Измерение сопротивлений (Измерение сопротивлений с помощью мостов постоянного тока, омметров и мегомметров, методом амперметра и вольтметра. Измерение больших сопротивлений тераомметрами), страница 5

На рис. 5-6 приведена принципиальная схема омметра первой группы с последовательной схемой, а на рис. 5-7 с параллельной схемой включения измеряемого сопротивления.

В качестве источников питания в приборах этого типа применяется встроенная внутрь прибора батарея сухих элементов, либо питание от внешнего источника- Для схемы рис. 5-6 ток Iр в рамке измерительного механизма (при разомкнутом ключе «К») равен:

, (5-13)

где U— напряжение источника питания и rp — сопротивление рамки механизма.

Для схемы рис. 5-7 ток Ip (при замкнутом ключе «К») равен

. (5-14)

Из выражений (5-13) и (5-14) следует, что для данного значения напряжения Uшкала измерительного механизма может быть проградуирована в значениях rх.

Так как питающее напряжение с течением времени может изменяться, в омметрах данного типа перед измерением необходимо произвести подрегулировку конечных значений тока Ip . Для этого в омметрах с последовательной схемой при замкнутом ключе «К» (rx=0) с помощью сопротивления г устанавливают указатель омметра на отметку «0», а в омметрах с параллельной схемой при разомкнутом ключе «К» — на отметку “∞”.

В некоторых конструкциях омметров регулировку производят перемещением магнитных шунтов, устанавливаемых на измерительном механизме.

Омметры по схеме рис. 5-6 применяются для измерения относительно больших сопротивлений, а омметры по схеме рис. 5-7—для измерения относительно малых сопротивлений.

На рис. 5-8 изображена принципиальная схема омметра с применением логометрического измерительного механизма для измерения относительно больших сопротивлений, а на рис. 5-9 — схема для измерения относительно малых сопротивлений.

Для схемы рис. 5-8 имеем

 и ,

где rд — известное сопротивление.

Так как отклонение указателя в логометрах пропорционально отношению токов, то

Анализируй выражение (5-15), нетрудно видеть, что

1)  Отклонение указателя прибора является однозначной функцией измеряемого сопротивления.

2)  Показания прибора не зависят, в известных пределах, от величины приложенного напряжения.

Нетрудно показать, что сделанные выводы полностью относятся и к омметрам, имеющим принципиальную схему, изображенную на рис. 5-9.

Требования к омметрам и мегомметрам нормированы ГОСТом 8038-60, который предусматривает следующие классы точности: 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0.

Так как шкалы омметров и мегомметров резко неравномерны, то допустимые значения погрешностей для них указываются не в процентах от верхнего предела, а в процентах от длины шкалы.

В настоящей работе используются омметры типа М-371 с последовательной схемой включения rx и типа М-218 с логометрическим механизмом.

Правила пользования приборами приведены на крышках приборов.

III. Измерение сопротивлений методом амперметра и вольтметра

Метод амперметра и вольтметра является косвенным методом измерения и применяется для ориентировочных измерений относительно малых сопротивлений (например, сопротивлений замкнутых контактов) и при измерениях средних сопротивлений, значение которых зависит от величины протекающего по ним тока.

Значение измеряемого сопротивления гх, независимо от схемы включения приборов (рис. 5-10), подсчитывается по показаниям вольтметра (U) и амперметра, (I) по формуле:

.         (5-16)

Точность измерения rх зависит от точности применяемых приборов и погрешности метода измерения, обусловленной собственным потреблением амперметра и вольтметра.

Так, в схеме рис. 5-10 а напряжение, измеренное вольтметром равно сумме падений напряжений на измеряемом сопротивлении (Uх) и на сопротивлении амперметра (Uа=Ira). Подставив составляющие измеренного напряжения в формулу (5-16), имеем:

,

где rxД — действительное значение измеряемого сопротивления, откуда

rxД = rx-rA

Абсолютная погрешность метода измерения по схеме рис. 5-10а равна:

,

а относительная погрешность метода измерения

 [%].                                               (5-17)

Включение приборов по схеме рис. 5-1a следует применять в случае, когда rх>> rА , то есть при измерении относительно больших сопротивлений.

При включении приборов по схеме рис. 5-106 искомое сопротивление rх определяется также по формуле (5-16). Однако в этом случае ток, измеренный амперметром, является суммой тока Iх , протекающего через измеряемое сопротивление rх, и тока Iu, протекающего через вольтметр.

При этом формула (5-16) примет вид:

,

где ru— сопротивление вольтметра,

откуда действительная величина измеряемого сопротивления rхд равна

 

Так как относительная погрешность метода измерения

 [%]

то, подставляя значение rхД после несложных преобразований, получаем:

 [%]

Включение приборов по схеме рис. 5-10 следует применять в случае, когда кх < rU, то есть при измерении относительно малых сопротивлений.

Если сопротивления амперметра и вольтметра известны, то можно ввести поправки в измерение.

IV. Измерение больших сопротивлений тераомметрами

Электронные тераомметры служат для непосредственного измерения очень больших сопротивлений порядка тераом (1 тераом = 1012 ом).

Рассмотрим принцип работы тераомметра. Измеряемое сопротивление rх(рис. 5-11) включается последовательно с образцовым сопротивлением r0образуя делитель. Питание делителя осуществляется от стабилизированного источника напряжения, встроенного в прибор. Падение напряжения (Uq) на выходе делителя, однозначно связанное с измеряемым сопротивлением, измеряется электронным вольтметром постоянного тока с магнитоэлектрическим измерительным механизмом  (ИМ) на выходе.

            Шкала выходного прибора проградуирована в единицах сопротивления.