книги из ГПНТБ / Сафонов А.С. Специальная электротехника учеб. для воен.-мор. команд.-инженер. училищ

М е т о д т е р а о м м е т р о в

Для измерения очень больших сопротивлений поряд­ ка тераом (101 2 Ом) используется косвенный метод из­ мерения или электронные тераомметры. При косвенном методе измерения (рис. 15.14) резистор сопротивлением гх соединяется последовательно с образцовым высокоомным резистором сопротивлением г0 , образуя делитель

По такой схеме измерения построен, в частности, тераомметр типа МОМ-4 (ЕС-4), который состоит из ряда образцовых резисторов, усилителя постоянного тока с индикатором и блока питания. Тераомметр имеет девять пределов измерения: от 2 кОм до 100 ТОм. Погрешность измерения составляет 1,5—20% в зависимости от значе­ ния измеряемой величины и, следовательно, предела из­ мерений.

М е т о д с р а в н е н и я

Измерение сопротивлений по методу сравнения мож­ но производить с помощью одинарных и двойных мостов постоянного тока (§ 14.10). Эти приборы дают более точ­ ные измерения, чем другие способы.

§ 15.5. ИЗМЕРЕНИЕ ИНДУКТИВНОСТЕЙ И ЕМКОСТЕЙ

Измерение индуктивностей и емкостей обычно произ­ водится косвенным методом и с помощью стрелочных

320

приборов, баллистического гальванометра, а также ме­ тодом специальных мостов. Косвенный метод, дающий относительно низкую точность измерений, применяется обычно для технических измерений. Остальные методы дают более точные измерения.

При косвенном методе измерения приборы и катушки или конденсаторы с неизвестными индуктивностями или емкостями собираются по одной из схем (рис. 15.15), которые подклю­ чаются к источнику переменного напряжения известной частоты и снимаются при этом показания.

измерительных приборов. Значения индуктивностей и ем­ костей в зависимости от схемы измерения определяются из выражений:

321

чении прибора под напряжение переменного тока стрел­ ка отклоняется, и по ее отклонению определяют измеряе­ мую величину. Угол отклонения стрелки пропорционален измеряемой емкости конденсатора

Из этого выражения следует, что показания прибора зависят только от величины измеряемой емкости. Прибор имеет различные пределы измерения.

Рис. 15.17. Мост для измерения индуктивностей

Мост для измерения индуктивностей (рис. 15.17) со­ стоит из образцовой катушки с индуктивностью Ь0 и ак­

322

Уравновешивание моста обычно производится путем изменения сопротивлений магазинов резисторов. Добив­ шись равновесия моста и сняв при этом отсчеты, опреде­ ляют индуктивность и сопротивление катушки.

В состав моста для измерения емкостей (рис. 15.18) входят образцовый конденсатор Со, включенный последо­ вательно с магазином резисторов г0> конденсатора, ем­ кость которого измеряется, представленного эквивалент­ ной схемой в виде емкости Сх и активного сопротивле-

Рис. 15.18. Мост для измерения емко­ стей

ния гх, и два магазина резисторов г\ и г2 . Резистор г0 включается для получения в плече образцового конден­ сатора угла сдвига, равного углу сдвига в плече изме­ ряемой емкости. В диагонали моста включены гальвано­ метр и источник питания.

При уравновешенном состоянии такого моста можно

v

Тангенс угла потерь определяется по уравнению

323

Уравновешивание моста производится следующим об­ разом. Выключив г0 и включив схему под напряжение, регулируют Г\ и г2 до минимальной силы тока в гальва­ нометре. Затем, включив г0 и регулируя его величину и величины Г\ и г2, добиваются полного равновесия моста. Добившись равновесия моста и сняв при этом отсчеты, определяют величину емкости конденсатора.

до 30 Гц часто называют инфразвуковыми частотами. За абсолютный эталон частоты принята частота обращения Земли вокруг своей оси, равная 1/86400 Гц, так как сред­ ние солнечные сутки содержат 86 400 с. В качестве пер­ вичных эталонов частоты используются генераторы вы­ сокостабильных колебаний.

промышленной частоты обычно применяются стрелочные частотомеры.

Стрелочные частотомеры обычно изготовляются элек­ тромагнитной, электродинамической, ферродинамической или детекторной системы. Катушки таких приборов включаются в специально разработанные схемы, состоя­ щие из резисторов, катушек индуктивности и конденса­ торов, причем эти схемы разработаны таким образом, чтобы отклонения подвижной системы прибора были про­ порциональны частоте переменного гока. На рис. 15.19 представлены схема электромагнитного частотомера и кривые тока в катушках прибора. В цепь одной катушки логометра включены катушка индуктивности L \ и кон­ денсатор С\, настроенные в резонанс при частоте f\, а в цепь другой — L 2 и С2 , настроенные в резонанс при ча­

324

клонения подвижной системы прибора. Поэтому шкала прибора градуируется непосредственно в единицах ча­ стоты. По этой схеме изготовляются частотомеры типа ЭЧ на разные пределы измерений от 50 до 1500 Гц (рис. 15.19). Эти приборы не отличаются большой точ­ ностью и применяются для технических измерений.

Рис. 15.19, Схема и кривые тока электромагнитного частото­ мера

На рис. 15.20 приведена схема включения стрелочного частотомера ферродинамической системы. Частотомер представляет собой логометр, в цепь одной пары А\ ка-

Рис. 15.20. Схема ферродинамического частотомера

,тушек которого включен резистор г, а в цепь другой А2 — катушка индуктивности L и конденсатор С. Цепи кату­ шек соединены между собой параллельно и подобно вольтметру включаются непосредственно на напряжение сети, частота которого измеряется. При прохождении по катушкам сил токов 1Х и 12 создаются два противополож­ но направленных вращающих момента, под действием

325

разности которых подвижная система прибора поворачи­ вается. При установившемся положении подвижной си­ стемы моменты катушек равны. Но силы токов в парал­ лельных цепях прибора распределяются обратно пропор­ ционально их сопротивлениям, при низких частотах со­ противление г практически не зависит от частоты, а со­ противление х зависит. Следовательно, угол отклонения подвижной системы определится по выражению

(15.27)

Таким образом, угол поворота подвижной системы зависит от частоты тока, поэтому стрелка прибора, шка­ ла которого отградуирована непосредственно в единицах частоты, покажет значения измеряемой частоты.

Следует отметить, что некоторые типы ферродинамических частотомеров работают по резонансной схеме, причем параметры L и С подбираются так, чтобы резо­ нанс напряжений в ветви с этими параметрами наступал при частоте, несколько меньшей нижнего предела изме­ рений данного частотомера. В результате сила тока в ре­ зонансной ветви и, следовательно, отклонение подвижной системы прибора в большей степени зависят от измеряе­ мой частоты. Такие частотомеры обычно снабжаются до­ полнительным устройством, состоящим из дросселя, кон­ денсатора и нескольких резисторов в виде катушек.

И з м е р е н и е з в у к о в ы х ч а с т о т

Существует несколько методов измерения звуковых частот, основными из которых являются метод непо­ средственной оценки, мостовой метод и метод сравнения.

Непосредственное измерение звуковых частот обыч­ но производится с помощью измерителей частоты, назы­ ваемых часто конденсаторными частотомерами. Принцип действия таких приборов основан на регистрации числа заряд-разрядов конденсатора. Действительно, если кон­ денсатор С (рис. 15.21) периодически заряжать от батареи и разряжать через стрелочный гальванометр G, меняя положение переключателя П, то средняя сила тока /, ре­ гистрируемая гальванометром, будет прямо пропорцио-

326

нальна количеству заряд-разрядов в секунду и, очевид­ но, частоте / переключения переключателя

I==qf==CUf. (15.28)

Следовательно, если частотой переключений переклю­ чателя П управлять током, частоту которого необходимо измерить, то показания гальванометра будут пропорцио­ нальны значению измеряемой частоты. При неизмен­ ных С и U шкала прибора может

быть отградуирована в единицах частоты.

В качестве переключателя, как правило, применяется электрон­ ный коммутатор, в частности элек­ тронная лампа с сеткой. Когда на сетку лампы подается отрицатель­ ная полуволна исследуемого на­ пряжения, лампа запирается и происходит заряд" конденсатора. При положительной полуволне напряжения на сетке лампа ста­ новится проводящей, и конденса­ тор разряжается. Для увеличения длительности отпирания и запи­ рания лампы за половину периода на входе частотомера ставят уси­

литель и ограничитель, которые преобразуют входное синусоидальное напряжение в напряжение прямоуголь­ ной формы. В результате происходят более полные за­ ряд и разряд конденсатора, а следовательно, и более точное измерение частоты напряжения.

По такой схеме построены наиболее совершенные кон­ денсаторные частотомеры типа ИЧ-6 и ИЧ-7. Принципи­ альная схема последнего показана на рис. 15.22 без бло­ ка усилителя-ограничителя. Преобразованное в блоке напряжение измеряемой частоты подается на сетку лам­ пы Л, которая выполняет роль электронного коммутато­ ра. При отрицательной полуволне измеряемого напря­

327

лампа Л3. Диоды Л 4 введены в схему для ограничения напряжения заряда и разряда конденсатора до заданной величины. Для проверки и регулировки чувствительно­ сти частотомера в схеме имеются образцовый генератор на 10 кГц и переменный резистор в цепи индикатора.

Рис. 15.22. Схема измерителя частоты ИЧ-7

ствляется специальным переключателем. На всех преде­ лах для отсчета имеется общая равномерная шкала, имеющая 100 делений, цена которых определяется пре­ дельными значениями измеряемой частоты.

При измерении звуковых частот мостовыми методами

328

ниєм ги г2 и rs, а четвертое — состоит из резистора со­ противлением г4 , катушки индуктивностью L и конденса­ тора емкостью С, соединенных последовательно. Усло­ вие равновесия рассматриваемого моста определяется выражением

с помощью электронного осциллографа или по методу

частотой foЕсли, изменяя известную частоту, добиться такого положения, чтобы частоты подводимых напряже­ ний относились друг к другу как целые числа, то на эк­ ране осциллографа будут неподвижные фигуры Лиссажу (рис. 15.24,6). Проводя горизонтальную и вертикальную

329