Πώς διατάσσονται και λειτουργούν οι γέφυρες μέτρησης DC;

Η συσκευή των μονών γεφυρών μέτρησης συνεχούς ρεύματος

Ένα ενιαίο συνεχές ρεύμα αποτελείται από τρεις αντιστάσεις δείγματος (συνήθως ρυθμιζόμενες) R1, R2, R3 (Εικ. 1, α), οι οποίες συνδέονται σε σειρά με τη μετρούμενη αντίσταση Rx στο κύκλωμα γέφυρας.

Εφαρμόζεται ισχύς σε μία από τις διαγώνιους αυτού του κυκλώματος από την πηγή EMF GB και ένα εξαιρετικά ευαίσθητο γαλβανόμετρο RA συνδέεται στην άλλη διαγώνιο μέσω του διακόπτη SA1 και της περιοριστικής αντίστασης Ro.

Ρύζι. 1. Σχέδια μονών γεφυρών μέτρησης συνεχούς ρεύματος: α — γενικά. β — με ομαλή αλλαγή στην αναλογία βραχίονα και απότομη αλλαγή στον βραχίονα σύγκρισης.

Το σχήμα λειτουργεί ως εξής. Όταν τροφοδοτείται ρεύμα μέσω των αντιστάσεων Rx, Rl, R2, R3, των ρευμάτων I1 και I2… Αυτά τα ρεύματα θα προκαλέσουν πτώση τάσης στις αντιστάσεις Uab, Ubc, Uad και Udc.

Εάν αυτές οι πτώσεις τάσης είναι διαφορετικές, τότε τα δυναμικά στα σημεία φa, φb και φc δεν θα είναι τα ίδια.Επομένως, εάν ενεργοποιήσετε το γαλβανόμετρο με το διακόπτη SA1, τότε ένα ρεύμα ίσο με Azr = (φb — φd) / Po.

Το καθήκον του μετρητή είναι να εξισορροπήσει τη γέφυρα, δηλαδή να κάνει τα δυναμικά των σημείων φb και φd ίσα, με άλλα λόγια να μειώσει το ρεύμα του γαλβανόμετρου στο μηδέν.

Για να γίνει αυτό, αρχίζουν να αλλάζουν τις αντιστάσεις των αντιστάσεων R1, R2 και R3 έως ότου το ρεύμα του γαλβανόμετρου γίνει μηδέν.

Στο Azr = 0, μπορεί να υποστηριχθεί ότι φb = φd... Αυτό είναι δυνατό μόνο όταν πέσει η τάση Uab — Uad και πληκτρολογήστε BC. = Udc.

Αντικαθιστώντας σε αυτές τις εκφράσεις τις τιμές πτώσης τάσης · ​​Uad =I2R3, Ubc = I1R1, Udc = I2R2 και Uab = I1Rx, παίρνουμε δύο ισότητες: I1Rx = I2R3, I1R1 = I2R2

Διαιρώντας την πρώτη ισότητα με τη δεύτερη, παίρνουμε RHC / R1 = R3 / R2 ή RNS R2 = R1 R3

Η τελευταία ισότητα είναι η κατάσταση εξισορρόπησης ενός συνεχούς ρεύματος μονής γέφυρας.

Από αυτό προκύπτει ότι η γέφυρα ισορροπεί όταν τα γινόμενα των αντιστάσεων των απέναντι βραχιόνων είναι ίσα. Επομένως, η μετρούμενη αντίσταση προσδιορίζεται από τον τύπο Rx = R1R3 / R2

Στις πραγματικές ενιαίες γέφυρες, είτε η αντίσταση της αντίστασης R1 (που ονομάζεται βραχίονας σύγκρισης) είτε η αναλογία των αντιστάσεων R3/R2.

Υπάρχουν γέφυρες μέτρησης στις οποίες αλλάζει μόνο η αντίσταση του βραχίονα αναφοράς και η αναλογία R3 / R2 παραμένει σταθερή. Αντίθετα, μόνο η αναλογία R3 / R2 αλλάζει, ενώ η αντίσταση του βραχίονα σύγκρισης παραμένει σταθερή.

Οι πιο διαδεδομένες είναι οι γέφυρες μέτρησης, στις οποίες η αντίσταση R1 αλλάζει ομαλά και με άλματα, συνήθως πολλαπλάσια του 10, αλλάζει η αναλογία R3 / R2 (Εικ. 1, β), για παράδειγμα, στις κοινές γέφυρες μέτρησης P333.

Ρύζι. 2.Γέφυρα μέτρησης συνεχούς ρεύματος P333

Κάθε γέφυρα μέτρησης χαρακτηρίζεται από ένα εύρος μέτρησης αντίστασης από Rmin έως Rmax. Σημαντική παράμετρος της γέφυρας είναι η ευαισθησία της. Sm = SGСcx, όπου Sg =da /dIg είναι η ευαισθησία του γαλβανόμετρου, Scx =dIG/dR — ευαισθησία του κυκλώματος.

Αντικαθιστώντας τα Sg και Scx σε Sm, παίρνουμε Sm = da/dR.

Μερικές φορές χρησιμοποιείται η έννοια της σχετικής ευαισθησίας της γέφυρας μέτρησης:

Cm= da/ (dR / R).

όπου dR / R — η ​​σχετική μεταβολή της αντίστασης στον μετρούμενο βραχίονα, da — γωνία εκτροπής της βελόνας του γαλβανομέτρου.

Ανάλογα με το σχέδιο, γίνεται διάκριση μεταξύ στοκ και γραμμικών (ρεκόρ) γεφυρών μέτρησης.

Στη γέφυρα μέτρησης που βασίζεται στο κατάστημα, οι αντιστάσεις του βραχίονα γίνονται με τη μορφή βύσματος ή μοχλού, μέτρα ηλεκτρικής αντίστασης πολλαπλών τιμών (αντιστάσεις), σε γέφυρες εγγραφής, ο βραχίονας σύγκρισης γίνεται με τη μορφή αντίστασης καταστήματος, και οι βραχίονες εκτροπής έχουν τη μορφή αντίστασης, που χωρίζονται από έναν ολισθητήρα σε δύο ρυθμιζόμενα μέρη.

Επιτρεπόμενο σφάλμα, οι μονές γέφυρες μέτρησης συνεχούς ρεύματος έχουν κλάση ακρίβειας: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 1.0; 5.0. Η αριθμητική τιμή της κατηγορίας ακρίβειας αντιστοιχεί στη μεγαλύτερη επιτρεπόμενη τιμή του σχετικού σφάλματος.

Το σφάλμα μιας μεμονωμένης γέφυρας DC εξαρτάται από τον βαθμό συγκρισιμότητας των αντιστάσεων των καλωδίων σύνδεσης και των επαφών με τη μετρούμενη αντίσταση. Όσο μικρότερη είναι η μετρούμενη αντίσταση, τόσο μεγαλύτερο είναι το σφάλμα. Επομένως, χρησιμοποιούνται διπλές γέφυρες DC για τη μέτρηση χαμηλής αντίστασης.

Συσκευή διπλής γέφυρας DC

Οι βραχίονες της γέφυρας μέτρησης διπλού (έξι βραχίονα) είναι η μετρούμενη αντίσταση Rx (κατασκευάζονται με τέσσερις σφιγκτήρες για τη μείωση της επίδρασης των αντιστάσεων επαφής και συνδέονται στο δίκτυο με μια ειδική συσκευή με τέσσερις σφιγκτήρες), ένα παράδειγμα αντίστασης Ro και δύο ζεύγη βοηθητικών αντιστάσεων Rl, R2, R3, R4.

Ρύζι. 3 Σχηματική γέφυρα DC διπλής μέτρησης

Η ισορροπία της γέφυρας καθορίζεται από τον τύπο:

Rx = Ro NS (R1 / R2) — (r R3 / (r + R3 + R4)) NS (R1 / R2 — R4 / R3)

Αυτό δείχνει ότι αν δύο αναλογίες βραχιόνων R1 / R2 και R4 / R3 είναι ίσοι μεταξύ τους, τότε η αφαίρεση είναι μηδέν.

Παρά το γεγονός ότι οι αντιστάσεις R1 και R4 που κινούν τον ολισθητήρα D ρυθμίζονται το ίδιο, λόγω της διάδοσης των παραμέτρων των αντιστάσεων R2 και R4, αυτό είναι πολύ δύσκολο να επιτευχθεί.

Για να μειωθεί το σφάλμα μέτρησης, η αντίσταση του βραχυκυκλωτήρα που συνδέει την αντίσταση αναφοράς Ro και τη μετρούμενη αντίσταση Rx θα πρέπει να λαμβάνεται όσο το δυνατόν μικρότερη. Μια ειδική βαθμονομημένη αντίσταση συνήθως προσαρτάται στη συσκευή. r… Τότε η αφαιρούμενη έκφραση γίνεται πρακτικά μηδέν.

Η τιμή της μετρούμενης αντίστασης μπορεί να προσδιοριστεί από τον τύπο: Rx = Ro R1/R2

Οι διπλές γέφυρες μέτρησης DC έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν μόνο με μεταβλητούς λόγους βραχίονα. Η ευαισθησία της διπλής γέφυρας εξαρτάται από την ευαισθησία του μηδενικού δείκτη, τις παραμέτρους του κυκλώματος της γέφυρας και την τιμή του ρεύματος λειτουργίας. Καθώς το ρεύμα λειτουργίας αυξάνεται, η ευαισθησία αυξάνεται.

Οι πιο συνηθισμένες είναι οι συνδυασμένες γέφυρες μέτρησης DC που έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν σε σχήματα μονής και διπλής γέφυρας.