Автоматические компенсаторы постоянного тока

Компенсаторы, у которых процесс компенсации производится автоматически называются автоматическими компенсаторами (потенциометрами). Применяются для измерения электрических и неэлектрических величин, если последние могут быть преобразованы в напряжение (ЭДС) постоянного тока. При этом обеспечивается непрерывное слежение (регистрация) за текущим значением измеряемой величины.

Применяются компенсаторы с неполным и полным уравновеши-ванием. На рис. 3.23 приведена схема компенсатора с неполным уравнове-шиванием.

Компенсатор этого типа пред-ставляет собой, по существу, усилитель постоянного тока (УПТ), охваченный отрицательной обратной связью по току.

Для этой схемы справедливы отношения:

 

, ,

где S – чувствительность усилителя.

Из двух уравнений следует, что

,

т.е. между током на выходе усилителя I и измеряемым напряжением U_x существует пропорциональная зависимость, и по значению тока можно судить об U_x.

Однако показания миллиамперметра зависят от чувствительности (S) усилителя, нестабильность которой приводит к появлению погрешности измерения. Если подобрать значения R_oc и S таким образом, чтобы R_ocS>>1, обеспечив этим самым глубокую отрицательную обратную связь, стабилизирующую коэффициент преобразования усилителя, то получим . В этом случае коэффициент преобразования всей цепи определяется только сопротивлением R_oc, которое значительно стабильнее S усилителя.

Основная приведенная погрешность таких автоматических компенсаторов находится в пределах ±(0,25-1,0)%; время прохождения стрелочным указателем всей шкалы составляет единицы секунд.

Порог чувствительности составляет доли милливольта (по измеряемому напряжению).

 

 

ИЗМЕРИТЕЛИ ПАРАМЕТРОВ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

Измерение параметров магнитных полей и ферромагнитных материалов, являясь специфической областью измерений, в настоящее время выделилось в самостоятельную область прикладной метрологии, называемую магнитные измерения.

Магнитные измерения нашли применение в магнитной дефектоскопии, при измерении и контроле магнитных полей в установках атомной и ядерной физики, в биологии и в медицине.

 

МИЛЛИВЕБЕРМЕТРЫ

В этих приборах применяется магнитоэлектрическая система без противодействующего момента, являющаяся интегрирующим устройством, т.е. реагирующим на количество электричества. К такому прибору подключается измерительная катушка, которая выполняет роль преобразователя магнитной величины в ЭДС электромагнитной индукции (рис. 3.24).

По закону электромагнитной индукции, если измеряемый магнитный поток Ф сцеплен с катушкой, то в последней возникает ЭДС, определяемая формулой

, (3.9)

где w_к - число витков измерительной катушки, помещенной в измеряемый поток.

Выражение 3.9 можно преобразовать к виду

.

В приборе осуществляется режим баллистического гальванометра, т.е. интегрирование:

 

или . (3.10)

 

Из этого выражения следует, что изменение потока за время Δt₂-Δt₁ определяется интегралом ЭДС в указанном временном интервале.

Для измерения постоянного магнитного потока при помощи режима баллистического гальванометра, собирается простая цепь, состоящая из измерительной катушки с числом витков w_к и сопротивлением R_к. Измерительная катушка, помещенная в магнитный поток, быстро выносится из области измеряемого магнитного поля. Возникающий при этом импульс ЭДС уравновешивается падением напряжения в цепи: e=iR+L(di/dt), где i – мгновенное значение тока, R = R_к + R_и – активное сопротивление цепи, L – ее индуктивность.

Учитывая операции, указанные в формулах 3.9 и 3.10, а также то,что ток i в момент времени t₁ и t₂ равен нулю и, допуская что R≈0, а L = const, получим

 

w_кФ = ВS_BW_B∆α,

где Ф = ΔФ – изменение измеряемого потока за время от t₁ до t₂, В, s_B, w_B – соответственно индукция постоянного магнита, площадь и число витков рамки измерительного прибора.

Величина С_В = W_BS_BB – постоянная веберметра.

 

Окончательно можно записать:

.

Из этого выражения видно, что изменение угла поворота внутренней рамки веберметра (абсолютное приращение числа делений) пропорционально изменению потока в измерительной катушке.

Применяют веберметры не только магнитоэлектрические, но и фотогальванические и электронные.

Верхние пределы измерений магнитоэлектрических веберметров от 0.5 до 10 мВб, электронных аналоговых – от 0,025 до 2,5 мВб, цифровых – от 0,1 до 0,01 мВб. Основная приведенная погрешность цифрового веберметра ± 0,5 %, а для остальных видов – ± (1,0; 1,5; 2,5; 4) %.