Обзор развития, современное состояние и значение метрологии
Методическое пособие - Разное
Другие методички по предмету Разное
>В электроизмерительной технике получили широкое распространение электроизмерительные мосты - измерительные приборы, построенные на основе метода сравнения с мерой. Обладая высокой чувствительностью и относительной простотой конструкции, они позволяют с высокой точностью измерять электрические величины. В настоящее время применяются мосты как с ручным, так и с автоматическим уравновешиванием.
Мостовые схемы применяют для измерения сопротивления, индуктивности, емкости, добротности, угла потерь. На основе мостовых схем работают приборы для измерения неэлектрических величин (температуры, давления и разрежения, линейных перемещений, объемного содержания газа в атмосфере и др.).
Плечи одинарного моста (рис.11.1) содержат в общем случае комплексные сопротивления Z1-Z4. Ветвь а-в называют диагональю питания. В выходной (измерительной) диагонали б-г находится нагрузка Zо.
Равновесие моста имеет место при Iо=0:
Z1Z4 = Z2Z3
В развернутой форме выражения полных сопротивлений плеч моста имеют вид
Z1=R1+jX1; Z2=R2+jX2; Z3=R3+jX3; Z4=R4+jX4
Подставив (7.2) в выражение (7.1) получим уравнения равновесия
Наличие двух уравнений равновесия для моста переменного тока означает необходимость регулировки не менее двух параметров для достижения равновесия (баланса). При этом имеет значение сходимость моста, под которой понимают возможность достижения состояния баланса определенным числом поочередных переходов от регулировки одного параметра к регулировке другого.
Мосты, в которых измеряемую величину определяют из условия равновесия, называют уравновешиваемыми или равновесными. Измеряемую величину можно определять и по значению тока или напряжения в измерительной диагонали моста - такие мосты называют неравновесными или мостами отклонения. Неравновесные мосты удобнее в эксплуатации, однако они не обладают точностью равновесных мостов.
Схема одинарного моста постоянного тока не отличается от рассмотренной выше схемы. Плечи моста имеют активные сопротивления R1-R4, а выходная диагональ - гальванометр с Rо. Подобная схема моста постоянного тока носит название моста Уитстона. Рассмотрим на примере этого моста постоянного тока вывод уравнения равновесия, опущенный в предыдущем случае.
Если мост уравновешен, т.е. Iо=0, то
I1=I2, I3=I4 и R1I1=R3I3, R2I2=R4I4
Разделив одно уравнение на другое почленно, получим
R1/R2=R3/R4 или R1R4=R2R3
Если под R1 подразумевать объект с неизвестным сопротивлением Rx , то получим
Rх=R2R3/R4
Это выражение принято называть уравнением равновесия одинарного моста постоянного тока. Здесь R3 и R4 являются плечами отношения, а R2 - плечом сравнения.
Важнейшая характеристика моста - чувствительность. Поскольку выходными величинами моста являются ток, напряжение или мощность, то соответственно, различают чувствительность мостовой схемы по току, напряжению и мощности.
В мостах переменного тока чувствительность обычно определяют по напряжению
где
На основании (11.2) выражения чувствительности моста постоянного тока по току, напряжению и мощности запишутся соответственно
где ?I, ?U и ?P - соответственно приращения тока, напряжения и мощности в диагонали моста при изменении сопротивления плеча на ?R1.
Регистрирующие приборы и устройства
В тех случаях, когда необходимо определить текущие значения измеряемой величины, характер изменения этой величины, установить функциональную связь между несколькими измеряемыми величинами, иначе говоря возникает необходимость автоматической регистрации измеряемой величины, применяют соответствующие регистрирующие приборы, к которым относят самопишущие приборы, светолучевые осциллографы, измерительные магнитографы, графопостроители и т.п.
В таблице 12.1 представлены области применения основных классов регистрирующих приборов и устройств.
Таблица 12.1
Область примененияПрименяемые приборыРегистрация медленно меняющихся измеряемых величинПрибор самопишущий с точечной записью на основе измерительного механизмаПрибор самопишущий компенсационного типа (автоматические мосты и компенсаторы)Регистрация быстро изменяющихся измеряемых величин (до 150 Гц)Прибор самопишущий с линейной записью на основе измерительного механизмаРегистрация очень быстро меняющихся измеряемых величин (до 30 кГц и более)Светолучевые осциллографы Электронные аналоговые и цифровые осциллографы и магнито-графыРегистрация двух взаимосвязанных измеряемых величинПрибор самопишущий координатный (графопостроитель, плоттер)
Самопишущие измерительные приборы в зависимости от структурной схемы подразделяют на приборы прямого (с разомкнутой схемой) и уравновешивающего (с замкнутой схемой) преобразования. К последним относятся автоматические мосты и компенсаторы.
Самопишущие приборы прямого преобразования выполняются, как правило, на основе электромеханического измерительного механизма, оснащенного устройством регистрации показаний в форме диаграммы.
По виду регистрации самописцы разделяют на приборы с линейной (непрерывной) записью и с точечной регистрацией.Точечная (дискретная) запись регистрируемого сигнала обеспечивается путем кратковременного контакта пишущего органа с диаграммным носителем в определенные (установленные) моменты ?/p>