Компенсационный метод измерения, уравновешенные мосты.

В компенсационном (нулевом) методе измеряемую величину ком­пенсируют другой величиной, значение которой известно с высокой степенью точности, разность между ними сводится к нулю за счет изменения известной величины. Применяемый в этом методе изме­рительный прибор (нуль-прибор) служит только для установления факта равенства двух величин или равенства нулю их разности. Примером компенсационного метода измерения может служить компенсационный метод измерения термоЭДС, измерение сопротив­ления уравновешенным мостом. Компенсационный метод обеспе­чивает высокую точность измерения, определяемую в основном точ­ностью задания известной величины, которой уравновешивается измеряемая величина, и чувствительностью нуль-прибора.

Одними из наиболее распространенных средств измерения сопротивления являются мостовые. Простейшая схема четырехплечего моста изображена на рис. 7.3. Схема содержит резисторы, источник питания U_mr и измерительный прибор (ИП). При анализе мостовых схем следует пользоваться общепринятой терминологией. Точки а и Ъ к которым в параллельной цепи подводится напряжение питания образуют диагональ питания. Точки с и d, с которых напря­жение U_вых снимается на измерительный прибор, образуют измери-тельную'диагональ. Точки а, b, с, d называются вершинами моста. Резисторы между двумя соседними вершинами — R₁ ,R₂ ,R_м, R_х образуют плечи моста, R_x — резистор, сопротивление которого нужно измерить. Плечи, не имеющие общих вершин, называются противо­лежащими. В данном случае это резисторы R₁ , и R_м, R₂ и R_x. Плечи, имеющие общую вершину, называются смежными (прилежащими), т.е. это резисторы R₁ , и R₂, R₂ и R_м, R_M и R_Х, R_x и R₁ Плечи могут со­стоять из многих резисторов, включенных различными способами, резисторы могут входить и в диагонали. Плечи моста могут быть образованы не только активными сопротивлениями, но и индуктивными, емкостными или их сочетаниями. Типовой схемой является включение переменного резистора в качестве корректора нуля в одну из вершин моста, например между R₁ и R₂.

Уравновешенные мосты. Мосты подразделяются на уравнове­шенные и неуравновешенные. Состояние моста, при котором U_вых - О, называется равновесным состоянием, а мост в таком состоянии на­зывается уравновешенным. Этот метод измерения сопротивлении является разновидностью компенсационного (нулевого) метода измерений. Для уравновешивания моста при изменениях R_x исполь­зуется известное переменное сопротивление. На рис. 7.3 это магазин сопротивлений R_M. При U_вых = О и I_ип = 0, через R_X и R_M протекает один и тот же ток I₁,, а через R₁ ,R₂ — ток 1₂, тогда R_X I₁ = R₁ I₂ и R_M I₁ = = R₂ I₂. Разделив эти равенства, получим

Положительные стороны измерения сопротивления с помощью уравновешенного моста:

• независимость результата измерения от напряжения питания;

• линейная зависимость R_x от R_M

• измерительный прибор выполняет только функции чувстви­тельного нуль-прибора (далее НП), фиксирующего отклонение напряжения измерительной диагонали от нулевого значения.

Сопротивление соединительных проводов, с помощью которых резистор R_X включен в схему моста на рис. 7.3 не показано. Вели предположить, что R_x это термосопротивление R_t, которое удалено от моста и соединено с ним двумя протяженными проводами с рас­пределенным сопротивлением R_л каждого, то значение R_x должно быть заменено на (R_t + 2R_л):

(7.6)

Для стабилизации характеристики моста сопротивление R_л с помощью подгоночных катушек доводится до определенного зна­чения. Однако при изменении температуры окружающей среды R_л будет изменяться. На изменение R_л (при неизменном R_t) мост будет реагировать как на изменение R_t — возникнет дополнительная погрешность. Для ее снижения используется трехпроводная схема подключения ТС. Для перехода к трехпроводной линии необходимо один из зажимов источника питания третьим проводом соединить с зажимом R_t..Перенос диагонали питания приводит к изменению плеч моста, условия равновесия и уравнения измерения (7.5):

(7.6)

Эти выражения показывают, что использование трехпроводной схемы подключения ТС приводит к снижению влияния изменений сопротивления линий связи как на равновесие моста, так и на результат измерения R_t