2. Измерительные схемы и дистационные передачи а) Компенсационная схема измерения

Компенсационный (или потенциометрический) метод измерения напряжения состоит в том, что на определенном участке электрической цепи измеряемое напряжение уравновешивается (компенсируется) известным падением напряжения (рис.8).

Рис. 8 Компенсационная схема измерения ДС

В схеме имеются: - НЭ (нормальный элемент), ЭДС которого = 1,0195 В; остается постоянным очень долго при нормальной эксплуатации.

• R1 - переменный резистор, с помощью его регулируется постоянство силы тока питания J_n.

• R2 – сравнительный резистор с постоянным сопротивлением очень большой величины, предназначен для настройки тока питания по нормальному элементу НЭ.

• R3 – реохорд со шкалой в милливольтах. У него сопротивление пропорционально его длине. Снабдив скользящий контакт стрелкой, можно подсчитать падение напряжения в мВ на единицу длины реохорда, нанести отметки на шкале в мВ или (если известна градуировка термопары) в ⁰С и по положению движка реохорда определять ЭДС термопары.

При измерении прежде всего устанавливают рабочий ток питания по НЭ. Для этого замыкают выключатель Р1. В основной цепи потенциометра Е – Р1 – R2 – R3 – RJ возникает питающий ток J_n; если он выбран правильно, то падение напряжения на резисторе R2 будет равно ЭДС НЭ, т.е. U_аб = R_2*J_n = Е_нэ. Это контролируется переведением переключателя Р2 на контакт К: НЭ соединяется с концами резистора R2. Если по цепи НЭ – R2 – Г идет ток, то стрелка гальванометра отклоняется, а это значит, что Е_нэ  R_2*J_n. Передвигая движок реостата R1, изменяют силу тока J_n и добиваются такого положения, когда стрелка прибора установится на нуле: тока в цепи гальванометра нет и Е_нэ = J_n*R₂, т.е. ток питания выбран правильно. Затем измеряют ЭДС термопары; переводят переключатель Р2 в положение И, а перемещением движка реохорда R3 устанавливают стрелку гальванометра на нуль. В этом случае измеряемая термо-ЭДС равна падению напряжения U_ба, значение же U_ба определяют по шкале в милливольтах.

Б) Измерительный мост

Рис. 9 Схема измерения сопротивлений с помощью измерительного моста

Если четыре резистора включить в замкнутый четырехугольник (рис.9) и в одну диагональ включить источник напряжения У, а в другую – гальванометр Г, то получится мост для измерения сопротивлений. Резисторы R1, R2 и R3 подбирают таким образом, что при замкнутых выключателях Р1 и Р2 мост оказывается в равновесном состоянии, т.е. ток через гальванометр не идет. В этом случае потенциалы точек А и В одинаковы, а напряжение U_БВ = U_АБ и U_ГВ = U_АГ.

Если в уравнения подставить значения соответствующих токов и сопротивлений, разделить почленно одно уравнение на другое, то после сокращений получим R₄ = R_2*R₃ / R₁. Очевидно, что при определенных постоянных сопротивлениях R₁ и R₃ для создания равновесия можно подобрать определенное значение R₂. Следовательно, для каждого значения R₄ можно подобрать такое значение R₂, что равновесие не нарушится, а ток в диагонали АВ будет равен нулю. Сопротивление резистора R₂ можно отчитывать по неподвижной шкале. Зная сопротивление терморезистора и его зависимость от температуры, можно шкалу, вдоль которой движется ползунок со стрелкой П, отградуировать в ⁰С.

Мостовые схемы применяют для измерения сопротивления, температуры, деформации и других величин, а также как элементы сравнения при автоматическом регулировании различных параметров.