Другие предметы \ Метрология, стандартизация и сертификация

Изучение основных свойств мостов постоянного и переменного тока. Экспериментальное измерение сопротивлений, емкостей и индуктивностей при помощи мостовых схем, страница 4

2. Уравновесить мост при значениях сопротивления на магазине R_Mи положениях переключателя плеч отношений R₂/R₄, указанных преподавателем.

3. Изменяя сопротивление R_M добиться, чтобы стрелка миллиамперметра поочередно отклонилась на все оцифрованные деления шкалы.

4. Пункты 2 и 3 повторить шесть раз, а результаты занести в таблицу

¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾

№ DI, mA DR_м, Ом ___ R_м= Ом

1 2 3 4 5 6 DR_м ( R1 / R2 )=

1 R₃= Ом

•••

¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾

5. На основании полученных экспериментальных данных найти регрессионную полиномиальную зависимостьЩ

___ ___ ___

DI = b₀ + b₁• (DR_M) + b₂• (DR_M)² + ... + b_k• (DR_M)^k

по методу наименьших квадратов [5], самостоятельно подобрав адекватную степень k полинома, руководствуясь критерием Фишера.

6. Построить график полученной зависимости DI = f(DR_M) и сделать вывод о линейности полученной характеристики.

Вопросы для самопроверки.

1. Опишите устройство и принцип работы моста постоянного тока.

2. Каков предел измерения сопротивлений одинарным мостом?

3. Дайте определение понятия чувствительности моста, назовите виды чувствительности.

4. От каких факторов зависит чувствительность моста? При каких условиях она наибольшая?

5. Каково влияние на точность измерения при помощи мостов постоянного тока напряжения питания?

6. Перечислите основные факторы, определяющие точность измерения одинарным мостом.

7. Каким образом осуществляется быстрейшее успокоение гальванометра при работе с мостом постоянного тока?

8. Опишите принцип действия неуравновешенного моста постоянного тока.

9. Какими факторами определяется чувствительность неуравновешенной мостовой схемы?

МОСТЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

В соответствии с условиями равновесия моста переменного тока (2), (4), (7) схемы мостов для измерения емкости, угла потерь конденсаторов, индуктивности и добротности катушек могут иметь различные схемы включения в плечи измеряемых и образцовых катушек индуктивностей и конденсаторов. В таблице, приведенной ниже, представлены комбинации соединений плеч, образующих различные мосты переменного тока.

Назначение моста	Плечи моста
Назначение моста	Z₁	Z₂	Z₃	Z₄
Измерение C_x и tgd с малыми потерями
Измерение C_x и tgd с большими потерями
Измерение L_x с использованием L_N
Измерение L_x с использованием L_N
Измерение L_{x с} использованием С_N

Измерение емкостей и углов потерь

Реальные конденсатор или емкостной датчик представляется эквивалентной схемой в виде идеальной емкости, последовательно или параллельно соединенной с активным сопротивлением, обуславливающим возникновение активных потерь. Ток в цепи такого конденсатора опережает напряжение на угол, меньший p/2. На рис.7 приведены эквивалентные схемы и характерные векторные диаграммы такого конденсатора.

Для измерения емкости конденсатора с малыми потерями используется схема №1 из таблицы. В этом случае полные сопротивления плеч равны

Z₁ = R_x + 1/jwC_x; Z₂ = R₁; Z₃ = R_N + 1/jwC_N; Z₄ = R₂.

Рис. 7

Подставив эти выражения в формулу (2), задающую условие равновесие моста, получим

Отсюда тривиально выводятся условия равновесия моста:

(18)

Угол потерь d, дополняющий до p/2 (90°) угол сдвига тока I относительно напряжения U, определяется из выражения

(19)

При измерении емкости конденсатора по схеме №2 из таблицы угол потерь d определяется выражением

, (20)

а условие равновесия моста аналогично (18).

Работа на этом мосте производится следующим образом. Установив R_N=0, изменяют отношение плеч R₁/R₂ до тех пор, пока нуль индикатор не покажет наименьший ток. После этого переходят к регулировке магазина R_N, добиваясь дальнейшего уменьшения тока, протекающего через нуль-индикатор. Затем снова изменяют отношение R₁/R₂ и т.д., пока не будет найдено положение равновесия моста.

Измерение индуктивности и добротности

Одно из плеч моста, составленного по схемам №3 и №4 из таблицы, образовано испытуемой катушкой или индуктивным датчиком с эквивалентными индуктивностью L_x и активным сопротивлением R_x, а другое —образцовой индуктивностью L_N и активным сопротивлением R_N. Переменный резистор R при помощи переключателя может быть включен последовательно с исследуемой индуктивностью или с образцовой в зависимости от соотношения R_x и R_N (если R_x<R_N, то реализуется схема №3; если R_x>R_N – схема №4).

В случае использовании схемы №3 условие равновесия моста записывается в виде

что эквивалентно следующим двум равенствам:

R₁ R₁ R_x = R_Nџ──── —R;L_x = L_Nџ────. (21)

R₂ R₂

Для схемы №4 несложно получить следующие условия равновесия:

R₁ R₁ R_x = (R_N + R)џ────;L_x = L_Nџ────. (22)

R₂ R₂

При измерении индуктивности L_x можно использовать также и схему №5 из таблицы, где уравновешивание моста достигается с помощью образцовой емкости C_N. В этом случае условия равновесия примут вид:

R₁џR₂ R_x = ─────── и L_x = C_NџR₁џR₂. (23)

R_N

1 2 3 4 5

Скачать файл