12.3.1 Измерение сопротивления приборами прямого преобразования

Прямой вид измерений.

Непосредственное измерение сопротивлений с отсчетом по шкале производится стрелочными измерительными приборами, называемыми омметрами, микромметрами (микрометрами), мегаомметрами (мегометрами) в зависимости от величин измеряемых сопротивлений.

В основе этих приборов лежат достаточно простые схемы соединения измеряемого сопротивления R_х, источник тока, напряжение U и измерительного механизма магнитоэлектрической системы.

в случае замкнутого SA обеспечивает отклонение стрелки вправо до конца, имитируя показания . В случае разомкнутого SA стрелка находиться в левом крайнем положении, что соответствует

Известно, что угол отклонения стрелки

, С_I – постоянная прибора по току [ед./дел.].

Тогда

; S_I- чувствительность прибора по току

При постоянстве произведения US_I угол отклонения стрелки прибора будет зависеть от измеряемого сопротивления R_x.

Последовательную схему соединения R_x и R_n используют при измерениях больших сопротивлений, т.к. малые при таком включении мало влияют на изменение силы тока, стрелка прибора почти не изменяет своего положения.

Для измерения относительно малых сопротивлений применяют параллельную схему включения R_x и R_{n .}

В этих приборах перед измерением обязательно производят проверку нулевого положения стрелки. S_I изменяют с помощью R_m.

Показания этих приборов зависят от напряжения питающего источника.

В более cовершенных системах омметров используются магнитоэлектрические измерительные механизмы – логометры, показания которых не зависят от изменения напряжения источника в определенных пределах. Подвижная часть и измерительного механизма состоит из двух рамок, расположенных в поле постоянного магнита. Рамки жестко укреплены на оси пол углом друг к другу. Обмотки рамок соединены так, что вращающие моменты, направленые противоположные стороны.

откуда

или

Показания прибора следовательно не зависят от напряжения источника питания, с изменением напряжения отношение токов остается неизменным.

Эти приборы могут применяться для измерений с погрешностью порядка 1,5…10%.

При использовании этих приборов нужно помнить, что напряжение, приложенное к , ток через , задаются самим прибором и не могут быть выбраны произвольно (в омметрах это 1,5…6 В, в мегаомметрах – 100, 500, 1000 или 2500 В).

Косвенный вид измерений.

Метод аперметра и вольтметра.

Измерить ток и напряжение по одной из схем.

Значение измеряемого сопротивления можно определить из выражения:

,

где - показания V и A.

Погрешность измерения состоит из погрешности амперметра и вольтметра (погрешность косвенного измерения) и погрешности метода, обусловленной потреблением энергии измерительными приборами и зависящей от схемы включения.

Погрешность косвенного измерения – см. выше.

Относительная погрешность метода:

Погрешность метода можно уменьшить, если вычислять с учетом схемы включения.

(а) ;

(б) .

Если же учитывать схему включения, т.е. использовать выражение

, то для измерения низкоомных сопротивлений необходимо использовать схему (а), для измерения высокоомных сопротивления – схему (б).

Использование электромеханических амперметров и вольтметров, и тем более цифровых, позволяет резко повысить точность измерений сопротивления. Относительная погрешность измерения сопротивления может не превышать 0,1…0,2 %.

Несмотря на некоторые неудобства, связанные с необходимостью отсчета показаний двух приборов и выполнения вычислений, метод А и V находит широкое применение, особенно для измерения сопротивлений обмотки мощных электрических машин и аппаратов. Преимущества этого метода состоят в возможности выполнения измерений при практически любых значениях тока и напряжения, охватываемых диапазонами измерений А и V и в диапазоне измеряемого сопротивления (от до Ом).

Прямой вид измерений, как и косвенный, может быть реализован применением цифровых омметров, цифровых вольтметров, позволяющих получать результаты измерений с высокой точностью.