Pengukuran jambatan

Litar jambatan — skema untuk menyambungkan unsur-unsur litar elektrik (rintangan, diod penerus, dll.), Dicirikan oleh kehadiran cawangan jambatan antara dua titik litar yang tidak disambungkan secara langsung kepada sumber tenaga elektrik. Litar jambatan adalah berdasarkan litar Jambatan Wheatstone (Rajah 1).

Prinsip operasi litar jambatan adalah berdasarkan fakta bahawa apabila nisbah impedans dalam lengan jambatan adalah sama dengan За / Зб = ЗНС/Зд tiada arus dalam pepenjuru jambatan (dalam peranti penunjuk ). Dengan meningkatkan sensitiviti penunjuk sifar, adalah mungkin untuk mencapai kesamaan nisbah impedans yang sangat tepat dalam litar jambatan. Pengukuran jambatan adalah berdasarkan prinsip ini.

nasi. 1. Rajah Jambatan (Rajah Jambatan Wheatstone)

Bekalan kuasa untuk litar jambatan boleh sama ada sumber DC atau AC. Pengimbangan jambatan adalah bebas sepenuhnya daripada turun naik voltan bekalan.

Pengukuran jambatan — Kaedah untuk mengukur parameter litar elektrik arus terus (rintangan DC, arus) dan arus ulang alik (rintangan aktif, kemuatan, kearuhan, kearuhan bersama, kekerapan, sudut kehilangan, faktor kualiti, dll.) dengan menggunakan rantai jambatan. Pengukuran jambatan juga digunakan secara meluas untuk pengukuran elektrik kuantiti bukan elektrik menggunakan penderia — penukar perantaraan kuantiti yang diukur kepada parameter yang berkaitan dengan fungsi litar elektrik.

Pengukuran jambatan dijalankan menggunakan jambatan pengukur (pemasangan jambatan) yang tergolong dalam kategori alat perbandingan. Secara umum, ia adalah berdasarkan penggunaan litar elektrik tertentu yang terdiri daripada beberapa rintangan yang diketahui dan satu yang tidak diketahui (diukur), dikuasakan oleh satu sumber dan dilengkapi dengan peranti penunjuk.

Dengan menukar rintangan yang diketahui, litar ini diselaraskan sehingga tertentu, ditunjukkan oleh penunjuk, pengagihan voltan dalam bahagian individu litar dicapai. Adalah jelas bahawa nisbah voltan yang diberikan juga sepadan dengan nisbah rintangan litar yang pasti, yang mana adalah mungkin untuk mengira rintangan yang tidak diketahui jika rintangan lain diketahui.

Dari segi sejarah, versi pengukuran jambatan yang pertama, paling mudah dan paling biasa direalisasikan melalui jambatan seimbang dengan empat lengan, yang merupakan litar gelang 4 perintang (jambatan "lengan"), di mana bekalan kuasa dan penunjuk disambungkan menyerong ke bucu bertentangan, di bawah bentuk «jambatan» (rajah 2).

nasi. 2.

Jika keadaan R1R3 = R2R4 dipenuhi (masing-masing, Z1Z3 = Z2Z4 pada arus ulang-alik), voltan pada output litar jambatan (tanpa mengira voltan bekalan) adalah sifar (Ucd = 0), iaitu, jambatan adalah " seimbang «, yang ditunjukkan oleh penunjuk sifar .

Keadaan mantap jambatan DC yang sepadan dengan keadaan R1R3 = R2R4 boleh dicapai dengan melaraskan hanya satu parameter pembolehubah dan juga membenarkan hanya satu rintangan yang tidak diketahui ditentukan.

Untuk mencapai keadaan keseimbangan arus ulang alik kompleks Z1Z3 = Z2Z4, yang terurai apabila nilai kompleks rintangan Z = R + jx digantikan kepada dua keadaan bebas, sekurang-kurangnya dua parameter pembolehubah mesti dilaraskan. Dalam kes ini, adalah mungkin untuk secara serentak menentukan dua komponen rintangan kompleks (contohnya, L dan R atau L dan Q, C dan tgφ, dsb.).

Pelbagai jambatan AC empat lengan ialah jambatan resonan... Selain empat lengan, skema jambatan yang lebih kompleks digunakan - jambatan berganda pada arus terus (Rajah 3) dan berbilang lengan (enam atau tujuh lengan) - pada selang seli semasa (contohnya, Rajah 4) . Keadaan keseimbangan untuk litar ini, tentu saja, berbeza daripada yang diberikan di atas.

nasi. 3.

nasi. 4.

Jambatan boleh digunakan dalam mod seimbang dan tidak seimbang. Dalam kes kedua, hasil pengukuran ditentukan tanpa melaraskan rintangan, terus daripada arus atau voltan pada keluaran litar jambatan, yang merupakan fungsi rintangan yang diukur dan voltan bekalan (yang terakhir mestilah stabil). Peranti output ditentukur terus dalam nilai yang diukur.

Pengukuran jambatan AC boleh digunakan dalam dua lagi mod: kuasi-seimbang dan separuh seimbang. Yang terakhir ini dicirikan oleh fakta bahawa litar empat lengan konvensional (Rajah 2) diselaraskan menggunakan hanya satu parameter pembolehubah sehingga voltan keluaran minimum diperolehi (keseimbangan penuh, iaitu Ucd= 0, yang memerlukan penetapan dua parameter, dalam kes ini ia tidak dapat dicapai).

Saat mencapai voltan minimum Ucd boleh ditentukan secara langsung dari penuding ringkas pada keluaran litar, atau lebih tepat — secara tidak langsung — berdasarkan, sebagai contoh, hubungan fasa vektor voltan litar jambatan yang berlaku pada masa ini. daripada separuh keseimbangan.

Dalam kes kedua, peralatan eksperimen dan penunjuk adalah serupa dengan yang digunakan dalam mod kuasi-seimbang. Komponen rintangan yang diukur ditentukan: satu - dari nilai parameter berubah pada saat separuh keseimbangan, yang lain - dari voltan keluaran jambatan. Voltan bekalan mesti distabilkan.

Pengimbangan jambatan pengukur boleh dilakukan secara langsung oleh seseorang (jambatan dengan panduan manual) dan dengan bantuan peranti automatik (jambatan pengukur automatik).

Pengukuran jambatan digunakan untuk mengukur nilai rintangan dan untuk menentukan sisihan nilai ini daripada nilai nominal yang diberikan. Ia adalah antara kaedah pengukuran yang paling biasa dan maju. Jambatan yang dihasilkan bersiri mempunyai kelas ketepatan dari 0.02 hingga 5 untuk arus DC dan dari 0.1 hingga 5 untuk AC.