Меню

Измерение сопротивлений мостом постоянного тока схема измерений

ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ МОСТОВЫМ МЕТОДОМ

ТАВРИЧЕСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. В.И.ВЕРНАДСКОГО

КАФЕДРА ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ МОСТОВЫМ МЕТОДОМ.

Цель работы: Ознакомление с методом измерения сопротивления при помощи постоянного тока. Изучение законов Кирхгофа.

Приборы и принадлежности: Источник постоянного тока, блок питания, гальванометр, реохорд, набор неизвестных сопротивлений, магазин сопротивлений, реостат, ключ.

ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ МОСТОВЫМ МЕТОДОМ

Этот метод считается одним из наиболее точных и применяется в лабораторной практике. Простейшая схема электрического моста приведена на рис.1. Схема представляет собой замкнутый четырехугольник, состоящий из сопротивлений R1, R2, R3, R4 (они называются плечами моста), в одну из диагоналей которого включен источник тока Е, в другую гальванометр Г.

Сопротивление плеч моста можно подобрать таким образом, что потенциалы вершин С и Д окажутся равными. Если потом эти вершины замкнуть проводником (им может быть гальванометр), то тока в проводнике не возникает, а во всех других участках мостовой схемы токи останутся без изменений. Такое состояние моста называется уравновешенным или сбалансированным. У уравновешенного моста сопротивления плеч связаны между собой следующей зависимостью:

которая называется теоремой Фрелиха.

Докажем справедливость этого предложения. Обозначим потенциалы углов четырехугольника через φa , φb , φc , φd и запишем закон Ома для каждого плеча:

Так как по условию φс = φd, то I1R1 = I2R3; I1R2 = I2R4. После деления этих равенств друг на друга, получаем равенство (1). Из соотношения Фрелиха становится понятным и мостовой метод измерения сопротивлений. Он заключается в определении сопротивления одного из плеч уравновешенного моста по известным сопротивлениям остальных его плеч:

Важно заметить, что необходимо знать абсолютное значение сопротивления только одного плеча R2, для других плеч достаточно знать их отношения.

В учебной практике в качестве сопротивления R2 используется эталонное сопротивление магазина сопротивлений, в качестве R3 и R4 служат части реохорда – однородной проволоки, натянутой вдоль масштабной линейки, по которой перемещается подвижной контакт Д. Перемещением контакта Д можно изменять отношение R3/R4 и этим добиваться уравновешивания моста. Отношение R3/R4 можно заменить отношением l1/l2 (для однородной проволоки), тогда R1 = R2 * (l1/l2).

На основании рассмотренного выше мостового метода строятся приборы – мосты постоянного тока, служащие для точного измерения сопротивления. В качестве примера можно рассмотреть реохордный мост типа ММВ. Реохорд моста изготовлен из константановой проволоки и имеет форму незамкнутой окружности. Контакт реохорда связан с вращающейся ручкой, лимбом 1, на котором нанесены деления отношения l1/l2. Сопротивление R2 выполнено в виде рычажного магазина. Переключение его на одно из пяти положений – 0,1; 1; 10; 100; 1000 Ом производится с помощью ручки 2. Питание моста производится от встроенного в прибор сухого элемента. Элемент включается кнопкой 3. На панели прибора расположена шкала гальванометра 4 и зажимы для присоединяемого измеряемого сопротивления 5.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ:

  1. Вывести условие равновесия моста, если источник тока и гальванометр поменять местами. Изменится ли при этом условие равновесия моста?
  2. Гальванометр включить так, как показано на рис.2. Как по показаниям гальванометра узнать, уравновешен ли мост?
  3. В схеме рис.2 гальванометр и источник тока поменяли местами. Как будут меняться пока0зания гальванометра при замыкании и размыкании ключа К, если мост уравновесить?
  4. Погрешность при изменении сопротивления мостовым методом будет минимальной при l1 = l2. Докажите это.

ЗАДАНИЕ 1. Измерить мостовым методом сопротивления предложенных проводников.

1. Собрать цепь по схеме рис.3, в этой схеме АВ – реохорд, R – магазин сопротивлений.

2. Установить движок на середине реохорда, изменяя сопротивление магазина, добиться равновесия моста: чтобы при замыкании и размыкании ключа К не наблюдалось отклонения стрелки гальванометра или они были слабыми, окончательная настройка равновесия производится перемещением движка реохорда.

3. Отсчитав длины l1 и l2, вычислить R по формуле (3). Измерения произвести не менее 5 раз, всякий раз изменяя в небольших пределах сопротивление магазина. Вычислить погрешность измерения.

ЗАДАНИЕ 2. Измерить мостовым методом сопротивление гальванометра.

Схема опытной установки показана на рис.4. В качестве плеча с неизвестным сопротивлением здесь включен гальванометр. Потенциометр R необходим для того, чтобы не перегрузить гальванометр, чтобы изменяя напряжение между узлами А и В, можно было добиться показания гальванометра в пределах его шкалы.

В каком положении L и M должен находиться движок потенциометра перед включением ключа К2? От каких значений, максимальных или минимальных, необходимо регулировать сопротивление магазина?

ПОРЯДОК ДЕЙСТВИЙ: контакт Д устанавливается на середине реохорда. Замкнув ключ К2, с помощью потенциометра добиваются, чтобы стрелка гальванометра отклонилась приблизительно на половину шкалы. Затем, изменяя сопротивление магазина, добиваются равновесия моста. Окончательная настройка равновесия производится перемещением движка реохорда. Провести не менее 5 измерений, вычислить погрешность.

ЗАДАНИЕ 3. Измерить внутреннее сопротивление элемента.

Измерительная схема отличается от предыдущей тем, что источник тока и гальванометр переставлены местами (рис.5). Потенциометр R необходим для ограничения тока, текущего через гальванометр. В каком положении L и М должен находиться движок перед включением цепи?

ЗАМЕЧАНИЕ: Мостовой метод измерения внутреннего сопротивления элемента применим только в том случае, когда оно не мало, в сравнении с сопротивлением проводящих проводов в плечах моста. Поэтому этим методом нельзя измерять внутреннее сопротивление аккумуляторов, которое в обычных условиях может достигать значений в несколько сотых долей Ом.

ЗАДАНИЕ 4. Ознакомиться с мостом постоянного тока типа ММВ (или другого, выставленного на рабочем месте), произвести измерение сопротивления трех резисторов, которые применялись во втором задании.

Источник

Измерительный мост

Схема мостового измерителя

Принципиальная схема реального мостового измерителя емкости и индуктивности, который вам предлагается сегодня сделать, показана на рисунке 4. Вы, наверное уже догадались, что этот прибор будет работать от низкочастотного генератора и лабораторного источника сигнала, которые мы с вами уже сделали ранее.

При помощи моста можно измерять емкости от десятков пФ до единиц мкФ и индуктивности от десятков мкГн до единиц мГн.

В качестве индикатора баланса используются обычные головные телефоны, например, от аудиоплейера, которые подключаются в гнездо Х5

Обратите внимание -общий вывод гнезда никуда не припаян, а к схеме подключены выводы стереоканалов наушников. Это позволяет увеличить сопротивление телефонов потому, что обе звуковые катушки так будут включены последовательно

На разъем Х2 подаются прямоугольные импульсы с выхода нашего генератора, при этом S4 генератора должен быть в противоположном, показанному на схеме положении (см. «РК-12-2004, стр.36-38).

Рис. 4. Принципиальная схема мостового измерителя емкости и индуктивности.

Транзисторный ключ на VT1 (рис.4) защищает выход микросхемы генератора от перегрузки, которая может возникнуть в процессе работы с мостом. Переключателями S1-S5 выбирают пределы измерения и то, что нужно измерять (индуктивность или емкость). При измерении индуктивности измеряемые катушки нужно подключать к клеммам Х3, а измеряя емкость — измеряемые конденсаторы подключать к Х4.

Измерительный мост — википедия переиздание // wiki 2 Мостовые измерения Измерительный мост Учебное пособие: рекомендации по работе с потенциометром мостовые методы измерения сопротивлений - bestreferat.ru Измерительный мост — википедия переиздание // wiki 2 Измерительный мост Мостовые схемы постоянного тока

Если вернуться к схемам, приведенным на рисунках ЗА и ЗБ, то, конденсаторы С1, С2 и С3 (рис. 4) это конденсатор С1 (рис.З А), а измеряемый конденсатор — это С2 (рис.ЗА). Индуктивности L1 и L2 показанные на схеме на рисунке 4, — это индуктивность L2 в схеме на рисунке ЗБ, а измеряемая индуктивность — это L1 на рисунке З Б.

Органом измерения и, одновременно, индикатором результата измерения служит переменный резистор R1. Его рукоятка имеет стрелку, а вокруг нее нанесена на корпусе прибора шкапа (таким же способом как шкала настройки генератора НЧ).

На разъем Х1 подается напряжение от лабораторного источника питания. При измерении емкостей величина этого напряжения должна быть установлена 10-12V, а при измерении индуктивностей — 4-5V. Индуктивность и емкость можно отсчитывать по одной и той же шкале

Это важно, поскольку для градуировки измерителя емкости можно приобрети достаточное количество конденсаторов разных емкостей, а с приобретением такого же количества разных катушек могут возникнуть проблемы. Поэтому, градуировав прибор на измерение емкости можно им пользоваться и для измерения индуктивности

На генераторе установите частоту около 1000 Гц. С такой частотой в дальнейшем и будет работать мост. Конденсаторы С1, С2 и С3 нужно выбрать с наименьшей погрешностью емкости. Если есть такая возможность лучше их емкости предварительно проверить при помощи какого-то точного прибора, измеряющего емкости. В качестве L2 и L1 лучше использовать готовые дроссели (на 100 мкГн и на 1 мГн).

Прибор можно собрать в любом подходящем по размерам корпусе, например, в пластмассовой мыльнице. В качестве переключателей S1-S4 можно использовать такие же как в генераторе НЧ, но не три, а пять модулей или простые тумблеры. Можно всех их заменить одним поворотным переключателем на пять положений.

Работая с прибором нужно помнить, что только один из S1-S5 может быть замкнутым, при этом все остальные разомкнуты.Шкала одна и та же для всех пределов и видов измерения. Поэтому, её можно отградуировать на одном пределе, например, «х0,01 мкФ». В этом случае, подготовьте эталонные конденсаторы, например, на 1000 пф, 1500 пф, 3000 пФ, 5000 пф, 7500 пФ, 0,01 мкФ, 0,015 мкФ, 0,02 мкФ, 0,05 мкФ, 0,1 мкФ.

Проводя контрольные измерения этих эталонных конденсаторов, при замкнутом S2, делайте на шкале метки : 1000 пФ -«0,1″, 1500пФ — ”0,15″, 3000 пФ — ”0,3», 5000 пФ — «0,5», 7500 пФ — «0,75», 0,01 мкФ — «1», 0,015 мкФ — «1,5», 0,02 мкФ — «2», 0,05 мкФ -«5», 0,1 мкФ — «10».

Метку нужно делать в том месте шкалы, при повороте рукоятки переменного резистора в которое, при подключенном эталонном конденсаторе, звук в наушниках пропадает.

Измерение сопротивлений с помощью моста Уитстона

Принцип измерения сопротивления основан на уравнивании потенциала средних выводов двух ветвей (см. ).

Измерительный мост — википедия Гост 7165-93 (мэк 564-77) мосты постоянного тока для измерения сопротивления, гост от 22 декабря 1994 года №7165-93 Гост 8.449-81 (ст сэв 5646-86) государственная система обеспечения единства измерений (гси). мосты постоянного тока измерительные. методика поверки (с изменением n 1), гост от 04 декабря 1981 года №8.449-81 Учебное пособие: рекомендации по работе с потенциометром мостовые методы измерения сопротивлений Измерительный мост Измерительный мост Измерительный мост Измерительный мост Лабораторная работа «мостовые измерения»

  1. В одну из ветвей включён двухполюсник (резистор), сопротивление которого требуется измерить (Rx<\displaystyle R_>).

Другая ветвь содержит элемент, сопротивление которого может регулироваться (R2<\displaystyle R_<2>>; например, реостат).

Между ветвями (точками B и D; см. ) находится индикатор. В качестве индикатора могут применяться:

  • гальванометр;
  • — прибор, отклонение стрелки которого показывает наличие тока в цепи и его направление, но не величину. На шкале такого прибора отмечено только одно число — ноль;
  • вольтметр (RG<\displaystyle R_> принимают равным бесконечности: RG=∞<\displaystyle R_=\infty >);
  • амперметр (RG<\displaystyle R_> принимают равным нулю: RG=<\displaystyle R_=0>).

Обычно в качестве индикатора используется гальванометр.

  1. Сопротивление R2<\displaystyle R_<2>> второй ветви изменяют до тех пор, пока показания гальванометра не станут равны нулю, то есть потенциалы точек узлов D и B не станут равны. По отклонению стрелки гальванометра в ту или иную сторону можно судить о направлении протекания тока на диагонали моста BD (см. ) и указывают в какую сторону изменять регулируемое сопротивление R2<\displaystyle R_<2>> для достижения «баланса моста».

Когда гальванометр показывает ноль, говорят, что наступило «равновесие моста» или «мост сбалансирован». При этом:

Rx=R2R3R1;<\displaystyle R_=<\frac R_<3>>>>;>

  • разность потенциалов между точками B и D (см. ) равна нулю;
  • ток по участку BD (через гальванометр) (см. ) не протекает (равен нулю).

Сопротивления R1<\displaystyle R_<1>>, R3<\displaystyle R_<3>> должны быть известны заранее.

Вывод формулы см. ниже.

При плавном изменении сопротивления R2<\displaystyle R_<2>> гальванометр способен зафиксировать момент наступления равновесия с большой точностью. Если величины R1<\displaystyle R_<1>>, R2<\displaystyle R_<2>> и R3<\displaystyle R_<3>> были измерены с малой погрешностью, величина Rx<\displaystyle R_> будет вычислена с большой точностью.

Что такое измерительный мост и как он работает Измерительный мост Гост 7165-93 (мэк 564-77) мосты постоянного тока для измерения сопротивления Гост 8.449-81 (ст сэв 5646-86) государственная система обеспечения единства измерений (гси). мосты постоянного тока измерительные. методика поверки (с изменением n 1) Мостовые измерения Измерительный мост — википедия Учебное пособие: рекомендации по работе с потенциометром мостовые методы измерения сопротивлений - bestreferat.ru Измерительный мост — википедия. что такое измерительный мост Измерительный мост — википедия. что такое измерительный мост Лабораторная работа «мостовые измерения» - pdf free download

В процессе измерения сопротивление Rx<\displaystyle R_> не должно изменяться, так как даже небольшие его изменения приведут к нарушению баланса моста.

К недостаткам предложенного способа можно отнести:

необходимость регулирования сопротивления R2<\displaystyle R_<2>>. На поиски «равновесия» тратится время. Гораздо быстрее измерить несколько параметров цепи и вычислить Rx<\displaystyle R_> по другой формуле.

Модификации

Используя мост Уитстона, можно с большой точностью измерять сопротивление.

Различные модификации моста Уитстона позволяют измерять другие физические величины:

  • ёмкость;
  • индуктивность;
  • импеданс;
  • концентрацию газов;
  • и другое.

Прибор explosimeter (англ.) позволяет определить, превышена ли допустимая концентрация горючих газов в воздухе.

Мост Кельвина (англ. Kelvin bridge), также известный как мост Томсона (англ. Thomson bridge), позволяет измерять малые сопротивления, изобретён Томсоном.

Вид спереди прибора, построенного на основе моста Кельвина

Прибор Максвелла позволяет измерять силу переменного тока, изобретён Максвеллом в 1865 году, усовершенствован Блюмлейном около 1926 года.

Мост Максвелла (англ. Maxwell bridge) позволяет измерять индуктивность.

Мостовые схемы постоянного тока Измерительный мост — википедия Гост 7165-93 (мэк 564-77) мосты постоянного тока для измерения сопротивления, гост от 22 декабря 1994 года №7165-93 Измерительный мост Учебное пособие: рекомендации по работе с потенциометром мостовые методы измерения сопротивлений Измерительный мост Измерительный мост Измерительный мост Лабораторная работа «мостовые измерения»

Мост Фостера (англ. Carey Foster bridge) позволяет измерять малые сопротивления, описан Фостером (англ. Carey Foster) в документе, опубликованном в 1872 году.

Делитель напряжения Кельвина-Варли (англ. Kelvin–Varley divider) построен на основе моста Уитстона.

Что такое измерительный мост

А теперь разберемся, — что же такое измерительный мост? Начнем с моста постоянного тока (такими можно измерять сопротивления) — рис. 1. Есть четыре резистора включенных очень похоже на то, как включены диоды в мостовом выпрямителе. На одну диагональ моста подается постоянное напряжение а в другую включен стрелочный вольтметр Р1 с нулем в центре шкалы.

Предположим, что R1=R2 (рисунок 1 А), тогда напряжение в точке соединения этих резисторов будет равно половине напряжения U. Если, при этом, R3=R4, то в точке соединения R3 и R4 будет такое же напряжение (0,5U) как и в точке соединения R1 и R2. То есть, разности потенциалов между этими двумя точками нет, и наш вольтметр показывает ноль. Такое состояние называется балансом моста.

Рис. 1. Измерительные мосты с сопротивлениями.

Теперь предположим, что сопртивление R3 взяло и уменьшилось (рисунок 1 Б) и, следовательно, стало меньше сопротивления R4. В этом случае, напряжение в точке соединения R3 и R4 возрастет и станет больше чем напряжение в точке соединения, по прежнему одинаковых, резисторов R1 и R2. А раз так, то стрелка вольтметра отклонится в сторону положительных напряжений.

Такое состояние называется разбалансировкой моста. Теперь, чтобы этот мост сбалансировать нужно изменить сопротивление одного из резисторов, так, чтобы напряжения в точках соединений R1-R2 и R3-R4 снова стили одинаковыми. Это можно сделать уменьшив сопротивление или уменьшив сопротивление R4 или увеличив сопротивление R2.

На рисунке 1В показан случай, когда R3 не уменьшилось, а увеличилось, что, само собой, привело к уменьшению напряжения в точке соединения R3-R4 по сравнению с напряжением в точке соединения R1-R2 (R1=R2). Стрелка вольтметра, при этом, отклонится в сторону отрицательных напряжений. А выправить балансировку моста можно будет, например, увеличив R4 или R1 или уменьшив сопротивление R2.

Что такое измерительный мост и как он работает Гост 7165-93 (мэк 564-77) мосты постоянного тока для измерения сопротивления Гост 8.449-81 (ст сэв 5646-86) государственная система обеспечения единства измерений (гси). мосты постоянного тока измерительные. методика поверки (с изменением n 1) Мостовые измерения Измерительный мост — википедия Учебное пособие: рекомендации по работе с потенциометром мостовые методы измерения сопротивлений - bestreferat.ru

Напрашивается вывод, — условием баланса моста является выполнение соотношения : R1/R2 = R3/R4.

Источник



Как устроены и работают измерительные мосты постоянного тока

Устройство одинарных измерительных мостов постоянного тока

Одинарный мост постоянного тока состоит из трех образцовых резисторов (обычно регулируемых) R1, R2, R3 (рис. 1, а), которые включают последовательно с измеряемым сопротивлением Rx в мостовую схему.

К одной из диагоналей этой схемы подают питание от источника ЭДС GB, а в другую диагональ через выключатель SA1 и ограничивающее сопротивление Ro включают высокочувствительный гальванометр РА.

Схемы одинарных измерительных мостов постоянного тока

Рис. 1. Схемы одинарных измерительных мостов постоянного тока: а — общая; б — с плавным изменением отношения плеч и скачкообразным изменением плеча сравнения.

Схема работает следующим образом. При подаче питания через резисторы Rx, Rl, R2, R3 проходят токи I1 и I2 . Эти токи вызовут в резисторах падение напряжений U ab , U bc , U ad и Udc .

Если эти падения напряжения будут разными, то и потенциалы точек φa , φb и φc будут неодинаковы. Поэтому, если выключателем SA1 включить гальванометр, то через него будет проходить ток, равный I г= ( φb — φd) / Ro .

Задача измеряющего заключается в том, чтобы уравновесить мост, то есть сделать потенциалы точек φb и φd одинаковыми, другими словами, уменьшить ток гальванометра до нуля.

Для этого начинают изменять сопротивления резисторов Rl, R2 и R3 до тех пор, пока ток гальванометра не станет равным нулю.

При I г=0 можно утверждать, что φb = φd . Это возможно лишь тогда, когда падение напряжения U ab — U ad и U bc = U dc .

Подставив в эти выражения значения падений напряжений U ad = I2R3 , U bc = I1R1 , Udc = I2R2 и Uab =I1R х, получим два равенства: I1R х = I2R3 , I1R1 = I2R2

Разделив первое равенство на второе, получим R х / R1 = R3 / R2 или R х R2 = R1 R3

Последнее равенство есть условие балансировки одинарного моста постоянного тока .

Из него следует, что мост сбалансируется тогда, когда произведения сопротивлений противолежащих плеч будут одинаковыми. Отсюда измеряемое сопротивление определится по формуле R х = R 1 R 3 / R 2

В реальных одинарных мостах изменяют либо сопротивление резистора R1 (его называют плечом сравнения), либо отношение сопротивлений R 3 /R2.

Есть измерительные мосты, у которых меняется только сопротивление плеча сравнения, а отношение R3/R2 остается постоянным. И наоборот, изменяется только отношение R3/R2, а сопротивление плеча сравнения остается постоянным.

Наибольшее распространение получили измерительные мосты, у которых плавно изменяется сопротивление R1 и скачками, обычно кратными 10, изменяется отношение R3/R2 (рис. 1,б), например в распространенных измерительных мостах Р333.

Измерительный мост постоянного тока Р333

Рис. 2. Измерительный мост постоянного тока Р333

Каждый измерительный мост характеризуется пределом измерений сопротивлений от Rmin до Rmax. Важным параметром моста является его чувствительность S м = S г S сх, где Sг= d a/ dI г — чувствительность гальванометра, Scx= dI г/ dR — чувствительность схемы .

Подставляя Sг и Scx в Sм, получим Sм = d a / dR .

Иногда пользуются понятием относительной чувствительности измерительного моста:

где dR / R — относительнее изменение сопротивления в измеряемом плече, d a — угол отклонения стрелки гальванометра.

В зависимости от конструктивного оформления различают магазинные и линейные (реохордные) измерительные мосты .

измерительный мостВ магазинном измерительном мосте сопротивления плеч выполнены в виде штепсельных или рычажных многозначных мер электрических сопротивлений (магазинов сопротивлений), в реохордных мостах плечо сравнений делают в виде магазина сопротивлений, а плечи отклонения — в виде резистора, разделяемого ползунком на две регулируемые части.

По допустимой погрешности одинарные измерительные мосты постоянного тока имеют класс точности : 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 1,0; 5,0. Числовое значение класса точности соответствует наибольшему допустимому значению относительной погрешности.

Погрешность одинарного моста постоянного тока зависит от степени соизмеримости сопротивлений соединительных проводов и контактов с измеряемым сопротивлением. Чем меньше измеряемое сопротивление, тем больше погрешность. Поэтому для измерения малых сопротивлений применяют двойные мосты постоянного тока.

Устройство двойных мостов постоянного тока

Плечами двойного (шестиплечего) измерительного моста служат измеряемое сопротивление Rx (выполняют четырехзажимным для уменьшения влияния переходных контактных сопротивлений и включают в сеть через специальное четырехзажимное приспособление), образцовый резистор Ro и две пары вспомогательных резисторов Rl, R2, R3, R4.

Схема двойного измерительного моста постоянного тока

Рис. 3 Схема двойного измерительного моста постоянного тока

Равновесие моста определяется формулой:

R х = Ro х (R1/R2) — (r R3 / (r +R3 +R4)) х (R1/R2 — R4/R3)

Отсюда видно, что если два отношения плеч R1/R2 и R4/R3 равны между собой, то вычитаемое равно нулю.

Несмотря на то, что сопротивления R1 и R4, перемещая движок D, устанавливают одинаковыми, из-за разброса параметров сопротивлений R2 и R4 этого добиться очень сложно.

Для уменьшения ошибки измерений надо сопротивление перемычки, соединяющей образцовый резистор Ro и измеряемое сопротивление Rx, брать как можно меньшим. Обычно к прибору придается специальный калиброванный резистор r . Тогда вычитаемое выражения практически становится равным нулю.

Значение измеряемого сопротивления можно определить по формуле: R х = Ro R1 / R2

Двойные измерительные мосты постоянного тока рассчитаны на работу только с переменным отношением плеч. Чувствительность двойного моста зависит от чувствительности нулевого указателя, параметров мостовой схемы и значения рабочего тока. С увеличением рабочего тока чувствительность увеличивается.

Наибольшее распространение получили комбинированные измерительные мосты постоянного тока , рассчитанные на работу по схемам одинарного и двойного моста.

Источник

Измерительный мост

Измерительный мост – электрическая схема, усовершенствованная английским физиком Чарльзом Уинстоном. Она источник постоянного тока и базовая мостовая схема, которую применяют в конструкциях многих измерительных приборов. Например, в устройствах контроля и измерения температур – термометрах.

Что такое измерительный мост?

Как пример, объясняющий электросхему моста, возьмём терморезистор или термометр. В таких системах механизм ставят в одной ветви схемы. Можно провести аналогию с аптечными весами. Разница только в том, что мост — электрическое устройство.

Рычажные весы и приборы с мостовой схемой действуют компенсационным способом. Величина тока в по Уинстону есть разница между сопротивлениями — чем она выше, тем обширнее протекает электрический ток. При изменении разности меняется и количество электрических зарядов.

Это свойство применяют в различных системах и приборах контроля. Точность замеров достигается за счет изменения сопротивления. Во время измерения электричества, проходящего через измерительный мост постоянного тока, обнаруживаются любые изменения физической величины сопротивления.

Принцип работы моста Уитстона

Мостовая схема Ч. Уинстона состоит из 2-х плеч. В каждом 2 резистора. Соединяет 2 параллельные ветви еще одна. Ее название – мостик. Ток проходит от клеммы с минусом к верхнему пику мостовой схемы.

Разделившись по 2 параллельным ветвям, ток идёт к положительной клемме. Величина сопротивления в каждой ветви непосредственно влияет на количество тока. Равное сопротивление на обеих ветвях говорит о том, что в них течет аналогичное количество тока. В таких условиях мостовой элемент уравновешен.

Если в ветвях неравное сопротивление, ток в электросхеме начинает движение от ветви с высоким уровнем сопротивления к ветви с наименьшим. Так продолжается, пока 2 верхних элемента цепей остаются равны по своей величине. Аналогичное положение резисторы имеют в схемах, которые используют в системах контроля и измерения.

Типы и модификации измерительных мостов

Основная схема измерительного моста – Уинстона. Одинарный мост меряет сопротивление от 1 Ом до 100 Мом. Но есть и модификации, позволяющие измерять разные типы сопротивлений — те, для которых базовая схема не годится.

Разновидности

  1. Небольшие сопротивления измеряются посредством прибора Кери Фотера. Можно узнать разницу между противодействиями больших значений.
  2. Еще один тип – делитель Кельвина-Варлея. Применяется в приборах лабораторного оборудования. Максимальная измеряющая способность, зафиксированная этим делителем напряжения, достигает 1,0*10-7.
  3. Мост Кельвина, который в некоторых странах называют именем Томсона, предназначен для замера неизвестных сопротивлений небольших величин (меньше 1 Ом). По принципу работы похож на одинарный мост Уинстона. Разница лишь в наличии дополнительного сопротивления, снижающего погрешности в измерении, которые появляются в результате падения напряжения в одном из плеч.
  4. Еще один тип – мост Максвелла. Измеряет низкодобротную индуктивность неизвестной величины.

Схемы измерительных мостов

Измерительные мосты переменного тока делят на 2 группы: двойные и одинарные. Одинарные имеют 4 плеча. В них 3 ветви создают цепь с 4 точками подключения.

В диагонали моста есть электромагнитный гальванометр, показывающий равновесие. В другой диагонали моста действует источник постоянного питания. Измерения могут происходить с погрешностями, которые зависят от их диапазона. По мере роста сопротивления чувствительность прибора уменьшается.

Двойной мост называют шестиплечим. Его плечи – измеряемое сопротивление (Rx), резистор (Ro) и 2 пары дополнительных резисторов (Rl, R2, R3, R4).

Двойные измерительные мосты

Небольшие сопротивления измеряются двойными мостами, состоящими из таких компонентов:

  • резисторы R (4);
  • гальванометр;
  • резистор образцовый;
  • источник питания;
  • амперметр;
  • резистор, устанавливающий рабочий ток.

Чтобы узнать условия, при которых возникает равновесие, для замкнутых контуров применяют уравнение Кирхгофа. Соблюдается условие: по гальванометру должен идти нулевой ток.

Где используют измерительный мост Уитстона?

Измерительные элементы применяют в работе с кабельными линиями из металла. Они позволяют нейтрализовать постороннее влияние для более эффективной локализации дефектов. Гарантированы высокоточные результаты в рамках диапазона измеряемых величин.

С помощью мостовой схемы Уитстона можно вычислить сопротивление изменяющегося элемента. Схемы используют в конструкциях электронных весов, электронных термометров и терморезисторов.

Среди промышленных образцов широко известны приборы с ручной калибровкой равновесия:

  • ММВ – измеряет сопротивление проводника постоянного напряжения;
  • Р333 – схема одинарного моста, с помощью которой выявляется поврежденный участок кабеля.

Заключение

С помощью прибора Уинстона можно мерить индуктивность, содержание газа в воздухе или другом веществе, емкость и иные физические величины. Подробно о данных схемах можно прочитать в учебнике «Измерительные соединения». В книге представлены основные понятия, базовые методики, примеры, иллюстрирующие принцип действия.

Источник

Читайте также:  Электрический ток это просто