44. Компенсационные приборы с фотогальванометрическими характеристиками.

Для усиления слабых сигналов постоянного тока и медленноменяющихся токов и напряжений применяют гальванические усилители (ГУ). Их основными элементами являются магнитоэлектрический гальванометр и преобразователь угла поворота рамки в электрический параметр. Применяются фотоэлектрические и трансформаторные преобразователи.

Принципиальная схема фотоэлектрического усилителя.

В исходном состоянии при I_вх = 0 рамка гальванометра (Г) устанавливается так, что освещенность фоторезистора (ФР) световым лучом, отраженным от зеркала Г – одинакова и ток через R_H то есть I_вых= 0. появление тока в рамке Г вызывает её отклонение, в результате чего освещенность ФР изменяется, что приводит к изменению значения его сопротивления. Баланс схемы нарушается в результате чего в R_H протекает ток I_вых (усилившись в n - раз). ОЛ – осветительная лампа.

Действие трансформаторных преобразователей, применяемых в ГУ основано на индуктировании ЭДС в рамке Г, помещенной в переменное магнитное поле неподвижных катушек, размещенных на полюсных наконечниках постоянного магнита.

1 - рамка МЭГ, 2- неподвижная катушка, 3-постоянный магнит, 4- цилиндрический сердечник.

При повороте рамки на некоторый угол относительно нейтрального положения под действием напряжения в рамке наводится ЭДС переменным магнитным полем катушки, эта ЭДС идет на выход через конденсатор. L и C служат для разделения цепей по переменному и постоянному току соответственно. ГУ имеют преимущество по сравнению с УПТ: магнитный уровень шумов, стабильность нуля. Недостатки: они неинерционны и чувствительны к механическим воздействиям.

Измерение малых постоянных токов и напряжений с высокой точностью очень важно. Обычные показывающие и регистрирующие приборы не отвечают требованиям по чувствительности, точности и быстродействию. В значительной степени этим требованиям соответствуют ФГКП, в которых используются фотогальванометрические преобразователи.

Принципиальная схема фотогальванического микровольтметра.

П од  действием измеряемой ЭДС Е_Х , в рамке гальванометра (Г) возникает ток, который отклоняет рамку на угол  . Световое пятно от лампы (Л) попадает на дифференциальное фотосопротивление (ДФ), что приводит к перераспределению освещенности ДФ сопротивление плеч изменяется (разбалансировка моста). В результате в мосту и выходной цепи появляется ток, который создает на R_K напряжение U_K=IR_K, направленное на встречу Е_Х и стремящееся скомпенсировать её. Полной компенсации в схеме не произойдет, так как для поддержания рамки в отклоненном состоянии (в противном случае I_ВЫХ = 0) в её цепи должен протекать некоторый ток некомпенсации  (I_НК). При достаточно большой чувствительности гальванометра можно считать, что    I_НК= 0 (но он есть) и Е_Х≈ U_K= I_ВЫХR_K. По величине I_ВЫХможно судить о  Е_Х. Для измерения I_ВЫХ используют магнитоэлектрические милли – или микроамперметры, шкала которого проградуирована в единицах напряжения. В схеме предусмотрены зажимы (на R_H) для включения регистрирующего прибора, с помощью которого можно осуществлять запись показаний.

Принципиальная схема фотогальванического микроамперметра.

В момент компенсации ток I'_Х , который является частью измеряемого тока I_Х, ответвляется в Г и уравновешивается током  I_К , который составляет определенную часть I_ВЫХ. Если предположить, что R_Г гальванометра: R_Г<< (R₁ + R₂) и R_Г <<R_Х, а чувствительность гальванометра высокая, то будут выполняться равенства:   или

. То есть ток, измеряемый прибором     будет пропорционален току I_Х.