Входные преобразователи. Обработка сигнала, страница 28

3.3 Обработка сигнала    

Рис. 3.32. Конструкция теплового моста. T₀ - температура окружающей среды, ∆T- температура  возбуждения  моста.

Напряжение на детекторе рав

но

Мост сбалансирован, когда коэффициент передачи равен нулю (состояние баланса или нулевое состояние), то есть при условии:

Поэтому нулевое состояние достигается  при

Видно, что нулевое условие не зависит от напряжения возбуждения моста V_s Оно также никак не связано с импедансом возбуждающего мост источника или импедансом детектора. Тот факт, что импеданс моста не оказывает влияния, является результатом баланса моста, когда напряжение на детекторе равно нулю. Результат, состоящий в том, что нулевое состояние не зависит от импеданса источника, можно объяснить тем, что наличие конечного импеданса источника только уменьшит напряжение на входе моста Vp поскольку напряжение источника поделится между импедансом источника и входным импедансом моста.

Важным параметром моста для измерения импедансов является его чувствительность. Чувствительность моста определяется величиной напряжения на нуль-детекторе или величиной тока, протекающего через него, при небольшом отклонении от состояния баланса. Тогда в предположении, что мост балансируется с помощью  регулируемого  импеданса Z₁ (рис. 3.33),  дифференциальную чувствительность   S_diff   для  напряжения   детектора   V_d   можно

Измерительные приборы в электрических измерениях

Рис. 3.33. Схематическое представление измерительного моста как четырехполюсника.

 Так как абсолютная величина Z₁ может отличаться от моста к мосту, нас больше интересует чувствительность напряжения V_d к относительному изменению dZ₁ / Z этого импеданса Z₁. В этом случае получаем:

Если мы теперь введем параметр моста F(=Z₂/Z₃) с учетом, конечно, того, что при балансе моста F = Z₁/Z₄ , то чувствительность S_B примет вид:

У мостов, предназначенных для измерения импедансов, параметр моста F обычно бывает комплексной величиной. На рис. 3.34 чувствительность моста S_B изображена как функция от F. Если F положительная и действительная величина, то|S_в| имеет максимум при F=1, равный     V_S /4. Чувствительность моста Уитстона, например, максимальна, если сопротивления пары резисторов, расположенных на схеме моста выше нуль-детектора, и сопротивления пары резисторов, находящихся ниже нуль-детектора, одинаковы (попарное соответствие). Чувствительность моста имеет полюс при F= — 1.

Часто чувствительность моста можно увеличить, поменяв местами детектор и источник напряжения, возбуждающий мост. Вообще говоря, детектор следует включать между точкой, в которой соединены два элемента с наибольшим импедансом, и точкой, в которой соединены элементы, имеющие минимальные импедансы. Источник возбуждающего напряжения включается тогда между двумя оставшимися точками.

Очевидно, что чувствительность напряжения моста падает с уменьшением

3.3 Обработка сигнала     193