§ 16.7. Компарирующие методы измерений

Компарирующий метод измерения (метод сравнения) заключается в том, что измеряемую величину сравнивают тем или иным спосо­бом с однородной известной величиной, воспроизводимой мерой. Измерительные мосты используют для измерения методом сравнения параметров резисторов, конденсаторов и индуктивных катушек. В измерительную диагональ аЬ (табл. 16.8) включен нуль-прибор, служащий для фиксации отсутствия тока (напряжения), а в диагональ cd — источник тока. Одно плечо моста — измеряемый объект Rx, остальные-меры. Процесс измерения сводится к уравновешиванию моста, т. е. к •лбору таких значений мер (переменных), при которых ток (на­пряжение) в измерительной диагонали равен нулю. В уравновешенном мосте измеряемая величина является однозначной функцией мер:

В табл. 16.8 приведены схемы уравновешенных мостов. Компенсаторы напряжения служат для измерения напряжения ме­тодом сравнения. В компенсаторах постоянного тока сравнение измеряемого напряжения производят с напряжением нормального элемента (мерой, воспроизводящей э.д.с.). В компенсаторах перемен­ного тока сравнение переменного напряжения осуществляют с напря­жением источника, режим которого контролируется измерительным прибором.

Таблица 16.8

Схема измерительного моста	Уравнения для вычисления измеряемых параметров
Мост постоянного тока
Двойной мост постоянного тока для измерения малых сопротивлений
Мосты для измерения параметров конденсаторов а) при малых углах потерь

б) При больших углах потерь
В) высоковольтный мост с раздельным уравновешиванием
Мост для измерения параметров катушек
Мост для измерения взаимной индуктивности

Измерение происходит в два этапа: 1) установление (кон­троль) тока измерительной цепи по гальванометру при постоянном токе и амперметру при переменном; регулирование тока произ­водят с помощью резистора Rн; 2) компенсация измеряемого напря­жения при постоянном токе путем подбора положения движка потен­циометра Яд, при котором ток гальванометра равен нулю; при переменном токе компенсацию напряжения осуществляют двумя потен­циометрами R1 и R2. Схемы компенсаторов постоянного и перемен­ного тока приведены в табл. 16.9.

Таблица 16.9

Схема компенсатора	Результат измерений
Компенсатор постоянного тока
Двухкоординатный компенсатор переменного тока

§ 16.8. Резонансный метод измерения параметров индуктивных катушек и конденсаторов

Приборы, служащие для измерения параметров индуктивных кату­шек и конденсаторов при повышенной и высокой частоте, называют измерителями добротности или Q-метрами. Этими приборами можно измерять кроме добротности емкость конденсатора и индуктивность катушек. Упрощенная схема <2-метра приведена на рис. 16.3, а. Прибор состоит из генератора синусоидального напряжения Гн. Частоту гене­ратора можно изменять от десятков килогерц до сотен мегагерц. Напряжение генератора поддерживают строго на одном уровне. Кроме того, в приборе имеется измерительный конденсатор Со и высоко частотный вольтметр V.

К зажимам ab подключают измеряемую индуктивную либо образцовую катушку, прилагаемую к прибору, а к зажимам — измеряемый конденсатор. При измерении параметров катушки конденсатор не подключают.

На рис. 16.3,6 приведена схема замещения измерителя доброт­ности, в которой

где J — ток эквивалентного источника тока; bL, gL — реактивная и активная проводимости катушки при параллельной схеме замещения;

gc — активная проводимость при параллельной схеме замещения кон­денсатора ; ql, Qc - добротность катушки и конденсатора соответ­ственно. Проводимости и добротности соответствуют частоте /, на которой проводятся испытания.

Порядок измерения параметров катушки:

1) к зажимам ab подключают измеряемую катушку; зажимы cd разомкнуты;

2) задают частоту /, на которой предполагается проводить измерения;

3) устанавливают заданное напряжение генератора Ui, измеряя его вольтметром (переключатель К в положении 1);

4) подключают вольтметр к конденсатору Со (переключатель К в положении 2),

5) изменяя емкость Со, подбирают такое ее значение, при котором напряжение Ui на Со максимально;

6) по заданным значениям /, l/i и измеренному 1/2 вычисляют

Порядок измерения параметров конденсатора:

1) к зажимам ab подключают образцовую катушку из прилагае­мых к прибору и производят измерения ее добротности и индук­тивности (порядок измерения катушки см. ранее);

2) к зажимам cd подключают конденсатор;

3) не изменяя частоты и напряжения источника, измеряют пара­метры катушки при подключенном конденсаторе. В результате по­лучают новые значения С'о и U2;

4) по результатам измерения вычисляют