Мости постійного струму в нерівноважному режимі

Мости постійного струму, що працюють у нерівновагому режимі, застосовуються, як вимірювальні перетворювачі опору (або зросту опору) у постійний струм або в напругу.

Принцип дії й призначення нерівноважних мостів розглянемо на двох прикладах мостів, опори плечей яких при рівновазі однакові. Схеми цих мостів наведені на мал. 19. Будемо також вважати, що у вимірювальну діагональ включений великий опір навантаження (наприклад, опір вольтметра або вхідний опір підсилювача), істотно перевищуючий опори плечей моста: .

У першому варіанті, представленому на мал. 19 а), опір, приріст якого необхідно перетворити у відповідну зміну напруги, включений в одне із плечей моста. Очевидно, що при = 0 міст урівноважений, і напруга в його вимірювальній діагоналі між точками 2 й 1 також дорівнює 0. При зміні цього опору напруга у вимірювальній діагоналі буде змінюватися відповідно до функції перетворення:

.

Позначимо відносний приріст опору через  , тоді

Малюнок 15 – Мости постійного струму в нерівноважному режимі.

, .

У ряді випадків може представитися можливість диференціального включення змінних опорів у різні плечі моста, як це показано на мал. 19 б. При такому включенні чутливість такого перетворювача подвоюється, і функція перетворення має вигляд:

.

Функція перетворення відносного приросту опору в напругу є

.

З виражень для функцій перетворення видно, що:

- нерівновагий міст може застосовуватися як вимірювальний перетворювач приросту опору в напругу,

- у загальному випадку функція перетворення не є лінійною,

- погрішність перетворення породжується нестабільністю напруги живлення моста, а також погрішністю виготовлення й нестабільністю опорів плечей.

Метрологічні характеристики нерівновагих мостів наведені в п. 5.3. Для тензорезистивних мостів, функція перетворення яких лінійна, нормується відносна погрішність двочленною формулою. Якщо нелінійність нерівноважного моста проявляється значно, для них нормується приведена основна погрішність.

Мости змінного струму Умови рівноваги мостів змінного струму

Мости змінного струму призначені для вимірювання комплексних опорів елементів електричних схем. Тому напруга живлення цих мостів - змінна, а плечі моста суть комплексні опори, як це показано на мал. 20 а). На мал.20 б) і в) показані схеми мостів окремого виду, призначені для вимірювання ємності конденсатора (мал. 20 б) і індуктивності котушки (мал. 20 в).

Умова рівноваги мостів змінного струму виводиться за аналогією з виводом умови рівноваги мостів постійного струму (п. 5.1.1) і в остаточному підсумку виражається рівністю

,

де - вимірюваний комплексний опір (імпеданс), - комплексні опори - плечі моста.

Малюнок 16 – Мости змінного струму.

Застосовуючи експонентне представлення комплексних чисел, перепишемо цю умову у вигляді:

.

По ознаці рівності комплексних чисел, цій рівності відповідає система двох рівностей

.

Це означає, що врівноважувати міст змінного струму необхідно по двох компонентах: по модулю й фазі. Для контролю стану рівноваги моста необхідно застосовувати фазочутливий нуль-індикатор, що дозволяє фіксувати не тільки зміни амплітуди струму у вимірювальній діагоналі, так й інверсію фази цього струму, яка відбувається при переході через положення рівноваги.