4. Измерение параметров двухполюсников

4. Измерение параметров двухполюсников

с помощью универсального моста

2. 1. Включить питание универсального моста Е7-11. Ознакомиться с его принципом действия, органами управления и отсчетным устройством.

Указания. Мостом называют электрическую цепь, показанную на рис. 2. 1 и 2. 2. Мосты реализуют измерения параметров цепей методом сравнения. Плечи моста постоянного тока (рис. 2. 1) образованы четырьмя резисторами R₁-R₄. В одну из диагоналей подается постоянное питающее напряжение, а в качестве индикатора и обычно используют чувствительный микроамперметр. Если регулировкой одного или нескольких сопротивлений плеч мост «уравновесить», т. е. добиться состояния, при котором ток индикатора равен нулю, то будет справедливо соотношение R₁R₃=R₂R₄. Если сопротивление одного из резисторов неизвестно, например R₁=R_x, то его можно найти:

R_x=R₂R₄/R₃.                                          (2. 1)

Формально мост постоянного тока можно уравновесить путем регулировки только одного эталонного сопротивления, однако практически используют три регулируемых элемента. Сначала переключением магазина сопротивлений устанавливают значение отношения R₄/R₃. Так задают предел измерения. Далее мост уравновешивают, регулируя эталонный резистор R₂, которыйобычно образован последовательно включенным магазином сопротивлений (R₂ Грубо ) и переменным резистором(R₂ Плавно ). Отсчетное устройство построено таким образом, что показания измерительного моста снимаются как произведение предела измерений (отношение R₄/R₃)на множитель (резисторы R₂ Грубо и R₂ Плавно ). Сначала мост балансируют при небольшом питающем напряжении, по мере балансировки увеличивают напряжение с помощью регулятора Чувствительность.

Плечи моста переменного тока образованы комплексными (полными)сопротивлениями Z_i (i = 1,..., 4) неизвестного и эталонных двухполюсников. Такой мостпитается от генератора переменного напряжения.

Условие «равновесия» моста (U_И = 0):

Z₁× Z₃=Z₂× Z₄.                                (2. 2)

Записав комплексное сопротивление Z в показательной форме, получим два условия равновесия:

                                         (2. 3)

гдеz_i - модули полных сопротивлений плеч, j_i  - фазовые сдвиги между током и напряжением в соответствующих плечах.

Из (2. 3) следует, что для уравновешивания моста переменного тока необходимо регулировать параметры не менее двух эталонных двухполюсников. Обычно в схемах универсальных мостов используют один нерегулируемый реактивный элемент - эталонный конденсатор постоянной емкости и 4 регулируемых эталонных резистора. Один из эталонных резисторов, выполненный в виде магазина сопротивлений, используют для выбора предела измерения, второй (тоже магазин) - для «грубого» уравновешивания моста, третий (переменный эталонный резистор) - для точного уравновешивания, четвертый (также переменный эталонный резистор) - для регулировки баланса фаз. Регулировка производится методом последовательного приближения, так как нужно добиться одновременного выполнения условий равновесия по модулям и фазам. Отсчетные устройства мостов построены таким образом, что реализуются прямые измерения параметров двухполюсников.

Для измерения параметров различных двухполюсников (R, C, L)используется различное соединение плеч моста, коммутация плеч осуществляется переключателем   L, C, R _~, R₌ .

Основная погрешность измерительных мостов, указываемая в их нормируемых метрологических характеристиках, задается, как правило, с помощью двухчленной формулы и определяется следующими составляющими:

· погрешностью эталонных элементов моста (активных и реактивных),

· чувствительностью моста,

· переходными сопротивлениями контактов.

2. 2. Измерить сопротивление резистора R_x на постоянном токе.

Установить переключатель моста в положение R₌. Подключить измеряемый резистор к зажимам соединительного кабеля. Нажать кнопку Выбор предела и переключателем Пределы найти такое положение, при котором стрелка индикатора переходит через нуль.

Уравновесить мост регулировкой Множитель при постепенном увеличении чувствительности индикатора. Записать в табл. 2. 2 установленный предел и полученное в результате уравновешивания значение множителя. Вычислить значение измеренного сопротивления R_x .

Используя формулу для нормируемой основной относительной погрешности моста, оценить абсолютную погрешность измерения сопротивления резистора DR, округлить ее значение до одной-двух значащих цифр, записать полученное значение погрешности в табл. 2. 2. Округлить измеренное значение сопротивления таким образом, чтобы его младший разряд был таким же, как и младший разряд округленного значения погрешности. Записать округленный результат измерения в табл. 2. 2.

2. 3. Измерить индуктивность L_x и добротность Q_x катушки индуктивности.

Подключить измеряемую катушку к зажимам соединительного кабеля прибора. Установить переключатели моста в положение L и Q> 0, 5. Установить частоту напряжения питания моста 1 кГц.

Установить переключатель Пределы в крайнее левое положение. Нажать кнопку Выбор предела и переключателем Пределы найти такое положение, при котором стрелка индикатора переходит через нуль.

Уравновесить мост путем последовательной подстройки регуляторов Множитель и Q при постепенном увеличении чувствительности индикатора. Полученные в результате уравновешивания значения установленного предела, множителя и показателя шкалы добротности записать в табл. 2. 2. Вычислить значение измеренной индуктивности L_x и записать результат измерения в табл. 2. 2.

Используя данные для нормируемых основных относительных погрешностей моста, оценить абсолютные погрешности измерения индуктивности DL и добротности DQ, округлить их значения до одной-двух значащих цифр и записать в табл. 2. 2. Записать в таблицу окончательные результаты измерения L_x и Q_x, записав их таким образом, чтобы младший разряд результата соответствовал младшему разряду полученного значения погрешности.

2. 4. Измерить емкость С_х и тангенс угла потерь конденсатора.

Подключить измеряемый конденсатор к зажимам соединительного кабеля. Установить переключатели моста в положение С и tg d . Уравновесить мост путем последовательной подстройки регуляторов Множитель и tg d при постепенном увеличении чувствительности индикатора. Записать в табл. 2. 2 полученные в результате уравновешивания значения установленного предела, множителя и показателя шкалы tg d. Вычислить значение измеренной емкости С_x и записать результат измерения в табл. 2. 2.

Используя данные для нормируемых основных относительных погрешностей моста, оценить абсолютные погрешности DС и Dtg d, округлить их значения до одной-двух значащих цифр и занести в табл. 2. 2. Записать в таблицу окончательные результаты измерения С_x и tgd таким образом, чтобы их младшие разряды соответствовали младшим разрядам погрешностей.

Таблица 2. 2

Результаты измерений R_x, L_x, C_x, Q_x, tgδ с использованием моста

Объект измерения		Предел	Множитель	Измеренное значение	Абсолютная погрешность	Результат измерения
Резистор	Rx
Катушка индуктивности	Lx
	Qx
Конденсатор	Cx
	tgδ

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: