Измерительные мосты переменного тока с индуктивными первичными преобразователями

Существенными достоинствами измерительных мостов(ИМ) переменного тока являются: легкость схемного включения входного преобразователя (в виде смежных активных плеч) при реализации дифференциального метода преобразования, позволяющих значительно уменьшить влияние вариаций параметров плеч моста при колебаниях в широких пределах температуры окружающей среды и как следствие этого широкое распространение таких ЦИП.

Рис.2.2 Измерительный мост переменного тока

с дифференциально-включенными

индуктивными входными преобразователями

Основными задачами анализа ИМ переменного тока являются:

-согласования характеристик ИМ переменного тока и входного преобразователя (индуктивные преобразователи);

-получения инженерных соотношений для выполнения расчетов ЦИП;

-определение главных свойств ИМ переменного тока,

-анализ основных инженерных соотношений;

Характеристика схемы ИМ переменного тока.

ИМ переменного тока, как видно из рис.2.2, содержит:

- две катушки индуктивности L ₁ и L ₂ два резистора с активными сопротивлениями R _L1

и R _L2;

- резистор r (имеет небольшое значение сопротивления) – для уравновешивания ИМ переменного тока;

- условие баланса моста:

Re (U _вых) = 0 (2.12)

Im (U _вых) = 0 или L₁/L₂ = R_L1/R_L2 = R₂/R₃;

Если выполняется условие, что L₁/L₂ = R₂/R₃, то ИМ переменного тока уравновешен неполностью, т.к. в реальных ИМ переменного тока с индуктивными преобразователями обычно R_L1/R_L4 ¹ L₁/L_4.

Для достижения полного уравновешивания ИМ переменного тока вводится резисторы r, имеющие небольшое сопротивление, (иногда подключают к R₂ и R₃ дифференциальный конденсатор)

Хотя частота w непосредственно не входит в условие баланса моста, но она неявно оказывает влияние на сопротивлений омических потерь R _L (потерь на рассеяние электрической энергии) и следовательно соотношению R_L1/R_L4 = j(w). Поэтому в выходном сигнале из-за наличия нелинейности индуктивных катушек входного преобразователя (приводящем к появлению в питающем напряжении высших a гармоник), появление высокочастотных гармоники, т.к. ИМ переменного тока в этом случае может быть уравновешен только на основной гармонике, а это требует применения фильтрации.

Частота питающего напряжения w_n >>w исследуемого процесса_.

Пусть мост уравновешен Z₁ = Z₄ = Z_x R₂=R₃=R.

При работе сердечник первичного преобразователя, включенного в измерительную схемы (рис.2.2) выходное напряжение определяется выражением, которое получено при условии, что (D Z/Z)² пренебрежимо мало:

U_вых= [U_n× D Z/Z] × [ R_o/(R + Z+2R_o)]. (2.13)