2. Методыизмерения

Методы измерения выделяются в зависимости от их взаимодействия с мерой, их классификация показана на рис. 1.5.

Рис. 1.5. Классификация методов измерения

Приметоде непосредственной оценкизначение измеряемой величины определяется по отсчетному устройству измерительного прибора, шкала кото- рого заранее проградуирована при помощи многозначной меры.

Методы сравнения с мерой основаны на применении в схеме измерения меры известной величины, однородной с измеряемой.

Принулевом методеизмерения разность измеряемой и известной вели- чин сводится к нулю, что фиксируется нуль-индикатором – высокочувстви- тельным прибором.

При высокой точности мер и высокой чувствительности нуль-индикатора может быть достигнута высокая точность измерения.

Широкое применение указанный метод нашел для измерения сопротив- лений с помощью одинарных мостов постоянного тока. Принципиальная схема моста Р-333 приведена на рис. 1.6.

Сопротивленияr_x,r₁,r₂иrсоставляютплечи моста. Сравнительное плечоr

представляет собой четырехдекадный плавнорегулируемый магазинсопротив-

ленийсверхним пределом измерения9999 Ом(10009 +1009 + 109+

+9). Плечи отношенияr₁/r₂содержатвосемь катушек сопротивлений. При помощи переключателя плеч различ- ные комбинации соединений этих ка- тушек позволяют получитьr₁/r₂= n=

=100; 10; 1; 0,01; 0,001; 0,0001. В

диагонали моста включаются источ- ник питания и нуль-индикатор, в ка- честве последнего используется маг- нитоэлектрический гальванометр, включаемый в схему припомощи

Рис. 1.6. Принципиальная схема одинарного моста Р-333

кнопок «Вкл. Г», «Грубо» или «Точ- но». Измеряемое сопротивление под- ключается к мосту с помощью зажи-

мов «1 – 2 – 3 – 4». Измерение сопротивленияr_xсостоит в том, что при замкну- тых контактах сначала «Грубо», а затем «Точно» изменяют сначалаr₁, r₂, а за- темrи добиваются равновесия моста (отсутствия тока гальванометра). При этом уравнение равновесия моста имеетвид:

r_xr₂r₁r;

(1.14)

r_x

^r1r =nr.r₂

(1.15)

Придифференциальном методеразность измеряемой величины и вели- чины известной определяется при помощи измерительного прибора.

Примером измерения дифференциальным методом является измерение напряженияU_xпостоянного тока при помощи дискретного делителяRнапря- женияUи вольтметраV(рис. 1.7).

Неизвестное напряжение определяется выражением:

U_xU₀ΔU_x,

(1.16)

где^U₀известное напряжение на делителе;^ΔUxразность напряжений, изме- ренная вольтметром.

Широкое применение дифференциальный метод нашел в компенсацион-

ных приборах. Принципиальная схема высокоомного компенсатора постоян- ного тока приведена на рис. 1.8.

Образцовые сопротивленияr_ниr, вспомогательный источникE_вспирегу-лируемое сопротивлениеr_вспобразуют рабочую цепь. Измерение припомощи

компенсатора начинают с установки рабочего тока в этой цепи. Переключа- тельSAставят в положение «НЭ», при этом гальванометр Гподключается по- следовательноснормальнымэлемен-

томE_НЭ, являющимся образцовой ме- рой ЭДС. Изменяяr_всп, устанавливают

Рис. 1.7. Измерение напряжения дифференциальным методом

такой ток через сопротивленияr_ниr, при котором выполняется условие

U_abIr_нE_НЭ, (1.17)

и ток через гальванометр будет равен нулю. В этом случае ЭДС нормального элементаE_НЭкомпенсируется падением напряжения, созданным рабочим то- комIна сопротивленииr_н.

Установив рабочий ток, подключив к зажимамU_xизмеряемое напряже- ние и поставив переключательSAв положение «x», изменяют сопротивлениеrдо тех пор, пока гальванометр не покажет отсутствие тока.

В этом случае измеряемая ЭДСE_x(или измеряемое напряжениеU_x) ком- пенсируется падением напряжения, созданным рабочим током на сопротивле-

нии

r_bd. Тогда

^Ubd

Ir_bd

U_x, (1.18)

при этом величинаr_вспне должна изменяться. Решая совместно уравнения

(1.17) и (1.18), получим:

r

U ^EНЭr.

(1.19)

bd

н

Основным преимуществом компенсационного метода является то, что при компенсации от источника измеряемой ЭДС или напряжения не потребля- ется ток, т. е. величина ЭДС или напряжения измеряется без погрешностей, обусловленных потреблением электрической энергиикомпенсатором.

Рис. 1.8. Принципиальная схема высокоомного компенсатора

^{Кроме того, измеряемые}E_x

илиU_x

сравниваются непосредственно с

ЭДС нормального элемента, поэтому эти измерения обеспечивают более высо- кую точность, чем приборы непосредственной оценки.

Приметоде замещенияпроизводится поочередное подключение на вход прибора измеряемой и известной величин, по двум показаниям прибора оцени- вается значение известной величины.

Примером метода замещения является схема для измерения неизвестного сопротивления электронным осциллографом по измеренным падениям напря- жения на образцовом и неизвестном сопротивлениях. Для измерения активных и комплексных сопротивлений методом сравнения с известным сопротивлени- емR₀применяют схему, приведенную на риc.1.9.

Приизмерении активного сопротивленияr_xключКдолжен бытьзамкнут.На входосциллографа поочередно подается падение напряжениянаr_xилиr₀.Регулировкойr₀добиваются равенстваэтихнапряжений,чтосоответствуетr_x=r₀.

Приметоде совпаденияизмеряют разность между измеряемой величи- ной и величиной, воспроизводимой мерой, используя совпадение отметок шкал или периодических сигналов. Примером этого метода является измерение ин- дуктивности при помощи электронного прибора E7-9 резонансного типа.

Рис. 1.9. Схема измерения сопротивления методом замещения

При совпадении измеряемой индуктивности с образцовой индикаторная лампа прекращает мигание и переходит в режим свечения. Измеряемая индук- тивность получается равной известной индуктивности прибора, участвующей в измерении.

2. ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГОРЕШЕНИЯ