Merania mostov

Mostový obvod — schéma spojenia prvkov elektrického obvodu (odpory, usmerňovacie diódy atď.), Charakterizovaná prítomnosťou mostíkovej vetvy medzi dvoma bodmi obvodu, ktoré nie sú priamo spojené so zdrojom elektrickej energie. Mostový obvod vychádza z okruhu Wheatstoneovho mosta (obr. 1).

Princíp činnosti mostíkového obvodu je založený na skutočnosti, že keď je pomer impedancií v ramenách mostíka rovný За / Зб = ЗНС/Зд, v uhlopriečke mosta nie je prúd (v indikačnom zariadení ). Zvýšením citlivosti nulového indikátora je možné dosiahnuť veľmi presnú rovnosť impedančných pomerov v mostíkovom obvode. Na tomto princípe sú založené mostové merania.

Ryža. 1. Diagram mosta (Wheatstone Bridge Diagram)

Napájacie zdroje pre mostové obvody môžu byť jednosmerné alebo striedavé zdroje. Vyvažovanie mostíka je úplne nezávislé od kolísania napájacieho napätia.

Mostové merania — Metódy merania parametrov elektrických obvodov jednosmerného prúdu (jednosmerný odpor, prúd) a striedavého prúdu (aktívny odpor, kapacita, indukčnosť, vzájomná indukčnosť, frekvencia, uhol straty, činiteľ kvality atď.) pomocou mostné reťaze. Mostové merania majú široké uplatnenie aj pri elektrických meraniach neelektrických veličín pomocou snímačov — medziprevodníkov meranej veličiny na funkčne súvisiaci parameter elektrického obvodu.

Merania mostov sa vykonávajú pomocou meracích mostíkov (mostových zariadení) patriacich do kategórie porovnávacích zariadení. Vo všeobecnosti sú založené na použití určitého elektrického obvodu pozostávajúceho z niekoľkých známych a jedného neznámeho (nameraného) odporu, napájaného z jedného zdroja a vybaveného indikačným zariadením.

Zmenou známych odporov sa tento obvod nastavuje, kým sa nedosiahne určité, ukazovateľom indikované, rozloženie napätí v jednotlivých sekciách obvodu. Je zrejmé, že danému pomeru napätí zodpovedá aj určitý pomer odporov obvodu, pomocou ktorého je možné vypočítať neznámy odpor, ak sú známe ostatné odpory.

Historicky prvá, najjednoduchšia a najbežnejšia verzia mostíkových meraní bola realizovaná pomocou vyváženého mostíka so štyrmi ramenami, čo je prstencový obvod 4 rezistorov („ramenné“ mostíky), v ktorom je zapojené napájanie a ukazovateľ. diagonálne k protiľahlým vrcholom v tvare «mostíkov» (obr. 2).

Ryža. 2.

Ak je splnená podmienka R1R3 = R2R4 (resp. Z1Z3 = Z2Z4 pri striedavom prúde), napätie na výstupe mostíkového obvodu (bez ohľadu na napájacie napätie) je nulové (Ucd = 0), teda mostík je " vyvážený «, ktorý je označený nulovým ukazovateľom .

Ustálený stav jednosmerného mostíka zodpovedajúci podmienke R1R3 = R2R4 možno dosiahnuť nastavením iba jedného premenného parametra a tiež umožňuje určiť len jeden neznámy odpor.

Aby sa dosiahol komplexný rovnovážny stav striedavého prúdu Z1Z3 = Z2Z4, ktorý sa pri dosadení komplexných hodnôt odporov Z = R + jx rozloží na dve nezávislé podmienky, je potrebné nastaviť aspoň dva premenné parametre. V tomto prípade je možné súčasne určiť dve zložky komplexného odporu (napríklad L a R alebo L a Q, C a tgφ atď.).

Rôzne štvorramenné striedavé mosty sú rezonančné mosty... Okrem štvorramenných sa používajú zložitejšie schémy mostíkov - dvojité mostíky na jednosmerný prúd (obr. 3) a viacramenné (šesť alebo sedem ramien) - na striedavé prúd (napríklad obr. 4). Rovnovážne podmienky pre tieto obvody sa samozrejme líšia od podmienok uvedených vyššie.

Ryža. 3.

Ryža. 4.

Mostíky je možné použiť vo vyváženom aj nevyváženom režime. V druhom prípade sa výsledok merania určí bez úpravy odporov, priamo z prúdu alebo napätia na výstupe mostíkového obvodu, čo sú funkcie meraného odporu a napájacieho napätia (napájacie napätie musí byť stabilné). Výstupné zariadenie je kalibrované priamo v meranej hodnote.

Merania AC mostíka možno použiť v dvoch ďalších režimoch: kvázi vyvážený a polovyvážený. Ten sa vyznačuje tým, že klasický štvorramenný obvod (obr. 2) sa nastavuje iba pomocou jedného premenného parametra, kým sa nedosiahne minimálne výstupné napätie (úplná rovnováha, t.j. Ucd= 0, čo vyžaduje nastavenie dvoch parametrov, v tomto prípade je nedostupný).

Okamžik dosiahnutia minimálneho napätia Ucd ​​možno určiť priamo z jednoduchého ukazovateľa na výstupe obvodu, alebo presnejšie – nepriamo – na základe napríklad fázových vzťahov vektorov napätia mostíkového obvodu vyskytujúcich sa v danom momente. polovičnej rovnováhy.

V druhom prípade sú experimentálne a indikačné zariadenia podobné tým, ktoré sa používajú v kvázi vyváženom režime. Zložky meraného odporu sú určené: jedna — z hodnoty premenného parametra v momente polovičnej rovnováhy, druhá — z výstupného napätia mostíka. Napájacie napätie musí byť stabilizované.

Vyvažovanie meracích mostíkov je možné vykonávať ako priamo osobou (mosty s ručným vedením), tak aj pomocou automatického zariadenia (automatické meracie mostíky).

Mostové merania sa používajú na meranie hodnôt odporu a na určenie odchýlok týchto hodnôt od danej nominálnej hodnoty. Patria medzi najbežnejšie a najpokročilejšie metódy merania. Sériovo vyrábané mostíky majú triedy presnosti od 0,02 do 5 pre jednosmerný prúd a od 0,1 do 5 pre striedavý prúd.