Электроизмерительные приборы сравнения

Это приборы, в которых в процессе каждого измерения происходит сравнение измеряемой величины с мерой. Поэтому они обладают высокой точностью, но имеют большую сложность устройства и время измерения. К ним относятся компенсаторы (потенциометры) и мосты.

Компенсаторы (потенциометры) постоянного тока

Предназначены для измерения ЭДС, напряжений и величин, функционально с ними связанных (т.е. м.б. температуру, если датчиком является термопара)

Схема компенсатора, поясняющая принцип действия

В Б – вспомогательная батарея для создания рабочего тока потенциометра

abc – потенциометр (если расположен вертикально – то это потенциометр, если горизонтально – то реостат)

Г – гальванометр является 0-индикатором, с его помощью устанавливают 0 ток. Должен быть высокочувствительным.

Е_н – ЭДС нормального элемента. Нормальный элемент есть мера ЭДС.

Е_н=1,0185…1,0187 В

И для конкретного нормального элемента известна с точностью до 5го знака.

S₁₂ – переключатель

Принцип действия

1 операция: установка рабочего тока. Переключатель S ставят в положение 1 и перемещают движок С потенциометра и добиваются значения 0 гальванометра. Т.е. состояние U_c=U_d I₀=0 I_pR₁=E_н I_p=

2 операция: измерение

Переключатель S устанавливают в положение 2 и снова перемещая движок добиваемся отсутствия тока через гальванометр. I₀=0 I_pR₂=E_х

E_x=E_н в неё не входит рабочий ток, но необходимо чтобы I_p=const

Шкалу движка потенциометра можно проградуировать в вольтах.

3 фактора, определяющих высокую точность измерения потенциометром

1. знание ЭДС_ЕН с высокой точностью до 5го знака

2. знание R₁ и R₂ с высокой точностью

3. высокая чувствительность гальванометра, что позволяет с высокой точностью определять момент копенсации

Достоинства потенциометров.

1. Высокая точность

2. В момент компенсации потенциометр не потребляет энергии от источника E_x, т.е. можно рассматривать как вольтметр с бесконечно большим сопротивлением.

Измерение тока с помощью потенциометра.

Оно производится в тех случаях когда нужно измерить ток с высокой точностью.

R₀<<R_Н I_х=

R₀ – Образцовое проволочное сопротивление

Измерение сопротивлений (с высокой точностью)

Е сли бы не нужна была высокая точность – мерели бы омметром.

R_x===R₀

Мосты постоянного тока

R 1…R4 плечи моста

a,b,c,d – вершины моста

ab – измерительная диагональ

I_o – ток в измерительной диагонали

I_o=0 мост уравновешен

Г – гальванометр, индикатор равновесия, или 0-индикатор

Основное свойство гальванометра – высокая чувствительность

S=10⁷…10⁹ дел/А

Мосты бывают равновесные и неравновесные. Если результат измерения получают при равновесии моста, мост называется равновесным.

Условие равновесия моста: I₀=0 и R₁R₃=R₂R₄ Мост находится в равновесии, если произведение противоположных сопротивлений моста равны.

Чувствительность моста:

По току: S_I=

По напряжению: S_U=

По мощности: S_P=

∆I₀ – изменение тока в измерительной диагонали при изменении сопротивления одного из плеч.

Для увеличения чувствительности:

1. Увеличить U_пит, I_пит

2. Стремиться к тому, чтобы мост был равноплечим R1=R2=R3=R4

Измерение сопротивлений.

Поставим вместо R1=Rx=R2

R2 – плечо сравнения; R3,R4 плечи отношения

2 типа мостов:

• с переменным отношением плеч

• с постоянным отношением плеч

Схема моста с постоянным отношением плеч

= const R2=var

R 2 – плечо равновесия

R3,R4 – остаются постоянными при уравновешивании

Высокая точность обеспечивается:

1. знание с высокой точностью сопротивлений плеч моста R2, R3, R4

2. высокая чувствительность гальванометра, что позволяет с высокой точностью устанавливать момент равновесия моста