Мостовой метод измерения сопротивления

Этот метод применяется для измерения сопротивления в диапазоне 1 от 10^-6 до 10¹⁶ Ом.

Простейшая схема ординарного моста представлена на рисунке 5. Резисторы R₁, R₂, R₃, R₄ называются плечами моста, точки соединения – вершинами моста. К противоположным вершинам моста подключен источник питания, а к другим – нуль-индикатор, в качестве которого обычно используется гальванометр.

Рис. 5. Принципиальная схема одинарного моста постоянного тока:

А – простейшая схема одинарного моста;

Б – 4-зажимная схема подключения сопротивления в одинарном мосте.

Мост уравновешен, если разность напряжений между вершинами А и В равна 0, что выполняется при условии:

R_1*R₃=R_2*R₄

Это равенство определяет условия равновесия моста, из которого выходит искомое сопротивление:

R_x=R₁=R₄R₂/R₃ (11)

Обычно такой мост приводится к равновесию путем регулирования сопротивления R₄.

Плечи R_X и R₄, смежные мостовой схеме, называются плечами сравнений. Отношения сопротивлений R₂/R₃ в уравнении равновесия называется масштабным множителем, его значение выбирается равным 10ⁿ, где n – целое положительное или отрицательное число или ноль). С помощью этих плеч выбирается диапазон измерения моста.

В широкодиапазонных одинарных мостах постоянного тока плечо сравнения изготавливают в виде многодекадного рычажного магазина сопротивления, используемого для плавного ручного уравновешивания моста.

При измерении низкоомных сопротивлений мостовым методом важное значение имеет устранение влияния сопротивлений соединительных проводов на результат измерений. Для этого применяют в одинарных мостах четырехзажимное подключение резисторов, благодаря которому нижний предел измерения одинарных мостов класса 0,05 достигает 0,001 Ом (рис. 5-б). Сопротивления соединительных проводов r₃ и r₄ не влияют в этой схеме на результат измерения, поскольку они включены в диагонали моста последовательно с источником питания и нуль-индикатором, а влияние сопротивления r₁ и r₂ значительно уменьшено вследствие того, что они добавляются к сопротивлениям плеч моста, которые выбирают значительно большими, чем R_X.

Важным параметром моста является напряжение питания, т.к. оно влияет на чувствительность моста.

Чувствительность моста – отношение наименьшего визуально заметного отклонения указателя гальванометра Δα к измерению сопротивления плеча ΔR:

S_M=Δα/ΔR=S_cyS_cx (12)

где S_cx=ΔR/ΔI – чувствительность мостовой схемы;

S_cy=Δα/ΔI – чувствительность сравнивающего устройства.

Чем выше будет первый показатель, тем более грубое, надежное и дешевое сравнивающее устройство можно выбрать, а второй показатель зависит от напряжения питания. Ограничением на этом пути является предельно допустимая мощность, рассеиваемая в резисторах плеч моста.

Более низкоомные сопротивления измеряют с помощью двойных мостов. Его принципиальная схема представлена на рис.6. Измеряемое сопротивление R_X включено последовательно с образцовым R₀,

значение которого выбирается одного порядка с измеряемым. При помощи переключателя SA цепь подключается к источнику питания с напряжением U_n. Амперметр А введен в схему для контроля питания. Сопротивление проводника, объединяющего – R_X и R₀ с учетом переходных сопротивлений контактов, обозначено R.

Рис.6. Принципиальная схема двойного моста.

После преобразования треугольника сопротивлений R, R₃ и R₄ в звезду схема двойного моста преобразуется в схему одинарного четырехплечевого моста, уравнение равновесия которого примет вид:

(13)

В схеме моста обеспечивается выполнение условия R₁=R₃, R₂=R₄, тогда

(14)

Чтобы отклонение от выполнения условия не создавало заметной погрешности при измерениях, сопротивление R делается как можно меньше. Сопротивление R₁-R₄ должны быть не менее 10 Ом каждое, чтобы влияние сопртивления соединительных проводов и контактов было незначительным.

Классы точности мостов зависят от пределов измерения и находятся в диапазоне от 0,05 до 5,0. Класс точности определяется

по наибольшей допускаемой относительной погрешности измерения.

Поиск по сайту: