Лабораторная работа: Лаба 2 (45)

Распознанный текст из изображения:

УДК

620

Д 556

УДК. 620.179 1(076.5)

Ул в рждено уягбньа уграялеиием ЛУБКИ

Подгатг тело иа кафедре элекяратетпти н интрагяап и

ДОБРЕНКО А.М., ОСТАНИН Ю.Я., СОКОЛОВ В Б

МОСТОВОЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЙ НА ПОС1Т)ЯН!!ОМ ТОКЕ

Лабораторная рабата № 45 Методическое пособие па курсу

"Луегпро юлия . р е ая

а

ааагнаст яи"'Под ред. 1О Я. Потанина -М Изд-яо ЪГ1И, 2001-8 с

1. Цель работы

Целью работы является знакам тво с маставьш методом измерения сопротивления а рсягиме уравновешенного и неуравнавенклшаго часта с испозшзовапием серийного измеритслыгого моста и проведение измерений сопротивления рашичных резисторов

2. Дома ншес залая|не

2.1 Изучить принцип и особенности мое~алого метала измерений параметрпв электрических цепей

2 2 Нарисовать схему одинарного и двойного мостов постоянного токз и записать вырзжения для тока и напряжения в нуль-органе при коле шом значении сто сопротивления.

2 3 В соответствии с ~аданием падгатови гь таблицы для залпов опытныхх данных и погрешностеи и для спецификации исгюльзуемых средств измор ний. Записать выражсяия для рассчитываемых величин

Учебяое издание

Добренко Алексей Михаилович, Остапин Юрий Я~ овлавнч

Соколов Валерий Борисович

Р в -тр1ОЯ Остап

Р Люта!4 издат я, Г П !Гасы~зава

П!' И" О 0528 ат 05 ОГ 97

1емпяян нзл аи М7И 2001 ~ !П), итал

Пе ыь ф Ф рмягЬО 84114

П д саво к и 41в 08 10 2ОО!

И а е. севам эИ, И125О,М к а. 1сргшакюарч т л14 Сф) Москавскии знсргстичесюгй институт, 2001

Меюдическое пособие содержит теоретические материалы и аписа яие лабораторной рабаты по использованию массовою метода измерений па постоянном тагес в нулевом и диффсрснциальпом вариантах

Предназначено дпя студентов, обу гтошихся по направлению я!1риборостроенисв специальности **Приборы и метопы контроля качества и диагностики".

3. Рабочее задание

3.!. Ознакомитьгя с оборудованием с!ендаи изучигь устройство измерите!шпага моста 4МО-62), его аспошгые характеристики и правила пользования им в разных режимах.

3.2. Измерить мостом сопротивление образцовых резисторов тиса Р 331 л Р 332 с номипшгами 0 1; 1, 10, 100; 1000 и !ОООО Ом, включая их па двухзажимпай, а затем . по четырйхзажимнои схемам при двух значениях напряжения источника нитяная Расс штать для полученных данных погрешности измерений, сведя их в таблипу и объяснить расхождение результатов

3.3 Определи~ь сопршивление самого коро!кито и жмота дливнога соединитслыгых проводов, сопротивление контактов и сравнить их значения с лавными п 3.2. и п.З 4

1.4 Оцепить сопротивление изояяпии коаксиальнаго кабеля, вхолнос сопротивление осциллографа и вольтметров.

3 5 Сиять зависимости суммарного сопротивления для двух лекал магазина сопротивлений Р-33 )по указанию преподавателя) от числа включенных безреактивных катушек, прслварительно проверив их мультиметрам Щ-4300 Построит завнсимости сопротивления, абсолютной и относительной погредгностеи от числа включенных резисторов декады.

3 6. Длл двух образцовых резисторов Р-331 или Р-332 !по указанию преподавателя) снять зависимость показаний ггуль-орта!за ггаяьвааомстра) моста от сопротивления включенного вместо них магазина резисто-

Распознанный текст из изображения:

кН

Я,Я,-Я,Я,

Рис. 2

-4-

ров Р-33. Экспериьгснт провести в режимах измерении "ГРУБО** и ' ГОгй40'* при увеличении (вверх) и уменьшении (вниз) сопротивления. Найти погрешаоегь нелинейности усредвенных зависимостей, подобрать аппроксимацию и оценить вариацию показаний

3.7. Определить чувства гелыюсть моста к абсолюз наму и относительномуу изменению сопротивления и огнасительиуиэ погрешность нсуравповешивания Сравнить се с полученной ранее и объяснит~ их различие

3.3. Записать результаты измереяий дяя резисторов с ышзым, средним и большим сопротивлением Определить в ьаихудшем случае влияние сопротивлений используемых дли подключения проводов и кабеля.

3.9. Составить спецификацию примеиешкмх в работе средств измерений, обработать полу гсзгггые данные. сделать выводы и оформить алчет.

4. Мостовые методы измерений

Измеритешный мост — устройства, реализующее принцип сравнения с мерой в ниле образцовых резисторов, соединенных между собой в мостовую элеюрическую цепь [1-3] Широкое применение мостовых моголов абъвслястси большой достигаемой точностью, высокой чувствительностью, возможностью измерения различных физичоских величии и сравнительно прасгой реализацией. Недостаток их - огсутствие общеи тачки ('*земли" ) у источника питания и нуль-органа, что усложняет испояьзовааие мостовых схем в сочетавин с элеюрониыми. Принципиальная схема четырехплечега (одинарною) моста [1,2] приведена на рис. 1 Ветви с Яь Яь Я, и Я, назывыот плечами моста, а ветви, тле включен блок питания БГ! и нуль-орган НΠ— диагоналями Выходной величиной является ток ), или напряжение Кь связанные между собой по заьоиу Ома, а поэтому можно анализировать одну из них

Я~ Яг

Рис. !

Проведя известные операции по расчету элекгрической цепи (рис. (),

можно получить выражение [1]

)„„= Еь

Я, Яз Гдз ! Я,,) -! Я, Я, ГЯ, ! Я~ - 4 ч В С

гдся-и. (Л, -Л,)(Я. Л,), Л =Л„„(Л, з ЯР(Л, ° ГВС -Л„Л.„(Л, Л, ° Яз Л,)

Нетрудно видеть, гго при измепеаии сопротивления одного из резисторов ток (... (покюаине луль-о[этапа - гй изменяет зпаь, переходи герез пулевое зна гение (в этом случае мост нюы ашот уравновешенным), е ли:

Я~ Я1 Яз Яз

Измерения, выполняемые при равновесии мосга, реализуют нулевой метод, в в режиме неполною уравновешивания — дифферепциальиыГг, в связи с чем могут бьп» использованы все преимущества этих методов.

Чувствителыюсгь моста, равная Я .= СЛЯ или б .- ГГ(ЕЯ7(1, позволясг производить расчеты, связаиныс с определением приращепия сопро..пиления плеча моста или покщанием пуш,-органа, а гакже расчет погрешностей Чаще ее определяют по отиоси~еггьггаму измопснию сопротивления (ЛК'1 ) или в процентах от него Продифферспциравав выразкспие для тока в нуль-органе уравновешенного моста (Лля упрощения Я„и Я„ь взяты пулевыми), нетрудно полу~ига зависимость чувствительносги моста от отношения сопротивяений (рис 2) Пали гие максимума Я при равенстве значений всех сопротивлений моста и уменьшение ес, котла они силыю отли гаются, а погрешность существенно растет, ограничивают диапазон работы моста в области малых и больших сопротивлений

Если резистор, сопротивление которого песе г цолезиую иифармлцюо, расположен иа зна гительном расстоянии от масса, где с помощью ыосговой цепи производится дальнейшая ее переработка, сопротивление проводов соединительной линии моя ет создавать значительную погрешность даже при четырехзажимном включении резистора В этом случае окюываегся целесообразным трехзажимиое вюпочение резистора (рис 3), при котором существеияо сиижасгся влияние проводов линии.

Распознанный текст из изображения:

Яы

Рнс. 3 С учетом сопротивления проводов яинии можно запасать.

(Я Я г)г'Г)4 ч Я ) =Я УЯ

Если доб>нъся равенства сопротинлений проводов соедивнтельнои линии (для чего она должна быть калиброванной) н выбрать Я> =- Я, то погрешность нзмерсвия (преобразования) сопротивления Я буде> минимизирована. В противном случае погрешность от влияния липин опрег>сляется разницей сопротивлений ес проводов.

Погрып ность при реализации мостового метода в общем случае рассчигывается как по> решность косвенного мг гада измерений В частности, при измерении сопротивления вблизи режим р ил, ояа имеет Лвесоставлягпдне.погрсшпо и изз о шоготока(хотяиочень малого) в пуль-органе где и „„- разрсша>ощая способность нуль оргша, н погрсшпос и, нз-за не > очи ос> н сопротивлений моста

бы=бхг ~ Бю-бег

Поэтому длв сиихгспия суммарной погренгвости надо использовать высокоточные стабильные резисторы и >гуль орган ь вы кой разрешающей способ>ностыа и максималыюй чув ьностью, причем возможна часгичная компевсация погрешностей из-за несовершенства резисторов плеч сравнения ввиду отрицательного знака бггг при ее коррсчяцнн с во>решнос>ямн ат друп>х резисторов Адднтивнугс саставлягощу о погрешности при измерении сопротивлении. особенно малых значений, создаю~ также сопротивления соединительных проводов и контакюв Увеличение напряженая исзочннка питания дяя павышеаия чувствнгсяыгосги ограничено патроном элементов моста и>и в с ью шсктрического пробоя При проектировании устройств, реализующих мое>оные ыетолы, следует выбирать гапротнвлонна плеч моста пример-

но равными измеряемому.

Шестиплечий (лвойной) мост наюльзусгся для того, чтобы устранить влияние сопрогивлений соединительных проводов н пароходных,

~ *""*"" (: ) После преобрвзавання треугольника АВС в звезду, можно свести схему к четырех>шечему мосту н нз условна равновесия его получить.

Я = Яе Я«'Яг и Яь, (г.„гйц -> Ягх " Ям) (Я> УЯ> — Яг. 'Яг.)

Из этого выра>кения видно, что лля свнженна погрешности нада использовать провод между точками А и В с минимально возможным соп- Я А Ям В Я,

Рис. 4 ротивленнем Я н устававливать прапорциональнымн резисторы Яо„ Яп, Яз и Яо что достигается нх одиовремсвной регулировкой.

5. Методкческие указания.

5.1. Измеренные по днухзажимной н гетырехзажимной схемам значения сопротивлений, особенно малых,могут сильно различаться нз-за соизмеримых с ними сопротивлений соедняи»елыгых проводов н переходных кангак > ов, ч > о слслует учитывать при выполнении п.3 2 задания.

5.2. Вьшолннв измерения по п.З.З и п.3.4, сравнить полученные значения с абсоакпной погрешностью в п.З 2 и сделать вывол о степени влияния сопро>нвлений соединительных элементов па погрепшость

5 3 Измерение суммарного сопротнвяення каждой нз декад (п 3 5) магазина сопротивлений (миагазначвая мера) надо аачинать с нуленого. Оно должно нарастать пропорцнонашыю числу включенпь>х резисторов. Отклонение от прямолинейной зависимости суммарного сопротивления декады от числа включенных резисторов вызнано погрешностью от влияния соед>ши>ельных проводов внутри магазина(систематнческая) н нз-

Распознанный текст из изображения:

-8-

мененисм сопротивления кон гактов псреьшачателя )случайная)

5.4. Пунк~ задания 3.6 посвящен испальзовапиго дифферендиааьного варианта реализации мостового метода. Нри зтам нуль-орган выполняет роль измерительного прибора с определенными метрологическими характерисз иками Рел имы измерения соответствуют разным чувствительностям рлиапазонам измерений) и дают фактически две градуировочные хзраю ерис паки, отличающиеся, кроме прочего, степенью линейности

5.5 Результаты язмерений записываются по стандартной форме и должны ондер кать: звачение измеренной величины с единицей измерения, погрешность измерегшой величины и вероятност~ полученпого резулшата желательно с указанием закона распределения погрешности

6. Конз ральные вопросы

6 1 Поясните особенности, преимущества и недостатки двух-, цзех- и ~етырех-залгимных резисторов.

6.2. Какие устройства можно использовать в качестве нуль-органа? 6.3 Как минимизировать погрешность измерения сопротивления мостовым методом?

6 4. Как уменьшить лотре шаосгь измерения малых сопри г ивленийэ 6 5. 1!очему пог решность измерения бо гьших сопротивлений расзетт б 7 Какие условия далзкны быть выполнены при болылой двине сослинителыгыл проводов ат исследуеьюго резистора до мос совой цепи?

6.8 Какай вид имеет зависимость показаний средства измерения в измеришлыюй Лиаганвяи моста?

б 9. Запишите выражег ия для вас гавлвющих логрешносшй прн измерении сопротивлепи» путем уравновешивания моста

б 1б Запишите выражшгия для составляющих погрешностей лри использовании мостовой схемы для контроля за значением сопротивления Лиффереипнальным методом.

6 11 Какие элементы мосговой цепи огравичивмог чувствителыгасгь к изменению Ггтриращеинго) измеряемого сопротивления?

7. Литература.

1 Атабеков А.И. Теоретические основы электротехники.М: Энергоатом издат, 1985. 193 с., ил

2.Атлмалии ЭП3 11рибары и методы измерения эдекзрических величин: Уч. пособие, 2-е изд. М. Высшая школа, 1989. 384 с., ил.

3 Акимов Н.Н., Вэшуков Е.П., Прохоренко В.А. Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, каммутациогшыо устройства РЭА Сцрвноч пик' Минск. Беларусь, 1994. 591 с., ил.