Мосты для измерения емкостей.
При измерении емкости конденсатора следует учесть, что он обычно обладает потерями. Реальный конденсатор представляется эквивалентной схемой в виде идеальной емкости, последовательно или параллельно соединенной с активным сопротивлением потерь. Шкалы приборов могут градуироваться в значениях тангенса угла диэлектрических потерь конденсатора (tgδ). Так как tgδ зависит от частоты, градуировка прибора действительна для одной частоты, а для других частот необходимо вводить поправку.
На рис. 4.8,а,б показаны схемы мостов для измерения емкости методом сравнения с мерой.
а) б) в)
Рис. 4.8.
Мост показанный на рис. 4.8,а используется для измерения емкости конденсатора с малыми потерями. Условия равновесия моста имеют вид
, 
, 
. (4.19)
Емкость С3 - обычно образцовый конденсатор высокой точности, который не регулируется. Сопротивления R3 и R4 регулируются до уравновешивания моста.
Для измерения емкости с большим значением tgδ используется схема с параллельным включением (рис. 4.8,б), так как при последовательном включении сопротивление R3 должно быть большим. Равновесие моста определяется выражениями
, 
, 
. (4.20)
Метод сравнения с мерой не очень точен при измерении емкости с малым тангенсом угла диэлектрических потерь.
Для измерения емкости и для точного определения tgδ может использоваться мост, схема которого показана на рис. 4.8,в. Условия равновесия описываются выражениями
, 
, 
. (4.21)
В этой схеме С3 – образцовая емкость с малым tgδ, С4 и R4 регулируются до достижения равновесия.
Мосты для измерения методом замещения.
На рис. 4.9 представлены две схемы мостов реализующих метод замещения. Мост параллельного замещения (рис. 4.9,а) используется для измерения высоких импедансов. Этим методом можно измерять неизвестную емкость CX, RX или индуктивность LX, RX. Первоначально мост уравновешивается без подключения неизвестного компонента (CX, RX) или LX, RX) к зажимам 1 и 2 регулировкой R2 и С2. Пусть их значения в равновесии R2a и C2a. Затем подключается CX или LX, а R2 и С2 регулируются до равновесия моста при значениях R2б и, С2б. Если RX превышает 10/(ωC2a), то с погрешностью менее 1% можно определить неизвестные величины из выражений
, 
, 
(4.22)
а) б)
Рис. 4.9.
Другой вариант метода замещения представлен на рис. 4.9,б. Первоначально точки 1 и 2 соединяют и регулируют R2 и C2 до равновесия моста. При этом получают два значения R2а и C2а . После подключения неизвестного компонента к зажимам 1 и 2 получим значения R2б и C2б . Тогда при C2б больше C2а имеем
; 
; 
. (4.23)