3.2. Работа схемы

В измерительную схему микрометра (рис.3.2) входит мост переменного тока, в два плеча которого включен дифференциальный индуктивный датчик, а в другие плечи моста включены резисторы R1, R2, R3, R4.

Рисунок 3.2 – Измерительная схема микрометра

Напряжение питания моста подводится к диагонали моста (точки а,b). Состояние моста определяется соотношением сопротивлений, включенных в плечи моста, и характеризуется наличием или отсутствием напряжения в измерительной диагонали моста (точки c,d). Величину напряжения в измерительной диагонали моста можно определить приближенно по формуле:

,

где R1, R2, R3, Z2, и Z1 – сопротивления плеч моста;

U – напряжение в диагонали питания моста;

ΔU – напряжение в измерительной диагонали моста.

Пред началом работы с помощью концевых мер устанавливают индуктивный датчик в исходное состояние, при котором воздушные зазоры δ₁ и δ₂ равны. Как известно, для магнитных систем, имеющих большие воздушные зазоры, сопротивлением магнитной цепи можно пренебречь. При этом сопротивление индуктивного датчика зависит только от его конструкции и величины зазоров. Следовательно,

, тогда ,

где Z – комплексное сопротивление датчика; R - активное сопротивление обмотки датчика; L - индуктивность датчика; ω - круговая частота; μ -магнитная проницаемость; δ -длина зазора; w -число витков обмотки.

Обычно конструктивные параметры обеих частей в дифференциальном датчике идентичны и сопротивление определяется только величиной зазора. При равных зазорах сопротивления датчиков равны, т.е. Z1 = Z2, мост уравновешен, при этом в измерительной диагонали отсутствует напряжение. Кроме того, равны их активные сопротивления R1 = R2. Тогда,

.

При отклонении линейного размера от эталонного мост входит в разбаланс и в измерительной диагонали появляется напряжение переменного тока, пропорциональное отклонению размеров. Для устранения влияния величины напряжения питания применяется стабилизация с помощью схемы, содержащей барьер Б и резисторы R4 и R5.

Для измерения сигналов разбаланса моста используется магнитоэлектрический прибор, обладающий наибольшей чувствительностью, но измеряющий только напряжение постоянного тока. Поэтому необходимо преобразовать измеряемый сигнал переменного тока в постоянный, для этого в схеме используется кольцевой демодулятор, выполненный с помощью диодов VD1–VD4. Кольцевой демодулятор является фазочувствительным двухполупериодным выпрямителем, на вход которого (точки в,г) подается измеряемое напряжение. На выходе демодулятора включен гальванометр (точки в,д), шкала которого проградуирована в микронах. Для работы демодулятора необходимо подавать коммутирующее напряжение для отпирания диодов (точки е,д). Через резисторы R7 и R8 в точки е и д подаются равные напряжения, которые в положительный полупериод отпирают диоды VD1 и VD3, а в отрицательный полупериод соответственно VD2 и VD4, обеспечивая этим цепь для прохождения измеряемого тока через гальванометр.

Конденсатор С, включенный на выходе демодулятора, служит для сглаживания пульсаций. В цепи гальванометра включен резистор R6, с помощью которого регулируется чувствительность прибора. Для расширения диапазона измерения в цепь гальванометра включаются резисторы R9 и R10. Сопротивления R₀, R₀΄, и R₀΄΄ служат для установки электрического нуля микрометра.