Измерение сопротивлений (Измерение сопротивлений с помощью мостов постоянного тока, омметров и мегомметров, методом амперметра и вольтметра. Измерение больших сопротивлений тераомметрами), страница 2

Хотя при выполнении равенств (5-5) и (5-6) сопротивление rне влияет на результат измерения, все же его стремятся сделать по возможности малым. Дело в том, что точность изготовления сопротивлений R1R/1, R2и R3 ограничена, и в реальных мостах R1и R2 не абсолютно равны R1 и R3.Кроме того, в сопротивления плеч R1, R'1, R2и R3входят сопротивления соединительных проводов r1 и r1 r2 и r3, точный учет значений которых затруднителен. При прочих равных условиях погрешность измерения, обусловленная отличием от нуля второго члена уравнения (5-2)

будет тем меньше, чем меньше сопротивление r.

Для того, чтобы влияние соединительных проводов r1 r’1 r2 и r3 не вносило заметных погрешностей в результат измерения Rx, так как они входят также в значения сопротивлений плеч R1, R'1 R2 и R3 уравнения (5-7), сопротивления этих плеч должны быть по возможности большими. Обычно их выбирают не меньшими 10 ом, а соединительные проводники делают возможно малого сопротивления.

Пределы измерения двойного моста при заданных пределах изменения R1, R'1 R2и R3, как это видно из уравнения (5-7), зависят от величины сопротивления RN.

Так как двойной мост обычна используется для измерения сопротивлений порядка от 10 ом до 10-6 10-8 ом падения напряжения на сопротивлениях Rxи Rnочень малы и термо- Э.Д.С., возникающие в местах присоединения к плечам моста соединительных проводников, становятся соизмеримыми с этими падениями напряжения и вносят погрешность в измерение.

Для исключения влияния термо- э.д.с. на результат измерения уравновешивание моста производят дважды при двух направлениях тока. Изменение направления тока производится с помощью переключателя П (рис. 5-2). В качестве результата измерения берут среднеарифметическое из результатов двух этих измерений.

Следует отметить, что так как ток, который можно пропускать через сопротивления Rxи RN, ограничен, то по мере уменьшения измеряемого и соответственно образцового сопротивления чувствительность моста падает вследствие уменьшения падений напряжения на этих   сопротивлениях,

в) Чувствительность мостов.

В общем виде под чувствительностью моста понимают отношение отклонения Δα указателя гальванометра, вызываемого изменением сопротивления какого-либо из плеч предварительно уравновешенного моста к величине этого изменения  ΔR, то есть

.

Умножив и разделив правую часть выражения (5-8) на ΔI (изменение тока в гальванометре), получим:

,      (5-9)

где  — чувствительность гальванометра по току,

— чувствительность мостовой схемы по току к изменению регулируемого параметра. Практически чувствительность моста удобнее характеризовать отношением Δα к Относительному изменению сопротивления , выраженному в процентах:

 []

            где SM OTН — относительная чувствительность моста.

            Как видно из выражения (5-9), чувствительность моста зависит от чувствительности схемы, которая в свою очередь зависит от напряжения питания U, от соотношения сопротивлений в плечах моста и от чувствительности гальванометра.

            При проектировании мостов стремятся так подобрать параметры мостовой цепи, чтобы получить возможно большую чувствительность схемы.

            Для увеличения чувствительности схемы следует также увеличивать напряжение источника питания (при этом увеличивается падение напряжения в плечах моста, а следовательно, увеличивается и ток в цепи гальванометра при данном DR).

            Однако не следует забывать, что напряжение источника питания ограничено допустимой мощностью рассеивания (нагревом) сопротивлений мостовой схемы.

            При экспериментальном определении чувствительности мост (как одинарный, так и двойной) сначала уравновешивают, а затем расстраивают, изменяя сопротивление R1 (рис 5-3), пока указатель гальванометра не отклонится на 10 делений шкалы. Затем отсчитывают DR и, используя выражение (5-10), определяют относительную чувствительность моста.

            г) Погрешности мостов.

            Основная погрешность мостов постоянного тока состоит из ряда составляющих:

            а) погрешностей подгонки сопротивлений плеч моста;

            б) погрешностей, вызываемых сопротивлениями монтажных проводов и переходных сопротивлений контактов;

            в) погрешностей от возникающих в схеме термо-э. д. с.: г) погрешностей отсчета;

            д) погрешностей из-за недостаточной чувствительности схемы и нулевого индикатора.

            Для получения возможно большей точности при измерении следует, по возможности, устранить или уменьшить перечисленные выше составляющие основной погрешности.

            Точность подгонки сопротивлений плеч моста в настоящее время может достигать очень высоких значений — порядка десятитысячных долей процента.

            Однако, как бы ни была высока точность подгонки отдельных элементов моста, нельзя получить высокую точность измерения, если ограничиваться при отсчете сопротивления плеча сравнения небольшим числом значащих цифр.

            При декадном (десятичном) отсчете минимально необходимое количество декад плеча сравнения зависит от того, сколько знаков требуется получить в отсчитываемом значении сопротивления. Например, для моста класса точности 0,05 (погрешность подгонки сопротивлений плеч не менее ±0,05%) минимально необходимое количество декад равно четырем.

            При практическом выполнении мостов число декад в плече сравнения берут больше минимально необходимого по соображениям точности на 1 — 2 декады, что позволяет получать достаточное количество знаков отсчета при измерении небольших значений сопротивлений.

            Чувствительность моста должна обеспечивать отсчет значений сопротивлений плеча сравнения с необходимым количеством знаков в соответствии с классом точности моста или заданной погрешностью измерения сопротивления Rx.