8.2 Мостовые и резонансные методы измерения l, c.

Для измерения ёмкости, индуктивности, взаимной индуктивности и тангенса угла потерь конденсаторов применяются мосты переменного тока. Схемы которых отличаются большим разнообразием. Схема одинарного четырехплечевого моста переменного тока такая же как на рисунке 8.5. за исключением того. Что вместо активных сопротивлений R1,R2,R3,R4 используются комплексные сопротивленияZ1,Z2,Z3,Z4 а вместо источника питания постоянного тока используется источник питания переменного напряжения. Условие равновесия одинарного моста переменного тока будет иметь вид:

Z1Z3 =Z2Z4 (8.9)

В схеме моста переменного тока равновесие наступит только при равенстве произведений модулей комплексных сопротивлений противолежащих плеч и равенстве сумм их фазовых сдвигов, т.е.

Z1Z3 =Z2Z4

φ1+φ3 =φ2+φ4 (8.10)

при измерении значения активных и реактивных составляющих одновременно изменяются и модуль и фаза , поэтому мост переменного тока можно привести к состоянию равновесия большим или меньшим числом переходов от регулирования одного параметра к регулированию другого. Так например ,если в двух смежных плечах включены активные сопротивления (φ=0), то в двух других смежных плечах должны быть сопротивления одного характера – или индуктивности, или емкости.

Для измерения емкости конденсаторов без потерь используется мостовая схема, приведенная на рисунке 8.6а. Условие равновесия для этой схемы имеет вид

R1/wCобр =R2/wCх (8.11)

Где Собр – образцовый конденсатор переменной ёмкости, откуда Сх =(R2/R1)Cобр (8.12)

Мостовая схема для измерения индуктивности приведена на рисунке 8.6б. В качестве плеча сравнения здесь так же используется конденсатор переменной емкости Собр. Полагая что активное сопротивление катушки пренебрежительно мало (R_L=0), получим условие равновесия

wLx/wCo=R2R4 (8/13)

от куда Lx=R2R4Cобр (8.14)

Погрешность моста переменного тока так же определяется погрешностями значений элементов образующих мост, переходных сопротивлений контактов, чувствительностью схемы и индикатора. Мосты переменного тока больше, чем мосты постоянного тока подвержены влиянию помех и

Рисунок 8.6. Схемы измерений емкости и индуктивности мостом переменного тока

паразитных связей между плечами, плечами и землёй, мостом и оператором. Именно поэтому даже пи тщательном экранировании моста и принятии других мер защиты, погрешность мостов переменного тока больше чем погрешность мостов постоянного тока. Промышленность выпускает мосты переменного тока классов точности от 0,1 до 5,0. Мостовые измерители L,CиRимеют ряд идентичных элементов, поэтому они могут совмещаться в одном комбинированном приборе – универсальном измерительном мосте. Мосты переменного тока работают обычно на низких частотах 100Гц и 1000Гц. При работе на повышенных частотах погрешность измерения резко возрастает.

Резонансный метод измерения основывается на определении резонансной частоты колебательного контура, составленного из образцового и измеряемого элементов (индуктивностей и емкостей) Этот метод применяется для измерения индуктивностей и емкостей только на невысокой частоте, так как на низких частотах резонансные явления проявляются недостаточно резко, что не позволяет получить высокую точность измерения.