ÝËÅÊÒÐÈ×ÅÑÊÈÅ ÈÇÌÅÐÅÍÈß: ÈÇÌÅÐÈÒÅËÜÍÛÅ ÌÎÑÒÛ
ÝËÅÊÒÐÈ×ÅÑÊÈÅ ÈÇÌÅÐÅÍÈß: ÈÇÌÅÐÈÒÅËÜÍÛÅ ÌÎÑÒÛ ÝËÅÊÒÐÈ×ÅÑÊÈÅ ÈÇÌÅÐÅÍÈß: ÈÇÌÅÐÈÒÅËÜÍÛÅ ÌÎÑÒÛ
Ê ñòàòüå ÝËÅÊÒÐÈ×ÅÑÊÈÅ ÈÇÌÅÐÅÍÈß
Èçìåðèòåëüíûé ìîñò - ýòî îáû÷íî ÷åòûðåõïëå÷àÿ ýëåêòðè÷åñêàÿ öåïü, ñîñòàâëåííàÿ èç ðåçèñòîðîâ, êîíäåíñàòîðîâ è êàòóøåê èíäóêòèâíîñòè, ïðåäíàçíà÷åííàÿ äëÿ îïðåäåëåíèÿ îòíîøåíèÿ ïàðàìåòðîâ ýòèõ êîìïîíåíòîâ. Ê îäíîé ïàðå ïðîòèâîïîëîæíûõ ïîëþñîâ öåïè ïîäêëþ÷àåòñÿ èñòî÷íèê ïèòàíèÿ, à ê äðóãîé - íóëü-äåòåêòîð. Èçìåðèòåëüíûå ìîñòû ïðèìåíÿþòñÿ òîëüêî â òåõ ñëó÷àÿõ, êîãäà òðåáóåòñÿ íàèâûñøàÿ òî÷íîñòü èçìåðåíèÿ. (Äëÿ èçìåðåíèé ñî ñðåäíåé òî÷íîñòüþ ëó÷øå ïîëüçîâàòüñÿ öèôðîâûìè ïðèáîðàìè, ïîñêîëüêó îíè ïðîùå â îáðàùåíèè.) Íàèëó÷øèå òðàíñôîðìàòîðíûå èçìåðèòåëüíûå ìîñòû ïåðåìåííîãî òîêà õàðàêòåðèçóþòñÿ ïîãðåøíîñòüþ (èçìåðåíèÿ îòíîøåíèÿ) ïîðÿäêà 0,0000001%. Ïðîñòåéøèé ìîñò äëÿ èçìåðåíèÿ ñîïðîòèâëåíèÿ íîñèò èìÿ ñâîåãî èçîáðåòàòåëÿ ×.Óèòñòîíà.
Äâîéíîé èçìåðèòåëüíûé ìîñò ïîñòîÿííîãî òîêà. Ê ðåçèñòîðó òðóäíî ïîäñîåäèíèòü ìåäíûå ïðîâîäà, íå ïðèâíåñÿ ïðè ýòîì ñîïðîòèâëåíèÿ êîíòàêòîâ ïîðÿäêà 0,0001 Îì è áîëåå.  ñëó÷àå ñîïðîòèâëåíèÿ 1 Îì òàêîé òîêîïîäâîä âíîñèò îøèáêó ïîðÿäêà âñåãî ëèøü 0,01%, íî äëÿ ñîïðîòèâëåíèÿ 0,001 Îì îøèáêà áóäåò ñîñòàâëÿòü 10%. Äâîéíîé èçìåðèòåëüíûé ìîñò (ìîñò Òîìñîíà), ñõåìà êîòîðîãî ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ. 2, ïðåäíàçíà÷åí äëÿ èçìåðåíèÿ ñîïðîòèâëåíèÿ ýòàëîííûõ ðåçèñòîðîâ ìàëîãî íîìèíàëà. Ñîïðîòèâëåíèå òàêèõ ÷åòûðåõïîëþñíûõ ýòàëîííûõ ðåçèñòîðîâ îïðåäåëÿþò êàê îòíîøåíèå íàïðÿæåíèÿ íà èõ ïîòåíöèàëüíûõ çàæèìàõ (ð1, ð2 ðåçèñòîðà Rs è ð3, p4 ðåçèñòîðà Rx íà ðèñ. 2) ê òîêó ÷åðåç èõ òîêîâûå çàæèìû (ñ1, ñ2 è ñ3, ñ4). Ïðè òàêîé ìåòîäèêå ñîïðîòèâëåíèå ïðèñîåäèíèòåëüíûõ ïðîâîäîâ íå âíîñèò îøèáêè â ðåçóëüòàò èçìåðåíèÿ èñêîìîãî ñîïðîòèâëåíèÿ. Äâà äîïîëíèòåëüíûõ ïëå÷à m è n èñêëþ÷àþò âëèÿíèå ñîåäèíèòåëüíîãî ïðîâîäà 1 ìåæäó çàæèìàìè ñ2 è ñ3. Ñîïðîòèâëåíèÿ m è n ýòèõ ïëå÷ ïîäáèðàþò òàê, ÷òîáû âûïîëíÿëîñü ðàâåíñòâî M/m = N/n. Çàòåì, èçìåíÿÿ ñîïðîòèâëåíèå Rs, ñâîäÿò ðàçáàëàíñ ê íóëþ è íàõîäÿò
Rx = Rs(N /M).
Èçìåðèòåëüíûå ìîñòû ïåðåìåííîãî òîêà. Íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåííûå èçìåðèòåëüíûå ìîñòû ïåðåìåííîãî òîêà ðàññ÷èòàíû íà èçìåðåíèÿ ëèáî íà ñåòåâîé ÷àñòîòå 50-60 Ãö, ëèáî íà çâóêîâûõ ÷àñòîòàõ (îáû÷íî âáëèçè 1000 Ãö); ñïåöèàëèçèðîâàííûå æå èçìåðèòåëüíûå ìîñòû ðàáîòàþò íà ÷àñòîòàõ äî 100 ÌÃö. Êàê ïðàâèëî, â èçìåðèòåëüíûõ ìîñòàõ ïåðåìåííîãî òîêà âìåñòî äâóõ ïëå÷, òî÷íî çàäàþùèõ îòíîøåíèå íàïðÿæåíèé, èñïîëüçóåòñÿ òðàíñôîðìàòîð. Ê èñêëþ÷åíèÿì èç ýòîãî ïðàâèëà îòíîñèòñÿ èçìåðèòåëüíûé ìîñò Ìàêñâåëëà - Âèíà.
Èçìåðèòåëüíûé ìîñò Ìàêñâåëëà - Âèíà. Òàêîé èçìåðèòåëüíûé ìîñò ïîçâîëÿåò ñðàâíèâàòü ýòàëîíû èíäóêòèâíîñòè (L) ñ ýòàëîíàìè åìêîñòè íà íå èçâåñòíîé òî÷íî ðàáî÷åé ÷àñòîòå. Ýòàëîíû åìêîñòè ïðèìåíÿþòñÿ â èçìåðåíèÿõ âûñîêîé òî÷íîñòè, ïîñêîëüêó îíè êîíñòðóêòèâíî ïðîùå ïðåöèçèîííûõ ýòàëîíîâ èíäóêòèâíîñòè, áîëåå êîìïàêòíû, èõ ëåã÷å ýêðàíèðîâàòü, è îíè ïðàêòè÷åñêè íå ñîçäàþò âíåøíèõ ýëåêòðîìàãíèòíûõ ïîëåé. Óñëîâèÿ ðàâíîâåñèÿ ýòîãî èçìåðèòåëüíîãî ìîñòà òàêîâû: Lx = R2R3C1 è Rx = (R2R3) /R1 (ðèñ. 3). Ìîñò óðàâíîâåøèâàåòñÿ äàæå â ñëó÷àå "íå÷èñòîãî" èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ (ò.å. èñòî÷íèêà ñèãíàëà, ñîäåðæàùåãî ãàðìîíèêè îñíîâíîé ÷àñòîòû), åñëè âåëè÷èíà Lx íå çàâèñèò îò ÷àñòîòû.
Òðàíñôîðìàòîðíûé èçìåðèòåëüíûé ìîñò. Îäíî èç ïðåèìóùåñòâ èçìåðèòåëüíûõ ìîñòîâ ïåðåìåííîãî òîêà - ïðîñòîòà çàäàíèÿ òî÷íîãî îòíîøåíèÿ íàïðÿæåíèé ïîñðåäñòâîì òðàíñôîðìàòîðà.  îòëè÷èå îò äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ, ïîñòðîåííûõ èç ðåçèñòîðîâ, êîíäåíñàòîðîâ èëè êàòóøåê èíäóêòèâíîñòè, òðàíñôîðìàòîðû â òå÷åíèå äëèòåëüíîãî âðåìåíè ñîõðàíÿþò ïîñòîÿííûì óñòàíîâëåííîå îòíîøåíèå íàïðÿæåíèé è ðåäêî òðåáóþò ïîâòîðíîé êàëèáðîâêè. Íà ðèñ. 4 ïðåäñòàâëåíà ñõåìà òðàíñôîðìàòîðíîãî èçìåðèòåëüíîãî ìîñòà äëÿ ñðàâíåíèÿ äâóõ îäíîòèïíûõ ïîëíûõ ñîïðîòèâëåíèé. Ê íåäîñòàòêàì òðàíñôîðìàòîðíîãî èçìåðèòåëüíîãî ìîñòà ìîæíî îòíåñòè òî, ÷òî îòíîøåíèå, çàäàâàåìîå òðàíñôîðìàòîðîì, â êàêîé-òî ñòåïåíè çàâèñèò îò ÷àñòîòû ñèãíàëà. Ýòî ïðèâîäèò ê íåîáõîäèìîñòè ïðîåêòèðîâàòü òðàíñôîðìàòîðíûå èçìåðèòåëüíûå ìîñòû ëèøü äëÿ îãðàíè÷åííûõ ÷àñòîòíûõ äèàïàçîíîâ, â êîòîðûõ ãàðàíòèðóåòñÿ ïàñïîðòíàÿ òî÷íîñòü.
Çàçåìëåíèå è ýêðàíèðîâàíèå. Èçìåðèòåëüíûå ìîñòû íåîáõîäèìî òùàòåëüíî çàçåìëÿòü è ýêðàíèðîâàòü, ÷òîáû ïàðàçèòíûå åìêîñòè ìåæäó ðàçíûìè ÷àñòÿìè ñõåìû ìîñòà íå âíîñèëè îøèáêó óðàâíîâåøèâàíèÿ.
Òèïè÷íûå íóëü-äåòåêòîðû.  èçìåðèòåëüíûõ ìîñòàõ ïåðåìåííîãî òîêà ÷àùå âñåãî ïðèìåíÿþòñÿ íóëü-äåòåêòîðû äâóõ òèïîâ. Íóëü-äåòåêòîð îäíîãî èç íèõ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ðåçîíàíñíûé óñèëèòåëü ñ àíàëîãîâûì âûõîäíûì ïðèáîðîì, ïîêàçûâàþùèì óðîâåíü ñèãíàëà. Íóëü-äåòåêòîð äðóãîãî òèïà - ýòî ôàçî÷óâñòâèòåëüíûé äåòåêòîð, êîòîðûé ðàçäåëÿåò ñèãíàë ðàçáàëàíñà íà àêòèâíóþ è ðåàêòèâíóþ ñîñòàâëÿþùèå è ïðèãîäåí â òåõ ñëó÷àÿõ, êîãäà òðåáóåòñÿ òî÷íî óðàâíîâåøèâàòü òîëüêî îäíó èç íåèçâåñòíûõ ñîñòàâëÿþùèõ (ñêàæåì, èíäóêòèâíîñòü L, íî íå ñîïðîòèâëåíèå R êàòóøêè èíäóêòèâíîñòè).
|