1.2. Незрівноважений режим роботи моста постійного струму

У незрівноваженому режимі вольтметр в схемі рис.9.1 використовується не як індикатор нуля, а як вимірювач напруги, отже і діагональ BD називається вимірювальною. Основним методом розрахунку мостових схем у незрівноваженому режимі є метод еквівалентного генератора. Суть метода полягає у наступному: по відношенню до гілки BD з опором (тобто з повним внутрішнім опором вольтметру) вся схема замінюється одним еквівалентним генератором з електрорушійною силою та внутрішнім опором

(рис. 9.2). Тоді струм у діагоналі BD визначається як . Розглядаючи як сумарний опір схеми відносно вузлів В та D при короткому замиканні джерела живлення та виключеному зі схеми опорі отримаємо . (9.3)

Рис.9.2

розраховується для режиму холостого ходу в гілці ВD

. (9.4)

Тоді струм в діагоналі моста становить

. (9.5)

З останнього рівняння як частинний випадок при умові І=0 витікає і отримана раніше умова рівноваги мостової схеми (9.2). Отже в незрівноваженому режимі, по-перше, показання вольтметру залежить від Е та опору вольтметра, по-друге, має місце нелінійна залежність І = f( R₁). В чому ж полягає особливість такого режиму? Даний режим дозволяє проградуювати вольтметр в діагоналі моста в одиницях опору чи процентах від номінального опору і виконувати вимірювання опору в невеликому околі певного номінального значення без застосування магазину опорів. Дійсно, якщо представити невідомий вимірюваний опір

,

то рівняння (9.5) приймає вигляд

, (9.6)

що підтвержує вищевикладене. Такий міст називають процентним.

Рис. 9.3

Одну з суттєвих вад розглянутих мостів, що працюють у незрівноваженому режимі - залежність показань від напруги живлення, можно усунути, якщо замість вольтметра використати логометр, як це показано на рис. 9.3. Робота схеми зрозуміла з рисунку і не потребує додаткових пояснень.

1.3. Чутливість мостових схем

Важливою характеристикою мостових схем є їх чутливість. Мостову схему можна розглянути, як вимірювальний прилад, що складається з двох перетворювачів: вольтметра, як покажчика рівноваги та мостового ланцюга. Отже чутливість всього приладу визначається добутком чутливостей вольтметра та мостової схеми

. (9.7)

Чутливість стрілочного вольтметру визначається як , де - кут повороту стрілку вольтметра. Чутливість безпосередньо мостового ланцюга може характеризуватись одним з 3 варіантів:

чутливістю за струмом

, (9.8)

чутливістю за напругою

, (9.9)

чутливістю за потужністю

, (9.10)

де - показання відповідно амперметра, вольтметра чи ватметра, включених до вимірювальної діагоналі моста.

В (9.7) використовується одна з цих форм, відповідно до того, який прилад (вольтметри, амперметр чи ватметр) ввімкнено у вимірювальну діагональ моста.

Розглянутий на рис. 9.1 одинарний міст постійного струму застосовується для вимірювання опорів в діапазоні 10¸10⁶ Ом.

Основними джерелами похибок вимірювання мостових схем є:

1) неточність підгонки резисторів в магазині опору;

2) невідповідність відношення R₂/R₄ його номінальному значенню;

3) кінцеве значення кроку зміни резистора, або похибка дискретності.

При вимірюванні опорів R_x < 10 Ом на результат суттєво впливають ще 2 складові похибок – похибка від кінцевого опору проводів, якими підключається в схему вимірюваний опір R_x, та похибка від дії термо-е.р.с., що виникає у місцях з’єднання клем моста та з’єднуючих проводів (у випадках, коли останні виготовлені з різних материалів, а місця їх з’єднання мають різну температуру).

Перша складова значно зменшується схемним шляхом, пов’язаним з ускладненням схеми мостів (т.з. подвійні мости), а друга – методикою проведення вимірювань.