Tilto išmatavimai
Tilto grandinė - elektros grandinės elementų (varžų, lygintuvų diodų ir kt.) sujungimo schema, kuriai būdinga tilto atšaka tarp dviejų grandinės taškų, kurie nėra tiesiogiai prijungti prie elektros energijos šaltinio. Tilto grandinė yra pagrįsta Vitstono tilto grandine (1 pav.).
Tilto grandinės veikimo principas grindžiamas tuo, kad kai varžų santykis tilto atšakose lygus За / Зб = ЗНС/Зд, tilto įstrižainėje (indikatoriaus įtaise) nėra srovės. ). Padidinus nulinio indikatoriaus jautrumą, galima pasiekti labai tikslią impedanso santykių lygybę tilto grandinėje. Šiuo principu pagrįsti tilto matavimai.
Ryžiai. 1. Tilto diagrama (Wheatstone tilto diagrama)
Tilto grandinių maitinimo šaltiniai gali būti nuolatinės arba kintamosios srovės šaltiniai. Tilto balansavimas visiškai nepriklauso nuo maitinimo įtampos svyravimų.
Tiltų matavimai. Nuolatinės srovės (nuolatinės srovės varža, srovė) ir kintamosios srovės (aktyviosios varžos, talpos, induktyvumo, tarpusavio induktyvumo, dažnio, praradimo kampo, kokybės koeficiento ir kt.) elektros grandinių parametrų matavimo metodai. tilto grandinės. Tiltiniai matavimai taip pat plačiai naudojami neelektrinių dydžių elektriniams matavimams naudojant jutiklius – tarpinius matuojamo dydžio keitiklius į funkciškai susijusį elektros grandinės parametrą.
Tiltų matavimai atliekami naudojant matavimo tiltelius (tiltų įrenginius), priklausančius lyginamųjų prietaisų kategorijai. Paprastai jie yra pagrįsti tam tikros elektros grandinės, susidedančios iš kelių žinomų ir vienos nežinomos (išmatuotos) varžos, maitinamos iš vieno šaltinio ir turinčios indikatoriaus įtaisą, naudojimu.
Keičiant žinomas varžas, ši grandinė koreguojama tol, kol pasiekiamas tam tikras, rodyklės nurodytas, įtampų pasiskirstymas atskirose grandinės atkarpose. Akivaizdu, kad tam tikras įtampų santykis atitinka ir apibrėžtą grandinės varžų santykį, pagal kurį galima apskaičiuoti nežinomą varžą, jei žinomos kitos varžos.
Istoriškai pirmasis, paprasčiausias ir labiausiai paplitęs tilto matavimo variantas buvo realizuotas naudojant subalansuotą tiltą su keturiomis svirtimis, tai yra 4 rezistorių ("rankų" tiltelių) žiedinė grandinė, kurioje yra sujungtas maitinimo šaltinis ir rodyklė. įstrižai į priešingas viršūnes, „tiltų“ pavidalu (2 pav.).
Ryžiai. 2.
Jei įvykdoma sąlyga R1R3 = R2R4 (atitinkamai, Z1Z3 = Z2Z4 esant kintamajai srovei), įtampa tilto grandinės išėjime (nepriklausomai nuo maitinimo įtampos) yra lygi nuliui (Ucd = 0), tai yra, tiltas yra " subalansuotas «, kuris rodomas nuline žymekliu .
Nuolatinės srovės tilto pastovią būseną, atitinkančią sąlygą R1R3 = R2R4, galima pasiekti koreguojant tik vieną kintamą parametrą ir taip pat leidžia nustatyti tik vieną nežinomą varžą.
Norint pasiekti kompleksinę kintamosios srovės pusiausvyros būseną Z1Z3 = Z2Z4, kuri suyra, kai kompleksinės varžų Z = R + jx reikšmės pakeičiamos į dvi nepriklausomas sąlygas, reikia pakoreguoti bent du kintamus parametrus. Tokiu atveju vienu metu galima nustatyti du kompleksinio pasipriešinimo komponentus (pavyzdžiui, L ir R arba L ir Q, C ir tgφ ir kt.).
Įvairūs keturių atšakų kintamosios srovės tiltai yra rezonansiniai tiltai... Be keturių atšakų, naudojamos ir sudėtingesnės tiltų schemos - dvigubi tiltai nuolatine srove (3 pav.) ir kelių atšakų (šešių ar septynių atšakų) - kintamos. srovė (pavyzdžiui, 4 pav.). Žinoma, šių grandinių pusiausvyros sąlygos skiriasi nuo aukščiau pateiktų.
Ryžiai. 3.
Ryžiai. 4.
Tiltai gali būti naudojami tiek subalansuotu, tiek nesubalansuotu režimu. Pastaruoju atveju matavimo rezultatas nustatomas nereguliuojant varžų, tiesiogiai iš srovės ar įtampos tilto grandinės išėjime, kurios yra išmatuotos varžos ir maitinimo įtampos (pastaroji turi būti stabili) funkcijos. Išvesties įrenginys kalibruojamas tiesiogiai pagal išmatuotą vertę.
Kintamosios srovės tilto matavimus galima naudoti dar dviem režimais: pusiau subalansuotu ir pusiau subalansuotu. Pastaroji pasižymi tuo, kad įprastinė keturių pečių grandinė (2 pav.) reguliuojama naudojant tik vieną kintamą parametrą, kol gaunama minimali išėjimo įtampa (pilna pusiausvyra, t.y. Ucd= 0, todėl reikia nustatyti du parametrus, t. šiuo atveju jis nepasiekiamas).
Minimalios įtampos Ucd pasiekimo momentą galima nustatyti tiesiogiai iš paprastos rodyklės grandinės išėjime, o tiksliau – netiesiogiai – remiantis, pavyzdžiui, šiuo metu vykstančiais tilto grandinės įtampos vektorių faziniais santykiais. pusiausvyros.
Antruoju atveju eksperimentinė ir indikacinė įranga yra panaši į naudojamą beveik subalansuotu režimu. Išmatuotos varžos dedamosios nustatomos: viena — iš kintamojo parametro reikšmės pusiausvyros momentu, kita — iš tilto išėjimo įtampos. Maitinimo įtampa turi būti stabilizuota.
Matavimo tiltelių balansavimas gali būti atliekamas tiek tiesiogiai žmogaus (tiltai su rankiniu valdymu), tiek automatinio įrenginio pagalba (automatiniai matavimo tilteliai).
Tilto matavimai naudojami tiek varžoms matuoti, tiek šių verčių nuokrypiams nuo nurodytos vardinės vertės nustatyti. Jie yra vieni iš labiausiai paplitusių ir pažangiausių matavimo metodų. Serijiniu būdu gaminamų tiltelių tikslumo klasės yra nuo 0,02 iki 5 nuolatinės srovės ir nuo 0,1 iki 5 kintamosios srovės.