evtiheeva_n_n__izmerenie_yelektricheskih _i_neyelektricheskih (1024282), страница 27
Текст из файла (страница 27)
З н а ч е н и е измеряемого сопротивления вычисляется по формулеRx=R0UX/U0.Измерение индуктивности и емкости. Измерение индуктивностиемкости производится восновномипри п о м о щ и мостов переменноготока.- О н и о б е с п е ч и в а ю т в ы с о к у ю т о ч н о с т ь и ч у в с т в и т е л ь н о с т ь п р и относительной простоте.Мостыдляизмеренияиндуктивности.Дляизмерения индуктивностии добротности к а т у ш е к п р и м е н я ю т с я с х е м ы , п о к а з а н н ы е на рис.
2.55.Перваяизних* п р е д п о ч т и т е л ь н е е п р иа вторая — при большихмалых добротностях(Q < 3 0 ) ,(Q > 3 0 ) . И з м е р я е м а я к а т у ш к а с и н д у к т и в н о с т ь ю L x и с о п р о т и в л е н и е м R x в к л ю ч а е т с я в п е р в о е п л е ч о м о с т а , образц о в ы й к о н д е н с а т о р С4 и п е р е м е н н ы й р е з и с т о р R4 — в п р о т и в о п о л о ж н о еплечо.Ещео д н и м п е р е м е н н ы м э л е м е н т о м я в л я е т с я р е з и с т о р R3.
Резистор R4 м о ж е т быть включен либо параллельнопоследовательно( р и с . 2 . 5 5 , б)( р и с . 2 . 5 5 , а), л и б ос о б р а з ц о в ы м к о н д е н с а т о р о м С4. Питан и е о с у щ е с т в л я е т с я от и с т о ч н и к а п е р е м е н н о г о т о к а G. В с о о т в е т с т в и и с(2.77)запишемусловие р а в н о в е с и я моста д л я рис. 2.55, а:(Rx + ]0)Lx) [ 1 / ( 1 / ^ 4+ /wC4)]= R2R3 ,(2.98)г д е со — ч а с т о т а н а п р я ж е н и я п и т а н и я .Р а з д е л е н и е д е й с т в и т е л ь н ы х и м н и м ы х с о с т а в л я ю щ и х у р а в н е н и я приводит к соотношениямR x = R2R3/R4(2.99)L x = C4R2R3.(2.100)иВ (2.99) и ( 2 .
1 0 0 ) не в х о д и т частота, следовательно, м о с т м о ж е т бытьу р а в н о в е ш е н , д а ж е е с л и ф о р м а к р и в о й п и т а ю щ е г о н а п р я ж е н и я н е чистосинусоидальная. Добротность к а т у ш к и определяется по ф о р м у л еQx = b>LJRx = uC4R4.102(2.101)П р и ф и к с и р о в а н н о й частоте н а п р я ж е н и я п и т а н и я СО и п о с т о я н н о йС4емкостиш к а л у переменного резистора R4 м о ж н о проградуироватьв з н а ч е н и я х д о б р о т н о с т и Qx.Схемемоста,п р е д с т а в л е н н о й н а р и с .
2 . 5 5 , б , с о о т в е т с т в у е т следующее условие равновесия:(RxjuLx)(R4+(2.102)1//СОС4)Д2Яз,+которое соответствует системе уравненийRXR4+ Lx/C4coLx+R4= R2R3 \(2.103)=R4/o}C4,р е ш е н и е к о т о р о й о т н о с и т е л ь н о R x nLx д а е тRx2u ClR2R3R4l[l==LО=R2R3CJUcoL/R=++( С О З Д О2(2.104)] ;2(2.105)(С0С4Д4) ](2.106)1/С0С4Я4,т.е. ш к а л а п е р е м е н н о г о р е з и с т о р а R 4 с н о в а м о ж е т б ы т ь о т г р а д у и р о в а н ав з н а ч е н и я х д о б р о т н о с т и Qx.Вотношения(3.104)и(2.105)д л я R x и L x в х о д и т ч а с т о т а , поэтому мост является частотно-зависимым.
Равновесие имеет место толькоп р и н е к о т о р о й частоте СО п и т а ю щ е г о н а п р я ж е н и я . Если ее и з м е н и т ь , торавновесие нарушится.Мосты для измеренияемкости.При измерении емкости используетсяс х е м а с о б р а з ц о в ы м к о н д е н с а т о р о м СЗ и п е р е м е н н ы м и р е з и с т о р а м и R2иR4вэтой(рис.2.56).Исследуемыйсхеме последовательнымс о п р о т и в л е н и я Rx.конденсаторпредставлен(замещен)с о е д и н е н и е м е м к о с т и Сх и а к т и в н о г о1Н е о б х о д и м о с т ь в в е д е н и я R x обусловлена , п о т е р я м ив конденсаторе. Условие равновесия имеет в и дRR2R3/R4(2.107)C3R4/R2.(2.108)-С-Принятохарактеризоватьпотери в конденсаторе значением тангенса угла потерь t g б , к о т о р ы й вслучае п о с л е д о в а т е л ь н о й с х е м ы з а м е щ е н и я с в я з а н сRxсоотношениемtg6=o>CxRx(2.109)Рис.
2.56103с учетом условий(2.107)и(2.108)этосоотношение принимает видt g 6 = cjR3C3.Переменные(2.110)р е з и с т о р ы R4и R3м о ж н о отградуировать в единицахе м к о с т и С х и з н а ч е н и я х tg 6.Н а и б о л е е у п о т р е б и т е л ь н ы е ч а с т о т ы н а п р я ж е н и я п и т а н и я м о с т о в перем е н н о г о т о к а 100 и 1 0 0 0 Г ц . П р и б о л е е в ы с о к и х ч а с т о т а х с и л ь н о сказываются различные паразитные связи.С л е д у е т з а м е т и т ь , что м о с т ы д л я и з м е р е н и я с о п р о т и в л е н и й , и н д у к т и в ности и е м к о с т е й часто с о в м е щ а ю т с я в о д н о м п р и б о р е . Т а к и е п р и б о р ыназываются универсальными измерительными мостами.
Они позволяюти з м е р я т ь и н д у к т и в н о с т ь от долей м и к р о г е н р и до тысяч генри, е м к о с т ьо т с о т ы х д о л е й п и к о ф а р а д д о т ы с я ч м и к р о ф а р а д . О т н о с и т е л ь н а я погрешность измерения м о ж е т не п р е в ы ш а т ь сотых долей процента.Глава третьяИЗМЕРЕНИЕМАГНИТНЫХВЕЛИЧИНЦ е л ь ю и с о д е р ж а н и е м м а г н и т н ы х и з м е р е н и й я в л я е т с я исследование характеристик магнитных полей, материалов и образцов.М а г н и т н ы е и з м е р е н и я н а х о д я т п р а к т и ч е с к о е п р и м е н е н и е п р и исслед о в а н и и с в о й с т в м а т е р и а л о в , и с п ы т а н и я х м а г н и т н ы х д е т а л е й и элементов,вмагнитнойдефектоскопии,приизучениимагнитныхполейЗ е м л и , п р и и з м е р е н и и и к о н т р о л е м а г н и т н ы х п о л е й в у с т а н о в к а х атомн о й и я д е р н о й ф и з и к и и т.п.О с н о в н ы м и в е л и ч и н а м и , х а р а к т е р и з у ю щ и м и м а г н и т н о е п о л е , являются магнитный поток, магнитная индукция и напряженность магнитногоп о л я .
М а г н и т н ы е м а т е р и а л ы о ц е н и в а ю т п о и х х а р а к т е р и с т и к а м и параметрам — статическим и динамическим.3.1. ИЗМЕРЕНИЕ МАГНИТНОГО ПОТОКА,МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ И НАПРЯЖЕННОСТИПОСТОЯННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯИзмеряемыемагнитныевеличиныобычнопредварительноп р е о б р а з у ю т с я в э л е к т р и ч е с к и е , б о л е е у д о б н ы е д л я и з м е р е н и я . Преобр а з о в а т е л и м а г н и т н ы х в е л и ч и н в э л е к т р и ч е с к и е с т р о я т с я н а о с н о в е явлен и й э л е к т р о м а г н и т н о й и н д у к ц и и , я д е р н о г о м а г н и т н о г о р е з о н а н с а , гальваномагнитного и некоторых других.3.1.1. Использование измерительной катушкиЕсли и з м е р я е м ы й магнитный потокФ сцеплен с к а т у ш к о й ,то в последней в о з н и к а е т ЭДС, о п р е д е л я е м а я ф о р м у л о й104(3.1)- — wKd<P/ dt,егде w K — ч и с л о в и т к о в к а т у ш к и .Т а к и м образом, к а т у ш к а выполняет роль преобразователя магнитнойвеличинытакоговэлектрическую.индукционногоВыборформы,преобразователя,конструкции иназьюаемогоразмеровизмерительнойк а т у ш к о й , з а в и с и т о т п а р а м е т р о в м а г н и т н о г о п о л я и у с л о в и й е г о измерения.В любомслучае требуется, чтобы в и т к и измерительной к а т у ш к ибыли сцеплены л и ш ь с и з м е р я е м ы м магнитным п о т о к о м .Выражение (3.1)d<&=-можно преобразовать к виду(l/wjedtи проинтегрировать:fd<t> =fedttiW'IKили1—fedt.ДФ = Ф ( г 2 ) - Ф ( ^ ) =w(3.2)k ' iИз ( 3 .
2 ) с л е д у е т , что и з м е н е н и е п о т о к а за в р е м я Дг = t 2 - ti м о ж н оопределить, проинтегрировавЭДС в у к а з а н н о м в р е м е н н о м интервале.И н т е г р и р о в а н и е м о ж н о о с у щ е с т в и т ь р а з л и ч н ы м и с п о с о б а м и . В магнитныхизмеренияхдляэтихцелейобычноиспользуютбаллистическийгальванометр или веберметр.Д л я и з м е р е н и я п о с т о я н н о г о м а г н и т н о г о п о т о к а п р и п о м о щ и баллистическогогальванометра собирается цепь, представленная на рис.
3.1.ИзмерительнаяподключаетсякатушкаксчисломвитковбаллистическомуwKис о п р о т и в л е н и е м RKгальванометру,рамка которогои м е е т с о п р о т и в л е н и е Rr. И з м е р е н и е п р о и з в о д и т с я с л е д у ю щ и м о б р а з о м .И з м е р и т е л ь н а я к а т у ш к а сначала п о м е щ а е т с я в и з м е р я е м ы й м а г н и т н ы йпотокт а к , ч т о б ы п л о с к о с т ь е е в и т к о в б ы л а п е р п е н д и к у л я р н а магнитному полю.поля.Затемк а т у ш к а быстро выносится из области магнитногоВозникающийприэтомвсоответствиис(3.1)импульсЭДСуравновешивается падением напряжения в цепи:(3.3)е = Ж + L(di/dt),где / — м г н о в е н н о е з н а ч е н и е т о к а ; R = R K + R r— активное сопротивление'ц е п и ; L — ее и н д у к т и в н о с т ь .С учетом (3.3) выражение (3.2) м о ж н о переписать в видеДФ = Ф ( г 2 )- Ф(гО= -(Л/W^x105<D—I J!RrMR1LJPuc.3.1^2Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
