Файл: Электрические измерения. Общий курс учебник.pdf

Если в уравновешенном мосте (ZX Z4 = Z2ZS) какое-нибудь плечо, например Zx, получит приращение AZX, то, пренебрегая величиной AZX в знаменателе, получим

Мосты, в которых измеряемая величина определяется из усло­ вия равновесия (137) и (142), называются уравновешенными. В ряде случаев, особенно в области измерения неэлектрических величин, измеряемая величина может определяться по величине тока или напряжения выходной диагонали моста. Такие мосты называются неуравновешенными.

Чувствительность мостов. Важной характеристикой мостовой схемы является ее чувствительность, под которой понимается предел отношения приращения выходного сигнала Ау к приращению вход­ ной величины Ах, когда последнее стремится к нулю, т. е.

SM с = l i m А ^ .

Ах — о ах

Выходным сигналом мостовой схемы может быть ток, напряже­ ние или мощность. Входной величиной является измеряемая вели­ чина (сопротивление, индуктивность и др., включенные в плечо мо­ ста). В соответствии с этим различают чувствительность мостовой схемы по току, напряжению и мощности. Приближенно чувствитель­ ность мостовой схемы можно определить как отношение конечных приращений измеряемой величины и выходного сигнала вблизи рав­ новесия:

Ах

При наличии нуль-индикатора чувствительность моста согласно методике, рассмотренной в гл. 1, равна произведению чувствительностей мостовой схемы и нуль-индикатора.

Сходимость мостов переменного тока. Как указывалось выше, для уравновешивания моста переменного тока необходима регули­ ровка не менее двух параметров схемы. Поэтому при конструирова­ нии мостов переменного тока возникает вопрос о сходимости моста. Под сходимостью понимается способность моста достигать состояния равновесия большим или меньшим числом поочередных переходов от регулировки одного параметра к регулировке другого.

29. Мосты для измерения сопротивления на постоянном токе

Одинарные мосты постоянного тока. Одинарными мостами посто­ янного тока принято называть четырехплечие мосты с питанием от источника постоянного тока. Они широко используются для измере­ ния сопротивления на постоянном токе. Принципиальная схема

228

моста приведена на рис. 155, а. В качестве нуль-индикаторов в мо­ стах постоянного тока обычно применяются магнитоэлектрические гальванометры.

Процесс измерения с помощью моста заключается в том, что в одно из плеч моста (например, г-Л включают измеряемое сопротив­ ление гх и, изменяя одно или несколько сопротивлений плеч, доби­ ваются отсутствия тока в цепи гальванометра. Тогда на основании уравнения (137)

Условимся г3 и г.% называть плечами отношения, г3 — плечом сравнения.

На основании определения чувствительности и уравнения (144) выражение чувствительности мостовой схемы по току, напряжению n мощности можно представить так:

и мощности в диагонали моста вблизи равновесия при изменении сопротивления плеча на величину Аі\.

Как видно из формулы (147), чувствительность моста к относи­ тельному изменению сопротивления выражается в делениях на про­

Если приращение сопротивления Агх мало но сравнению с сопротив­ лением гх плеча, то приращение тока AI, учитывая уравнение (136),

т. е. вблизи равновесия моста ток в диагонали в первом приближе­ нии изменится пропорционально приращению сопротивления одного из плеч.

229

Представляют интерес оптимальные параметры моста, при кото­ рых его относительная чувствительность будет наибольшей. В част­ ном случае для четырехплечелого моста с магнитоэлектрическим гальванометром, если считать площадь поперечного сечения обмотки постоянной величиной, отклонение подвижной части пропорцио­ нально корню квадратному из мощности, рассеиваемой в обмотке,

Это выражение позволяет проанализировать зависимость чув­ ствительности моста от соотношения сопротивлений плеч моста, а также подобрать гальванометр с таким сопротивлением гг , при кото­ ром чувствительность моста будет наибольшей. Так, например, если имеется равноплечий мост, т. е. гг = г2 — гя — і\ — г, и перемен­ ной величиной считается сопротивление гальванометра, то чувстви­ тельность моста достигает максимума при гг = г.

Одинарные мосты постоянного тока весьма распространены; из­ вестен ряд конструкций этих приборов с различными характеристи­ ками. Погрешность моста зависит от пределов измерения и указы­ вается обычно в паспорте моста.

Конструктивно мосты оформляются в виде переносных приборов; они рассчитаны на работу с собственным или наружным нуль-инди­ катором. При измерении малых сопротивлений на результат изме­ рения существенное влияние оказывает сопротивление соединитель­ ных проводов, включаемых последовательно с измеряемым сопро­ тивлением. Для уменьшения этого влияния используют специальные методы при соединении гх к мосту. В этом случае на панели моста для присоединения измеряемого сопротивления гх имеются четыре за­ жима (рис. 156). При измерении сопротивлений от 10 до 10е Ом за­ жимы 1 и 2, а также 3 и 4 замыкаются перемычками и измеряемое сопротивление приключается к зажимам 2 и 3, как это показано на рис. 156. В этом случае сопротивление гх измеряется вместо с сопро­ тивлением проводов, при помощи которых оно приключается к за- "жимам 2 и 3. Погрешность в измерении гх за счет сопротивления про­ ходов незначительна, так как эта схема применяется при сопротивле­ ниях больших 10 Ом. При измерении малых сопротивлений (мень­ ших 10 Ом) погрешность, вносимая соединительными проводами,

в сопротивление плеча г, а сопротивление провода от гх к зажиму 3 — в сопротивление плеча гг. Сопротивления г и г, значительно больше сопротивлений проводов. Сопротивления проводов от зажимов гх

230