9.3.3 Компенсаційна методика вимірювання електроопору зразка
Методика базується на порівнянні падіння напруги на досліджуваному зразку та еталонному резисторі. Виконуються вимірювання за допомогою потенціометра (принцип роботи потенціометра пригадайте самостійно). Точність вимірювань – до 5 ·10-4 %. Принципова схема експерименту наведена на рис.9.8. Батарея G, регулювальний реостат Rp та калібрувальний резистор Rо формують ланцюг робочого струму потенціометру. До движка резистора Rо через нуль-гальванометр Г за допомогою перемикача S по черзі підключають еталонний опір RN або зразок RХ.
Рисунок 9.8 – Принципова схема вимірювання електричного опору з використанням потенціометру.
Визначення електричного опору зразка полягає в компенсаційному вимірюванні падіння напруги на еталонному опорі та досліджуваному зразку по яких протікає однаковий струм. Схема працює наступним чином: Спочатку ключ S замкнутий на зразку. Для вимірювання падіння напруги на ньому регулюють потенціометр до тих пір, поки стрілка гальванометра Г не встановиться на нуль. Далі ключ S перемикають на еталонний опір, і знову встановлюють стрілку гальванометра на нуль, але цього разу шляхом зміни RN (каліброваного магазину опорів).
При обох вимірюваннях сила струму однакова, але в першому випадку вона дорівнює I=Uх/Rх, а в другому - I=UN/RN, де Uх та UN – падіння напруги при першому та другому вимірюваннях, відповідно. Оскільки в обох випадках послідовність елементів, включених до електричного ланцюгу однакова, то Uх = UN. Таким чином отримаємо:
Rх = RN (9.14)
Перевага компенсаційної методики полягає в тому, що внаслідок відсутності струму в момент рівноваги, опір провідників, що з’єднують зразок та еталон з потенціометром не впливає на результат. Це дозволяє збільшити їх довжину, що особливо актуально під час вимірювань при високих температурах.
9.3.4 Безконтактні методики вимірювання електроопору зразка
Якщо нема можливості виготовити зразок у вигляді проволоки, стрічки чи тонкого стрижня, то застосовують безконтактні методики визначення електричного опору. Найпоширенішими з них є вимірювання за допомогою трансформатора, або з використанням вихорових струмів.
Вихорові струми досить часто використовують в дефектоскопії матеріалів та виробів. Величина та розподіл вихорових струмів по перерізу зразка залежать від електричних та магнітних властивостей матеріалу, форми та розмірів зразка, наявності об’ємних дефектів, форми індукційної котушки.
Якщо зразок має форму кільця, то для визначення електричного опору його ставлять замість вторинної обмотки трансформатора з роз’ємним сердечником. Первинна обмотка трансформатора намотана на середній стрижень сердечника та підключена до змінного струму. Принципова схема установки для визначення опору з застосуванням трансформатора зображена на рис. 9.9.
Рисунок 9.9 – Принципова схема установки для вимірювання електричного опору за методикою трансформатора.
Розподіл магнітного потоку Ф, що виникає в середньому стрижні, між крайніми стрижнями сердечника залежить від величини навантаження вторинних обмоток (зразка 1 і W1 ), та може регулюватися шляхом зміни опору магазину резисторів Rм, підключеного до W1. Вимірювання опору зразка зводиться до урівноваження магнітних потоків Ф1 і Ф2 в крайніх стрижнях сердечника. Вимірювання потоків здійснюється за допомогою котушок W2 і W3: рівні потоки наводять рівні ЕДС в ідентичних котушках, цьому відповідає нульове показання гальванометра Г. Для компенсації можливої несиметричності схеми за відсутності зразка і розімкненого ланцюга котушки W1 нуль-гальванометр підключений до движків змінних резисторів R1 і R2. Електричний опір зразка розраховується за формулою:
,
(9. 15)
де RМ – опір магазину резисторів, W1 – кількість витків у вторинній обмотці трансформатора.