Компенсационные измерительные схемы.

Компенсационный метод (метод противопоставления) измерения заключается в уравновешивании, осуществляемом включением на индикатор равновесия (гальванометр или реохорд) либо двух электрически не связанных между собой, но противоположно направленных напряжений или ЭДС, либо двух раздельно регулируемых токов. Компенсационный метод используют для непосредственного сравнения напряжений или ЭДС, тока и косвенно для измерения других электрических, а также неэлектрических величин, преобразуемых в электрические.

Компенсационный метод обеспечивает высокую точность измерения. На нем работают все потенциометры и мосты.

Принцип действия компенсатора основан на уравновешивании (ком­пенсации) измеряемого напряжения известным падением напряжения на об­разцовом резисторе. Момент полной компенсации фиксируется по показа­ниям индикаторного прибора (нуль-индикатор).

Упрощенная схема компенсатора постоянного тока приведена на сле­дующем рисунке. Схема содержит источник образцовой ЭДС Е_н, образцо­вый резистор R_o, вспомогательный источник пи­тания ВБ, переменное (компенсационное) сопро­тивление R, регулировочный реостат R, и нуль-индикатор НИ. Нуль-индикатором служит обычно гальванометр с нулем посредине шкалы. В качест­ве образцовой ЭДС используется нормальный элемент- изготавливаемый по специальной тех­нологии гальванический элемент, среднее значе­ние э.д.с. которого при температуре 20 °С известно и равно

Е_н = 100186 В. Процесс измерения напряжения состоит из двух операций: установле­ния рабочего тока и уравновешивания измеряемого напряжения. Для уста­новления рабочего тока переключатель П ставят в положение 1 и, регулируя сопротивление Ri, добиваются отсутствия тока в гальванометре. Это будет иметь место в том случае, когда падение напряжения на резисторе R_o ста­нет равным ЭДС нормального элемента:

При этом рабочий ток в цепи R;,R₀,R

После установки рабочего тока переключатель П устанавливается в по ложение 2 и, не изменяя рабочего тока, устанавливают такое значение со­противления R = R_x, при котором измеряемое напряжение Е_х будет урав­новешено падением напряжения / • R_x и ток в цепи гальванометра снова будет отсутствовать. Отсюда

Одно из основных достоинств компенсаторов - отсутствие потребления мощности от объекта измерения, т.е. возможность измерения ЭДС.

Погрешность компенсатора определяется погрешностями резисторов R,R₀. ЭДС нормального элемента, а также чувствительностью индикатора. Современные потенциометры постоянного тока выпускаются классов точ­ности от 0,0005 до 0,2.

В современных конструкциях компенсаторов вместо нормального эле­мента используются стабилизированные источники напряжения с более вы­соким" значением Е_н, что позволяет расширить верхний предел измерения компенсатора до нескольких десятков вольт.

Компенсационные методы используются также для измерения на пере­менном токе.