Meritve mostov

Mostno vezje - shema povezovanja elementov električnega vezja (upori, usmerniške diode itd.), Za katero je značilna prisotnost mostne veje med dvema točkama vezja, ki nista neposredno povezani z virom električne energije. Mostno vezje temelji na vezju Wheatstonovega mostu (slika 1).

Načelo delovanja mostnega vezja temelji na dejstvu, da ko je razmerje impedanc v krakih mostu enako Za / Zb = ZNS/Zd, v diagonali mostu ni toka (v indikatorski napravi ). S povečanjem občutljivosti ničelnega indikatorja je mogoče doseči zelo natančno enakost impedančnih razmerij v mostnem vezju. Meritve mostov temeljijo na tem principu.

riž. 1. Diagram mostu (diagram Wheatstonovega mostu)

Napajalniki za mostična vezja so lahko enosmerni ali izmenični viri. Balansiranje mostov je popolnoma neodvisno od nihanj napajalne napetosti.

Mostne meritve — Metode za merjenje parametrov električnih tokokrogov enosmernega (enosmerni upor, tok) in izmeničnega toka (aktivni upor, kapacitivnost, induktivnost, medsebojna induktivnost, frekvenca, izgubni kot, faktor kakovosti itd.) s pomočjo mostne verige. Mostne meritve se pogosto uporabljajo tudi za električne meritve neelektričnih veličin s senzorji - vmesnimi pretvorniki izmerjene količine v funkcionalno povezan parameter električnega tokokroga.

Meritve mostov se izvajajo z merilnimi mostovi (mostnimi inštalacijami), ki spadajo v kategorijo primerjalnih naprav. Na splošno temeljijo na uporabi določenega električnega tokokroga, sestavljenega iz več znanih in enega neznanega (izmerjenega) upora, ki se napaja iz enega vira in je opremljen z indikatorsko napravo.

S spreminjanjem znanih uporov se to vezje prilagaja, dokler se ne doseže določena, s kazalcem označena porazdelitev napetosti v posameznih odsekih vezja. Očitno je, da dano razmerje napetosti ustreza tudi določenemu razmerju uporov tokokroga, s katerim je mogoče izračunati neznani upor, če so drugi upori znani.

Zgodovinsko gledano je bila prva, najenostavnejša in najpogostejša različica meritev mostov realizirana s pomočjo uravnoteženega mostu s štirimi kraki, ki je obročno vezje 4 uporov ("kraki" mostovi), v katerem sta povezana napajalnik in kazalec. diagonalno na nasprotna oglišča v obliki "mostov" (sl. 2).

riž. 2.

Če je izpolnjen pogoj R1R3 = R2R4 (oz. Z1Z3 = Z2Z4 pri izmeničnem toku), je napetost na izhodu mostnega vezja (ne glede na napajalno napetost) nič (Ucd = 0), to je most " uravnotežen«, kar je označeno z ničelnim kazalcem.

Stacionarno stanje mostu DC, ki ustreza pogoju R1R3 = R2R4, je mogoče doseči s prilagoditvijo samo enega spremenljivega parametra in prav tako omogoča določitev samo enega neznanega upora.

Da bi dosegli ravnotežno stanje kompleksnega izmeničnega toka Z1Z3 = Z2Z4, ki se razgradi, ko se kompleksne vrednosti uporov Z = R + jx nadomestijo v dva neodvisna pogoja, je treba prilagoditi vsaj dva spremenljiva parametra. V tem primeru je mogoče hkrati določiti dve komponenti kompleksnega upora (na primer L in R ali L in Q, C in tgφ itd.).

Različni štirikraki AC mostovi so resonančni mostovi ... Poleg štirikrakih se uporabljajo bolj zapletene mostne sheme - dvojni mostovi na enosmernem toku (slika 3) in večkraki (šest ali sedem krakov) - na izmeničnem tok (na primer slika 4) . Ravnotežni pogoji za ta vezja se seveda razlikujejo od zgoraj navedenih.

riž. 3.

riž. 4.

Mostove je mogoče uporabljati v uravnoteženem in neuravnoteženem načinu. V slednjem primeru se merilni rezultat določi brez prilagajanja uporov, neposredno iz toka ali napetosti na izhodu mostnega vezja, ki sta funkciji izmerjenega upora in napajalne napetosti (slednja mora biti stabilna). Izhodna naprava se kalibrira neposredno v izmerjeni vrednosti.

Meritve AC mostov se lahko uporabljajo še v dveh načinih: kvaziuravnoteženem in poluravnoteženem. Za slednjo je značilno, da se konvencionalno štirikrako vezje (slika 2) prilagaja samo z enim spremenljivim parametrom, dokler ni dosežena minimalna izhodna napetost (polno ravnovesje, tj. Ucd= 0, kar zahteva nastavitev dveh parametrov, v tem primeru je nedosegljiv).

Trenutek doseganja minimalne napetosti Ucd je mogoče določiti neposredno s preprostim kazalcem na izhodu vezja ali natančneje — posredno — na podlagi na primer faznih razmerij napetostnih vektorjev mostičnega vezja, ki se pojavljajo v trenutku polovičnega ravnovesja.

V drugem primeru sta eksperimentalna in kazalna oprema podobna tisti, ki se uporabljata v kvaziuravnoteženem načinu. Komponente izmerjenega upora so določene: ena - iz vrednosti spremenljivega parametra v trenutku polovičnega ravnovesja, druga - iz izhodne napetosti mostu. Napajalna napetost mora biti stabilizirana.

Uravnoteženje merilnih mostov lahko opravi tako neposredno oseba (mostovi z ročnim vodenjem) kot tudi s pomočjo avtomatske naprave (avtomatski merilni mostovi).

Meritve mostov se uporabljajo tako za merjenje vrednosti upora kot za določanje odstopanj teh vrednosti od dane nazivne vrednosti. So med najpogostejšimi in naprednimi merilnimi metodami. Serijsko izdelani mostovi imajo razrede točnosti od 0,02 do 5 za enosmerni tok in od 0,1 do 5 za izmenični tok.