Измерение сопротивлений мостом постоянного тока (руководство к лаборатоной работе), страница 9

Рис. 6. Диапазоны измеряемых сопротивлений одинарным и двойным мостами

На рис. 6 показаны диапазоны измеряемых сопротивлений комбинированными мостами. Нетрудно видеть, что область сопротивлений от 10^-4 до 10² Ом перекрывается как одинарным, так и двойным мостом. Однако точность измерения сопротивлений двойным мостом здесь гораздо выше. Например, в диапазоне от 10^-2 до 10^-4 Ом основная погрешность измерения по схеме МД не превышает 0,02 %;, а по схеме МО-4 — от 0,1 до 1%.

Мосты постоянного тока часто применяются при исследовании кабелей и линий связи для установления места их повреждения, для исследования асимметрии проводов и для измерения сопротивления изоляций. Для этих целей выпускаются специальные мосты типов РЗЗЗ, Р334, КМ-61С и др.

Автоматические мосты. Измерительные мосты с автоматизированным процессом уравновешивания посредством электрического двигателя, перемещающего движок реохорда в одном из плеч моста, называют автоматическими мостами. Область применения автоматических мостов — измерение неэлектрических величин с использованием параметрических датчиков. Чаще других встречаются автоматические мосты, предназначенные для измерения температуры и использующие термоэлектрические преобразователи сопротивления. Особенность работы автоматических мостов с преобразователями сопротивления заключается в том, что термоэлектрический преобразователь может выноситься на большое расстояние от моста (десятки метров). При этом сопротивление преобразователя (10—100 Ом), изменяющееся под действием измеряемой температуры в узких пределах, может оказаться соизмеримым с сопротивлением подводящих проводов. Колебания температуры окружающей среды, в которой проходят подводящие провода, вызывают изменение их сопротивления и могут приводить к значительным погрешностям измерения температуры. Для борьбы с этим источником погрешности в автоматических мостах применяют трехпроводную схему включения термоэлектрического преобразователя сопротивления.

Трехпроводная схема включения показана на рис. 7, где r₁, r_2, r₃ — сопротивления соединительных проводов. Найдем условие, при котором сопротивления соединительных проводов не влияют на результат измерения сопротивления R_1.

Рис. 7. Трехпроводная схема включения                                               Рис. 8. Схема автоматического моста

         измеряемого сопротивления

  Для уравновешенного моста согласно (3) справедливо

R₁+r₃=R₂(R₃+r₂)/R₄

откуда

R₁=R₂R₃/R₄+r₂R₂/R₄-r₃

Соединительные провода выполняются одинаковыми, следовательно, r₂=r₃=r, тогда

R₁=R₂R₃/R₄+r(R₂/R₄-1)                                  (15)

Потребуем выполнение условия R₂=R₄,                                                                      

в результате получаем значение измеряемого сопротивления, на которое не влияет сопротивление соединительных проводов.

Условие (15) удовлетворяется при R₁=R₃, откуда следует, что уравновешивание моста достигается регулировкой R₃ или введением регулируемого сопротивления в первое плечо моста и выбором его значения так, чтобы оно компенсировало изменение R₁. Предпочтение отдается второму способу. В качестве уравновешивающего органа в автоматических мостах используется резистор с регулируемым сопротивлением, называемый реохордом.

Принципиальная схема автоматического моста для измерения активного сопротивления показана на рис. 8. Схема содержит реохорд R, сравнивающее устройство СУ и реверсивный двигатель М, вал которого механически связан с движком реохорда. При изменении R₁ мост выходит из равновесия, сигнал в диагонали нагрузки усиливается СУ и подается на двигатель М, который перемещает движок реохорда до уравновешивания схемы. Для упрощения конструкции СУ мост питается напряжением переменного тока промышленной частоты. Сравнивающее устройство представляет собой усилитель переменного тока, который в отличие от усилителя постоянного тока не имеет смещения нулевого уровня и не вносит дополнительных погрешностей в результат измерения.