ссмотренны е вы ш е принципы ра боты определяю т вы сокие метролог иче-
ские ха ра ктеристики тра нсформа торны х мостов: отнош ение на ибольш ег о