Вопрос №22 Измерение сопротивлений на постоянном токе

Значения измеряемых сопротивлений лежат в довольно широких пределах: от 10 в минус восьмой до 10 в плюс десятой степени Ом Измеряют активное сопротивление как на постоянном, так и на переменном токе. Среди промышленных методов измерения активных сопротивлений на постоянном токе можно выделить следующие: основанные на использовании вольтметра или амперметра, логометрические, мостовые, омметрами.

Измерение методом амперметра и вольтметра сводится к измерению тока или напряжения в цепи с измеряемым сопротивлением и последующему расчету его параметров по закону Ома. Измерения производятся по схемам ниже.

В схеме с амперметром отклонение показаний миллиамперметра

пропорционально току: «I - E\Rдo6 + Rx» и обратно пропорционально измеряемому сопротивлению Rx. Перед измерениями зажимы «х» замыкают ключом «Кл» и переменным резистором устанавливают такой ток, чтобы стрелка отклонилась на всю шкалу, что соответствует точке 0 Ом.

Для измерения небольших сопротивлений используют схему с вольтметром. Показания вольтметра определяют по формуле: «И = E(Rx\Rno6 * Rx)». При условии, что Rдоб>>Rx можно записать: «U = E(Rx\ Rдоб)». Зависимость показания вольтметра от измеряемого сопротивления Rx прямо пропорциональная. Перед измерением стрелку на приборе совмещают с отметкой «бесконечность» при разомкнутых зажимах «х».

Так же сопротивление можно измерить с помощью омметра. Схема при данном способе измерения показана ниже:

Е - источник электрической энергии, И измеритель тока, Roгp ограничительный резистор, Rx - неизвестное сопротивление, включаемое между клеммами а и b при разомкнутом ключе К. При известных ЭДС, сопротивления ограничительного ток в цепи зависит только от неизвестного сопротивления, а измеритель тока может быть отградуирован в единицах сопротивления. Ограничитель служит для предохранения измерительного механизма И от перегрузок. Шкала измерительного прибора обратная (т.е. при включении неизвестного сопротивления ток уменьшается и стрелка откланяется влево).

Чтобы уменьшить влияние источника питания Е на точность измерения активных сопротивлении, применяют логометры. Устройство и схема включения показаны ниже.

Подвижная часть логометра состоит из двух жестко скрепленных между собой рамок, расположенных на обшей оси вращения. Спирали служат в качестве сопротивления и не создают механических противодействующих моментов, которых к логометре вообще нет.

Логометр механизм, отклонение подвижной рамки которого, определяется только разностью токов и этих рамках и не зависит от величины этих токов. Если существует такая разность, то на подвижную часть действуют два противоположных вращающих момента, больший из которых отклоняет рамку в свою сторону. Неравномерное поле постоянного магнита не дает стрелке сместиться в конец шкалы, уравновешивая моменты Ml и М2.

Измерить параметры резистора можно также мостовым методом. Мостовые схемы обладают высокой чувствительностью, большой точностью, широким диапазоном измеряемых значении параметров элементов. Cуществует несколько разновидностей мостовых схем четырехплечие, уравновешенные, неуравновешенные и процентные. Сопротивления, которые содержит- мост, называются плечами моста. Существуют мосты для измерения на постоянном и переменном токах

Рассмотрим простейшую четырехплечую уравновешенную схему измерительного моста для нахождения неизвестного сопротивления на постоянном токе. Схема ниже:

В одно плечо моста к точкам b и d
присоединяется резистор с неизвестным
сопротивлением Rx. В трех остальных плечах
моста находятся резисторы, сопротивления
которых известны и могут регулироваться. При
достижения равновесия моста потенциалы точек
Ь& с одинаковы, т.е. R 1*I1 = R2*I2; Rx*Il =
R3*I2 Разделив почленно первое равенство на
второе, найдем значение измеряемого
сопротивления:

Rx = Rl*R3/R2

24 цифровые частотомеры. Структурная схема. Временные диаграммы.

Цифровой метод измерения частоты реализуется в цифровых частотомерах. Принцип действия основан на счете числа импульсов за интервал времени. Точность цифровых частотомеров 10 в минус 6 – 10 в минус

9 %.

Схема цифрового частотомера.

Принцип работы цифрового частотомера. Исследуемый периодический сигнал 1 (соответствует диаграмме 1 в конце описания) подается па вход усилителя-ограничителя (УО),

где преобразуется в последовательность коротких однополярных импульсов 2. Далее этот сигнал поступает на вход электронного ключа, которым управляет таймер, который замыкает и размыкает его на некоторые промежутки времени 3 (диаграмма 3). За интервал времени, в течении которого таймер держал ключ замкнутым, сформировалась серия импульсов (диаграмма 4), поступивших на счетчик (СЧ), содержимое которого в начале интервала было равно нулю (диаграмма 5), а в конце интервала - числу поступивших импульсов. Содержимое счетчика запоминается в ЗУ, а сам счетчик обнуляется. Если интервал времени обозначить, как То, а кол-во импульсов Nx, то частота, которую покажет частотомер на индикаторе (Ин) будет равна кол-ву импульсов на период времени f= Nx/To.

Вопрос 28 Вольтметры с кодоимпульспым преобразованием. Схема разряда цифрового потенциометра

В кодоимпульсных (еще их называют с поразрядным уравновешиванием) вольтметрах используется метод компенсации измеряемого напряжения. Структурная схема такого вольтметра представлена ниже.

Измеряемое напряжение, полученное с входного устройства, сравнивается с компенсирующим напряжением, вырабатываемым прецизионным делителем с источником опорного напряжения. Компенсирующее напряжение имеет несколько уровней квантования. Например, двухразрядные цифровой вольтметр, для измерения максимального напряжения 100В, имеет следующие уровни напряжений: 80, 40, 20, 10,8,4,2, 1.

Рассмотрим принцип действия такого вольтметра. По командам управляющего устройства измеряемое U'x и компенсирующее Uk напряжения сравниваются последовательно, в соответствии с имеющимися уровнями напряжений Это значит, что управляющее устройство последовательно переключает делитель таким образом, что на нем возникают^- напряжения 80. 40, 20, 10, 8,4, 2, 1 вольт. Возникшее на делителе напряжение (компенсирующее) поступает- на прибор сравнения, где оно

сравнивается с искомым напряжением, также поступающим на прибор сравнения. Если компенсирующее напряжение больше искомого, то с управляющего устройства поступает сигнал на отключение соответствующего звена в прецизионном делителе, если меньше - то сигнал с устройства сравнения не поступает-, и данное компенсирующее напряжение остается в делителе. Положение ключей при каждом уровне напряжений записываются, и полученный код считывается отсчетным устройством

Рассмотрим пример. Пусть неизвестное напряжение - 63В. Сначала с УУ подается сигнал на делитель для подачи напряжения 80В На устройстве сравнения определяется, то это напряжение больше 63В. УУ снимает напряжение 80В с делителя (в двоичной системе соответствует «0»), Затем подается 40В, что меньше 63В. Это напряжение не снимается с делителя (в двоичной системе соответствует «1»), а подается еще 20В. Суммарное напряжение составляет 60В. что меньше 63В. Таким образом, напряжение 20В остается в делителе (в двоичной системе соответствует «1»), подается следующий уровень - 10В, в сумме 70В, что больше 63В. 10В снимается, записывается «0», подается следующий уровень, и так двоичный код записывается, пока напряжение на делителе не будет равно искомому напряжению. В результате получится 01100011, что соответствует искомому напряжению. Весь процесс напоминает уравновешивание на весах, поэтому такие приборы иногда называют поразрядно-уравновешивающими. Весь описанный выше процесс можно проследить по диаграмме ниже

Вопрос 33: Осциллографические методы измерения частоты. Метод круговой развертки.

Простейшими осциллографическими методами измерения частоты являются метод фигур Лиссажу и метод круговой развертки. Рассмотрим метод измерения частоты с помощью круговой развертки.

Напряжение источника с искомой частотой fx используют для формирования на экране осциллографа круговой развертки с помощью фазовращателя, а напряжение образцового генератора подастся на модулятор Э Л Т. В результате на модулятор будет подаваться напряжение, изменяющееся с частотой образцового генератора. Если частоты обоих генераторов находятся в целостном соотношении и правильно установлена амплитуда модулирующего напряжения, на экране получится неподвижное пунктирное изображение круговой развертки. Подсчитав число подсвеченных дуг можно вычислить значение искомой частоты по следующему соотношению fx ■ fo/n. Образцовый генератор может быть исп.для формирования развергки, если fo < fx, или для подсвечивания, если f0 > fx (Весь смысл метода в том, что один оборот круговой развертки искомой чистоты равен се периоду, а одна рисочка образцовой

частоты генератора также раина одному периоду образцовой частоты. Те. пока искомая частота совершит один период в виде окружности, образцовый генератор совершит, например 10 периодов, что будет равняться десяти рискам на ее окружности. Значит за время одного колебания неизвестной частоты образцовая частота сделает п колебаний (например 10). следовательно образцовая частота в 10раз больше искомой, что выражено в равенстве f0= fo\ n)