Материал: Экспериментальные методы исследований. Калинин Ю.Е
Рис. 1.10. Схема моста для измерений малых сопротивлений: а) первое положение равновесия моста; б) второе положение равновесия моста
Двойной мост постоянного тока. Для измерения малых сопротивлений (от 1 до 10-8 Ом) применяют двойные мосты. Схема двойного моста представлена на рис. 1.11. Для исключения влияния сопротивлений соединительных проводов и переходных сопротивлений контактов измеряемое сопротивление Rx присоединяется по четырехзажимной схеме включения: двумя токовыми зажимами в цепь источника питания моста, а двумя потенциальными — в измерительную цепь. Аналогичные зажимы имеет образцовое сопротивление R0. В цепь источника питания моста входит регулировочное сопротивление RP, измеряемое сопротивление RX, образцовое сопротивление R0 (одного порядка по величине с Rx) и сопротивление RШ.
Сопротивление плеч R1, R2, R3 и R4, входящие в измерительную цепь, выбирают достаточно большими (сотни и тысячи Ом), поэтому влияние сопротивлений монтажных проводов и переходных сопротивлений в контактах пренебрежимо мало. При равновесии моста формула для определения сопротивления имеет вид
26
Рис. 1.11. Схема двойного моста постоянного тока
|
|
|
R |
|
|
R R |
Ш |
|
|
R |
|
R |
|
|
|
R |
|
|
1 |
R |
|
3 |
|
|
|
1 |
|
4 |
. |
(1.23) |
|
X |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
R |
0 |
|
R R R |
|
R |
|
R |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
2 |
|
|
3 |
4 |
|
Ш |
2 |
|
3 |
|
|
|
При соблюдении равенства |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
R1 / R2 |
R4 / R3 |
|
|
|
|
|
|
(1.24) |
||||
и достаточно малом сопротивлении Rш вторым членом формулы (1.23) можно пренебречь. Тогда формула (1.24) упрощается
R |
|
R |
R1 |
. |
(1.25) |
|
|
||||
|
X |
0 |
R |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
При этом равенство (1.25) должно соблюдаться постоянно, поэтому сопротивления R1, R2, R3 и R4 регулируются при помощи спаренных органов управления. Резистор Rш представляет собой короткий отрезок медной шины большого сечения, сопротивление которого очень мало.
Ток в цепи образца выбирается возможно большим, но таким, чтобы образец не нагревался. Сопротивления R0 и R3 = R4
27
определяются в зависимости от сопротивления исследуемого образца RХ. Обычно пользуются соотношениями, близкими к указанным в табл. 1.1. В мостах различных систем могут быть большие или меньшие возможности для выбора указанных сопротивлений. Приводимые в таблице значения являются характерными для наиболее распространенных мостов.
Таблица 1.1 Ориентировочные значения электрических сопротивлений
двойного моста в Ом
RХ. |
100-10 |
10-1 |
1-0,1 |
0,1-0,01 |
0,01-0,001 |
0,001- |
|
|
|
|
|
|
0,0001 |
R3 = R4 |
10 |
100 |
100 |
100 |
100 |
1000 |
R0 |
1 |
1 |
0,1 |
0,01 |
0,001 |
0,001 |
Промышленностью выпускаются одинарные и одинарнодвойные мосты постоянного тока классов от 0,005 до 5. Возможности одинарного и двойного моста иногда совмещаются в схемах одинарно-двойных мостов. Примером такого совмещения является мост постоянного тока Р-329.
1.2.5. Метод дискретного счета. Цифровые приборы
В основу работы цифровых средств измерения параметров двухполюсников, реализующих метод дискретного счета, положено преобразование измеряемого параметра в пропорциональный интервал времени и измерение этого интервала путем заполнения его счетными импульсами. Для этого используются закономерности апериодического процесса, возникающего при подключении заряженного конденсатора или катушки с током (индуктивности) к образцовому резистору. При измерении активного сопротивления используется процесс разряда образцового конденсатора через измеряемый резистор. Наибольшее применение метод дискретного счета нашел при создании цифровых измерителей емкостей и сопротивлений.
28
Структурная схема цифрового измерителя емкости и сопротивления приведена на рис. 1.12. Прибор работает следующим образом.
Перед началом измерения ключ Кл находится в положении 1 и конденсатор Сх заряжается через ограничительный резистор R до напряжения источника U. В момент начала измерения г, (рис. 1.13, а) управляющее устройство УУ вырабаты вает импульс, который сбрасывает предыдущее показание счетчика импульсов Сч, открывает электронный ключ ЭК и переводит ключ Кл в положение 2. Конденсатор Сх. начинает раз-
ряжаться через образцовый резистор Rобр |
по экспоненциаль- |
||
ному закону (рис. 1.13, б) |
|
|
|
U |
C |
U e t t1 , |
(1.26) |
|
|
|
|
где = RобрС0 - постоянная времени цепи разряда.
В момент t1 импульсы генератора импульсов ГИ, следующие с частотой f0 начинают поступать на вход счетчика импульсов Сч. Через интервал времени t напряжение на конденсаторе принимает значение
Рис. 1.12. Цифровой прибор для измерения электрического сопротивления и емкости
29
Рис. 1.13. Временные диаграммы для измерения емкости
30