Sillan mitat

Siltapiiri - järjestelmä sähköpiirin elementtien (vastukset, tasasuuntausdiodit jne.) yhdistämiseksi, jolle on tunnusomaista siltahaaran olemassaolo piirin kahden pisteen välillä, joita ei ole kytketty suoraan sähköenergian lähteeseen. Siltapiiri perustuu Wheatstonen siltapiiriin (kuva 1).

Siltapiirin toimintaperiaate perustuu siihen, että kun sillan haarojen impedanssien suhde on За / Зб = ЗНС/Зд, sillan diagonaalissa (osoitinlaitteessa) ei ole virtaa. ). Nolla-ilmaisimen herkkyyttä lisäämällä on mahdollista saavuttaa erittäin tarkka impedanssisuhteiden yhtäläisyys siltapiirissä. Siltamittaukset perustuvat tähän periaatteeseen.

Riisi. 1. Siltakaavio (Wheatstonen siltakaavio)

Siltapiirien teholähteet voivat olla joko tasa- tai vaihtovirtalähteitä. Siltatasapainotus on täysin riippumaton syöttöjännitteen vaihteluista.

Siltamittaukset — Menetelmät tasavirran (DC-vastus, virta) ja vaihtovirran (aktiivinen resistanssi, kapasitanssi, induktanssi, keskinäinen induktanssi, taajuus, häviökulma, laatutekijä jne.) sähköisten piirien parametrien mittaamiseksi siltaketjut. Siltamittauksia käytetään laajalti myös ei-sähköisten suureiden sähköisiin mittauksiin käyttämällä antureita – mitatun suuren välimuuntimia sähköpiirin toiminnallisesti liittyväksi parametriksi.

Siltamittaukset suoritetaan käyttämällä vertailulaitteiden luokkaan kuuluvia mittasiltoja (siltaasennuksia). Yleensä ne perustuvat tietyn sähköpiirin käyttöön, joka koostuu useista tunnetuista ja yhdestä tuntemattomasta (mitatusta) resistanssista, saa virtansa yhdestä lähteestä ja on varustettu ilmaisinlaitteella.

Tunnettuja resistanssia muuttamalla tätä piiriä säädetään, kunnes saavutetaan tietty osoittimen osoittama jännitteiden jakautuminen piirin yksittäisissä osissa. On selvää, että annettu jännitteiden suhde vastaa myös tiettyä piiriresistanssien suhdetta, jolla voidaan laskea tuntematon vastus, jos muut vastukset ovat tiedossa.

Historiallisesti ensimmäinen, yksinkertaisin ja yleisin versio siltamittauksista on toteutettu balansoidulla sillalla, jossa on neljä vartta, joka on 4 vastuksen rengaspiiri ("käsivarsi" sillat), jossa virtalähde ja osoitin on kytketty vinosti vastakkaisiin pisteisiin, «siltojen» alla (kuva 2).

Riisi. 2.

Jos ehto R1R3 = R2R4 täyttyy (vastaavasti Z1Z3 = Z2Z4 vaihtovirralla), siltapiirin lähdön jännite (syöttöjännitteestä riippumatta) on nolla (Ucd = 0), eli silta on " tasapainoinen «, joka ilmaistaan ​​nollaosoittimella .

Ehtoa R1R3 = R2R4 vastaava tasavirtasillan vakaa tila voidaan saavuttaa säätämällä vain yhtä muuttuvaa parametria ja mahdollistaa myös vain yhden tuntemattoman vastuksen määrittämisen.

Kompleksisen vaihtovirtatasapainotilan Z1Z3 = Z2Z4 saavuttamiseksi, joka hajoaa, kun vastusten Z = R + jx kompleksiarvot korvataan kahdeksi riippumattomaksi olosuhteeksi, on säädettävä vähintään kaksi muuttuvaa parametria. Tässä tapauksessa on mahdollista määrittää samanaikaisesti kaksi kompleksisen vastuksen komponenttia (esimerkiksi L ja R tai L ja Q, C ja tgφ jne.).

Erilaiset nelihaaraiset AC-sillat ovat resonanssisiltoja... Nelihaaristen lisäksi käytetään monimutkaisempia siltamalleja - kaksoissillat tasavirralla (kuva 3) ja monihaaraiset (kuusi tai seitsemän haaraa) - vaihtovirralla. virta (esimerkiksi kuva 4). Näiden piirien tasapainoolosuhteet eroavat luonnollisesti yllä annetuista.

Riisi. 3.

Riisi. 4.

Siltoja voidaan käyttää sekä tasapainotetussa että epätasapainoisessa tilassa. Jälkimmäisessä tapauksessa mittaustulos määritetään säätämättä resistanssit suoraan siltapiirin lähdön virrasta tai jännitteestä, jotka ovat mitatun vastuksen ja syöttöjännitteen funktioita (jälkimmäisen tulee olla vakaa). Lähtölaite kalibroidaan suoraan mitattuun arvoon.

AC-siltamittauksia voidaan käyttää kahdessa muussa tilassa: kvasi- ja puolitasapainotettu. Jälkimmäiselle on tunnusomaista se, että tavanomaista nelihaaraista piiriä (kuva 2) säädetään vain yhdellä muuttuvalla parametrilla, kunnes saavutetaan minimilähtöjännite (täysi tasapaino eli Ucd= 0, mikä edellyttää kahden parametrin asettamista, tässä tapauksessa se on tavoittamaton).

Minimijännitteen Ucd saavuttamishetki voidaan määrittää suoraan yksinkertaisesta osoittimesta piirin lähdössä tai tarkemmin — epäsuorasti — perustuen esimerkiksi sillä hetkellä esiintyviin siltapiirin jännitevektorien vaihesuhteisiin. puolitasapainosta.

Toisessa tapauksessa kokeelliset ja osoituslaitteet ovat samanlaisia ​​kuin kvasibalansoidussa tilassa käytetyt. Mitatun resistanssin komponentit määritetään: yksi — muuttuvan parametrin arvosta puolitasapainon hetkellä, toinen — sillan lähtöjännitteestä. Syöttöjännitteen tulee olla vakiintunut.

Mittaussiltojen tasapainotus voidaan tehdä sekä suoraan henkilön toimesta (sillat manuaalisella ohjauksella) että automaattisen laitteen avulla (automaattiset mittasillat).

Siltamittauksia käytetään sekä vastusarvojen mittaamiseen että näiden arvojen poikkeamien määrittämiseen tietystä nimellisarvosta. Ne ovat yksi yleisimmistä ja edistyneimmistä mittausmenetelmistä. Sarjavalmisteisten siltojen tarkkuusluokat ovat 0,02-5 tasavirralle ja 0,1-5 AC-virralle.