3. Вимірювання електричного опору

Вимірювання електричного опору широко застосовуєть­ся: в електротехніці для визначення параметрів електро­технічних пристроїв і машин, радіоелектронній промисло­вості у процесі виготовлення та випробування інтеграль­них мікросхем; експериментальній фізиці тощо.

Для вимірювання опору використовуються різні засоби вимірювання (омметри): електромеханічні, електронні та цифрові амперметри з попереднім перетворенням опору в напругу, струм, часовий інтервал та інші фізичні величини ; одинарні та подвійні мости. Широко застосовуються опосередковані методи вимірювання.

3.1 Вимірювання опорів за допомогою магнітоелектрич­ного вимірювального механізму

Вимірювання опорів за допомогою магнітоелектрич­ного вимірювального механізму здійснюється з попе­реднім вимірювальним перетворенням опору або в струм (рис.2, а) або в напругу (рис. 2, б). У першому випад­ку вихідна величина І_х вимірювального перетворювача з вхідною величиною R_x знаходиться у такій залежності (за законом Ома):

I_X=E/(R_X+R_A), (1)

де R_A — опір магнітоелектричного амперметра. У другому випадку — залежність між вихідною величиною U_x і вхід­ною R_x описується формулою

(2)

де Rдод — опір додаткового резистора;

Rv — опір магніто­електричного вольтметра.

Аналіз формул (1) і (2) показує, що залежність між R_x та І_х, а також між R_x та U_x нелінійна, тому шкала цих приладів, проградуйованих в одиницях опору, нерівномір­на. Крім того, точність вимірювання опору залежить від стабільності електрорушійної сили джерела і від стабіль­ності опорів Ra, Rдод, Rv

Рис. 2.

Для усунення впливу нестабільності електрорушійної сили на результат вимірювання застосовують логомет­ричний магнітоелектричний механізм, у якому, на від­міну від звичайного магнітоелектричного механізму, мо­мент протидії створюється не пружним елементом, а за допомогою додаткової рамки, яка жорстко скріплена з ос­новною рамкою і створює момент протидії (рис. 3).

Рис. 3

Мо­менти, створені рамками, протилежно спрямовані, тому рівновага настає за умови рівності моментів. Кут відхи­лення рухомої частини залежить від співвідношення струмів у рамках. Якщо послідовно одній обмотці увімкнути відомий опір Rn, a послідовно другій — вимірюваний опір R_x, то кут відхилення рухомої частини залежить від співвідношення опорів Rx/Rn.

Такі прилади застосовуються для вимірювання великих опорів, насамперед опору ізоляції, і називаються мегом­метрами. Омметри та мегомметри на основі магнітоелектричного механізму мають невисоку точність і невеликий діапазон вимірювання. Для розширення діапазону вимірювання і підвищення точності застосовують електронні омметри, в яких застосовують попередній вимірювальний перетво­рювач опору у напругу і подальше підсилення цієї напру­ги (рис. 4). До складу електронного омметра входять ті ж самі пристрої (за винятком перетворювача опору в на­пругу), що і до складу електронного вольтметра, тому доцільно виготовляти комбіновані прилади, які придатні до вимірювання напруг, струмів, опорів та інших фізичних величин.

Рис. 4.

Якщо до складу електронного омметра ввести аналого-цифровий перетворювач, то матимемо цифровий омметр, структуру якого наведено на рисунку 5. Цифровий омметр має кращі метрологічні характеристики, ніж аналоговий.

Рис.5.