Мостові виміру

Мостові виміруМостові вимірювання – один із способів розрахунку опорів, які входять до складу електричного кола. Це поняття було введено Крісті і доведене до досконалості Уитсоном, внаслідок чого, довгий час цей спосіб називався мостом Уитсона. Серед механічних аналогів можна виділити пристрій аптекарських важільних терезів.

Розрахунок опорів за допомогою мостових вимірювань

Класична електрична схема, застосовувана для мостових вимірювань, виглядає наступним чином:

Мостові виміру

До її складу входить чотири плеча опорів і міст при такій схемі набуває врівноважений стан. Джерело живлення завжди розміщується по діагоналі до вершин, які з’єднані нульовим датчиком і в ній напруга дорівнює нулю.

Суть розрахунків полягає в тому, що в ланцюзі має бути встановлено повну рівність відносин кількісного показника опорів, які розташовані в плечах схеми:

R1/R3=R2/Rx (при подачі змінного струму, ставлення виглядає наступним чином: Z1/Z3=Z2/ZX)

При цьому, в діагоналі BD даного мосту значення напруги струму (VG) має бути одно нулю. При підвищенні чутливості індикатора, розташованого на діагоналі BD, можна домогтися виконання рівності відносини опорів.

В якості джерела живлення можуть бути будь-які пристосування, незалежно від того, чи робить він постійний або змінний струм. Це пов’язано з тим, що балансування опорів абсолютно не чутлива до різних коливань струму в електричної ланцюга.

На основі цієї схеми створюються спеціальні електричні прилади, за допомогою яких здійснюються мостові вимірювання. Вони засновані на принципі порівняння та розрахунок здійснюється при трьох відомих параметрах опору і одному невідомому. До того ж, застосування мостових вимірювань можна здійснювати і для неелектричних параметрів за допомогою спеціальних датчиків, включених до складу ланцюга.

За допомогою змін відомих параметрів опорів здійснюється встановлення певного показника напруги на конкретних, окремих ділянках ланцюга і який відзначений покажчиком. З цього можна зробити висновок, що відношення опорів відповідає відношенню напруги мережі і завдяки цьому, обчислення невідомого параметра опору стає можливим.

Якщо міст перебуває в урівноваженому стані, а Ubd дорівнює нулю, в цьому випадку дотримується умова R1/R3=R2/Rx (Z1/Z3=Z2/ZX для електричного кола з змінним струмом) за допомогою якого можна обчислити один з невідомих параметрів представленої електричної ланцюга. Іншими словами, невідоме опір повинно мати таку величину, яка буде приводити представлену електричну ланцюг в стан рівноваги.

Для того, щоб добитися урівноваженого стану при подачі постійного струму, досить регулювання тільки одного параметра опору і це дозволить обчислювати одне з невідомих опорів.

У випадку подачі змінного струму, для досягнення умови рівноваги Z1/Z3=Z2/ZX, значення опору поділяються на два складових параметра Z=R+jx. Це говорить про те, що в цьому випадку необхідно проводити регулювання, виходячи з значень вже двох змінних параметрів (в деяких випадках їх може бути більше). Таким чином, це дозволяє розраховувати вже два значення, які так чи інакше пов’язані з розглянутої ланцюгом (L і R або L і Q, С і tg? тощо).

Після того, як класична мостова схема була визнана науковою спільнотою, деякі вчені стали її удосконалити і, як результат, це призвело до створення чотирьох плечових схем резонансних мостів, на які подавався змінний струм. Також, крім чотирьох плечових різновидів мостів стали з’являтися подвоєні мости, де джерело живлення подає постійний струм (рисунок 2), а також мостові схеми, в яких використовується більша кількість плечей (на рисунку 3 зображена семиплечная схема моста).

Мостові виміру

Мостові виміру

 

Відповідно і розрахунок опорів у видозмінених схемах здійснюється зовсім по іншим законам і принципам.

Також, вимірювальні мости можуть використовуватися, як в урівноваженому, так і в неврівноваженому стані. У разі неврівноваженого стану, регулювання опорів абсолютно не потрібна, а розрахунок параметрів здійснюється за значенням напруги чи сили струму, що безпосередньо на виході представленого моста (потрібно врахувати, що значення напруги повинно бути стабільним на всіх ділянках кола).

Також, мостові вимірювання можна робити, коли електроланцюг знаходиться в квазиуравновешенном або ж в полууравновешенном стані. У разі полууравновешенного стану, регулювання класичного мосту, представленого на рисунку 1, проводиться тільки по одному параметру для досягнення мінімального значення вихідної напруги. Слід зазначити, що в цьому випадку значення напруги не може бути приведений до нуля, тому що для цього повинна здійснюватися регулювання двох значень.

Момент, який буде сигналізувати мінімальна напруга обчислюється безпосередньо покажчиком, розміщеним на виході з електроланцюга. Для більш точного розрахунку необхідно врахувати параметри фазового відносини векторних значень напруги, які знімаються в період становлення електроланцюга в полуравновесное стан.

Якщо ж у схемі застосовується квазиуравновешенное стан, обчислення шуканих параметрів опорів здійснюється наступним чином: один параметр розраховується в момент досягнення полууравновешенного стану, а другий з напругою на виході.

Для досягнення рівноважного стану мосту можна використовувати спеціальні вимірювальні прилади, або це може здійснити людина самостійно за допомогою ручного наведення.

 

Поділитися з друзями
Ремонт та вироби своїми руками