Mjerenja mostova

Premosni krug — shema za spajanje elemenata električnog kruga (otpornici, ispravljačke diode itd.), karakterizirana prisutnošću premosne grane između dvije točke kruga koje nisu izravno povezane s izvorom električne energije. Krug mosta temelji se na krugu Wheatstoneovog mosta (slika 1).

Princip rada mosnog sklopa temelji se na činjenici da kada je odnos impedancija u krakovima mosta jednak Za / Zb = ZNS/Zd nema struje u dijagonali mosta (u indikatorskom uređaju ). Povećanjem osjetljivosti indikatora nule moguće je postići vrlo preciznu jednakost omjera impedancija u strujnom krugu mosta. Mjerenja mostova temelje se na ovom principu.

Riža. 1. Dijagram mosta (dijagram Wheatstoneovog mosta)

Napajanje za premosne sklopove može biti istosmjerni ili izmjenični izvor. Balansiranje mosta potpuno je neovisno o fluktuacijama napona napajanja.

Mjerenja mostova — Metode za mjerenje parametara električnih krugova istosmjerne struje (istosmjerni otpor, struja) i izmjenične struje (aktivni otpor, kapacitet, induktivitet, međusobni induktivitet, frekvencija, kut gubitka, faktor kvalitete itd.) pomoću lanci mostova. Mjerenja mostova također se široko koriste za električna mjerenja neelektričnih veličina pomoću senzora - srednjih pretvarača izmjerene veličine u funkcionalno povezani parametar električnog kruga.

Mjerenja mostova provode se pomoću mjernih mostova (mosnih instalacija) koji pripadaju kategoriji uređaja za usporedbu. Općenito, temelje se na korištenju određenog električnog kruga koji se sastoji od nekoliko poznatih i jednog nepoznatog (mjerenog) otpora, napajan iz jednog izvora i opremljen indikatorskim uređajem.

Promjenom poznatih otpora ovaj se strujni krug podešava sve dok se ne postigne određena, pokazivačem označena, raspodjela napona u pojedinim dijelovima kruga. Očito je da zadani omjer napona također odgovara određenom omjeru otpora strujnog kruga, prema kojem je moguće izračunati nepoznati otpor ako su drugi otpori poznati.

Povijesno gledano, prva, najjednostavnija i najčešća inačica mjerenja mosta realizirana je pomoću uravnoteženog mosta s četiri kraka, koji je prstenasti krug od 4 otpornika ("kraka" mosta), u koji su spojeni napajanje i kazaljka. dijagonalno na suprotne vrhove, u obliku «mostova» (sl. 2).

Riža. 2.

Ako je ispunjen uvjet R1R3 = R2R4 (odnosno, Z1Z3 = Z2Z4 pri izmjeničnoj struji), napon na izlazu premosnog kruga (bez obzira na napon napajanja) je nula (Ucd = 0), odnosno most je " uravnotežen«, što je označeno nultom kazaljkom.

Stacionarno stanje istosmjernog mosta koje odgovara uvjetu R1R3 = R2R4 može se postići podešavanjem samo jednog promjenjivog parametra i također omogućuje određivanje samo jednog nepoznatog otpora.

Da bi se postiglo složeno stanje ravnoteže izmjenične struje Z1Z3 = Z2Z4, koje se razlaže kada se kompleksne vrijednosti otpora Z = R + jx zamijene u dva neovisna stanja, moraju se podesiti najmanje dva varijabilna parametra. U tom slučaju moguće je istovremeno odrediti dvije komponente kompleksnog otpora (na primjer, L i R ili L i Q, C i tgφ, itd.).

Raznolikost četverokrakih izmjeničnih mostova su rezonantni mostovi... Osim četverokrakih koriste se i složenije sheme mostova - dvostruki mostovi na istosmjernoj struji (slika 3) i višekraki (šest ili sedam krakova) - na izmjeničnoj struji. struja (na primjer, slika 4) . Uvjeti ravnoteže za ove krugove, naravno, razlikuju se od gore navedenih.

Riža. 3.

Riža. 4.

Mostovi se mogu koristiti u uravnoteženom i neuravnoteženom načinu rada. U potonjem slučaju, rezultat mjerenja se određuje bez podešavanja otpora, izravno iz struje ili napona na izlazu mosnog kruga, koji su funkcije izmjerenog otpora i napona napajanja (potonji mora biti stabilan). Izlazni uređaj se kalibrira izravno u izmjerenoj vrijednosti.

Mjerenja AC mosta mogu se koristiti u još dva načina: kvazi-balansirano i polu-balansirano. Potonji je karakteriziran činjenicom da se konvencionalni četverokraki krug (slika 2) podešava pomoću samo jednog promjenjivog parametra dok se ne postigne minimalni izlazni napon (puna ravnoteža, tj. Ucd= 0, što zahtijeva postavljanje dva parametra, u ovom slučaju je nedostižan).

Trenutak postizanja minimalnog napona Ucd ​​može se odrediti izravno iz jednostavnog pokazivača na izlazu kruga, ili točnije — neizravno — na temelju, na primjer, faznih odnosa vektora napona mosnog kruga koji se javljaju u trenutku poluravnoteže.

U drugom slučaju, eksperimentalna i pokazna oprema slična je onoj koja se koristi u kvazi-balansiranom načinu rada. Komponente izmjerenog otpora određuju se: jedna - iz vrijednosti promjenjivog parametra u trenutku poluravnoteže, druga - iz izlaznog napona mosta. Napon napajanja mora biti stabiliziran.

Uravnoteženje mjernih mostova može se obaviti kako izravno od strane osobe (mostovi s ručnim vođenjem), tako i uz pomoć automatskog uređaja (automatski mjerni mostovi).

Mjerenja mosta koriste se i za mjerenje vrijednosti otpora i za određivanje odstupanja tih vrijednosti od zadane nazivne vrijednosti. One su među najčešćim i najnaprednijim metodama mjerenja. Serijski proizvedeni mostovi imaju klase točnosti od 0,02 do 5 za istosmjernu struju i od 0,1 do 5 za izmjeničnu struju.