книги из ГПНТБ / Савенко, В. Г. Измерительная техника учеб. пособие

где Et— э. д. с. при температуре/;

£ 20 — э. д. с. при температуре 20° С.

Согласно ГОСТ 1954—64 насыщенные нормальные элементы в зависимости от точности определения э. д. с. и ее стабильности делятся на три класса: 0,001; 0,002 и 0,005. Наименование класса показывает допустимое изме­ нение э. д. с. за год. Так, например, к нормальному эле­ менту класса 0,005 предъявляется требование, чтобы изме­ нение э. д. с. за год не превышало 50 мкв, а э. д. с. при 20° С находилась в пределах от 1,01850 до 1,01870 в.

Элементы двух первых классов применяют только для особо точных метрологических работ, для поверки нор­ мальных элементов класса 0,005 и ненасыщенных элемен­ тов. Элементы класса 0,005 используются при точных ла­ бораторных поверочных измерениях, например в компен­ саторах постоянного тока для поверки приборов с непос­ редственным отсчетом классов 0,1; 0,2 и 0,5.

Насыщенные нормальные элементы обладают внутрен­ ним сопротивлением от 500 до 1500 ом; для сохранения ус­ тойчивости э. д. с. эти элементы нельзя нагружать током более 1 мкА. В момент измерения ток, проходящий через нормальный элемент, не должен превышать несколько тысячных микроампер. Нормальные элементы следует обе­ регать от сотрясений и опрокидываний, защищать от сол­ нечных лучей, сильных источников света, хранить и при­ менять при возможно более постоянной температуре (не превышающей 10—40° С).

Ненасыщенные нормальные элементы отличаются от насыщенных тем, что при температуре выше + 4 ° С раст­ вор электролита не содержит свободных кристаллов сер­ нокислого кадмия. Согласно ГОСТ 1954—64 эти элементы выпускаются класса 0,02. Они обладают несколько боль­ шим разбросом э. д. с.: при 20° С от 1,0186 до 1,0194 в; изменение величины э. д. с. за год допускается до 200 мкв; внутреннее сопротивление равно 300—600 ом. К достоин­ ствам ненасыщенных элементов надо отнести малую зави­ симость э. д. с. от изменения температуры порядка

0,0002% на Г С .

20

Меры электрического сопротивления изготавливают з виде образцовых резисторов, выполненных на одно значе­ ние сопротивления, кратное десяти— от ІО-5 до ІО9 ом, или в виде магазинов сопротивлений. Последние представ­ ляют собой набор образцовых резисторов, смонтирован­ ных в одном корпусе и снабженных коммутирующим (пе­ реключающим) устройством, которое позволяет получить

вость против окисления. Меры большого сопротивления и магазины сопротивления 106-И 09 ом изготовляют из мик­ ропровода, диаметр которого исчисляется микронами.

На рис. 1.6 показано устройство образцового резисто­ ра. Проволока 1 намотана на металлический или фарфоро­ вый каркас 2, который прикреплен (припаян) к корпусу 3 так, что проволока оказывается герметизированной в по­ лости между каркасом и корпусом. Это предохраняет про­ волоку от влаги и обеспечивает стабильность величины со­ противления резистора во времени. Концы 4 катушки при­ соединены к зажимам 5' и 5", 6' и 6". Ток к катушке под­ водят через токовые зажимы 5' и 5", а падение напряже­ ния на катушке измеряют на потенциальных зажимах 6'

21

и б"; зажимы 5' и 6', а также 5" и 6" электрически соедииены между собой. Для охлаждения обмотки в корпусе имеются отверстия. Температуру обмотки определяют с по­ мощью термометра через отверстие 7 в крышке 8.

Если образцовый резистор из манганина включается в цепь при температурах от 10 до 35° С, то поправку на изме­ нение его сопротивления от температуры не вносят. При проведении особо точных измерений ее вычисляют по фор­ муле

шения между параметрами этих схем определяем из ра­ венства их полных сопротивлений

22

эффекта близости и т. д.

При низких частотах переменного тока (не превышаю­ щих звуковые) величины L0 и С0 очень малы. В этом слу­ чае полное сопротивление катушки с достаточным прибли­ жением будет

а степень безреактивности катушки, характеризуемую по­ стоянной времени, представим в виде

уменьшения значений L0 и С0 в катушках сопротивления применяются различные виды намотки провода. При кон­ струировании безреактивных резисторов надо учитывать, что в случае малоомных катушек сопротивления большое влияние на т оказывает индуктивность L0 катушки, а в слу­ чае многоомных сопротивлений — емкость С0. Малоомные безындуктивные катушки получают с помощью бифиляр­ ной обмотки, при которой провод складывается вдвое и на­ матывается на цилиндрический каркас. Уменьшение емко­ сти С0 при бифилярной обмотке достигается секционирова­ нием обмотки катушки, так как при последовательном сое­ динении емкостей отдельных секций общая емкость обмот­ ки уменьшается. Существуют и другие виды обмоток для уменьшения постоянных времени катушек сопротивления. Значения т безреактивных резисторов колеблются в пре­ делах от ІО-8 до ІО-6 сек.

Точность изготовления катушек сопротивления обуслов­ лена ГОСТ 6864—62, согласно которому предусматривают­ ся следующие классы точности: 0,002; 0,005; 0,01; 0,02 и 0,05. Цифра указывает наибольшее допустимое отклонение (в процентах) действительного значения сопротивления катушки от номинального, при токе, не превышающем оп-

23

ределешюго значения. Если на катушке нет указания на величину тока, то надо исходить из того, что мощность, вы­ деляемая в измерительной катушке сопротивления, не должна превышать 3 вт, а при точных измерениях— 1 вт.

Магазины сопротивлений являются образцовыми мера­ ми с переменным значением сопротивлений. Применяемые в магазинах катушки сопротивлений обычно имеют про­ стую бифилярную обмотку.

Вмагазинах сопротивлений, -изготавливаемых для из­ мерений с повышенной точностью в цепях переменного то­ ка, для уменьшения постоянной времени катушек приме­ няют более сложные обмотки. Часто магазины сопротивле­ ний используются в качестве реостатов или потенциомет­ ров для регулирования тока или напряжения в электриче­ ских цепях.

Взависимости от способа переключения сопротивлений магазины делятся на штепсельные и рычажные.

Ш т е п с е л ь н ы е м а г а з и н ы имеют набор катушек сопротивлений, соединенных последовательно. Каждая катушка подсоединяется к латунным пластинам так, как показано на рис. 1.8, а. Латунные пластины можно соеди­ нять между собой с помощью штепселей — конических стержней, вставляемых в специальные гнезда, и тем самым закорачивать катушки. При полностью вставленных штеп­ селях все катушки сопротивлений будут закорочены и соп­ ротивление магазина будет минимальным, и наоборот, ес­ ли все гнезда будут свободны от штепселей, сопротивление магазина будет максимальным. Общее переходное сопро­ тивление магазина, возникающее в местах контактного соединения штепселей с латунными пластинами, непосто­ янно, так как набор разных по значению сопротивлений осуществляется различным числом катушек (вставленных штепселей). Кроме того, переходное сопротивление каж­ дой катушки зависит от плотности соприкосновения и чи­ стоты поверхностей штепселей и пластин. Этот недостаток штепсельных магазинов можно свести к минимуму, если создать такую схему магазина, при которой набор необхо­ димого сопротивления осуществляется всегда одним и тем же количеством штепселей (рис. 1.8,6).

Схема р ы ч а ж н о г о м а г а з и н а сопротивлений показана на рис. 1.9. Такие магазины состоят из несколь­ ких декад. Концы однотипных катушек сопротивлений для каждой декады подсоединяются к контактам, по которым скользят щетки, жестко скрепленные с рычагами. Суммар»

24

5)

Рис. 1.8. Схемы штепсельных магазинов сопротивления:

а — с переменным; б — с постоянным числом вставленных штепселей

Рис. 1.9. Схема рычажного магазина сопротивлений

25

ное сопротивление магазина отсчитывается по положению рычагов в каждой декаде.

Магазины сопротивлений выпускаются следующих классов точности: 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5 и 1,0. При ра-

пользованы как двухполюсники или четырехполюсники. Катушки индуктивности изготавливают на величину от 0,0001 до 10 гн, а катушки взаимной индуктивности — от

0,001 до 0,1 гн.

Меры индуктивности применяются для измерения в це­ пях переменного тока. Каждая катушка кроме собственной индуктивности Lo имеет межвитковую емкость С0 и некото­

С0 и R в данном случае стремятся получить минимальны­ ми, то (1.3) можно привести к виду:

26

где /о = -----

2л V Ч, С0

Из этого выражения следует, что действующая в изме­ рительной цепи индуктивность Ьэ зависит от частоты / и ее отношения к собственной резонансной частоте /о катушки. Катушки индуктивности характеризуются добротностью Q~(i)Lo/Ra, где Ra определяется из (1.2).

Мерами переменных и взаимных индуктивностей слу­ жат магазины индуктивностей и вариометры.

М а г а з и н ы и н д у к т и в н о с т е й представляют со­ бой набор катушек индуктивностей, расположенных в од­ ном корпусе с переключающими устройствами. Чтобы при различных значениях индуктивностей не изменилось ак­ тивное сопротивление цепи, предусмотрены катушки сопро­ тивления, замещающие активное сопротивление Ra вклю­ чаемых катушек индуктивности.

В а р и о м е т р ы изготовляют из двух индуктивно свя­ занных катушек. Плавно меняя их взаимное расположение, можно изменять коэффициент взаимной индуктивности. Катушки вариометра соединяют последовательно или па­ раллельно. Это позволяет менять общую индуктивность вариометра в зависимости от угла поворота одной катуш­ ки относительно другой. Угол поворота отсчитывается по шкале, а значения индуктивности и взаимной индуктивно­ сти определяют по градуировочным таблицам.

Меры электрической емкости изготовляют в виде об­ разцовых измерительных конденсаторов постоянной и пе­ ременной емкостей и магазинов емкостей.

В о б р а з ц о в ы х к о н д е н с а т о р а х постоянной емкости диэлектриком является воздух или слюда. Такие «воздушные» и «слюдяные» конденсаторы имеют большое сопротивление изоляции и малые потери в диэлектрике; их

ших габаритов они выпускаются до емкости 0,01 мкф. Кон­ струкция образцовых конденсаторов определяется рабо­

27

чим напряжением: при низких напряжениях пластины пло­

ших размерах и потому широко применяются как образцо-

Рис. 1.11. Образцовый конденсатор со слюдяной изоляцией

вые и рабочие меры, а также в магазинах емкостей. Слю­ дяные конденсаторы выпускаются с номинальным значе­ нием емкости от 0,01 до 1 мкф\ диэлектрические потери и температурный коэффициент емкости у них в несколько раз больше, чем у воздушных.

(рис. 1.12,6) типа. В последнее время образцовые конден­ саторы малой емкости (от 1 до 4 - ІО3 пф) изготавливают с воздушно-кварцевым или воздушно-полистироловым ди­ электриком, а большой емкости— (до ІО8 пф) — со стирофлексным.

В качестве образцовых конденсаторов переменной ем­ кости применяются исключительно воздушные конденсато­ ры с высококачественной изоляцией ротора от статора и

28

совершенным отсчетным устройством. Максимальная ем­ кость таких конденсаторов не превышает 0,001 мкф, поте­ ри в диэлектрике tg ö = 1 0 ~ 4, погрешность установки емко­ сти составляет 0,05-=-0,1%, температурный коэффициент

пример две Т-образные схемы, симметричные относительно общего среднего провода. Несимметричные схемы исполь­ зуются на частотах выше 1,5 Мгц. Предельная номиналь­

29