5.4 Вимірювальні кола у вигляді зрівноважених мостів

На рисунку 5.6 приведена схема живлення від стабілізатора струму. При цьому операційний підсилювач П1 служить для неперервної підтримки нульового потенціалу точки а, а П2 підтримує рівновагу самого моста, подаючи через резистор в точку б струм такого значення і полярності, щоб напруга на вимірювальній діагоналі моста була рівна нулю.

Рисунок 5.6 - Схема живлення від стабілізатора струму

Резистор є масштабним, оскільки визначає . Так коло забезпечує просто лінійну залежність між і , якщо робочими плечима моста є опора , що змінюються з різними знаками опору, бо при любому

, (5.14)

, (5.15)

. (5.16)

6 Зменшення похибок від впливу паразитних опорів і завад у вимірювальних колах

6.1 Вплив опору лінії втрат

Вимірювальний перетворювач з’єднаний з елементами вимірювального кола за допомогою ліній у вигляді проводів або кабелю. При включенні перетворювача послідовно з його опором включається опір з’єднувальних проводів і контактів , а при паралельному включенні – опір, який визначається струмами втрат .

Рисунок 6.1 – Генераторний перетворювач

При включенні генераторного перетворювача (рисунок 6.1) наявність опорів приводить до зменшення вихідної напруги на опорі навантаження вимірювального кола, порівняно з ЕРС , оскільки . (6.1)

При виключені параметричного перетворювача, вихідною величиною якого є , опір, який включається у вимірювальне коло, через наявність відрізняється від опору перетворювача і визначається з виразу

. (6.2)

Похибка при наявності повинна враховуватись для перетворювачів, які мають відносно малий опір (термопари), при роботі з вимірювальним колом, із малим вхідним опором. Похибка виключається, якщо . Похибка від повинна враховуватись для перетворювачів, які мають великий внутрішній опір (п’єзоелектричні та гальванічні перетворювачі).

6.2 Зменшення впливу опорів з’єднувальних проводів і контактів

Зменшення впливу опорів з’єднувальних проводів і контактів досягається за рахунок схема чотирьохклемного включення (рисунок 6.2).

Рисунок 6.2 - Схема чотирьохклемного включення

При такій схемі струм підводиться до струмових клем 1 і 2, а падіння напруги на опорі знімається з потенціальних клем 3 і 4. Струми , які протікають в струмовому і потенціальних колах, розрізняють на декілька порядків, і в стільки ж разів зменшується падіння напруги на опорах проводів 3’ і 4’ порівняно з проводами 1’ і 2’.

6.3 Зменшення впливу струмів втрат

Зменшення впливу струму втрат досягається використанням схеми еквівалентного захисту. Для цих цілей ізолятор, через який проводять провідник, розділяють додатковим металічним електродом, який приєднують до точки вимірювального кола. Він має мати потенціал, якомога ближчий до потенціалу проводу, який проходить через ізолятор. Як приклад розглянемо схему включення мікроамперметра (рисунок 6.3) для вимірювання струму через високоомний резистор .

Рисунок 6.3 - Схема включення мікроамперметра для вимірювання струму через високоомний резистор

При відсутності захисного електроду струм через мікроамперметр більший струму через резистор на величину

, (6.3)

де - падіння напруги на резисторі;

- опір ізоляції.

Таким чином відносна похибка вимірювання струму складає

. (6.4)

Для зменшення цієї похибки ізолятор розділяться захисним електродом Е, який приєднується до точки б. Тоді струм через мікроамперметр відрізняється від струму через резистор на величину

, (6.5)

де ( ) – падіння напруги на мікроамперметрі;

- опір ізоляції між проводом і захисним електродом.

В результаті використання еквівалентного захисту, похибку вимірювання струму вдається зменшити в k разів, при

. (6.6)

Схема еквівалентного захисту широко використовується для зменшення впливу ємності між кабелем і екраном, який шунтує опір перетворювача.