Равновесные и неравновесные мостовые схемы
Под балансными (равновесными) мостовыми схемами понимают такие схемы, которые работают в равновесном режиме. При изменении величины сопротивления в одном из плеч регулировкой сопротивлений в других плечах моста добиваются отсутствия тока через гальванометр, а отсчет производят на регулируемом элементе.
Равновесные мосты выполняются как с ручным, так и с автоматическим уравновешиванием. Те и другие обладают рядом свойств, присущих только балансным мостам.
1. Равновесные мосты обладают малой погрешностью (до 0,01% и даже 0,001%).
Это объясняется тем, что индикатор работает в нулевом режиме, и его погрешность не входит в погрешность измерения. Остальные же элементы моста могут быть выполнены с достаточной точностью.
2. Равновесие балансных мостов не будет нарушено при колебаниях величины и частоты питающего напряжения. Влияние изменения частоты источника питания может быть лишь в том случае, если при этом изменяются составляющие сопротивлений измерительной цепи и фазовые соотношения в ней, т. е. при неоднородности плеч моста.
3. Применение равновесных мостов дает возможность увеличить чувствительность схемы за счет применения ламповых усилителей, которые в этих цепях практически не вносят погрешности, обусловленной непостоянством коэффициента усиления.
4. При использовании равновесных мостов при необходимости может быть получена достаточно линейная шкала, применением специальных устройств, например, изготовлением плеча уравновешивания в виде нелинейного потенциометра.
5. Равновесные мосты, благодаря наличию в них уравновешивающих устройств, являются сложными приборами.
3. Равновесные мосты имеют малое быстродействие за счет инерционности преобразователя и уравновешивающего устройства.
При некоторых технических измерениях не требуется той высокой точности, которую могут обеспечить только равновесные мосты. В то же время их сложность, необходимость в балансировке и относительно малое быстродействие измерений являются достаточно существенными недостатками последних.
Большинство современных измерений неэлектрических величин электрическими методами не требует допустимой погрешности, меньшей 0,5-1,0%, так как часто погрешности самих преобразователей довольно велики. Но зато требуются более простые устройства с достаточно быстрым отсчетом измеряемой величины непосредственно по шкале измерительного устройства.
Этим требованиям удовлетворяют неравновесные мосты. Принцип действия таких мостов заключается в том, что при выходе моста из состояния равновесия из-за изменения сопротивления в одном из плеч в указательной диагонали появляется ток, связанный функционально с приращением сопротивления изменившегося плеча и измеряемый соответствующим прибором.
Точность измерения с помощью неравновесных мостов в основном определяется точностью измерительного прибора, по которому непосредственно производится отсчет, и точностью преобразователя, так как плечи моста выполняются, как правило, с очень малой погрешностью. Кроме того, точность неравновесных мостов зависит от изменения внешних факторов (изменения температуры окружающей среды, изменения величины и частоты питающего напряжения и т. д.).
Однако, путем определенного включения преобразователей, применения логометрического измерителя, стабилизации напряжения и частоты источника питания и других мер, о чем будет сказано ниже, удается избавиться частично или полностью от этих погрешностей. Однако, выбирая меры для уменьшения дополнительных погрешностей, следует подходить к этому критически. Например, если в качестве измерителя используется прибор класса 1,5 (т.е. с основной приведенной погрешностью, равной ± 1,5%), то нет смысла стабилизировать напряжение источника питания с точностью до десятых долей процента и нет смысла добиваться стабильности коэффициентов усиления усилителей с точностью более чем 1-1,5%, а значит применять высокостабильные и дорогостоящие элементы схемы и т. д..
Кроме невысокой точности, недостатком неравновесных мостов является трудность получения линейной шкалы: ток указателя мостовой схемы нелинейно связан с изменением сопротивлений плеч моста и компенсировать эту нелинейность нелинейностью датчика не представляется возможным.
Мостовые схемы
Мостовые схемы широко используются в приборах для измерения параметров электрических цепей (R, С, М, L, f ) и разнообразных неэлектрических величин, преобразуемых в параметры R, С, М, L, f.
Условием равновесия моста, т. е. равенства нулю тока гальвано метра IГ, является равенство
Откуда измеряемое сопротивление
Мостовые схемы работают как в неравновесном, так и в равновесном режимах. В первом случае мост уравновешивается при начальном значении сопротивления R1 = Rх0 при изменении Rx, т. е. при Rx Rx0 мост выходит из равновесия и в измерителе появляется ток IГ. Шкала измерителя градуируется непосредственно в единицах Rx. При этом ток IГ зависит не только от соотношения сопротивлений плеч моста, но и от значений питающего напряжения U или тока I.
Поэтому при колебаниях питающего напряжения U возникает дополнительная погрешность.
При работе в равновесном режиме мост уравновешивается при любом значении Rx путем изменения сопротивления любого из остальных плеч. В настоящее время широко применяются автоматические мосты, в которых процесс уравновешивания осуществляется устройством, следящим за возникновением неравновесия.
Чаще всего мостовые цепи на переменном токе применяются в равновесном режиме.
На рис. 6.3, б представлена мостовая цепь переменного тока. На схеме а и b — точки моста; с и d — диагональ моста; Г — измеритель. Предположим, что все четыре плеча моста содержат как активные, так и реактивные сопротивления. Условие равновесия моста в этом случае будет выражаться равенством
Лабораторная работа 22 измерение сопротивлений проводников мостовыми схемами выполнил студент гр. Ф. И. О
| Название | Лабораторная работа 22 измерение сопротивлений проводников мостовыми схемами выполнил студент гр. Ф. И. О |
| Дата | 03.12.2021 |
| Размер | 53.5 Kb. |
| Формат файла |  |
| Имя файла | lab22-blank.doc |
| Тип | Лабораторная работа #290565 |
| Подборка по базе: Лабораторная работа по дисциплине Правоведение (1).docx, Фролова А.С. Самостоятельная работа 5.2. Информатика..rtf, Практическая работа2..pdf, Фролова А.С. Самостоятельная работа 4.5. Информатика..rtf, Практическая работа 1.docx, Практическая работа № 1.docx, практическая работа №1.docx, ТЗИ Лабораторная работа.docx, практическая работа №2.docx, Лабораторная работа_Планирование эксперимента_2022.pdf ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №22 ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ ПРОВОДНИКОВ МОСТОВЫМИ СХЕМАМИ Проверил ________________________ дата ___________________ Цель работы: определение удельного сопротивления с помощью моста Уитсона, определение сопротивления гальванометра с помощью моста Томсона. Рис.1. Общий вид установки Переключение клавиши S3 позволяет точно ток или напряжение при нижнем положении переключателя S1 и нажатой клавише S2. Клавиша S3 также служит для переключения резисторов R0 в мосту Томсона при отжатой клавише S2. Ручка резистора R позволяет регулировать силу тока в схеме. Порядок выполнения работы Определение удельного сопротивления резистивного провода. У Рис.2 1. Поставить переключатель S1 в нижнее положение. 2. Нажать клавишу S2 (положение V – mA). 3. Клавиша S3 в нажатом положении. При таком положении переключателей и клавишей включена схема, изображенная на рис.2. 4. Включите вилку провода от установки в розетку напряжением 220 В. Нажмите клавишу S (сеть). 5. Передвиньте подвижный кронштейн на колонне на 35 см от основания (необходимо определить положение риски на подвижном кронштейне по шкале на колонне). Регулятором тока R установите такое значение тока, чтобы вольтметр показывал приблизительно 2/3 измерительного диапазона. 6. Запишите показания амперметра и вольтметра в табл.1. 7. Удельное сопротивление проводника подсчитать по формуле 8. Значение напряжения и тока измерьте для трех различных длин проводника. Данные занести в табл.1.
Определение сопротивления гальванометра с помощью моста Томсона. 1. Для включения такой схемы необходимо отжать клавишу S2 (положение – мост, см. рис.3) 2. Переключатель S1, разрывающий диагональ моста, поставьте в нижнее положение; отожмите клавишу S3, при этом подключается в плечо моста резистор R01. 3 Рис.3 4. Поставьте переключатель S1 в верхнее положение, при этом показание вольтметра изменится; с помощью подвижного кронштейна добейтесь первоначального показания вольтметра (как и при нижнем положении переключателя S1), т.е. уравновесьте мост. 5. Проверьте равновесие моста переводом переключателя S1 в нижнее и вновь в верхнее положение. Стрелка вольтметра при этом не должна изменять своего положения. 6. Запишите значение сопротивления подключенного резистора R01 и длину проводника l1 от основания до риски на подвижном кронштейне в табл.2. 7. Верните переключатель S1 в нижнее положение, разрывая диагональ моста. Нажмите клавишу S3, тем самым подключая в плечо моста резистор R02, Переведите переключатель S1 в верхнее положение, замыкая диагональ моста, Показание вольтметра изменится. Снова уравновесьте мост передвижением подвижного кронштейна. Проверьте равновесие моста переводом переключателя S1 в нижнее и вновь в верхнее положение. Стрелка вольтметра при этом не должна изменять своего положения. 8. Запишите значение сопротивления подключенного резистора R02 и длину проводника l1 от основания до риски на подвижном кронштейне в табл.2. 9. Повторите пункты 2 – 8 еще при двух различных значениях напряжения, изменяя его регулятором R 10. Сопротивление гальванометра вычислите по формуле источники: http://student-servis.ru/spravochnik/mostovye-shemy/ http://topuch.ru/laboratornaya-rabota-22-izmerenie-soprotivlenij-provodnikov-mo/index.html |
, где U – напряжение на проводнике; I – ток в проводнике; l – длина проводника; S – площадь его поперечного сечения.
, где l=51, см – длина всего провода.