Вимірювальні мости

Вимірювальні мости служать для точного вимірювання електричного опору (мости постійного струму - активного опору, мости змінного струму-реактивного опору).

Принцип дії вимірювальних мостів проілюструємо на прикладі аналізу роботи найпростішої схеми одинарного моста постійного струму, електрична схема якого має такий вигляд:

Тут резистори R₁, R₂, R₃, R₄, які називають плечима моста, з’єднані у кільце. Точки з’єднання цих резисторів називаються вершинами моста. До протилежних вершин вмикають джерело живлення (Дж) та нуль індикатор(НІ), які створюють відповідно діагональ живлення і індикаторну діагональ. Різниця напруг між вершинами А і В дорівнює нулю за умови:

R₁ R₃ = R₂ R₄ (умова рівноваги моста).

Якщо один з опорів плеч (испр. пліч) моста є невідомим, то його значення може бути визначене через опір решти трьох плечей. Наприклад:

R_х = R₁ = R₄R₂ /R₃

Як видно з цієї рівності значення опору R_х порівнюється із значенням опоруR4 (плече порівняння) в масштабі відношення R₂/R₃.

Принцип дії мостів змінного струму такій самий.

Для зручності користування плече порівняння моста виготовлюється у вигляді багатодекадного важільного магазину опору.

Необхідне відношення R₂/R₃ встановлюється шляхом незалежного змінювання кожного з цих опорів, через що вони частіше за все виготовляються у вигляді штепсельних магазинів опорів.

Граничне допустиме значення основної похибки мостів у відсотках значення вимірювальної величини для найвищих класів точності мостів не перевищує (0.01...0,002)%.

6.2. Компенсатори напруги (потенціометри)

Компенсатори напруги призначені для здійснення точних вимірювань напруги, або електрорушійної сили (ЕРС). Принцип дії компенсаторів напруги полягає у тому, що вимірювальна величина (напруга) врівноважується відомою напругою. Так. наприклад, в конденсаторі напруги постійного струму, схему якого наведено наступному рисунку, вимірювана напруга U_x зрівнюється відповідним падінням напруги

U_x = I_pR_kx,

виникаючої на компенсаційному опорі R_k при проходженні по ньому струму I_p від зовнішнього джерела напруги Дж (джерелаживлення):

В момент рівноваги, який досягається регулюванням компенсаційної напруги, показ гальванометра (нуль-індикатора НІ), увімкнутого у досліджувальне коло через перемикач ПМ в положенні «X», буде дорівнювати нулю. Тоді

U_x = U_k = I_pR_kx,

де R_kx - частина комплексного опору, з якого знімається компенсаційна напруга.

Значення компенсаційної напруги відчитується по положенню декадного перемикача компенсаційного опору, тобто по значенню R_kx тільки за умови, що через R_k протікає точно відоме значення робочого струму I_p.

Для встановлення робочого струму перемикач ПМ переводиться у положення „НЕ” і за допомогою резистора R добиваються такого значення робочого струму I_p, при якому падіння напруги на установлювальному опорі R_у дорівнює ЕРС нормального елемента НЕ, про що свідчить нульовий показ гальванометра НІ.

В цьому випадку:

I_p = E_НЕ/R_у,

U_x = U_k = I_pR_kx = (E_НЕ/R_у) R_kx = (R_kx/R_у) E_НЕ.

Таким чином в кінцевому результаті вимірювання U_x зводиться до порівняння його значення із значенням ЕРС нормального елемента НЕ (E_НЕ.) в масштабі відношення R_kx/R_у, а похибка визначення U_x дуже мала, оскільки визначається похибкою НЕ і похибкою відношення (R_kx/R_у).

На практиці існують компенсатори постійного струму, похибка яких не перевищує 0,0005%.