Пример: Транспортная логистика
Я ищу:
На главную  |  Добавить в избранное  

Физика /

Компенсационный метод измерения

Документ 1 | Документ 2 | Документ 3 | Документ 4

←предыдущая  следующая→
1 2 3 



Скачать реферат


КОМПЕНСАЦИОННЫЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ

Компенсационный метод (метод противопос¬тавления) измерения заключа-ется в уравновешивании, осуществляе¬мом включением на индикатор равно-весия либо двух электрически

Рис. 7.2, Схема компенсации на¬пряжений

не связанных между собой, но противоположно направленных напряжений или ЭДС, либо двух раздельно регулируемых токов. Компенсационный ме-тод исполь¬зуют для непосредственного срав¬нения напряжений или ЭДС, то-ка и косвенно для измерения других электрических, а также неэлектри¬ческих величин, преобразуемых в электрические.

Применяют следующие схемы компенсации: а) напряжений или ЭДС (рис. 7.2); б) электрических токов (рис. 7.3).

Рис. 7.3. Схема компенсации токов

Схема, показанная на рис. 7.2, наиболее распространенная. В ней изме-ряемое напряжение Ux компенсируется равным, но про¬тивоположным по знаку известным напряжением UK. Падение на¬пряжения UK создается током / на изменяемом по значению ком¬пенсирующем образцовом сопротивлении RK. Изменение Rк про¬исходит до тех пор, пока UK не будет равно Ux. Момент компен¬сации определяют по отсутствию тока в цепи магнитоэлектриче¬ского гальванометра G; при этом мощность от объекта измерения не потребляется.

Компенсационный метод обеспечивает высокую точность изме¬рения.

Компенсаторами или потенциометрами называют устройства, предна-значенные для измерения методом компенсации напряжения или э.д.с., а также ряда других электрических величин, связанных с напряжением или э.д.с. с функциональной зависимостью (например, I, P, R, и др.).

В практических схемах компенсаторов для обеспечения необходи¬мой точности измерения ток I в рабочей цепи определяют не ампер¬метром непо-средственной оценки, а компенсационным методом с помощью эталона ЭДС нормального элемента. Нормальные эле¬менты обеспечивают постоянную во времени ЭДС, равную 1,01865 В при температуре 20 °С, внутреннее сопро-тивление 500—1000 Ом, ток перегрузки 1 мкА. С изменением температуры окружающей среды значение ЭДС уменьшается на каждый градус повыше-ния температуры:

Et = E20 - 0,00004 (t - 20) - 0,000001 (t ~ 20)2, (7.3)

где E t — ЭДС при температуре t, °С; E20 — ЭДС при 20 °С.

Схема компенсатора представлена на рис. 7.4. Она содержит источник вспомогательной ЭДС Eвсп для питания рабочей цепи, в которую включают регулировочное Rp, компенсирующее RK и образцовое RH сопротивления. К зажимам НЭ подключают нор¬мальный элемент, ЭДС которого Eнэ, к зажимам X — искомую ЭДС Ех. В качестве индикатора равновесия используют высо-ко¬чувствительный магнитоэлектрический гальванометр G.

При работе с Компенсатором выполняют две операции:

1) устанавливают ток / в рабочей цепи компенсатора с помощью источ-ника вспомогательной ЭДС Eвсп (положение 1 переключа¬теля В);

2) измеряют искомую ЭДС Ех (положение 2 переключателя В).

Для установки рабочего тока предварительно определяют темпе¬ратуру окружающей среды, затем по (7.3) вычисляют точ¬ное значение ЭДС нор-маль¬ного элемента для данной температуры. Далее устанав¬ливают образ-цовое сопротив¬ление RH, значение которого выбирают в зависимости от значений тока в рабочей це¬пи и ЭДС при температуре t (сопротивление RK состоит из катушки с постоянным значе¬нием сопротивления и после¬довательно соединенной с ней температурной декадой). За¬тем переключа-тель В ставят в положение 1 и ЭДС

Рис. 7.4. Схема компенсатора

нормального элемента противопоставляют падению напряжения на Ru, кото-рое регулируется с помощью изменяющего значение тока / в рабочей цепи резистором Rp. Момент компенсации соответствует нулевому отклонению гальванометра G, т. е. Eнэ = IRn.

После установления рабочего тока I для измерения Ех переключатель В ставят в положение 2 и регулировкой образцового компенсирующего сопро-тивления Rк вновь доводят до нуля ток в цепи гальванометра G. Тогда

(7.4)

где I — значение тока, установленное при положении 1 переклю¬чателя В;RK— значение образцового компенсирующего сопро¬тивления, при котором имеет место состояние равновесия.

Сопротивление RK выполняют по специальным схемам, кото¬рые обеспе-чивают постоянное сопротивление между точками 3, 4 и переменное сопро-тивление между точками 3, Д, а также необхо¬димое число знаков и точность отсчета.

Указанным условиям удовлетворяют схемы с замещающими (рис. 7.5) и шунтирующими декадами (рис. 7.6). В схеме с замещаю¬щими декадами все секции верхних декад полностью дублированы соответствующими секциями нижних декад. Переключатели двух одинаковых декад связаны механически. При перемещении пере¬ключателей общее сопротивление остается неизмен-ным: если умень¬шаются значения сопротивлений верхних декад, то увеличи-ваются значения сопротивлений нижних декад, и наоборот. Компенсирую¬щее напряжение можно снимать с верхних или нижних декад. Каждая после-дующая декада имеет сопротивление секции в десять раз меньше предыду-щей. Р схеме с шунтирующими декадами при каждом положении двойных переключателей одна секция верхней декады шунтируется девятою секциями нижней декады, при этом

Рис. 7.5, Схема с замещающими декадами

общее сопротивление между точками 3 и 4 (см. рис. 7.4) остается неизмен-ным. Ток через ceкции сопротивлений нижней декады Г в десять раз меньше тока ' через секции сопротивлений верхней декады, т. е.

Компенсирующее напряжение можно определить так:

UK=mUA + Nuб,

где m, n — соответственно число включенных секций верхней и нижней де-кад; UA, U Б — падения напряжения на отдельных секциях соответствую¬щих декад.

Рассмотренные вари¬анты выполнения сопро¬тивления RK обеспечи¬вают неизменность его полного значения, а сле¬довательно, и неизмен¬ность тока I в момент компенсации, если ЭДС вспомогательного источ¬ника Eвсп — const.

В зависимости от зна¬чения сопротивления рабочей цепи различают ком-пенсаторы постоянного тока большого сопротивления (высокоомные 10—40 кОм, ток рабочей цепи 10~3 — 10~4 А, порядок измеряемого напряжения 1—2,5 В, погрешность измерения 0,02 % от измеряемой величины) и малого со-противления (низкоомные 10-1000 Ом; ток рабочей цепи 0,1- 0.001 А, поря-док измеряемого напряжения до 100Мв, погрешность

измерения 0,5% от измеряемого значения.

Высокоомные компенсаторы при¬меняются для измерений в высокоом-ных цепях, где из-за ус¬ловий успокоения гальванометра и согласования его сопротив¬ления с сопротивлением схемы применяют высокоомные галь¬ванометры, а потому целесообразно иметь высокоомный и цепь самого ком-пенсатора. Низкоомные компенсаторы применяют¬ся в противоположных ус-ловиях. Высокоомные компенсаторы рассчитываются на измерение напря-жений порядка I—2,5 в, имеют рабочий ток в главной рабочей цепи 10~s —10 ~* а и со¬противление этой цепи 10000—40000 ом.

Низкоомные компенсаторы рассчитаны на измерение на¬пряжений менее 100 мв , сопротивление главной рабочей цепи их имеет величину от десятков до 2000 ом и ток в главной ра¬бочей цепи 10 ~1—10~3 а.

Как высокоомные, так и низкоомные компенсаторы пред¬назначены для поверки измерительных приборов и мер (шун¬тов, делителей, измерительных катушек, нормальных элемен¬тов и пр.), а также для выполнения всякого рода рабочих из¬мерений.

Компенсационный метод относится к наиболее точным сре¬ди методов и приборов, предназначенных для измерения на¬пряжений: погрешность его может иметь порядок 0,01% и да¬же 0,0011%.

В компенсаторе постоянного тока, как и в любом другом приборе, по-строенном на косвенном методе измерения, резуль¬тирующая погрешность измерения (абсолютная или относи¬тельная) является функцией частных по-грешностей, вносимых каждым элементом схемы. В компенсаторе к таким элементам относятся нормальный элемент, гальванометр, сопротивления RH и R—чем точнее выполнены эти элементы, тем точнее ре¬зультат измерения.

Своей высокой точности компенсаторы постоянного тока обязаны при-сутствию в схеме нормального элемента, э. д. с. которого известна с точно-стью до тысячных долей процента, с которым (косвенным образом) произво-дится сравнение неиз¬вестного напряжения или э. д. с.

Для облегчения расчета допустимой погрешности измере¬ния большая часть современных компенсаторов снабжается формулой, указанной в инст-рукции к пользованию прибором. В этой формуле допустимые для данного компенсатора по¬грешности, возникающие за счет несовершенства изготовле¬ния элементов схемы, остающиеся постоянными в процессе из¬мерений, объ-единяются в постоянный член уравнения и не требуют постоянного пересче-та.

Переменной величиной в формуле является сопротивление Rbc, которое в процессе работы может принимать разные значения в зависимости от по-рядка измеряемого напряжения и от опыта экспериментатора.

При измерении ЭДС источников с большим внутренним сопро¬тивлением или напряжений, действующих в высокоомных цепях, входное сопротивление магнитоэлектрических и электронных вольтмет¬ров может быть недоста¬точно большим, поэтому целесообразно использо¬вать диффе-ренциальный или компенсационный метод.

Дифференциальный метод основан на изме¬рении разности между

Рис. 7.7. Схема измерения постоянного напря¬жения дифференциальным методом

измеряемым и образцовым напряжением при их неполной компен¬сации. Схема измерения представлена на рис. 7.7. Высокоомный электронный вольтметр У! с чувствительным пределом служит для измерения разностного напряжения

←предыдущая  следующая→
1 2 3 



Copyright © 2005—2007 «Mark5»