2. Двойные (шестиплечие) мосты постоянного тока, принципиальная схема, уравнение равновесия, область применения, точность.

Эти мосты получили распространение для измерения малых сопротивлений, так как влияние соединитель­ных проводов и контактов в них минимально. Схема двойного моста показана на рис. где r₁-r₄ — сопротивления контактов и проводов, соединяющих резистор Rх и мост. Применяются для измерения сопротивления в диапазоне от 100 до 10^-8 Ом.

Условие равновесия моста, при котором ток через нуль-инди­катор равен нулю, имеет вид

О бычно пользуются упрощенным уравнением равновесия моста:

Предел допускаемой основной относитель­ной погрешности (в процентах) нормируется в виде одночленной или двучленной формулы

где с и d — числовые коэффициенты, характеризующие погреш­ность моста; R_x -конечное значение сопротивления данного диа­пазона измерений; R_x — измеряемое сопротивление.

Экзаменационный билет № 3

1. Обобщенные характеристики приборов: чувствительность, постоянная прибора, показатели надежности.

Важной характеристикой является чувствительность средст­ва измерений, под которой понимают отношение приращения выходного сигнала Δу средства измерений к вызвавшему это приращение изменению входного сигнала Δх. В общем случае чувствительность . При нелинейной статической характеристике преобразования чувствительность зависит от х, при линейной характеристике чувствительность постоянна. У измерительных приборов при по­стоянной чувствительности шкала равномерная, т. е. длина всех делений шкалы одинакова. Деления шкалы — участки шкалы, на которые делят шкалу с помощью отметок.

Характеристикой прибора является постоянная прибора .

Под надежностью средства измерений понимают способность средства измерений сохранять заданные характеристики при определенных условиях работы в течение заданного времени или заданной наработки. С понятием надежности связано понятие отказа — нарушения работоспособности средства измерений. Различают внезапный отказ, когда средство измерений полно­стью теряет свою работоспособность, например, вследствие обры­ва цепи, и постепенный отказ, когда с течением времени метроло­гические характеристики выходят за допустимые пределы.

2. Мосты переменного тока. Управление состояния моста. Два условия равновесия моста, сходимость.

Схема одинарного моста переменного тока приведена на рис 1. Плечи моста содержат в об­щем случае комплексные сопротивления Z₁ — Z₄. В диаго­наль б — г, называемую выходной, включается нагрузка (в част­ном случае — нуль-индикатор (входное сопротивление приближенно можно считать равным бесконечности)) с сопротивлением Zo.

Зависимость тока I₀ в нагрузке от параметров моста и напря­жения питания U можно найти, например, с помощью законов Кирхгофа:

Рис. 1. Схема одинарного моста

Равновесие моста имеет место при таком подборе параметров плеч, чтобы I₀ = 0, т. е. при

В развернутой форме выражения полных сопротивлений плеч имеют вид: Подставив значения в выражение (2), получим равенства для мнимых и вещественных членов:

Наличие двух уравнений равновесия означает необходимость регулировки не менее двух параметров моста переменного тока для достижения равновесия. Для мостов переменного тока имеет значение сходимость моста. Под сходимостью моста понимают возможность достижения состояния равновесия определенным числом поочередных переходов от регулировки одного параметра к регулировке другого.

Условия равновесия моста могут быть выражены иным спосо­бом. Учитывая, что

где - модули полных сопротивлений плеч; - углы фазового сдвига тока относительно напряжения в соответ­ствующих плечах, равенство (2) можно представить так:

Отсюда

Условие указывает, при каком расположении плеч, в зависимости от характера их сопротивлений, можно урав­новесить мост. Если смежные плечи, например третье и четвертое, имеют чисто активные сопротивления R₃ и R₄, т. е. ,то сопротивление двух других смежных плеч могут иметь или индуктивный или емкостный характер. Если противоположные плечи имеют чисто активные сопротивления, то одно из двух других должно быть индуктивным, а второе – емкостным.

Наиболее распространенные схемы мостов переменного тока и уравнения для определения измеряемых величин. Мосты, выполненные по схемам 1и 2, применяются

Для измерений емкости и тангенса угла потерь соответственно конденсаторов с относительно малыми или относительно большими потерями. Измерение тангенса угла диэлектрических потерь изоляционных материалов при высоких напряжениях осуществляется мостами Шеринга (схема 3). Из-за сравнительно низкой точности мер индуктивности и неудобства регулирования их значений такие мосты (схема 3) применяют редко. Частотно-независимый мост (схема 4) применяют для измерений индуктивностей с низкой добротностью, а частотно-зависимый (схема 5) – для измерений индуктивности с высокой добротностью. Шестиплечий мост по схеме 6 предназначается для точных измерений индуктивностей в звуковом диапазоне частот.

!!!ЕСЛИ ХОШЬ, МОЖЕШЬ ОСТАВИТЬ ЭТУ ЗАДАЧУ, НО У МЕНЯ ОНА РЕШЕНА ПРОЩЕ.

3. Амперметр класса точности 1,0 с пределом измерения 0,5 а имеет внутреннее сопротивление 0,5 Ом. Рассчитать шунты для расширения предела измерения амперметра на 1А и 5А.

Решение

Ш унт представляет собой резистор, включаемый параллельно средству измерения, как показано на рисунке. Если сопротивление шунта , где R-сопротивление средства измерений; - коэффициент шунтирования, то ток I₂ в n раз меньше тока I₁.

1. Рассчитаем шунт для расширения предела измерения амперметра на 1А.

, тогда классы точности шунтов бывают от 0,02 до 0,5. т.к. амперметр обладает классом точности 1,0, а класс точности шунта должен быть выше класса точности амперметра, то нам потребуется шунт имеющий сопротивление 0,5 Ом и класс точности 0,5.

2. Рассчитаем шунт для расширения предела измерения амперметра на 5А.

, тогда классы точности шунтов бывают от 0,02 до 0,5. т.к. амперметр обладает классом точности 1,0, а класс точности шунта должен быть выше класса точности амперметра, то нам потребуется шунт имеющий сопротивление 0,055 Ом и класс точности 0,5.