Що розуміють під виміром опору. Введення, методи вимірювання опору, методи безпосередньої оцінки, метод перетворення опору в інтервал часу, методи перетворення опору в ток, методи перетворення опору в на

Основними методами вимірювання опору постійному струмі є:

• непрямий метод;
• метод безпосередньої оцінки;
• бруківці метод.

Мал. 1.7. Схема включення випробувального трансформатора при вимірюванні tgδ.
1 - рубильник; 2 - регулювальний автотрансформатор; 3 - вольтметр; 4-перемикач полярності висновків випробувального трансформатора 5.

Мал. 1.8. Схема розташування апаратів при вимірюванні.
ОІ - об'єкт вимірювання; З - зразковий конденсатор; Т - випробувальний трансформатор; М - міст; РАТ-регулювальний автотрансформатор; 0 - переносне огородження.

Вибір методу вимірювань залежить від очікуваного значення вимірюваного опору і необхідної точності.
Найбільш універсальним з непрямих методів є метод амперметравольтметра.
Метод амперметра-вольтметра. Заснований на вимірі струму, що протікає через вимірюваний опір і падіння напруги на ньому. Застосовують дві схеми вимірювання: вимірювання великих опорів (Рис. 1.9, а) і вимір малих опорів (рис. 1.9, б). За результатами вимірювання струму і напруги визначають шуканий опір.
Для схеми рис. 1.9, а шуканий опір і відносна методична похибка вимірювання визначаються

де RХ - вимірюваний опір; R а - опір амперметра.

Для схеми рис. 1.9,6 шуканий опір і відносна методична похибка вимірювання визначаються

де Rв-опір вольтметра.

З визначення відносних методичних похибок слід, що вимір за схемою рис. 1.9, а забезпечує меншу похибку при вимірюванні великих опорів, а вимір за схемою рис. 1.9,6 - при вимірюванні малих опорів.
Похибка вимірювання за цим методом розраховується за виразом

де γв, γа, - класи точності вольтметра і амперметра; U ", I межі вимірювання вольтметра і амперметра.

Використовувані при вимірюванні прилади повинні мати клас точності не більше 0,2. Вольтметр підключають безпосередньо до вимірюваного опору. Струм при вимірі має бути таким, щоб свідчення відлічувалися по другій половині шкали. Відповідно до цього вибирається і шунт, застосовуваний для можливості вимірювання струму приладом класу 0,2. Для уникнення нагріву опору і, відповідно, зниження точності вимірювань, ток в схемі вимірювання не повинен перевищувати 20% номінального.

Мал. 1.9. Схема вимірювання великих (а) і малих (б) опорів методом амперметра-вольтметра.

При вимірах опору в ланцюгах, що володіють великою індуктивністю, вольтметр слід підключати після того як струм в ланцюзі встановиться, а відключати до розриву ланцюга струму. Це необхідно робити для того, щоб виключити можливість пошкодження вольтметра від ЕРС самоіндукції ланцюга вимірювання.

Метод безпосередньої оцінки. Передбачає вимір опору постійному струму за допомогою омметра. Вимірювання омметром дають суттєві неточності. З цієї причини даний метод використовують для наближених попередніх вимірювань опорів і для перевірки ланцюгів комутації. На практиці застосовують омметри типу М57Д, М4125, Ф410 і ін. Діапазон вимірюваних опорів даних приладів лежить в межах від 0,1 Ом до 1000 кОм.

Для вимірювання малих опорів, наприклад опір пайок якірних обмоток машин постійного струму, застосовують мікроомметри типу М246. Це прилади логометріческого типу з оптичним покажчиком, забезпечені спеціальними самозачищуються щупами.

Також для вимірювання малих опорів, наприклад перехідних опорів контактів вимикачів, знайшли застосування контактомери. Контактомери Мосенерго мають межі вимірювання 0 - 50000 мкОм з похибкою менш 1,5%. Контактомери КМС-68, КМС-63 дозволяють проводити вимірювання в межах 500-2500 мкОм з похибкою менше 5%.

Для вимірювання опору обмоток силових трансформаторів, Генераторів з досить великою точністю застосовують потенціометри постійного струму типу ПП-63, КП-59. Дані прилади використовують принцип компенсаційного вимірювання, т. Е. Падіння напруги на вимірюваному опорі врівноважується відомим падінням напруги.

Мостовий метод. Застосовують дві схеми вимірювання - схема одинарного моста і схема подвійного моста. Відповідні схеми вимірювання представлені на рис. 1.10.

Для вимірювання опорів в діапазоні від 1 Ом до 1 МОм застосовують одинарні мости постійного струму типу ММВ, Р333, МО-62 і ін. Похибка вимірювань даними мостами досягає 15% (міст ММВ). В одинарних мостах результат вимірювання враховує опір сполучних проводів між мостом і вимірюваним опором. Тому опору менше 1 Ом такими мостами виміряти не можна через істотну похибки. Виняток становить міст P333, за допомогою якого можна проводити вимірювання великих опорів по двухзажімной схемою і малих опорів (до 5 10 Ом) по четирехзажімной схемою. В останній майже виключається вплив опору сполучних проводів, т. К. Два з них входять в ланцюг гальванометра, а два інших - в ланцюг опору плечей моста, що мають порівняно великі опору.

Мал. 1.10. Схеми вимірювальних мостів.
а - одинарного моста; б - подвійного моста.

Плечі одинарних мостів виконують з магазинів опорів, а в ряді випадків (наприклад, міст ММВ) плечі R2, R3 можуть бути виконані з каліброваного дроту (реохорда), по якій переміщається движок, з'єднаний з гальванометром. Умова рівноваги моста визначається виразом Rх \u003d R3 (R1 / R2). За допомогою R1 встановлюють відношення R1 / R2, зазвичай кратне 10, а за допомогою R3 врівноважують міст. У мостах з реохорд врівноваження досягається плавною зміною відношення R3 / R2 при фіксованих значеннях R1.

У подвійних мостах опору сполучних проводів при вимірах невраховуваних, що представляє можливість вимірювати опору до 10-6 Ом. На практиці застосовують одинарно-подвійні мости типу P329, P3009, МОД-61 і ін. З діапазоном вимірювань від 10-8 Ом до 104 МОм з похибкою вимірювання 0,01 - 2%.

У цих мостах рівновагу досягається зміною опорів R1, R2, R3 і R4. При цьому досягається рівності R1 \u003d R3 і R2 \u003d R4. Умова рівноваги моста визначається виразом Rх \u003d RN (R1 / R2). Тут опір RN - зразкове опір, складова частина моста. До измеряемому опору Rх під'єднують чотири дроти: провід 2 - продовження ланцюга живлення моста, його опір не відбивається на точності вимірювань; дроти 3 і 4 включені послідовно з опорами R1 і R2 величиною більше 10 Ом, так що їх вплив обмежений; провід 1 є складовою частиною моста і його слід вибирати якомога коротше і товще.

При вимірах опору в ланцюгах, що володіють великою індуктивністю, щоб уникнути помилок і для запобігання ушкоджень гальванометра необхідно проводити вимірювання при сталому струмі, а відключення - до розриву ланцюга струму.

Вимірювання опору постійному струму незалежно від методу вимірювання проводять при сталому тепловому режимі, при якому температура довкілля відрізняється від температури вимірюваного об'єкта не більше ніж на ± 3 ° С. Для перекладу виміряного опору до іншої температурі (наприклад, з метою порівняння, до 15 ° С) застосовують формули перерахунку.

Лекція 13.

Вимірювання параметрів елементів електричних ланцюгів

Електричні ланцюги являють собою сукупність з'єднаних один з одним елементів - джерел електричної енергії і навантажень у вигляді резисторів, котушок індуктивності, конденсаторів. При певних припущеннях ці навантаження можна розглядати як лінійні пасивні двухполюсники із зосередженими постійними, що характеризуються якимись ідеальними параметрами - опором R, індуктивністю L, ємністю З.

З урахуванням залишкових параметрів конденсатор, котушку індуктивності або резистор можна характеризувати деяким ефективним значенням ємності, індуктивності, опору, які залежать від частоти. Тому ефективні параметри компонентів необхідно вимірювати на робочих частотах, якщо їх впливом на результат вимірювання не можна знехтувати.

Залежно від об'єкта вимірювань, необхідної точності результату, діапазону робочих частот і інших умов для вимірювання параметрів двополюсників застосовують різні методи і засоби вимірювань. Найбільш поширеними є такі методи вимірювання: амперметра - вольтметра, безпосередньої оцінки, бруківці, резонансний і дискретного рахунку.

Метод амперметра - вольтметра

Вимірювання методом амперметра - вольтметра зводиться до вимірювання струму і напруги в ланцюзі з вимірюваним двополюсників і подальшого розрахунку його параметрів за законом Ома. Метод може бути використаний для вимірювання активного і повного опору, індуктивності і ємності.

Вимірювання активних опорів виробляється на постійному струмі, при цьому включення резистора R Х в вимірювальну ланцюг можливо за схемами, представленим на рис. 13.1, а і б.

Гідність методу полягає в простоті його реалізації, недолік - в порівняно невисокої точності результату вимірювання, яка обмежена класом точності застосовуваних вимірювальних приладів і методичної похибкою. Остання обумовлена \u200b\u200bвпливом потужності, споживаної вимірювальними приладами в процесі вимірювання, іншими словами - кінцевим значенням власних опорів амперметра R A і вольтметра R V.Висловимо методичну похибку через параметри схеми.

У схемі рис. 13.1, а вольтметр показує значення напруги на затискачах R Х, А амперметр - суму струмів I V + I.

Отже, результат вимірювання R, Обчислений за показниками приладів, буде відрізнятися від R Х:

Відносна похибка вимірювання у відсотках

Тут наближена рівність справедливо, так як при правильній організації експерименту передбачається виконання умови R V \u003e\u003e R Х.

У схемі рис.13.1, б амперметр показує значення струму в ланцюзі з R Х, А вольтметр - суму падінь напруг на R Х U і амперметр U A. З огляду на це, можна за показниками приладів обчислити результат вимірювання:

Відносна похибка вимірювання у відсотках в даному випадку дорівнює:

Порівнюючи отримані вирази відносних похибок, приходимо до висновку: в схемі рис. 13.1, а на методичну похибку результату вимірювання впливає тільки опір R V; для зниження цієї похибки необхідно забезпечити умову ; в схемі рис. 13.1, б на методичну похибку результату вимірювання впливає тільки R A ; зниження цієї похибки досягається виконанням умови Таким чином, при практичному використанні даного методу можна рекомендувати правило: вимір малих опорів слід проводити за схемою рис. 13.1, а; при вимірюванні великих опорів перевагу слід віддавати схемою рис. 13.1, б.

Вимірювання повного опору Z X виконується на змінному струмі частотою f (Рис. 13.2). За свідченнями вольтметра і амперметра визначають модуль повного опору

де - свідчення вольтметра і амперметра.

Виконавши аналогічно попередньому аналіз методичної похибки, прийдемо до висновку, що схему, представлену на рис. 13.2, а, доцільно застосовувати при, а на рис. 13.2, б - при.

Вимірювання ємності та індуктивності методом амперметра - вольтметра може бути виконано за схемами, аналогічним рис. 13.2, тільки з заміною Z X , Відповідно, на З або L.

Ємнісний опір конденсатора

,

При вимірюванні ємності цим методом необхідно знати частоту джерела живлення. Для вимірювання великих ємностей рекомендується схема а), а для малих ємностей - схема б).

Вимірювання індуктивності котушки методом амперметра - вольтметра можливо, якщо її опір R L значно менше реактивного опору X L. При цьому

Звідки.

Якщо потрібно отримати більш точний результат, то необхідно врахувати опір котушки. Так як

,

.

Похибки вимірювання параметрів елементів ланцюгів методом амперметра - вольтметра на низьких частотах становлять 0.5 ... 10%. Похибки вимірювання зростають зі збільшенням частоти.

Мостовий метод.

Важливим класом засобів вимірювання, призначених для вимірювання параметрів елементів електричних ланцюгів методом порівняння, є мости. Порівняння вимірюваної величини (опору, ємності. Індуктивності) з зразковою мірою за допомогою моста в процесі вимірювання може здійснюватися вручну або автоматично, на постійному або на змінному струмі. Мостові схеми володіють великою точністю, високою чутливістю, широким діапазоном вимірюваних значень параметрів. На основі мостових методів вимірювання будуються засоби вимірювання, призначені як для вимірювання якої-небудь однієї величини, так і універсальні аналогові і цифрові прилади.

Одинарний міст постійного струму.

Найпростіша схема одинарного моста представлена \u200b\u200bна ріс.13.3. чотири резистора R 1 ,R 2 ,R 3 ,R 4 (їх називають плечима моста) З'єднані в кільцевої замкнутий контур. Точки з'єднання опорів називають вершинами моста.

Ланцюги, що з'єднують протилежні вершини, називають діагоналями. Діагональ ab містить джерело живлення і називається діагоналлю харчування. Діагональ cd, В яку включений індикатор Г, називається вимірювальної діагоналлю. У мостах постійного струму в якості індикатора зазвичай використовується гальванометр.

У загальному випадку залежність протікає через гальванометр струму I г від опору плечей, опору гальванометра R г і напруги живлення U має вид

Вимірювання опору може проходити в одному з двох режимів роботи моста: урівноваженому або неврівноваженого. Міст називається врівноваженим, якщо різниця потенціалів між вершинами cі d дорівнює нулю, а, отже, і струм через гальванометр дорівнює нулю.

З (13.1) випливає, що I г \u003d 0 при

. (13.2)

Ця умова рівноваги одинарного моста постійного струму можна сформулювати наступним чином: для того, щоб міст був урівноважений, твори опорів протилежних плечей моста повинні бути рівні. Якщо опір одного з плечей моста (наприклад, R 1) невідомо, то врівноважити міст шляхом підбору опорів плечей, знаходимо з умови рівноваги

У реальних мостах постійного струму для врівноваження моста регулюються відношення і опір плеча, які, відповідно, називають плечима відносини і плечем порівняння.

У стані рівноваги моста ток через гальванометр дорівнює нулю і, отже, коливання напруги живлення і опору гальванометра впливу на результат вимірювання не роблять (важливо лише, щоб чутливість гальванометра була достатньою для надійної фіксації стану рівноваги). Тому основна похибка врівноваженого моста визначається чутливістю гальванометра, чутливістю схеми, похибкою опорів плечей, а також опорами монтажних проводів і контактів. При вимірі малих опорів істотним джерелом похибки може з'явитися опір проводів, за допомогою яких вимірюється резистор підключається до вхідних затискачів моста, так як воно повністю входить в результат вимірювання. Тому нижня межа вимірювання одинарного моста обмежений значеннями опору порядку 1 Ом. Верхня ж межа вимірювання 10 6 ... 10 8 Ом обмежується чутливістю гальванометра. при великих значеннях вимірюваногоопору струми в плечах моста дуже малі і чутливості гальванометра недостатньо для чіткої фіксації рівноваги. Для вимірювання малих опорів (від 1 до 10 -8 Ом) Застосовують подвійні мости.

Подвійний міст постійного струму. Схема подвійного моста представлена \u200b\u200bна рис. 13.4 .

Для виключення впливу опорів з'єднувальних проводів і перехідних опорів контактів вимірюваний опір приєднується по четирехзажімной схемою включення: двома струмовими зажимами в ланцюг джерела живлення моста, а двома потенційними - в вимірювальну ланцюг. Аналогічні затискачі має зразкове опір. У ланцюг джерела живлення моста входить регулювальний опір, вимірюваний опір, зразкове опір (одного порядку за величиною с) і малого опору.

опору плечей R 1 ,R 2 ,R 3 і R 4, що входять в вимірювальну ланцюг, вибирають досить великими (сотні і тисячі Ом), Тому вплив опорів монтажних проводів і перехідних опорів в контактах дуже малий.

При рівновазі моста формула для визначення опору має вигляд

. (13.3)

При дотриманні рівності

(13.4)

і досить малому опорі другим членом формули (13.3) можна знехтувати. Тоді формула (13.3) спрощується до наступної

.

Рівність (13.4) має дотримуватися постійно, тому резистори R 1 ,R 2 і R 3 ,R 4 регулюються за допомогою спарених органів управління. Резистор є короткий відрізок мідної шини великого перерізу.

Промисловістю випускаються одинарні та одинарно-подвійні мости постійного струму класів точності від 0.005 до 5.

вимірювальні мости змінного струму .

Для вимірювання ємності, індуктивності, взаємної індуктивності і тангенса кута втрат конденсаторів застосовуються мости змінного струму, схеми яких відрізняються великою різноманітністю. Крім простих четирехплечіх мостових схем існують і більш складні мостові схеми. Ці схеми шляхом послідовних еквівалентних перетворень можуть бути приведені до простої четирехплечей схемою, яка є, таким чином, основний.

Схема одинарного четирехплечего моста змінного струму приведена на рис. 13.5. Так як міст харчується напругою змінного струму, то в якості індикатора в ньому застосовуються електронні мілівольтметри змінного струму, або осциллографические індикатори нуля.

У загальному випадку опору плечей моста змінного струму є комплексні опору виду. Аналогічно співвідношенню (13.2) умова рівноваги одинарного моста змінного струму має вигляд:

Записавши цей вислів в показовою формі, отримаємо

де - модуль комплексного опору; - фазовий зсув між струмом і напругою в відповідному плечі.

Співвідношення (13.5) розпадається на два скалярних умови рівноваги:

(13.6)

Звідси випливає, що в схемі моста змінного струму рівновагу настає тільки при рівності творів модулів комплексних опорів протилежних плечей і рівність сум їх фазових зрушень. При цьому потрібно мати на увазі, що при зміні значень активних і реактивних складових одночасно змінюються і модуль, і фаза, тому міст змінного струму можна привести до стану рівноваги лише великим або меншим числом переходів від регулювання одного параметра до регулювання іншого.

Друге рівняння (13.6) показує, якими за характером повинні бути опору плечей мостової схеми, щоб забезпечити можливість її врівноваження. Так, наприклад, якщо в двох суміжних плечах включені активні опори ( φ \u003d 0), то в двох інших суміжних плечах обов'язково повинні бути опору одного характеру - чи індуктивності, або ємності.

Для виміру ємності конденсаторів без втрат використовується мостова схема, наведена на рис. 13.6, а. Умова рівноваги для цієї схеми має вигляд

де - зразковий конденсатор змінної ємності, звідки

Мостова схема для вимірювання індуктивностіприведена на рис. 13.6, б. Як плеча порівняння тут також використовується конденсатор змінної ємності. Вважаючи, що активний опір котушки дуже малий (), отримаємо умову рівноваги

Мости змінного струму працюють зазвичай на низьких частотах 100 Гц і 1000 Гц. При роботі на підвищених частотах похибки вимірювання різко зростають.

Семестрова робота з метрології на тему "Вимірювання опору".

Фрагменти з реферату

• Вступ
• Метод амперметра-вольтметра
• Метод безпосередньої оцінки
• Вимірювання дуже великих опорів
• Вимірювання опору при змінному струмі
• вимірювач імітансу
• вимірювальна лінія
• висновки

Вступ

електричний опір - основна електрична характеристика провідника, величина, що характеризує протидію електричного кола або її ділянки електричного струму. Також опором можуть називати деталь (її частіше називають резистором) відчутно допомагає електричний опір току. Електричний опір обумовлено перетворенням електричної енергії в інші види енергії і вимірюється в Омах.

Опір (часто позначається буквою R) вважається, в певних межах, постійною величиною для даного провідника і її можна визначити як ...

• R - опір;
• U - різниця електричних потенціалів на кінцях провідника, вимірюється в вольтах;
• I - струм, що протікає між кінцями провідника під дією різниці потенціалів, вимірюється в амперах.

Для практичного виміру опорів застосовують безліч різних методів, в залежності від умов вимірювання та характеру об'єктів, від необхідної точності і швидкості вимірювань. Наприклад розрізняють методи для вимірювання опору при постійному струмі і при змінному, вимір великих опорів, опорів малих і ультрамалих, прямі і непрямі і т.д.

Метою роботи є виявлення основних, найбільш часто зустрічаються в практиці, методів вимірювання опорів.

Вимірювання опору при постійному струмі

Основними методами вимірювання опору постійному струму є непрямий метод, метод безпосередньої оцінки, а також бруківки метод. Вибір методу вимірювань залежить від очікуваного значення вимірюваного опору і необхідної точності вимірювань. З непрямих методів найбільш універсальним є метод амперметра-вольтметра.

Метод амперметра-вольтметра

Даний метод заснований на вимірюванні струму, що протікає через вимірюваний опір і падіння напруги на ньому. Застосовують дві схеми вимірювання: вимірювання великих опорів (а) і вимір малих опорів (б). За результатами вимірювання струму і напруги визначають шуканий опір.

Для схеми (а) шуканий опір і відносну методичну похибку можна визначити за формулами: ...

де Rx - вимірюється опір, а R а - опір амперметра.

Для схеми (б) шуканий опір і відносна методична похибка вимірювання визначаються за формулами: ...

З формули видно, що при підрахунку шуканого опору за наближеною формулою виникає похибка, тому, що при вимірюванні струмів і напруг в другій схемі амперметр враховує і той струм, який проходить через вольтметр, а в першій схемі вольтметр вимірює напругу крім резистора ще й на амперметр .

З визначення відносних методичних похибок слід, що вимір за схемою (а) забезпечує меншу похибку при вимірюванні великих опорів, а вимір за схемою (б) - при вимірюванні малих опорів. Похибка вимірювання за цим методом розраховується за виразом: ...

«Використовувані при вимірюванні прилади повинні мати клас точності не більше 0,2. Вольтметр підключають безпосередньо до вимірюваного опору. Струм при вимірі має бути таким, щоб свідчення відлічувалися по другій половині шкали. Відповідно до цього вибирається і шунт, застосовуваний для можливості вимірювання струму приладом класу 0,2. Щоб уникнути нагріву опору і, відповідно, зниження точності вимірювань, ток в схемі вимірювання не повинен перевищувати 20% номінального ».

Гідність схем методу вимірювання амперметром і вольтметром полягає в тому, що по резистору з вимірюваним опором можна пропускати той же струм, як і в умови його роботи, що є важливим при вимірюванні опорів, значення яких залежать від струму.

Метод безпосередньої оцінки

Метод безпосередньої оцінки передбачає вимірювання опору постійному струму за допомогою омметра. Омметром називають вимірювальний прилад безпосереднього відліку для визначення електричних активних ( активні опорів також називають омічними опорами) опорів. Зазвичай вимірювання проводиться по постійному струму, однак, в деяких електронних Омметром можливе використання змінного струму. Різновиди омметрів: мегаомметри, тераомметри, гігаомметри, мілліомметри, мікроомметри, що розрізняються діапазонами вимірюваних опорів.

За принципом дії омметри можна розділити на магнітоелектричні - з магнітоелектричним вимірником або магнітоелектричним логометром (мегаомметри) і електронні, які бувають аналогові або цифрові.

«Дія магнітоелектричного омметра засноване на вимірі сили струму, що протікає через вимірюваний опір при постійній напрузі джерела живлення. Для вимірювання опорів від сотень Ом до декількох мегаом вимірювач і вимірюваний опір rx включають послідовно. В цьому випадку сила струму I у вимірювачі і відхилення рухомої частини приладу a пропорційні: I \u003d U / (r0 + rx), де U - напруга джерела живлення; r0 - опір вимірювача. При малих значеннях rx (до декількох ом) вимірювач і rx включають паралельно ».

За основу логометріческіх контрольно-вимірювальної береться логометр, до плечей якого підключаються в різних комбінаціях (в залежності від межі вимірювання) зразкові внутрішні резистори і вимірюваний опір, показання логометра залежить від співвідношення цих опорів. Як джерело високої напруги, Необхідного для проведення таких вимірювань, в подібних приладах зазвичай використовують механічний індуктор - електрогенератор з ручним приводом, в деяких Мегаомметр замість індуктора застосовується напівпровідниковий перетворювач напруги.

Принцип дії електронних омметрів заснований на перетворенні вимірюваного опору в пропорційне йому напругу за допомогою операційного підсилювача. Вимірюваний резистор включається в ланцюг зворотного зв'язку (лінійна шкала) або на вхід підсилювача. Цифровий омметр представляє собою вимірювальний міст з автоматичним уравновешиванием. Урівноваження проводиться цифровим керуючим пристроєм методом підбору прецизійних резисторів в плечах моста, після чого вимірювальна інформація з керуючого пристрою подається на блок індикації.

«При вимірі малих опорів може виникати додаткова похибка через вплив перехідного опору в точках підключення. Щоб уникнути цього застосовують так званий метод чьотирьох підключення. Суть методу полягає в тому, що використовуються дві пари проводів - по одній парі на вимірюваний об'єкт подається струм певної сили, за допомогою іншої пари з об'єкта на прилад подається падіння напруги пропорційне силі струму і опору об'єкта. Провід приєднуються до висновків вимірюваного двухполюсника таким чином, щоб кожен з струмових дротів не торкався безпосередньо відповідного йому дроти напруги, при цьому виходить, що перехідні опори в місцях контактів не включаються в вимірювальну ланцюг ».

Мости для вимірювання опору на постійному струмі

Для вимірювання опору на постійному струмі широко використовуються одинарні мости. Одинарними мостами називають четирехплечіе мости з живленням від джерела постійного струму. Існує ряд конструкцій цих приладів з різними характеристиками. Похибка моста залежить від меж виміру і вказується зазвичай в паспорті моста.

Конструктивно мости оформляються у вигляді переносних приладів; вони розраховані на роботу з власним або зовнішнім нуль-індикатором. При вимірі малих опорів на результат вимірювання істотний вплив чинять опору контактів і сполучних проводів, підсумовувані з вимірюваним опором. Для зменшення цього впливу використовують спеціальні способи приєднання Rx до мосту, для чого міст має чотири затиску:

................................

................................

вимірювальна лінія

Це пристрій для дослідження розподілу електричного поля вздовж СВЧ-лінії передачі. Вимірювальна лінія являє собою відрізок коаксіальної лінії або хвилеводу з переміщається уздовж нього індикатором, який зазначає вузли (пучности) електричного поля. За допомогою вимірювальної лінії досліджується розподіл напруженості електромагнітного поля, з якого визначаються коефіцієнт стоячої хвилі як відношення амплітуд хвилі в пучности і вузлі і фаза коефіцієнта відбиття за зміщення вузла. Знаючи ці параметри, по круговій діаграмі повних опорів можна знайти повний опір. Вимірювання проводяться з використанням вимірювального генератора в якості джерела сигналу. Для відліку показань використовуються, як правило, гальванометр або вимірювач відносин напружень. Вимірювальні лінії застосовуються на частотах від сотень мегагерц до сотень гігагерц.

«Лінія складається з трьох основних вузлів: відрізка передавальної лінії з поздовжньою вузькою щілиною, зондовой головки і каретки з механізмом для переміщення зондовой головки уздовж лінії. Зондовая головка являє собою резонатор, що порушується зондом - тонкої дротом, зануреної через щілину у внутрішню порожнину хвилеводу. Глибину занурення зонда в лінії регулюють спеціальним гвинтом, розташованим зверху зондовой головки. Усередині резонатора поміщений напівпровідниковий детектор, пов'язаний з індикаторним приладом. При переміщенні зонда уздовж лінії, всередині якої є електромагнітне поле, в зонді наводиться електрорушійна сила, Пропорційна напруженості поля в перерізі розташування зонда. Ця е. д. з. збуджує резонатор, створюючи в ньому електромагнітні коливання. Для зменшення спотворює дії зонда на електромагнітне поле в лінії і підвищення чутливості лінії об'ємний резонатор зондовой головки налаштовують в резонанс з частотою електромагнітних коливань ».

Для вимірювання повного опору кола також використовується пристрій, який називається вимірником повних опорів. Вимірювачі повного опору мають меншу чутливість, ніж вимірювальні лінії, проте вони мають суттєво менші розміри, особливо в нижній частині діапазону частот. Коефіцієнт стоячої хвилі, як і в вимірювальних лініях, визначається з відношення показань низькочастотного індикатора при екстремальних значеннях сигналу. Імпеданс досліджуваного об'єкта знаходять по круговій діаграмі повних опорів виходячи з значень коефіцієнта стоячої хвилі і фази коефіцієнта відбиття.

Вимірювання ультрамалих опорів

У професійній і радіоаматорського практиці доводиться зустрічатися з необхідністю вимірювання ультрамалих опору. До числа завдань, що вимагають вимірювання опорів аж до 1 мОм із заданою точністю, відносяться, наприклад, виготовлення шунтів (в тому числі і для вимірювальних приладів), вимір перехідного опору контактів реле, перемикачів і т. П. Аналогічне завдання виникає і при необхідності відбору потужних польових транзисторів.

висновки

Для вимірювання опорів існує безліч найрізноманітніших методів. Всі вони відрізняються один від одного. І в кожному випадку необхідно вибирати індивідуальний метод для вимірювання. Найбільш поширений метод непрямого вимірювання опорів - це метод вимірювань через амперметр і вольтметр. Він застосовується в безлічі пристроїв для вимірювання опору як постійного, так і змінним струмом. Тим не менш, не завжди можна використовувати звичайні вольтметри і амперметри для виміру напруги й струму, оскільки вони можуть давати похибку, наприклад при вимірі дуже малих опорів через наявність опору з'єднують проводів і контактів. Тому для грамотного вимірювання опору важливо вибрати метод, при якому похибка вимірювань буде мінімальна.

Вимірювання методом амперметра і вольтметра. Опір будь-якої електричної установки або ділянки електричного кола можна визначити за допомогою амперметра і вольтметра, користуючись законом Ома. При включенні приладів за схемою рис. 339, а через амперметр проходить не тільки вимірюваний струм I x, але і ток I v, що протікає через вольтметр. Тому опір

R x \u003d U / (I - U / R v) (110)

де R v - опір вольтметра.

При включенні приладів за схемою рис. 339, б вольтметр буде вимірювати не тільки падіння напруги Ux на певному опорі, а й падіння напруги в обмотці амперметра U A \u003d IR А. Тому

R x \u003d U / I - R А (111)

де R А - опір амперметра.

У тих випадках, коли опору приладів невідомі і, отже, не можуть бути враховані, потрібно при вимірюванні малих опорів користуватися схемою рис. 339, а, а при вимірюванні великих опорів - схемою рис. 339, б. При цьому похибка вимірювань, яка визначається в першій схемі струмом I v, а в другій - падінням напруги UА, буде невелика в порівнянні зі струмом I x і напругою U x.

Вимірювання опорів електричними мостами. Мостова схема (рис. 340, а) складається з джерела живлення, чутливого приладу (гальванометра Г) і чотирьох резисторів, що включаються в плечі моста: з невідомим опором R x (R4) і відомими опорами R1, R2, R3, які можуть при вимірах змінюватися. Прилад включають в одну з діагоналей моста (вимірювальну), а джерело живлення - в іншу (що живить).

Опору R1 R2 і R3 можна підібрати такими, що при замиканні контакту В показання приладу будуть дорівнюють нулю (в та-

кому разі прийнято говорити, що міст урівноважений). При цьому невідоме опір

R x \u003d (R 1 / R 2) R 3 (112)

У деяких мостах відношення плечей R1 / R2 встановлено постійним, а рівновага моста досягається тільки підбором опору R3. В інших, навпаки, опір R3 постійно, а рівновага досягається підбором опорів R1 і R2.

Вимірювання опору мостом постійного струму здійснюється наступним чином. До зажимів 1 і 2 приєднують невідоме опір R x (наприклад, обмотку електричної машини або апарату), до затискачів 3 і 4 - гальванометр, а до затискачів 5 і 6 - джерело живлення (сухий гальванічний елемент або акумулятор). Потім, змінюючи опору R1, R2 і R3 (в якості яких використовують магазини опорів, що перемикаються відповідними контактами), домагаються рівноваги моста, яке визначається по нульову відмітку гальванометра (при замкнутому контакті В).

Існують різні конструкції мостів постійного струму, при використанні яких не потрібно виконувати обчислення, так як невідоме опір R x відраховують за шкалою приладу. Змонтовані в них магазини опорів дозволяють вимірювати опору від 10 до 100 000 Ом.

При вимірі малих опорів звичайними мостами опору сполучних проводів і контактних з'єднань вносять великі похибки в результати вимірювання. Для їх усунення застосовують подвійні мости постійного струму (рис. 340, б). У цих мостах дроти, що сполучають резистор з вимірюваним опором R x і деякий зразковий резистор з опором R0 з іншими резисторами моста, і їх контактні з'єднання виявляютьсявключеними послідовно з резисторами відповідних плечей, опір яких встановлюється не менше 10 Ом. Тому вони практично не впливають на результати вимірювань. Провід ж, що з'єднують резистори з опорами R x і R0, входять в ланцюг харчування і не впливають на умови рівноваги моста. Тому точність вимірювання малих опорів досить висока. Міст виконують так, щоб при регулюванні його дотримувалися наступні умови: R1 \u003d R2 і R3 \u003d R4. В цьому випадку

R x \u003d R 0 R 1 / R 4 (113)

Подвійні мости дозволяють виміряти опору від 10 до 0,000001 Ом.

Якщо міст не урівноважений, то стрілка в гальванометрі буде відхилятися від нульового положення, так як струм вимірювальної діагоналі при незмінних значеннях опорів R1, R2, R3 і е. д. з. джерела струму буде залежати тільки від зміни опору R x. Це дозволяє проградуювати шкалу гальванометра в одиницях опору R x або будь-яких інших одиницях (температура, тиск та ін.), Від яких залежить цей опір. Тому неврівноважений міст постійного струму широко використовують в різних пристроях для вимірювання неелектричних величин електричними методами.

Застосовують також різні мости змінного струму, які дають можливість виміряти з великою точністю індуктивності і ємності.

Вимірювання омметром. Омметр є міліамперметр 1 з магнітоелектричним вимірювальним механізмом і включається послідовно з вимірюваним опором R x (рис. 341) і додатковим резистором R Д в ланцюг постійного струму. При незмінних е. д. з. джерела і опору резистора R Д струм в ланцюзі залежить тільки від опору R x. Це дозволяє отградуировать шкалу приладу безпосередньо в Омасі. Якщо вихідні затискачі приладу 2 і 3 замкнуті накоротко (див. Штриховую лінію), то струм I в ланцюзі максимальний і стрілка приладу відхиляється вправо на найбільший кут; на шкалі цьому відповідає опір, рівний нулю. Якщо ланцюг приладу розімкнути, то I \u003d 0 і стрілка знаходиться на початку шкали; цим положенням відповідає опір, рівний нескінченності.

Живлення приладу здійснюється від сухого гальванічного елемента 4, який встановлюється в корпусі приладу. Прилад буде давати правильні свідчення тільки в тому випадку, якщо джерело струму має незмінну е. д. з. (Таку ж, як і при градуюванні шкали приладу). У деяких Омметром є два або кілька меж вимірювання, наприклад від 0 до 100 Ом і від 0 до 10 000 Ом. Залежно від цього резистор з вимірюваним опором R x підключають до різних затискачів.

Вимірювання великих опорів Мегаомметр.Для вимірювання опору ізоляції найчастіше застосовують мегаомметри магнітоелектричної системи. В якості вимірювального механізму в них використаний логометр 2 (рис. 342), показання кото

якого не залежить від напруги джерела струму, що живить вимірювальні ланцюга. Котушки 1 і 3 приладу знаходяться в магнітному полі постійного магніту і підключені до загального джерела живлення 4.

Послідовно з однією котушкою включають додатковий резистор R д, в ланцюг інший котушки - резистор опором R x.

Як джерело струму зазвичай використовують невеликий генератор 4 постійного струму, званий індуктором; якір генератора приводять в обертання рукояткою, з'єднаної з ним через редуктор. Індуктори мають значні напруги від 250 до 2500 В, завдяки чому мегаомметром можна вимірювати великі опору.

При взаємодії протікають по котушок струмів I1 і I2 з магнітним полем постійного магніту створюються два протилежно спрямованих моменту М1 і М2, під впливом яких рухома частина приладу і стрілка будуть займати певне положення. Як було показано в § 100, положення рухомої

частини логометра залежить від ставлення I1 / I2. Отже, при зміні R x буде змінюватися кут? відхилення стрілки. Шкала мегаомметра градуюється безпосередньо в кілоомах або мегаомах (рис. 343, а).

Щоб виміряти опір ізоляції між проводами, необхідно відключити їх від джерела струму (від мережі) і приєднати один провід до клеми Л (лінія) (рис. 343, б), а інший - до затиску 3 (земля). Потім, обертаючи рукоятку індуктора 1 мегаомметра, визначають за шкалою логометра 2 опір ізоляції. Наявний в приладі перемикач 3 дозволяє змінювати межі вимірювання. Напруга індуктора, а отже, частота обертання його рукоятки теоретично не впливають на результати вимірювань, але практично рекомендується обертати її більш-менш рівномірно.

Під час вимірювання опору ізоляції між обмотками електричної машини від'єднують їх один від одного і з'єднують одну з них із затискачем Л, а іншу з затискачем 3, після чого, обертаючи рукоятку індуктора, визначають опір ізоляції. Під час вимірювання опору ізоляції обмотки відносно корпусу його з'єднують із затискачем 3, а обмотку - з затискачем Л.

Вимірювання струму, Споживаного електричними ланцюгами, проводиться амперметрами - електровимірювальними приладами, включеними послідовно в ланцюг, в якій вимірюється струм. Обмотку амперметра виконують з невеликого числа витків товстого дроту, тому вона характеризується дуже малим опором.Мале опір необхідно для того, щоб опір ланцюга, в якій проводиться вимірювання струму, при включенні амперметра практично не змінювалося. При цьому потужність, споживана приладом, також виявляється невеликий.

Включені таким чином амперметри використовуються як прилади безпосередньої оцінки - вони показують безпосередньо числове значення вимірюваного струму.

У ланцюгах постійного струму в основному використовуються амперметри магнітоелектричної, рідше - електромагнітної систем. Обмотка амперметра може допускати обмежене значення виміряного струму. Для розширення меж вимірювання амперметра в електричних ланцюгах постійного струму використовують шунти - спеціальні таровані резистори, що включаються паралельно з амперметром (рис. 4, а).

опір шунта R ш, як випливає з схеми (рис. 4, а), Включено паралельно опору R а обмотки амперметра, тому струм Iелектричного кола розподіляється по відповідним паралельним її гілкам обернено пропорційно опорам:

I а / I ш \u003d R ш / R а, I ш \u003d I а R а / R ш,

де I ш - струм в ланцюзі шунта; I а - струм в ланцюзі амперметра (показання амперметра).

а)б)

Для схеми (див. Рис. 4, а) Справедливо наступне співвідношення між струмами:

I = I а + I ш.

З огляду на це вимірюваний струм в електричному ланцюзі можна визначити за показаннями амперметра і відомими значеннями опорів обмотки амперметра і шунта:

I = (1 + R а / R ш) I а \u003d K ш I а,

де шунтирующий множник До ш \u003d 1 + R а / R ш.

З рівняння видно, що для розширення меж вимірювання амперметра в 2 рази опір шунта має бути таким же маленьким, як і опір амперметра R ш \u003d R а. Для збільшення межі вимірювань в Nраз опір шунта має бути менше опору амперметра в ( N- 1 раз:

R ш \u003d R а / ( N– 1).

У ряді випадків шкала амперметра градуюється з урахуванням наявності шунта, при цьому вимірюваний струм в електричному ланцюзі відраховується безпосередньо за шкалою приладу.

Вимірювання напругив електричних ланцюгах здійснюється за допомогою вольтметрів - приладів, включених паралельно ділянки кола, на якому вимірюється напруга. Обмотку вольтметра виконують з великого числа витків тонкого дроту, тому вона характеризується дуже великим опором.Великий опір необхідно для того, щоб опір ділянки кола, на якому виробляється вимір напруги, при включенні вольтметра практично не змінювалося. При цьому потужність, споживана приладом, виявляється невеликий.

Включені таким чином вольтметри використовуються як прилади безпосередньої оцінки - вони показують безпосередньо числове значення вимірюваної напруги.

У ланцюгах постійного струму зазвичай використовуються вольтметри магнітоелектричної і електромагнітної систем. З метою розширення меж вимірювання вольтметрів послідовно з обмоткою включають таровані додаткові резистори, що поміщаються всередині приладу або окремо від нього (див. Рис. 4, б).

При наявності додаткового опору R доб, включеного послідовно з обмоткою вольтметра, що має опір R в, що підлягає вимірюванню напруга Uрозподіляється пропорційно цим опорам:

U в / U доб \u003d R в / R доб, U доб \u003d U в R доб / R в,

де U в - напруга на затискачах вольтметра (показання вольтметра); U доб - напруга, прикладена до додаткового опору.

Вимірюється напруга U \u003d U в + U доб. З огляду на це вимірювана напруга визначають за показаннями вольтметра U в і відомим опорам обмотки вольтметра і додаткового опору:

U = (1 + R доб / R в) U в \u003d K доб U в,

де додатковий множник До доб \u003d 1 + R доб / R в.

Для розширення меж вимірювання значень напруги в Nраз опір додаткового опору повинно бути більше великого внутрішнього опору вольтметра в ( N‑ 1) раз.

R доб \u003d R в ( N  1).

У багатьох випадках шкала вольтметра градуюється з урахуванням включеного послідовно з його обмоткою додаткового опору, при цьому вимірюється напруга, що діє на затискачах електричного кола, відраховується безпосередньо за шкалою приладу.

Вимірювання електричних опорівздійснюється різними методами. Широко використовується метод амперметра і вольтметра, заснований на застосуванні закону Ома до ділянки електричного кола, який містить вимірюваний опір. За падіння напруги на ділянці кола і струму представляється можливим визначити його опір R x:

R x \u003d U/I,

де U- напруга, що підводиться до вимірюваного опору; I- струм в ланцюзі вимірюваного опору.

Вимірювання великих електричних опорівметодом амперметра і вольтметра здійснюється за схемою (рис. 5, а) І використовується в тих випадках, коли вимірюваний опір значно більше опору обмотки амперметра, послідовно з якою вона була придбана. При цьому нехтують падінням напруги на опорі обмотки амперметра, вважаючи, що підводиться напруга повністю докладено до вимірюваного опору. При точному визначенні вимірюваного опору з урахуванням помилки, що вноситься амперметром, його значення розраховується за формулою

R x \u003d ( U  R а I)/I,

де R а - опір обмотки амперметра.

Вимірювання малих електричних опорівметодом амперметра і вольтметра здійснюється за схемою (рис. 5, б), Яка дозволяє виключити вплив опору обмотки амперметра на точність визначення вимірюваного опору і використовується в тих випадках, коли опір обмотки амперметра можна порівняти з вимірюваним опором. При цьому нехтують струмом через великий опір обмотки вольтметра R в. Для точного визначення опору з урахуванням похибки, що вноситься вольтметром, його значення розраховується так:

R x \u003d U/(I  U/R в).