Измерительные мосты переменного тока

Одинарные мосты могут работать также и на переменном токе. В этом случае сопротивления плеч являются комплексными. Такие мосты широко применяются для измерения индуктивностей и емкостей.

Индикатором баланса моста может служить электронный вольтметр или электронный индикатор нуля на базе электронно-лучевой трубки.

Условие равновесия одинарного моста переменного тока имеет вид

 

, при I_и=0.

 

Если комплексное сопротивление представить в показательной форме: , то можно заметить, что баланс моста возможен при двух условиях:

1 - при балансе амплитуд: ;

2 - при балансе фаз: φ₁+φ₄=φ₂+φ₃.

Только одновременное выполнение двух условий обеспечивает равенство нулю напряжения на измерительной диагонали, в которую включен индикатор. Чтобы обеспечить выполнение двух условий одновременно, необходимо иметь не менее двух регулирующих элементов.

В измерительных мостах переменного тока такими элементами чаще всего являются образцовые резисторы и образцовые переменные конденсаторы.

Сопротивления плеч в мостах переменного тока зависят от частоты, т.е. равновесие возможно только при некоторой достаточно постоянной частоте питающего напряжения. Наиболее употребимые частоты напряжения питания мостов переменного тока 100 и 1000 Гц. При более высоких частотах на баланс моста сильно влияют различные паразитные электрические связи через емкости монтажа.

Следует заметить, что мосты для измерения сопротивлений, индуктивностей, емкостей часто совмещают в одном приборе. Такие приборы называют универсальными измерительными мостами. Они позволяют измерять индуктивности от долей микроГенри до тысяч Генри, емкости – от единиц пикоФарад до тысяч микроФарад. Кроме этого можно измерить добротность индуктивных катушек (Q = ωL/r_к) и диэлектрические потери в конденсаторах (tg δ). Относительная погрешность измерения может не превышать сотых долей процента.

 

АВТОМАТИЧЕСКИЕ МОСТЫ

Автоматизация производственных операций потребовала создания автоматических устройств широкого применения для измерения сопротивлений, емкостей, индуктивностей и, связанных с ними, неэлектрических физических величин, например, температуры, давления, расхода вещества и т.д.

Для целей преобразования параметров L, R, C в напряжение или ток удобно применять мостовые электрические схемы. Т.о. изменение различных неэлектрических величин с помощью моста преобразуется в приращение напряжения на измерительных диагоналях мостовой схемы.

Рассмотрим принцип автоматического уравновешивания мостовой схемы на примере широко применяемых мостов типа КСМ4, в качестве резистивных преобразователей, у которых применяются стандартные медные или платиновые датчики температуры (рис. 3.20).

Схема представляет собой обыч-ный одинарный мост переменного тока (см. п.2), уравновешивание которого достигается перемещением ползунка реохорда при помощи реверсивного двигателя РД, ротор которого вращается до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие моста, т.е. напряжение на выходе усилителя У не уменьшится до порога чувствительности двигателя.

Одновременно с перемещением ползунка, происходит движение указателя и пера регистрирующего устройства. Питание моста обычно производится переменным током, поскольку электронный усилитель У переменного тока не обладает дрейфом нуля в отличии от усилителя постоянного тока.

Шкала такого автоматического моста градуируется в единицах температуры и справедлива для стандартного резистивного датчика температуры, изготовленного из меди или платины.

Приведенная погрешность таких мостов равна 0.2 – 0.5 %, быстродействие 1-2 с.