border=0


border=0

Meracie mostíky a kompenzátory

| nasledujúci článok ==>

Meracie mostíky

Merací mostík je zvyčajne štvorramenný elektrický obvod zložený z rezistorov, kondenzátorov a induktorov, ktorý je určený na stanovenie pomeru parametrov týchto komponentov. Zdroj energie je pripojený k jednému páru opačných pólov obvodu a k druhému je pripojený nulový detektor. Meracie mostíky sa používajú iba v prípadoch, keď sa vyžaduje zvýšená presnosť merania. (Pre merania so strednou presnosťou je lepšie používať digitálne prístroje, pretože sa ľahšie používajú.) Najlepšie meracie mostíky transformátora striedavého prúdu sa vyznačujú chybou (meranie pomeru) rádovo 0,0000001%.

Najpresnejšie merania jednosmerného odporu sa vykonávajú pomocou jednosmerných mostíkov. Mosty sú rozdelené do dvoch skupín: jednoduché a dvojité.

Jeden mostík , nazývaný Wheatstoneov most , sa používa na meranie odporov od 1 ohmu do 100 megohmov.

Dvojitý mostík , nazývaný Thompsonov most , sa používa na meranie malých hodnôt odporu - menej ako 1 ohm.

Jeden mostík sa skladá zo štyroch pliec: tri známe odpory v pleciach mosta spolu s meraným odporom tvoria uzavretú sieť so štyrmi koncovými zariadeniami. Indikátor rovnováhy je súčasťou meracieho uhlopriečky mostíka, ktorý sa používa ako magnetoelektrický galvanometer. V ďalšej diagonále mosta je zahrnutý zdroj jednosmerného prúdu.

Obr. 7.1 Schémy jednoduchých mostov jednosmerného a striedavého prúdu

Výberom odporov sa dosiahne nedostatok prúdu cez galvanometer. V rovnovážnom stave mosta je stav splnený:

, ,

Pomer dvoch odporov v ramene mostíka je fixný faktor ( ... ) na nastaviteľný odpor v ramene mostíka, ktorý obsahuje neznámy odpor.

Chyba merania závisí od meraného rozsahu, keď sa meraný odpor zvyšuje, citlivosť prístroja klesá, zvyšuje sa vplyv izolačného odporu. Spodná hranica meraní je obmedzená vplyvom odporu spojovacích vodičov. Tieto chyby sú vylúčené v dvojitom moste. Most sa nazýva dvojitý, pretože obsahuje dve sady plecových vzťahov. V tomto prípade je implementovaný princíp diferenciálneho merania.

Na vytvorenie mostných obvodov pomocou striedavého prúdu sa používajú transformátorové a kapacitné meracie obvody. Používa sa na meranie odporu, indukčnosti a kapacity.

Rovnováha takého mosta sa dosiahne, keď stav:

, (7.1)

Z tohto stavu vyplýva, že na vyrovnanie mostíka s komplexnými odpormi je potrebné upraviť aktívne a reaktívne zložky. Rovnaká fáza naznačuje, aký by mal byť charakter odporu ramien mostíka, aby sa zabezpečila rovnováha mostného obvodu. Správny výber nastaviteľných prvkov mostíka a napájania vysokofrekvenčným napätím umožňuje rýchle vyrovnanie mostíka a jeho dobrú konvergenciu.

Premostenie mostíkov je schopnosť dosiahnuť rovnovážny stav určitým počtom prechodov z úpravy jedného parametra na úpravu druhého.

Chyba striedavých mostíkov pozostáva z týchto komponentov: chyby vo vykonávaní prvkov obvodu, chyby v ich montáži, neúplné započítavanie aktívnych a reaktívnych komponentov odporov ramena mostíka, chyby v čítacom zariadení. S rastúcou frekvenciou sa chyby zvyšujú.

Je ťažké pripojiť vodiče k odporu bez zavedenia kontaktných odporov rádovo 0,0001 ohmov alebo viac. V prípade odporu 1 Ohm, takýto prúd vedie k chybe rádovo iba 0,01%, ale pri odpore 0,001 Ohm bude táto chyba už 10%. V takýchto prípadoch použite dvojitý merací mostík (Thomsonov most), ktorý je určený na meranie odporu malých odporov. Odpor týchto štvorpólových odporov je definovaný ako pomer napätia cez ich potenciálne svorky k prúdu cez ich prúdové svorky. Pri tejto technike odpor spojovacích vodičov nezavádza chyby do výsledku merania požadovaného odporu. Dve prídavné ramená eliminujú vplyv spojovacieho drôtu medzi svorkami.

Obr. Duálny merací mostík (Thomsonov most je presnejšia verzia Wheatstoneovho mostíka, vhodný na meranie odporov v oblasti mikroohmov).

Najbežnejšie meracie mostíky na striedavý prúd sú navrhnuté tak, aby merali buď pri frekvencii siete 50 - 60 Hz alebo pri zvukových frekvenciách (zvyčajne blízkych 1 000 Hz); Špecializované meracie mosty pracujú pri frekvenciách do 100 MHz.

Spravidla sa transformátor používa v mostoch na meranie striedavého prúdu namiesto dvoch ramien, ktoré presne špecifikujú pomer napätia. Výnimky z tohto pravidla zahŕňajú merací most Maxwell - Wien. Takýto merací mostík umožňuje porovnávať indukčné normy (L) s kapacitnými normami pri prevádzkovej frekvencii, ktorá nie je presne známa. Kapacitné štandardy sa používajú pri meraniach s vysokou presnosťou, pretože sú štrukturálne jednoduchšie ako štandardy presnej indukčnosti, sú kompaktnejšie, ľahšie sa monitorujú a prakticky nevytvárajú vonkajšie elektromagnetické polia. Most je vyrovnaný aj v prípade „nečistého“ zdroja energie (tj zdroja signálu obsahujúceho harmonické základné frekvencie).

Jednou z výhod striedacích mostíkov na meranie striedavého prúdu je jednoduchosť nastavenia presného pomeru napätia pomocou transformátora. Na rozdiel od napäťových děličov vyrobených z rezistorov, kondenzátorov alebo induktorov si transformátory udržiavajú konštantný pomer napätia po dlhú dobu a zriedka vyžadujú rekalibráciu. Na obr. 4 je diagram transformačného meracieho mostíka na porovnávanie dvoch podobných impedancií.

Obr. Merací mostík transformátora.

Nevýhody mostíka na meranie transformátora zahŕňajú skutočnosť, že pomer špecifikovaný transformátorom do určitej miery závisí od frekvencie signálu. To vedie k potrebe navrhnúť meracie mostíky transformátorov iba pre obmedzené frekvenčné rozsahy, v ktorých je zaručená certifikovaná presnosť.

Meracie mostíky musia byť starostlivo uzemnené a tienené tak, aby parazitné kapacity medzi rôznymi časťami mostíkového obvodu nespôsobili chybu vyváženia.

Pri meracích mostoch na striedavý prúd sa najčastejšie používajú dva typy nulových detektorov. Detektor nuly jedného z nich je rezonančný zosilňovač s analógovým výstupným zariadením, ktoré ukazuje úroveň signálu. Ďalším typom nulového detektora je fázovo citlivý detektor, ktorý rozdeľuje nevyvážený signál na aktívne a reaktívne komponenty. Takéto zariadenia sú vhodné v prípadoch, keď je potrebné presne vyvážiť iba jednu z neznámych zložiek (napríklad indukčnosť L, ale nie odpor R induktora).

| nasledujúci článok ==>





Prečítajte si tiež:

Použitie metód porovnávania na meranie frekvencie

Zariadenie a princíp činnosti elektronických ohmmetrov

Použitie metódy nabíjania kondenzátora na meranie rýchlosti opakovania signálu

Meranie prúdu a napätia metódou priameho odhadu

Meranie nelineárneho skreslenia

Rozhrania IIS

Metrologická podpora IMS

Meranie krokov transformácie

Metódy merania parametrov elektrického obvodu

Metódy a prostriedky merania elektrických veličín. úvod

Zariadenia na štúdium parametrov elektrických signálov

Metódy merania

Digitálne osciloskopy

Zariadenia elektrostatického systému

Späť na obsah: Metódy a prostriedky merania elektrických veličín

2019 @ edudocs.pro