3.2. Метод непосредственной оценки

Метод непосредственной оценки реализуется в приборах для измерения сопротивления постоянному току – электромеханических и электронных омметрах.

3.2.1. Электромеханические омметры

Электромеханические омметры строятся на основе приборов магнитоэлектрической системы и в зависимости от величины измеряемого сопротивления могут быть выполнены по схеме с последовательным (рис. 3.6, а) либо параллельным (рис. 3.6, б) включением измеряемого сопротивления.

а б

Рис. 3.6. Электромеханический омметр

Источником питания омметра обычно служит гальванический элемент. Ток, протекающий через магнитоэлектрический прибор в омметре с последовательным включением при разомкнутом ключе Кл, определяется по формуле

, (3.2)

где R_A– сопротивление прибора;R_P– регулировочный резистор.

При постоянных значениях R_A,R_PиUотклонение стрелки прибораопределяется измеряемым сопротивлениемR_xи шкала прибора градуируется в единицах сопротивления. Как следует из (3.2), шкала омметра неравномерна (см. рис. 3.6, а).

Перед проведением измерения сопротивления необходимо установить «размах» шкалы, т.е. отрегулировать омметр так, чтобы при R_x=иR_x= 0 стрелка прибора устанавливалась бы на начальную и конечную отметки шкалы.

При незамкнутых входных зажимах омметра и разомкнутом ключе Кл (что соответствует R_x=) стрелка прибора находится в крайнем левом положении на отметке 0 мкА, следовательно, эта отметка шкалы будет соответствоватьR_x=.

Далее, замкнув ключ Кл, т.е., моделируя R_x= 0, наблюдают отклонение стрелки прибора и регулируют резисторомR_Pток через прибор до установки стрелки на конечную отметку. Омметр такого типа предпочтительно использовать для измерения сравнительно больших сопротивлений (до нескольких килоом), так как при малых значенияхR_xэтот омметр имеет малую чувствительность.

Для измерения небольших сопротивлений, до сотен Ом, применяются омметры, выполненные по схеме с параллельным включением измеряемого сопротивления, уравнение шкалы для которых имеет вид

(3.3)

Как и в схеме с последовательным включением, здесь отклонение стрелки прибора зависит только от R_xпри условии, что остальные члены уравнения (3.3) постоянны. Перед проведением измерения также необходимо установить размах шкалы, моделируя ситуациюR_x= 0 иR_x=и регулируя токIсопротивлением резистораR_P. Для омметра с параллельным включением нулевое положение указателя совпадает с нулевым значением измеряемого сопротивления, а крайнее правое положение стрелки соответствуетR_x=. Шкала такого омметра изображена на рис. 3.6, б.

Омметры, выполненные по схемам рис. 3.6, а, б, выпускаются как отдельные приборы, а также входят в состав комбинированных приборов (тестеров, авометров). Класс точности омметров не ниже 2,5; 4,0.

3.2.2. Электронные омметры

При построении электронных омметров используются два метода измерения: метод стабилизированного токав цепи делителя и методпреобразования измеряемого сопротивления впропорциональное емунапряжение.

Схема измерения сопротивления по методу стабилизированного тока приведена на рис. 3.7, а.

а б

Рис. 3.7. Измерение сопротивления по методу стабилизированного тока

Делитель напряжения, составленный из известного образцового R_обри измеряемогоR_xсопротивлений, питается от источника опорного напряженияU_оп. Падение напряжения на образцовом резисторе усиливается усилителем У с большим входнымсопротивлением. Выходное напряжение усилителя U_вых зависит от значения сопротивления R_x. В качестве индикатора обычно применяется микроамперметр магнитоэлектрической системы, шкала которого градуируетсяв единицах сопротивления. Если усилитель имеет коэффициент усиления К и входное сопротивлениеR_вх>>R_обр, то измеряемое сопротивление определяется выражением

.

Этот вариант схемы омметра применяется для измерения достаточно больших сопротивлений, когда R_x>R_обр.

Для измерения малых сопротивлений (R_x<R_обр) используется схема, представленная на рис. 3.7, б. Измеряемое сопротивление здесь определяется выражением

.

Вторая схема реализована в ряде промышленных миллиомметров, обеспечивающих измерение активных сопротивлений в диапазоне

10^–4…10²Ом с погрешностью 1,5…2,0 %.

Измерение средних и больших (до 10¹⁸Ом) сопротивлений осуществляется с использованием преобразования измеряемого сопротивления в пропорциональное ему напряжение. В основу метода положен принцип работы операционного усилителя (ОУ) постоянного тока с отрицательной обратной связью (рис. 3.8).

а б

Рис. 3.8. Схемы омметров на основе операционных усилителей

Для схемы, представленной на рис. 3.8, а, измеряемое сопротивление R_xопределяется выражением

,

где U_вых– выходное напряжение усилителя;R_обр– образцовый резистор.

При постоянных значениях U_опиR_обрнапряжениеU_выхбудет зависеть только отR_xи, следовательно, шкала микроамперметра может быть отградуирована в единицах сопротивления. Указанная схема применяется в основном для измерения больших сопротивлений в приборах, называемых тераомметрами.

Поменяв местами R_xиR_обр, получим схему (рис. 3.8, б), пригодную для измерения малых сопротивлений (от единиц Ом). Измеряемое сопротивление в такой схеме определяется выражением

.

Применение в одном приборе обеих схем позволяет создать измерители сопротивления с диапазоном измерения от единиц ом до нескольких десятков мегом с погрешностью не более 10 %.