Файл: Атамалян Э.Г. Методы и средства измерения электрических величин учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 25.06.2024
Просмотров: 157
Скачиваний: 7
+ Ro/Rx) или образцовом U0 |
= U/( 1 + Rx/R0) с помощью электрон |
ного вольтметра постоянного |
тока ЭВ. |
Из анализа данных выражений следует, что при измерении Ux
шкала омметра |
будет прямой (при Rx — О 0 Х = 0), |
а при измерении |
|
Ua — обратной |
(при Rx = 0 U0 = U). |
R0 > |
Rx, обычно |
При измерении малых сопротивлений, когда |
|||
измеряют Us, а при измерении больших сопротивлений, |
когда R0< |
||
<Rx, - U 0.
Вэлектронных омметрах питание схемы осуществляется от спе
циального стабилизированного источника напряжения U. Если U равно номинальному значению напряжения вольтметра Un, то омметры имеют бесконечные пределы измерения, если же U > Un, то при определенном подборе Ra и Rx пределы измерения конечны. Для уменьшения погрешностей измерения входное сопротивление усили теля должно быть как можно больше, поэтому во входных цепях его используют специальные электрометрические лампы с малыми сеточными токами.
Если напряжение источника питания U значительно превосходит номинальное напря жение вольтметра Д„, то применяют схему ом метра с параллельным включением измеряе мого и образцового сопротивлений.
Пределы измерения электронных омметров расширяют за счет набора образцовых сопро тивлений.
Электронные омметры обычно представ ляют собой многопредельные приборы. Шкала электронного омметра,
как |
это следует из выражений |
(8-2) |
и (8-3), неравномерна. Если же |
||
выбрать R0 |
Rx max (см. рис. |
8-8), |
то приближенно можно считать |
||
1 + |
R0/Rx |
Ro/Rx и, следовательно, выражение (8-2) |
примет вид |
||
|
|
UX = U(RX/R0) |
или |
RX = (UX/U)R0. |
(8-16) |
Шкала омметра при этом будет более равномерной. Этот же резуль тат может быть получен, если измерительную цепь омметра питать от источника тока. Универсальный прибор типа ВК.7-9 используют и как электронный омметр. Применение в схеме электронного омметра операционного усилителя, представляющего собой высокостабильный усилитель постоянного тока УПТ с параллельной обратной связью'по напряжению, позволяет создать омметры с равномерной шкалой и
огромными |
пределами измерений (Rx msx/Rx mjn ~ |
Ю10), |
а также |
||
омметры с цифровым отсчетом (ВК2-6). |
|
|
|||
И з м е р е н и е с о п р о т и в л е н и й м о с т о в ы м и с х е - |
|||||
м а ми п о с т о я н н о г о |
т о к а |
(см. § 2-3). Мостовые схемы по |
|||
стоянного |
тока позволяют |
измерять |
сопротивления |
КГ8 ч- |
1016 Ом |
с высокой точностью. Наиболее целесообразно использовать уравно вешенные одинарно-двойные мостовые схемы. Диапазон измерения сопротивлений таких схем 1СГ8 ч- 106 Ом. Мостовая схема содержит встроенный блок образцовых сопротивлений, а также работает с внеш ними образцовыми сопротивлениями различных номиналов. Комбини
157
рованная мостовая схема типа Р329 при измерении сопротивлений 1СГ8 ч- 10“7 Ом по схеме двойного моста с внешним индикатором рав новесия (автокомпенсацнонным микровольтнаноамперметром РЗ-25) обеспечивает класс точности 2; сопротивлений 10~7 -4- 10“° Ом — класс точности 1, а сопротивлений 10~6 -4- 100 Ом — класс точности 0,2 -4- -j- 0,05. В двойной мостовой схеме предусмотрены специальные меры уменьшения влияния соединительных проводов и контактов. Одинар ная мостовая схема при измерении сопротивлений 50 -4- 105 Ом отно сится к классу точности 0,05, а выше 0,5 Ом — к классу точности 0,5. В качестве индикатора равновесия может быть также использован зеркальный гальванометр, но при этом класс точности схемы ниже.
Измерение высокоомных сопротивлений сопровождается уменьше
нием |
токов в |
измерительных цепях мостовой схемы, понижением |
||||
|
|
|
|
чувствительности последней, а также уве |
||
|
|
|
|
личением влияния внешних электромаг |
||
|
|
|
|
нитных помех. При этом возрастают |
||
|
|
|
|
требования к экранированию моста. |
||
|
|
|
|
Для измерения высокоомных сопротив |
||
|
|
|
|
лений 1010 -4- 1016 Ом применяют четырех |
||
|
|
|
|
плечие и двуплечие мостовые схемы спе |
||
|
|
|
|
циальной конструкции. Чтобы исключить |
||
|
|
|
|
влияние внешних электромагнитных по |
||
|
|
|
|
лей, такую мостовую схему полностью |
||
|
|
|
|
экранируют, а одну из узловых точек схемы |
||
|
|
|
|
соединяют с экраном, благодаря чему |
||
|
|
|
|
уменьшаются токи утечки. |
|
|
Рис. 8-9. Схема четырехпле |
На рис. 8-9 |
показана |
четырехплечая |
|||
чего |
моста |
для |
измерения |
мостовая схема. |
В плечи |
моста включены |
высокоомных |
сопротивлений |
измеряемое /?х = |
Rx и образцовое R2= R0 |
|||
|
|
|
|
сопротивления. |
Плечи отношения R3 и R4 |
|
представляют собой низкоомньш вспомогательный делитель напряже ния (регулируемое плечо R4 — многодекадный магазин сопротивлений
с верхним пределом |
106 Ом, а плечо R3 — набор образцовых |
мер с |
значениями 105, 10'1, |
103, Ю2 Ом). |
|
В момент равновесия мостовой схемы |
|
|
Rx = R0(Ri/R3) = Ro/k, где k = R3/R4 = R0/Rx. |
(8-17) |
|
В момент равновесия напряжение на измеряемом сопротивлении |
||
равно |
|
|
Ua= U [RX/(RX+ До ] = U [1/( 1 + k)]. |
(8-18) |
|
Напряжение U измеряют вольтметром. Индикатором равновесия может быть электрометр электростатический или ламповый.
Мостовая схема Р4050 имеет вольтметр на плече R4 = const, a R3 является регулируемым сопротивлением. Пределы измерения сопротивлений этой мостовой схемы 105 -4- 1011 Ом с погрешностью 0,05 -4- 2%. Пределы измерения мостовой схемы Р453 10~2 -4- 1010 Ом.
Двуплечая мостовая схема (рис. 8-10) состоит из резисторов изме ряемого R3 = Rx и образцового R2 = R0, включенных в ее два плеча.
158
Напряжения Ua и Ub подают от двух источников питания, включаю щих в себя устройства для ступенчатой Ег и плавной Ег регулировки
напряжений. |
Напряжения Ua и Ubизмеряются магнитоэлектрическими |
||
вольтметрами |
V1 и V2. |
|
|
Напряжение на 'зажимах индикатора |
равновесия (электрометра) |
||
с внутренним сопротивлением R„ |
|
|
|
Uiг = Яп (UzR0- U bRJl(RxRo + RnRx + RnRo). |
(8-19) |
||
При равновесии (U12 —0) измеряемое сопротивление |
|
||
|
Rx = R0{UjUb) = R j k , |
k = Ub/Ua. |
(8-20) |
Перед измерением устанавливают по вольтметру Vx напряжение Ua,
при котором требуется определить вели |
|
чину Rx, а затем добиваются равновесия, |
|
изменяя Ub. |
|
Измерение сопротивлений на переменном |
|
токе. Измерения сопротивлений на пере |
|
менном токе осуществляют мостовыми и |
|
резонансными методами. Для определения |
|
сопротивления Zx с помощью куметра (см. |
|
рис. 8-5) измерения выполняют дважды |
|
без и с искомым сопротивлением. Последо |
|
вательный колебательный контур, состав |
|
ленный из вспомогательной катушки ин |
|
дуктивности LK, RK(входящий в комплект |
|
куметра) и образцового конденсатора с пе |
Рис. 8-10. Схема двуплечего |
ременной емкостью Сп, настраивают в резо |
моста |
нанс на частоту измерения /0. При этом |
|
фиксируются значения частоты /0, емкости Со1, добротности контура Qx. Затем исследуемое сопротивление Zx (Rx, Хх) подключают либо после довательно (если модуль Zx — величина малая) со вспомогательной катушкой, либо параллельно (если модуль Zx — величина большая) к образцовому конденсатору С0. Контур с помощью С0 вновь настраи вается в резонанс на ту же частоту. Зафиксированные значения /0, С02 и Q., совместно с данными, полученными при первом измерении С01 и Qlt дают возможность определить модуль Zx и его составляющие Rx, Х х, Наиболее часто куметр используют для измерения больших сопротив лений Zx, например входного сопротивления вольтметра, имеющего активно-емкостный характер. В этом случае Zx подключают к зажимам
2—2' куметра. При |
первом измерении (без Zx) |
|
|
|
|
|||||
|
Qi — ((йо^к)/RK= |
|
1/(со0С01Дк). |
|
|
(,8-21) |
||||
При втором измерении |
(с Zx) сопротивление колебательного кон |
|||||||||
тура |
куметра |
|
|
|
|
|
|
|
Rx_______ |
|
7 |
р _1 _г I Ду/[/ю (б.у-4~С02] |
|
п I |
.-..г |
I_________ |
|
_ |
|||
~ |
- г 1а ь « + / ? , + |
1/[/«0 (C.V+ Со2] |
|
+ |
/ к + |
1 + j a R x {Сх + с 02) |
- |
|||
|
= |
Rk+ |
Д?д.[ 1 — jcoRx (Cx + |
C 02)] |
(8- |
22) |
||||
|
к' |
1 |
|
(СЛ- + |
Со2)3 |
|||||
159
Поскольку резонанс при втором измерении осуществлен при той
же частоте /0, что и при первом измерении, то Сх + Со2 = |
Со1; вели |
||||
чина соjjRx2 (Сх + С02)2 |
1, |
поэтому |
|
||
= Rk |
|
+ / |
co0L K |
(8-23) |
|
|
Яд-шоС 'о1 |
“ о (Cv + C02)j- |
|
||
В момент резонанса выполняется условиеie |
|
||||
г |
|
|
|
|
|
co0LK |
1 |
|
Wo (Cv+ С02) ■ со(,C01LK= 1. |
(8-24) |
|
COoC0j |
|
||||
Следовательно, |
СОо^-к |
|
|
Rxg)qC0 |
|
Q2 = |
|
|
(8-25) |
||
|
|
|
|
||
^ K + 1/ ( « C b |
1) = |
( /?.v“ 5C o | ) / ( (3 l c00C ol) + 1 ’ |
|
||
где значение RK получено |
из |
(8-21). |
|
||
Решая уравнение (8-25) относительно Rx, получим |
|
||||
|
R, — (Q1Q2)/[co0C0i (Qi — Q>)]- |
(8-26) |
|||
Искомая емкость |
Су — Со1— С02. |
(8-27) |
|||
|
|
||||
Если полное сопротивление Zx носило бы активно-индуктивный |
|||||
характер, то Со1 •< |
С02. |
|
|
|
|
Точность измерения сопротивления зависит от точности определе ния разности Qx — Q2.
§ 8-3. Измерение индуктивности
Наиболее распространенными методами измерения индуктивности являются мостовые методы на переменном токе и резонансные (см.
рис. 8-4).
Рис. 8-11. Схема моста для |
Рис. 8-12. Схема моста для |
измерения индуктивности ка |
измерения индуктивности ка |
тушек с Q < 30 |
тушек с Q > 30 |
Измерение индуктивности мостовыми схемами переменного тока. На рис. 8-Л представлена мостовая схема переменного тока для изме рения индуктивности катушек, имеющих добротность менее 30. Изме
160
