Метод амперметра – вольтметра

ЛЕКЦИЯ 13.

Измерение характеристик частей электронных цепей

Электронные цепи представляют собой совокупа соединенных вместе частей – источников электронной энергии и нагрузок в виде резисторов, катушек индуктивности, конденсаторов. При определенных допущениях эти нагрузки можно рассматривать как линейные пассивные двухполюсники с сосредоточенными неизменными, характеризуемые некоторыми безупречными параметрами – сопротивлением R, индуктивностью L, емкостью С.

При измерении, но Метод амперметра – вольтметра, не всегда удается найти значение того либо другого параметра, соответственное безупречному, совершенному виду элемента. Несовершенство конструкции и черт используемых материалов является предпосылкой возникновения так именуемых остаточных (паразитных) характеристик частей. Так, вместе с основным параметром катушки индуктивности – индуктивностью, она обладает своей емкостью и активным сопротивлением; резистор, владея активным сопротивлением, имеет также Метод амперметра – вольтметра определенную индуктивность т.п.

С учетом остаточных характеристик конденсатор, катушку индуктивности либо резистор можно охарактеризовывать неким действенным значением емкости, индуктивности, сопротивления, которые зависят от частоты. Потому действенные характеристики компонент нужно определять на рабочих частотах, если их воздействием на итог измерения нельзя пренебречь.

Зависимо от объекта измерений, требуемой точности Метод амперметра – вольтметра результата, спектра рабочих частот и других критерий для измерения характеристик двухполюсников используют разные способы и средства измерений. Более всераспространенными являются последующие способы измерения: амперметра – вольтметра, конкретной оценки, мостовой, резонансный и дискретного счета.

Способ амперметра – вольтметра

Измерение способом амперметра – вольтметра сводится к измерению тока и напряжения в цепи с измеряемым Метод амперметра – вольтметра двухполюсником и следующему расчету его характеристик по закону Ома. Способ может быть применен для измерения активного и полного сопротивления, индуктивности и емкости.

Измерение активных сопротивлений делается на неизменном токе, при всем этом включение резистора RХ в измерительную цепь может быть по схемам, представленным на рис. 13.1, а и б.

Достоинство Метод амперметра – вольтметра способа заключается в простоте его реа­лизации, недочет - в сравнимо низкой точно­сти результата измерения, которая ограничена классом точности используемых измерительных устройств и мето­дической погрешностью. Последняя обоснована влияни­ем мощности, потребляемой измерительными устройствами в процессе измерения, другими словами - конечным значением собственных сопротивлений амперметра RA и вольтметра RV. Выразим методическую Метод амперметра – вольтметра погрешность че­рез характеристики схемы.

В схеме рис. 13.1,а вольтметр указывает значение напряжения на зажимах RХ, а амперметр — сумму токов IV+I.

Как следует, итог измерения R, вы­численный по свидетельствам устройств, будет отличаться от RХ :

Относительная погрешность измерения в процентах

Тут приближенное равенство справедливо, потому что при правильной организации опыта Метод амперметра – вольтметра подразумевается выполнение условия RV >>RХ.

В схеме рис.13.1,б амперметр указывает значение тока в цепи с RХ, а вольтметр - сумму падений напря­жений на RХ U и амперметре UA. Беря во внимание это, можно по свидетельствам устройств вычислить итог измере­ния:

Относительная погрешность измерения в процентах в этом Метод амперметра – вольтметра случае равна:

Сравнивая приобретенные выражения относительных по­грешностей, приходим к выводу: в схеме рис. 13.1,а на методическую погрешность результата измерения оказы­вает воздействие только сопротивление RV ; для понижения этой погрешности нужно обеспечить условие ; в схеме рис. 13.1,б на методическую погрешность результата измерения влияет только RA ; понижение этой погрешности Метод амперметра – вольтметра достигается выполнением условия Таким макаром, при практическом ис­пользовании данного способа можно советовать пра­вило: измерение малых сопротивлений следует произво­дить по схеме рис. 13.1,а; при измерении огромных сопротивлений предпочтение следует отдавать схеме рис. 13.1, б.

Измерение полного сопротивления ZX производится на переменном токе частотой f (рис. 13.2). По свидетельствам вольтметра и Метод амперметра – вольтметра амперметра определяют модуль полного сопротивления

,

где - показания вольтметра и амперметра.

Выполнив аналогично предшествующему анализ методической погрешности, придем к выводу, что схему, представленную на рис. 13.2, а, целенаправлено использовать при , а на рис. 13.2, б – при .

Измерение емкости и индуктивности способом амперметра – вольтметра может быть выполнено по схемам, аналогичным рис. 13.2, только с подменой ZX Метод амперметра – вольтметра , соответственно, на С либо L.

Емкостное сопротивление конденсатора

,

откуда

.

При измерении емкости этим способом следует знать частоту источника питания. Для измерения огромных емкостей рекомендуется схема а), а для малых емкостей – схема б).

Измерение индуктивности катушки способом амперметра – вольтметра может быть, если ее сопротивление RL существенно меньше реактивного сопротивления Метод амперметра – вольтметра XL. При всем этом

, откуда .

Если требуется получить более четкий итог, то нужно учитывать сопротивление катушки. Потому что

,

то

.

Погрешности измерения характеристик частей цепей способом амперметра – вольтметра на низких частотах составляют 0.5 … 10%. Погрешности измерения растут с повышением частоты.

Мостовой способ.

Принципиальным классом средств измерения, созданных для измерения характеристик частей электронных цепей способом сопоставления, являются мосты. Сопоставление Метод амперметра – вольтметра измеряемой величины (сопротивления, емкости. Индуктивности) с примерной мерой с помощью моста в процессе измерения может осуществляться вручную либо автоматом, на неизменном либо на переменном токе. Мостовые схемы владеют большой точностью, высочайшей чувствительностью, широким спектром измеряемых значений характеристик. На базе мостовых способов измерения строятся средства измерения, предназначенные как для Метод амперметра – вольтметра измерения какой-нибудь одной величины, так и универсальные аналоговые и цифровые приборы.

Одинарный мост неизменного тока.

Простая схема одинарного моста представлена на рис.13.3. Четыре резистора R1,R2,R3,R4(их именуют плечами моста) соединены в кольцевой замкнутый контур. Точки соединения сопротивлений именуют верхушками моста.

Цепи, соединяющие обратные Метод амперметра – вольтметра верхушки, именуют диагоналями. Диагональ ab содержит источник питания и именуется диагональю питания. Диагональ cd, в которую включен индикатор Г, именуется измерительной диагональю. В мостах неизменного тока в качестве индикатора обычно употребляется гальванометр.

В общем случае зависимость протекающего через гальванометр тока Iг от сопротивления плеч, сопротивления гальванометра Rг и напряжения питания U Метод амперметра – вольтметра имеет вид

. (13.1)

Измерение сопротивления может выполняться в одном из 2-ух режимов работы моста: уравновешенном или неустойчивом. Мост именуется уравновешенным, если разность потенциалов меж верхушками c и d равна нулю, а, как следует, и ток через гальванометр равен нулю.

Из (13.1) следует, что Iг = 0 при

. (13.2)

Это условие равновесия одинарного моста неизменного тока можно сконструировать Метод амперметра – вольтметра последующим образом: для того, чтоб мост был уравновешен, произведения сопротивлений противолежащих плеч моста должны быть равны. Если сопротивление 1-го из плеч моста (к примеру, R1) непонятно, то уравновесив мост методом подбора сопротивлений плеч , находим из условия равновесия

.

В реальных мостах неизменного тока для уравновешивания моста регулируются отношение Метод амперметра – вольтметра и сопротивление плеча , которые, соответственно, именуют плечами дела и плечом сопоставления.

В состоянии равновесия моста ток через гальванометр равен нулю и, как следует, колебания напряжения питания и сопротивления гальванометра воздействия на итог измерения не оказывают (принципиально только, чтоб чувствительность гальванометра была достаточной для надежной фиксации состояния равновесия). Потому основная погрешность уравновешенного Метод амперметра – вольтметра моста определяется чувствительностью гальванометра, чувствительностью схемы, погрешностью сопротивлений плеч, также сопротивлениями монтажных проводов и контактов. При измерении малых сопротивлений значимым источником погрешности может явиться сопротивление проводов, при помощи которых измеряемый резистор подключается к входным зажимам моста, потому что оно стопроцентно заходит в итог измерения. Потому нижний предел измерения одинарного Метод амперметра – вольтметра моста ограничен значениями сопротивления порядка 1 Ом. Верхний же предел измерения 106 … 108 Ом ограничивается чувствительностью гальванометра. При огромных значениях измеряемого сопротивления токи в плечах моста очень малы и чувствительности гальванометра недостаточно для точной фиксации равновесия. Для измерения малых сопротивлений (от 1 до 10-8 Ом) используют двойные мосты.

Двойной мост неизменного тока. Схема двойного Метод амперметра – вольтметра моста представлена на рис. 13.4 .

Для исключения воздействия сопротивлений соединительных проводов и переходных сопротивлений контактов измеряемое сопротивление присоединяется по четырехзажимной схеме включения: 2-мя токовыми зажимами в цепь источника питания моста, а 2-мя возможными – в измерительную цепь. Подобные зажимы имеет примерное сопротивление . В цепь источника питания моста заходит регулировочное сопротивление , измеряемое сопротивление Метод амперметра – вольтметра , примерное сопротивление (1-го порядка по величине с ) и малого сопротивления .

Сопротивления плеч R1,R2,R3 и R4, входящие в измерительную цепь, выбирают довольно большенными (сотки и тыщи Ом), потому воздействие сопротивлений монтажных проводов и переходных сопротивлений в контактах пренебрежимо не достаточно.

При равновесии моста формула для определения Метод амперметра – вольтметра сопротивления имеет вид

. (13.3)

При соблюдении равенства

(13.4)

и довольно малом сопротивлении вторым членом формулы (13.3) можно пренебречь. Тогда формула (13.3) упрощается до последующей

.

Равенство (13.4) должно соблюдаться повсевременно, потому резисторы R1,R2 и R3,R4 регулируются с помощью спаренных органов управления. Резистор представляет собой маленький отрезок медной шины огромного сечения.

Индустрией выпускаются одинарные и одинарно-двойные Метод амперметра – вольтметра мосты неизменного тока классов точности от 0.005 до 5.

Измерительные мосты переменного тока.

Для измерения емкости, индуктивности, обоюдной индуктивности и тангенса угла утрат конденсаторов используются мосты переменного тока, схемы которых отличаются огромным многообразием. Не считая обычных четырехплечих мостовых схем есть и поболее сложные мостовые схемы. Эти схемы методом поочередных эквивалентных преобразований Метод амперметра – вольтметра могут быть приведены к обычной четырехплечей схеме, которая является, таким макаром, основной.

Схема одинарного четырехплечего моста переменного тока приведена на рис. 13.5. Потому что мост питается напряжением переменного тока, то в качестве индикатора в нем используются электрические милливольтметры переменного тока, или осциллографические индикаторы нуля.

В общем случае сопротивления плеч моста переменного тока Метод амперметра – вольтметра представляют собой всеохватывающие сопротивления вида . Аналогично соотношению (13.2) условие равновесия одинарного моста переменного тока имеет вид:

.

Записав это выражение в показательной форме, получим

, (13.5)

где - модуль всеохватывающего сопротивления; - фазовый сдвиг меж током и напряжением в соответственном плече.

Соотношение (13.5) распадается на два скалярных условия равновесия:

(13.6)

Отсюда следует, что в схеме моста Метод амперметра – вольтметра переменного тока равновесие наступает только при равенстве произведений модулей всеохватывающих сопротивлений противолежащих плеч и равенстве сумм их фазовых сдвигов. При всем этом необходимо подразумевать, что при изменении значений активных и реактивных составляющих сразу меняются и модуль, и фаза, потому мост переменного тока можно привести к состоянию равновесия только огромным Метод амперметра – вольтметра либо наименьшим числом переходов от регулирования 1-го параметра к регулированию другого.

2-ое уравнение (13.6) указывает, какими по нраву должны быть сопротивления плеч мостовой схемы, чтоб обеспечить возможность ее уравновешивания. Так, к примеру, если в 2-ух смежных плечах включены активные сопротивления (φ = 0), то в 2-ух других смежных плечах непременно должны быть сопротивления 1-го Метод амперметра – вольтметра нрава – либо индуктивности, либо емкости.

Для измерения емкости конденсаторов без утрат употребляется мостовая схема, приведенная на рис. 13.6, а. Условие равновесия для этой схемы имеет вид

,

где - примерный конденсатор переменной емкости, откуда

.

Мостовая схема для измерения индуктивности приведена на рис. 13.6, б. В качестве плеча сопоставления тут также употребляется конденсатор переменной Метод амперметра – вольтметра емкости . Полагая, что активное сопротивление катушки пренебрежимо не много ( ), получим условие равновесия

,

откуда

.

Погрешность моста переменного тока определяется погрешностями частей, образующих мост, переходных сопротивлений контактов, чувствительностью схемы и индикатора. Мосты переменного тока больше, чем мосты неизменного тока, подвержены воздействию помех и паразитных связей меж плечами, плечами и землей, мостом и оператором. Вот Метод амперметра – вольтметра поэтому, даже при кропотливом экранировании моста и принятии других мер защиты, погрешности мостов переменного тока больше, чем погрешности мостов неизменного тока. Индустрией выпускаются мосты переменного тока классов точности от 0.1 до 5.0.

Мосты переменного тока работают обычно на низких частотах 100 Гц и 1000 Гц. При работе на завышенных частотах погрешности измерения резко Метод амперметра – вольтметра растут.


metabolicheskie-gruppi-poperechnopolosatih-mishc-gladkie-mishci.html
metabolicheskie-yadi-citotoksicheskogo-dejstviya.html
metaboliti-neizmenennoe-veshestvo.html