7.2. Способи вимірювання електричного опору

Для вимірювання електричного опору термоперетворювачів в термометрах опору застосовуються зрівноважені і незрівноважені мости, логометри і компенсаційний метод за допомогою потенціометрів постійного струму.

К о м п е н с а ц і й н и й м е т о д (рис. ____) забезпечує найбільшу точність вимірювання електричного опору. До електричного кола батареї Б послідовно підключені зразковий опір і термоперетворювач . За допомогою регулювального движка опору R_р і міліам-перметра в електричному колі встановлюється необхідна сила струму. Опори і з’єднані через двополюсний перемикач П з потенціометром . Потенціометром послідовно вимірюється спад напруги на зразковому опорі і на термоперетворювачі . При однаковій силі струму опір термоперетворювача визначається формулою

.

(7.5)

Таким чином, вимірювання електричного опору зведено до зрівняння спаду напруги на зразковому опорі і на термоперетворювачі, який вимірюється потенціометром з високою точністю. Компенсаційний метод застосовується головним чином в лабораторній практиці.

З р і в н о в а ж е н і м о с т и поділяють на неавтоматичні і автоматичні. В них використовується нульовий метод вимірювання, що дозволяє застосовувати їх в лабораторних умовах для вимірювання опору від 0,5 до 10⁷ Ом, при градуюванні термоперетворювачів опору і точному вимірюванні температури. Схема зрівноваженого моста з трипровідним підключенням термоперетворювача показана на рис. 3.22.

Ця схема мало чутлива до змінювання опору з’єднувальних проводів R_ЗП внаслідок коливання температури навколишнього середовища. Схема має чотири плеча, до яких входять два постійних резистора і , змінний опір R_З і термоперетворювач опору . Джерело струму Б підключено до вершин моста і . В діагоналі моста розміщено нуль-індикатор (гальванометр) ні. Змінюючи опір за допомогою движка вирівнюють спад напруги на плечах і і на плечах і . При цьому сила струму в діагоналі дорівнює нулю, а відношення опору в плечах моста визначається з формули

.

(7.6)

Тоді опір термоперетворювача дорівнює

.

(7.7)

Вимірювання опору термоперетворювачів зрівноваженим мостом практично не залежить від коливань напруги джерела струму Б. Опір з’єднувальних проводів не впливає на , якщо перший множник другого доданка дорівнює нулю тобто . Ця умова задовольняється тільки при одному положенні движка опору R_З. В інших положеннях при відхиленні R_з.п від градуйовочного значення при 20 ^оС виникає похибка вимірювання . Для її зменшення необхідно, щоб постійні опори в плечах і набагато перевищували .

При вимірюванні температури технічними термометрами опору в комплекті з ними звичайно застосовують автоматичні електронні показуючі та самопишучі зрівноважені мости. Схема автоматичного електронного моста змінного струму показана на рис. ______.

Термоперетворювач опору 1 підключений до моста з’єднувальни-ми проводами R_пр по трипровідній схемі. Міст складається з постійних резисторів , , , реохорда R_р, який поділяється движком 2 на дві частини і , підгоночних резисторів і . Він живиться від джерела змінного струму, приєднаного до діагоналі моста . До діагоналі моста підключений електронний підсилювач 6, зв’язаний з реверсивним електродвигуном 3. Двигун за допомогою механічної передачі переміщує в залежності від розбалансу моста движок рео-хорда 2, а також рухому каретку 4 відлікового пристрою 5.

Автоматичні мости розрізняються призначенням, будовою, розмірами, точністю вимірювання та іншими технічними характеристиками. Класи точності автоматичних мостів 0,25; 0,5 і 1,0. Характеристика шкал зрівноважених автоматичних мостів наведені в табл. 7.3.

Л о г о м е т р и магнітоелектричної системи застосовуються в комплекті з термоперетворювачами опору для вимірювання температури. Дія логометра ґрунтується на вимірюванні відношення сил струмів, що проходять у двох паралельних електричних колах, які живляться від загального джерела постійного струму.

Таблиця 7. 3

Тип термоперетворювача	Градуйовочна характеристика	Діапазон показань,
ТСП ( Ом)	Гр. 20	0…300; 0…400; 0…500; 0…650; 300…650
ТСП ( Ом)	Гр. 21	0…100; 0…150; 0…200; 0…300; 0…400; 0…500; 200…500
ТСП ( Ом)	Гр. 22	0…50; 0…100; 0…150; 0…200; 0…300; 0…400; 0…500; 200…500
ТСМ ( Ом)	Гр. 23	0…500; 0…100; 0…150; 0…180; 50…100
ТСМ ( Ом)	Гр. 24	0…25; 0…50; 0…100; 0…150; 0…180; 50…100

Рухома частина логометра (рис. 3.24) – це дві однакові рамки і з тонкого ізольованого дроту, жорстко скріплені між собою і із стрілкою. Рамки розміщені між полюсними наконечниками постійного магніту на осі стального циліндричного осердя. Наконечники, що мають овальні виточки, і циліндричне осердя утворюють змінний зазор, в якому магнітна індукція зменшується від середини наконечників до їх країв.

Рамки живляться постійним струмом від загального джерела струму Б. В рамку струм надходить через відомий опір , а в рамку – через термоперетворювач опору . Електричні струми і направлені так, що обертові моменти рамок М₁ і М₂ діють назустріч один одному. Обертовий момент кожної рамки дорівнює М . Тут постійна залежить від розмірів і кількості витків в рамці.

Якщо = сили струму = . При цьому обертові моменти рамок однакові, а стрілка приладу буде на нульовій позначці шкали.

При змінюванні опору термоперетворювача (нагрівання або охолодження) через одну з рамок тече більший струм. Рухома система приладу обертається в бік дії більшого моменту. При цьому рамка з більшим струмом входить в зазор з меншою магнітною індукцією, друга рамка – навпаки, входить в зазор з більшою магнітною індукцією. Відповідно в одній рамці момент зростає, а в другій – зменшується. Поворот рамок продовжується до того часу, поки їх моменти не стануть однаковими, тобто . Якщо в це рівняння підставити відповідні значення сил струму, що визначаються формулами

; ,

то відношення магнітних індукцій дорівнює

.

Оскільки величина визначається кутом повороту рамок , то

.

(7.8)

При постійних , і кут повороту рамок однозначно визначається опором термоперетворювача, тобто .

З метою виключення похибок вимірювання струм до рамок підводиться за допомогою безмоментних із тонкої золотої стрічки, або маломоментних з бронзового дроту малого діаметра струмопідводів, які утворюють незначний протидіючий момент при повороті рухомої системи приладу.

Логометри, що виготовляються серійно, мають класи точності: переносні – 0,2; 0,5; 1,0, а щитові – 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5.