Отчет по эксперименту «Линейность мостовых схем»
Целью исследования в данном разделе лабораторной работы является определение характеристик мостовых измерительных схем при различных вариантах включения датчиков.
При этом предполагается, что последовательно рассматриваются следующие варианты включения:
- датчик один и включен в первое плечо мостовой схемы;
- датчиков два и они включены в первое и второе плечи мостовой схемы;
- датчиков три и они включены в первое, во второе и в третье плечи мостовой схемы;
- датчиков четыре и они включены во все четыре плеча мостовой схемы.
Вариант 2: U=1,0 В; R1=R2=R3=R4=7,0 кОм; ±R=0,6 кОм.
Схема с одним датчиком.
Экспериментальные и расчетные значения при исследовании линейности мостовой схемы с одним датчиком
Параметры |
Значения параметров |
Примечание |
||||||||||
a |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
Uk= мВ Rk1=99900кОм U=1,0В δ= % Δ= мВ |
aΔR, кОм |
0 |
0,6 |
1,2 |
1,8 |
2,4 |
3,0 |
3,6 |
4,2 |
4,8 |
5,4 |
6,0 |
|
(R1+aΔR),кОм |
7,0 |
7,6 |
8,2 |
8,8 |
9,4 |
10,0 |
10,6 |
11,2 |
11,8 |
12,4 |
13,0 |
|
U0, мВ |
0 |
0,02 |
0,039 |
0,059 |
0,073 |
0,088 |
0,102 |
0,115 |
0,129 |
0,139 |
0,15 |
|
U0р, мВ |
0 |
0,021 |
0,039 |
0,057 |
0,076 |
0,095 |
0,102 |
0,115 |
0,128 |
0,139 |
0,15 |
|
В таблице приняты следующие обозначения:
а – коэффициент;
R1 – начальное сопротивление датчика;
aΔR – приращение сопротивления датчика;
R1+aΔR – сопротивление датчика (текущее);
U0 – значение экспериментального выходного напряжения;
U0р – значение расчетного выходного напряжения;
Uk – верхний предел универсального цифрового вольтметра;
Rk1 – верхний предел использованных декад магазинов сопротивлений, в 1-м плече мостовой схемы;
U – напряжение питания;
δ, Δ – относительная и абсолютная инструментальные погрешности мостовой измерительной схемы.
Значение расчетного выходного напряжения мостовой схемы U0pопределяется по приближенной формуле, правомерной для одного датчика в первом плече моста:
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
,
где U – напряжение питания;
A=(R1+R2)(R3+R4)=(7,0+7,0)(7,0+7,0)=196 кОм;
B=R3+R4=7,0+7,0=14,0 кОм;
R1,R2,R3,R4 - начальные (исходные) сопротивления плеч мостовой измерительной схемы; aΔR - приращение сопротивления датчика.
Схема с двумя датчиками
Экспериментальные и расчетные значения при исследовании линейности мостовой схемы с двумя датчиками
Параметры |
Значения параметров |
Примечание |
||||||||||
a |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
Uk= мВ Rk1= кОм Rk2= кОм U= В δ= % Δ= мВ |
aΔR, кОм |
0 |
0,6 |
1,2 |
1,8 |
2,4 |
3,0 |
3,6 |
4,2 |
4,8 |
5,4 |
6,0 |
|
(R1+aΔR),кОм |
7,0 |
7,6 |
8,2 |
8,8 |
9,4 |
10 |
10,6 |
11,2 |
11,8 |
12,4 |
13 |
|
(R2-aΔR),кОм |
7,0 |
6,4 |
5,8 |
5,2 |
4,6 |
4,0 |
3,4 |
2,8 |
2,2 |
1,6 |
1,0 |
|
U0, мВ |
0 |
0,043 |
0,086 |
0,128 |
0,171 |
0,214 |
0,259 |
0,3 |
0,342 |
0,385 |
0,428 |
|
U0р, мВ |
0 |
0,071 |
0,143 |
0,214 |
0,286 |
0,357 |
0,429 |
0,5 |
0,571 |
0,643 |
0,714 |
|
Обозначения, принятые в таблице, соответствуют обозначениям приведенным выше.
Значение расчетного
выходного напряжения
определяется по приближенной формуле,
правомерной для двух датчиков, включенных
в первое и второе плечи мостовой схемы.
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
где
-
приращения сопротивлений датчиков по
абсолютной величине;
- определены выше.
Схема с тремя датчиками
Экспериментальные и расчетные значения при исследовании линейности мостовой схемы с тремя датчиками
Параметры |
Значение параметров |
Примечание |
||||||||||
а |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
Uk= мВ Rk1= кОм Rk2= кОм Rk3= кОм U= В δ= % Δ= мВ |
aΔR, кОм |
0 |
0,6 |
1,2 |
1,8 |
2,4 |
3,0 |
3,6 |
4,2 |
4,8 |
5,4 |
6,0 |
|
(R1+аΔR), кОм |
7,0 |
7,6 |
8,2 |
8,8 |
9,4 |
10 |
10,6 |
11,2 |
11,8 |
12,4 |
13 |
|
(R2-аΔR), кОм |
7,0 |
6,4 |
5,8 |
5,2 |
4,6 |
4,0 |
3,4 |
2,8 |
2,2 |
1,6 |
1,0 |
|
(R3-аΔR), кОм |
7,0 |
6,4 |
5,8 |
5,2 |
4,6 |
4,0 |
3,4 |
2,8 |
2,2 |
1,6 |
1,0 |
|
U0, мВ |
0 |
0,065 |
0,132 |
0,202 |
0,274 |
0,350 |
0,430 |
0,514 |
0,603 |
0,699 |
0,803 |
|
U0p, мВ |
0 |
0,067 |
0,141 |
0,221 |
0,295 |
0,409 |
0,519 |
0,643 |
0,735 |
0,942 |
1,125 |
|
Обозначения, принятые в таблице, соответствуют обозначениям, приведённым выше.
Значение расчетного выходного напряжения определяется по приближенной формуле, правомерной для трех датчиков, включенных в первое, второе и третье плечи мостовой схемы.
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
,
где
- определено выше;
- определены выше.
Схема с четырьмя датчиками
Экспериментальные и расчетные значения при исследовании линейности мостовой схемы с тремя датчиками
Параметры |
Значение параметров |
Примечание |
||||||||||
а |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
Uk= мВ Rk1= кОм Rk2= кОм Rk3= кОм Rk4= кОм U= В δ= % Δ= мВ |
aΔR, кОм |
0 |
0,6 |
1,2 |
1,8 |
2,4 |
3,0 |
3,6 |
4,2 |
4,8 |
5,4 |
6,0 |
|
(R1+аΔR), кОм |
7,0 |
7,6 |
8,2 |
8,8 |
9,4 |
10 |
10,6 |
11,2 |
11,8 |
12,4 |
13 |
|
(R2-аΔR), кОм |
7,0 |
6,4 |
5,8 |
5,2 |
4,6 |
4,0 |
3,4 |
2,8 |
2,2 |
1,6 |
1,0 |
|
(R3-аΔR), кОм |
7,0 |
6,4 |
5,8 |
5,2 |
4,6 |
4,0 |
3,4 |
2,8 |
2,2 |
1,6 |
1,0 |
|
(R4+аΔR), кОм |
7,0 |
7,6 |
8,2 |
8,8 |
9,4 |
10 |
10,6 |
11,2 |
11,8 |
12,4 |
13 |
|
U0, мВ |
0 |
0,085 |
0,171 |
0,128 |
0,342 |
0,428 |
0,514 |
0,599 |
0,685 |
0,771 |
0,859 |
|
U0p, мВ |
0 |
0,086 |
0,171 |
0,257 |
0,343 |
0,429 |
0,514 |
0,6 |
0,686 |
0,771 |
0,857 |
|
Обозначения, приведенные в таблице, соответствуют обозначениям приведенным выше.
Значение расчетного выходного напряжения определяется по приближенной формуле, правомерной для четырех датчиков, включенных в первое, второе, третье и четвертое плечи мостовой схемы.
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
,
где
- определено выше;
- определены выше.