Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Методы и средства измерений параметров измерительных цепей. Измерение сопротивления постоянному току.
Основными параметрами цепей являются: сопротивления резисторов, емкость конденсаторов, тангенс угла диэлектрических потерь конденсаторов, индуктивность и добротность катушек и взаимная индуктивность двух катушек. При выборе метода и средства для измерения этих параметров следует учитывать их зависимость от частоты тока, температуры, влажности, внешних электрических и магнитных полей и т.п. Весь диапазон измеряемых сопротивлений условно разделен на поддиапазоны: малые сопротивления – 10 нОм...10 Ом; средние – 10 Ом...1 МОм; большие – свыше 1 МОм. Выбор средств и метода измерения зависит от значений сопротивления, условий измерения, требуемой мощности и т.д. Метод амперметра и вольтметра. Этот метод широко используется при косвенных измерениях разных по величине . Он основан на раздельном измерении тока и напряжения с последующим вычислением сопротивления по закону Ома. Метод прост, надежен, но обладает невысокой точностью, ограниченной классом точности применяемых приборов и методической погрешностью, вносимой этими приборами. В зависимости от величины сопротивления для измерения тока могут быть использованы милли- и микроамперметры, гальванометры; для измерения напряжения – милли- и микровольтметры, гальванометры, но метод сохраняет свое название – метод амперметра–вольтметра. Погрешность измерения – 1,5...2%. Мосты постоянного тока (одинарные). Прямые измерения с высокой точностью осуществляют с помощью мостов постоянного тока. Диапазон измерения: 10 Ом...0,1 ПОм (множитель – приставка «пета», обозначается как П); классы точности: от 0,005 до 10,0. При измерении малых сопротивлений на результат измерения существенно влияет сопротивление контактов и подводящих проводов, а также контактная ЭДС. Для уменьшения этого влияния применяют четырехзажимную схему включения исследуемого объекта, а измерение производят при различных направлениях тока. Измерения выполняют двойными мостами постоянного тока, диапазон измерения: 10 нОм...10 Ом; классы точности: 0,01–2,0. Мостовые схемы. Широкое применение мостовых схем объясняется высокой точностью измерений, большой чувствительностью и возможностью измерения различных параметров электрических цепей (, , ), величин функционально с ними связанных (частота, фазовый угол) и ряда неэлектрических величин (температура, давление, перемещения, усилия и т.д.).
Наиболее точные измерения сопротивлений постоянному току выполняются с помощью мостов постоянного тока. Эти мосты подразделяются на две группы: одинарные (четырехплечие) двойные (шестиплечие). Одинарный мост (Уитстона) применяют для измерения сопротивлений от 1 Ом до 100 МОм. Для измерения малых величин сопротивлений от Ом и менее применяют двойной мост (мост Томсона), в котором влияние величин, вызывающих погрешность измерения, сведены к минимуму. Одинарный мост (рисунок 4.1) постоянного тока состоит из четырех плеч: , и . Три известных регулируемых сопротивления , , и измеряемый резистор . В измерительную диагональ моста включен магнитоэлектрический гальванометр. В диагональ питания моста включается источник постоянного напряжения. Рисунок 4.1 – Схема одинарного моста постоянного тока Подбором значений сопротивлений добиваются отсутствия тока через гальванометр (потенциалы точек и равны) и, следовательно, ; . Поскольку в момент равновесия моста ток через гальванометр не протекает , то и . Тогда правомерно записать , или , откуда сопротивление . Сопротивления и – известные фиксированные сопротивления в диапазоне 1...1000 Ом. При этом отношение составляет от до . Регулировкой сопротивления уравновешивают мост. Погрешности измерения с помощью мостов постоянного тока зависят от диапазона измеряемых сопротивлений, наименьшие погрешности получают в диапазоне 100 Ом...100 кОм. По мере увеличения измеряемого сопротивления уменьшается чувствительность мостов, а при измерении больших сопротивлений сказывается влияние сопротивления изоляции. Нижний предел измеряемых сопротивлений ограничен тем, что при измерении малых по величине сопротивлений сказывается влияние сопротивления монтажных проводов и переходных контактов. Эти погрешности исключаются в двойном мосте, представленном на рисунке 4.2, в котором использованы резисторы и , чтобы исключить влияние сопротивления соединительного проводника . Мост называется двойным, так как он содержит два комплекта плеч отношения.
Рисунок 4.2 – Схема двойного моста постоянного тока При равновесии моста сопротивление определяется выражением . (4.1) На практике значения и выбирают такими, чтобы выполнялось соотношение . (4.2) При этих условиях вторым членом в выражении (4.1) можно пренебречь. Чтобы проверить выполнение условия (4.2), мост уравновешивается, а затем проводник Г убирается, что не должно влиять на равновесие моста. Следовательно, двойной мост компенсирует малое сопротивление . Двойной мост обеспечивает погрешность менее 0,05 % для сопротивлений в диапазоне ...1 Ом. Цифровые мосты. Диапазон измерения: 10 МОм... 1 ТОм, (множитель – приставка «тера», обозначается как Т); классы точности: 0,005...2,0. Для измерения очень больших сопротивлений до 0,01 ЭОм (множитель – приставка «экса») используются баллистические гальванометры. При этом токи, протекающие через исследуемые объекты, очень малы, что предъявляет высокие требования к чувствительности средств измерений. Для измерения больших сопротивлений могут также быть использованы магнитоэлектрические омметры и омметры-логометры, электронные тераомметры, цифровые омметры. Мосты переменного тока. Измерение сопротивления, индуктивности и емкости выполняется одинарными мостами на переменном токе (рисунок 4.3). Рисунок 4.3 – Схема одинарного моста переменного тока Четыре плеча и моста переменного тока образуются четырьмя комплексными сопротивлениями и . В одну диагональ моста включается источник питания переменного тока, в другую – нуль-индикатор НИ. При равновесии моста ток в измерительной диагонали равен нулю и, следовательно, можно записать . (4.3) Представив комплексное сопротивление в выражении (4.3) в алгебраической форме, получим (4.4) где и – активные и реактивные составляющие сопротивление . Записав выражение (4.3) в показательной форме, получим (4.5) где – модуль -го сопротивления; – фазовый угол -го сопротивления, . Равенство (4.5) равносильно двум равенствам , (4.6) . Из выражения (4.6) следует, что для уравновешивания моста с комплексными сопротивлениями необходима регулировка активной и реактивной составляющих. Равенство фаз выражения (4.6) указывает, какими по характеру должны быть сопротивления плеч моста, чтобы обеспечить равновесие мостовой схемы. Например, если сопротивления плеч , т.е. носят чисто активный характер, то . Тогда из выражения (4.6) следует =0 или . Это означает, что если сопротивление индуктивного характера, т.е. , то сопротивление должно носить емкостный характер, т.е. (рисунок 4.4 а). Аналогично получаем схемы сравнения между собой реактивных сопротивлений, содержащих индуктивности (рисунок 4.4 б) и емкости (рисунок 4.4 в).
Рисунок 4.4 – Схемы мостов с реактивными сопротивлениями: в противоположных (а) и смежных (б, в) плечах Правильный выбор регулируемых элементов моста и питание моста напряжением повышенной частоты (1000 Гц и более) обеспечивает быстрое равновесие моста или его хорошую сходимость. Сходимость мостов – это возможность достижения состояния равновесия определенным числом переходов от регулировки одного параметра к регулировке другого. Хорошая сходимость означает малое число операций и, следовательно, сокращение времени измерения.
Все мосты переменного тока можно подразделить на две группы: · частотно-независимые, уравновешенные при одной частоте, сохраняющие равновесие при изменении частоты источника питания; · частотно-зависимые, характеризуемые тем, что в условии равновесия помимо имеется частота, входящая в выражение реактивных составляющих сопротивления. Погрешность мостов переменного тока складывается из следующих составляющих: погрешности выполнения отдельных элементов мостовой схемы; погрешности подгонки элементов; погрешности от неполного учета активной и реактивной составляющих сопротивлений плеч моста; погрешности отсчетного устройства. Чем выше частота питания схемы моста, тем в большей степени проявляются эти погрешности. Для их уменьшения мост переменного тока питают от сети переменного тока через разделительный трансформатор, заземляют для уменьшения влияния паразитных емкостей и токов утечек, уменьшают влияние сопротивления соединительных проводов. Существуют четыре класса точности мостов переменного тока:05; 0,02; 0,1; 0,2. Нуль-индикатором на низкой частоте в них служит вибрационный гальванометр. При частоте 1000 Гц и выше питание осуществляется от звуковых генераторов, в качестве индикатора равновесия используются электронные нулевые индикаторы. Универсальные мосты обеспечивают измерение значений величин в широких пределах. Электронный логометр (тераомметр). Это прибор, в котором последовательно с измеряемым сопротивлением включается образцовое сопротивление . С помощью электронного вольтметра измеряют падение напряжения на (при условии, что ), которое пропорционально измеряемому сопротивлению. Шкала при этом будет линейной. При измеряют падение напряжения на . При этом шкала выходного прибора обратно пропорциональна измеряемому сопротивлению и носит гиперболический характер. Обычно это многопредельные приборы с неравномерной шкалой. Классы точности: 1,5; 2,5; 4,0; 6,0; 10,0. Диапазон измерения: 10 Ом... 10 ПОм. Цифровые омметры имеют классы точности 0,005...2,0. Диапазон измерения: 100 Ом... 1 ТОм. Измерение емкости и тангенса угла потерь Диапазон измерения емкости – 1 пФ...100 мкФ (множитель приставка «пико», обозначается как п). Выбор метода зависит от измеряемой емкости, условий измерения (температуры окружающей среды, частоты и величины питающего напряжения), требуемой точности и наличия средств измерений.
К косвенным измерениям можно отнести методы амперметра и вольтметра; амперметра, вольтметра и ваттметра; с помощью баллистического гальванометра; к прямым – мостовые методы и метод непосредственной оценки. При измерении емкости и тангенса угла диэлектрических потерь используются: – мосты переменного тока (с ручным уравновешиванием). Классы точности: 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 2,0; 5,0. Диапазон измерения: емкости – 10 пФ... 1 мкФ; тангенса угла потерь – 0,001... 1; – цифровые мосты. Классы точности: 0,02; 0,05. Диапазон измерения: емкости – 1 пФ... 100 мкФ; тангенса угла потерь – 0, 0001 ... 1; – фарадметры с электромагнитным и электродинамическим ИМ на принципе логометра. Их применяют при грубых измерениях относительно больших емкостей. На этом принципе может быть построен и генриметр. Классы точности: 1,0; 1,5. Диапазон измерения: 1... 10 мкФ. Измерение индуктивности, добротности и взаимной индуктивности. Косвенные измерения: методы амперметра и вольтметра; амперметра, вольтметра и ваттметра. Прямые измерения: мостовые методы, методы непосредственной оценки. При измерении индуктивности, добротности и взаимной индуктивности используются: – мосты переменного тока с ручным уравновешиванием. Классы точности: 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 2,0; 5,0. Диапазон измерения: индуктивности – 1 мкГн... 1000 Гн; добротности – 4,5...200; – цифровые мосты. Классы точности: 0,02; 0,05. Диапазон измерения индуктивности: 0,1 мкГн... 100 Гн; – генриметры (на принципе логометров). Классы точности: 1,5; 2,5. Диапазон измерений: 1... 10 Гн. Для измерения взаимной индуктивности М можно использовать все методы, а также баллистический гальванометр или веберметр. Точность измерения М данными методами определяется точностью используемых средств измерений и методов измерения. Контрольные вопросы 1 Как подразделяется диапазон измеряемых сопротивлений? 2 Назовите прямые и косвенные виды измерения сопротивлений. 3 Что лежит в основе выбора метода измерения сопротивлений? 4 Назовите область использования: а) метода амперметра и вольтметра; б) мостового метода; в) электронного логометра; г) цифровых омметров. 5 Как подразделяется диапазон измеряемой емкости? 6 Что представляют собой прямые измерения: а) малых значений емкости и тангенса угла потерь; б) индуктивности, добротности и взаимной индуктивности? 7 Что представляют собой косвенные измерения индуктивности, добротности и взаимной индуктивности?
Лекция 5
|
||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-05; просмотров: 772; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.137.220.120 (0.038 с.) |