evtiheeva_n_n__izmerenie_yelektricheskih _i_neyelektricheskih (1024281), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Условие равновесия двойного моста можно получить, записывая и разрешая относительно А„уравнения Кнрхгофа для замкнутых контуров при условии, что токчерезгальванометр Рб равен нулю: Ах — АеАз ~Аз + Р!(Аз + Ач + г)1(А4Фз — Аз!АЙ (2-95) Если выполнить соотношение А4~АЗ Азф1 (2.96) то второй член в уравнении (2.95) будет равен нулю, а это означает, что — сопротивление проводника и контактов, значение которого ме- 100 Рис 2.55 Кя = 11е11гЮз, (2.97) где Яе — образцовое сопротивление. При измерении двойным мостом малых сопротивлений особое внимание следует обращать на способ присоединения измеряемого сопротивления.
Нужно также считаться с возможным влиянием ЭДС, возникающей в контактах Л„и Ле. Эту погрешность можно исключить, производя измерение 2 раза с переменной направления тока при помощи переключателя ЯА, показанного на рнс. 2.54. За значение измеряемого сопротивления принимается среднее арифметическое иэ результатов этих измерений. Пределы измерений двойного моста охватывают область сопротивлений от 10 а Ом до 1000 Ом, погрешность измерения составляет 0,1 — 2%. Косвенные измерения сопротивления проводятся по методу амперметра и вольтметра с применением закона Ома.
Метод позволяет так организовать измерение, что по испьпуемому объекту будет протекать 101 няется от измерения к измерению, не будет влиять на результат измерения. Чтобы обеспечить выполнение соотношения (2.9б), сопротивления Яа и Л» выбириот равными„а магазины резисторов Л1 и ЛЗ имеют механически скрепленные рукоятки, что также обеспечивает равенство сопротивлений В, и Лз. Неизвестное сопротивление определяется по формуле такой же ток, как и в рабочих условиях. Это является достоинством метода.
Недостаток же его заключается в необходимости производить два отсчета одновременно. При измерениях необходимо иметь в внлу наличие методической погрешности, вызванной влиянием сопротивления амперметра или проводимости вольтметра (в зависимости от схемы) . Для точных косвенных измерений используется компенсатор постоянного тока.
Схема измерения содержит два последовательно включенных резистора — образцовый Х14 и испытуемый Ях. Компенсатором измеряются падения напряжения на этих резисторах Ц, и У». Значение измеряемого сопротивления вычисляется по формуле Хох = 114(Х»ДХо. Измерение индуктивности и емкости. Измерение индуктнвностн и емкости производится в основном при помощи мостов переменного тока: Они обеспечивают высокую точносп и чувствительность при относительной простоте. Мости для измерения индукгивиости.
Для измерения индуктивности и добротности катушек применяются схемы, показанные на рис. 2.55. Первая нз них предпочтительнее при малых добротностях (Д < 30), а вторая — при больших (Д > 30). Измеряемая катушка с индуктивностью Х.х и сопротивлением Х1» включается в первое плечо моста, образцовый конденсатор С4 и переменный резистор Я4 — в противоположное плечо. Еще одним переменным элементом является резистор ВЗ. Резистор Я4 может быть включен либо параллельно (рис. 2.55, а), либо последовательно (рис.2.55, б) с образцовым конденсатором С4.
Питание осуществляется от источника переменного тока 6. В соответствии с (2.77) запишем условие равновесия моста для рис. 2.55, ен (Х х ХшХ'х) Рl(ЦХ14 + У соС4)1 ~21 3 (2 98) где со — частота напряжения питания. Разделение действительных и мнимых составляющих уравнения приводит к соотношениям Х~2Х ЗЖ4 (2.99) Х С4Л2Х 3 (2.100) В (2.99) и (2.100) не входит частота, следовательно, мост может быть уравновешен, даже если форма кривой питающего напряжения не чисто синусондальная. Добротность катушки определяется по формуле 142» шх»~Ф» оэС4~4 ° (2.101) 102 ггхка +.ьх/Си =тгакэ> ~'~х (2.103) решение которой опюсительно Ях и й „дает ш С4112~Э~4/ [1 + (ссС4~и) э 1 х х 112113С4~ г1 + (ьэСи1~4) (2.104) (2.105) 0 с~~ х ! Ц~ 1 ЙсСФ4 (2.106) т.е.
шкала переменного резистора Я4 снова может быть отградуирована в значениях добротности Д . В отношения (3.104) и (2.105) для Ах и Х.х входит частота, поэтому мост является частотно-зависимым. Равновесие имеет место только при некоторой частоте ьэ питающего напряжения. Если ее изменить, то равновесие нарушится. Мосты длх измерения емкости. При измерении емкости используется схема с образцовым конденсатором СУ и переменными резисторами Я2 н Я4 (рис. 2.56).
Исследуемый конденсатор представлен (замешен) в этой схеме последовательным соединением емкости Сх и активного сопротивления Я .. Необходимость введения Ях обусловлена, потерями в конденсаторе. Условие равновесия имеет вид = 21з11эФФ (2.107) С Сали/Дэ (2.108) Принято характеризовать потери в конденсаторе значением тангенса угла потерь гй6, который в случае последовательной схемы замещения связан с Вх соотношением (2.
109) Рис 2.56 103 При фиксированной частоте напряжения питания ш и постоянной емкости Си шкалу переменного резистора Я4 можно проградуировать в значениях добротности Д . Схеме моста, представленной на рис. 2.55, б, соответствует следующее условие равновесия: Фи+1 ~хЖ. + 111 СиМэ~э* (2.102) которое соответствует системе уравнений с учетом условий (2.107) и (2.108) зто соотношение принимает вид тйс = ьькзь э. (2.110) Переменные резисторы к4 и кэ" можно отградуировать в епиинцах емкости С„и значениях 18 б.
Наиболее употребительные частоты напряжения питания мостов переменного тока 100 и 1000 Гц. При более высоких частотах сильно сказываются различные паразитные связи. Следует заметить, что мосты для измерения сопротивлений, индуктнвности и емкостей часто совмещаются в одном приборе. Такие приборы называются универсальными измерительными мостами. Они позволяют измерять индуктивность от долей микрогенри до тысяч генри, емкость— от сотых долей пикофарад до тысяч микрофарад. Относительная погрешносп измерения может не превышать сотых долей процента. Глава третья ИЗМЕРЕНИЕ МАГНИТНЫХ ВЕЛИЧИН Цельв и содержанием магнитных измерений является исследование характеристик магнитных полей, материалов и образцов.
Магнитные измерения находят практическое применение при исследовании свойств материалов, испытаниях магнитных деталей и элементов, в магнитной дефектоскопии, прн изучении магнитных полей Земли, при измерении и контроле магнитных полей в установках атомной и ядерной физики и т.п. Основными величинами, характеризующими магиипюе поле, являются магнитный поток, магнитная индукция н напряженность магнитного поли. Магнитные материалы оценивают по их характеристикам и параметрам — статическим и динамическим.
З.т. ИЗМЕРЕНИЕ МАГНИТНОГО ПОТОКА, МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ И НАПРЯЖЕННОСТИ ПОСТОЯННОГО МАГНИТНОГО ПОЛН Измеряемые магнитные величины обычно предварительно преобразуются в электрические, более удобные дчя измерения. Преобразователи магнитных величин в электрические строятся на основе явлений электромагнитной индукции, ядерного магнитного резонанса, гальваномагнитного и некоторых других. 3.1.1. Использование измсрительной катушки Если измеряемый магнитный поток Ф сцеплен с катушкой, то в последней возникает ЭДС, определяемая формулой 104 (33) е = — ю„НФ/~Хт, где юк — число витков катушки.
Таким образом, катушка выполняет роль преобразователя магнитной величины в электрическую. Выбор формы, конструкции и размеров такого индукционного преобразователя, называемого измерительной катушкой, зависит ат параметров магнитного поля и условий его измерения. В любом случае требуется, чтобы витки измерительной катушки были сцеплены лишь с измеряемым магнитным потоком. Выражение (3.1) можно преобразовать к виду 4Ф = — (1/и' )е~й и проинтегрировать: га 1 Гг 1'с(Ф = — — 1" еЖ Е, '"к гэ или гэ ЬФ = Ф(тэ) — Ф(тг) = — — 1ес11.
Ю (3.2) Из (3.2) следует, что изменение потока за время Ьт = гэ — т, можно определить, проинтегрировав ЭДС в указанном временном интервале. Интегрирование можно осуществить различными способами. В мапппных измерениях для этих целей обычно используют баллистический гальванометр или веберметр. Для измерения постоянного магнитного потока при помощи баллистического гальванометра собирается цепь, представленная на рис. 3.1. Измерительная катушка с числом витков м~„и сопротивлением ХХк подключается к баллистическому гальванометру„рамка которого имеет сопротивление ХХ».
Измерение производится следующим образом. Измерительная катушка сначала помещается в измеряемый магнитный поток так, чтобы плоскость ее витков была перпендикулярна магнитному полю. Затем катушка быстро выносится иэ области магнитного поля. Возникающий при этом в соответствии с (3.1) импульс ЭДС уравновешивается падением напряжения в цепи: е = Я + Х.(йфг), (3.3) 105 где Х вЂ” мгновенное значение тока; Я = ХХ„+ ХՄ— активное сопротивление цепи; Х. — ее индуктивность.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
