Măsurătorile podului

Circuit de punte - o schemă de conectare a elementelor unui circuit electric (rezistențe, diode redresoare etc.), caracterizată prin prezența unei ramuri de punte între două puncte ale circuitului care nu sunt conectate direct la sursa de energie electrică. Circuitul podului se bazează pe circuitul podului Wheatstone (Fig. 1).

Principiul de funcționare al circuitului podului se bazează pe faptul că, atunci când raportul impedanțelor din brațele podului este egal cu За / Зб = ЗНС/Зд, nu există curent în diagonala podului (în dispozitivul indicator ). Prin creșterea sensibilității indicatorului zero, este posibil să se obțină o egalitate foarte precisă a rapoartelor de impedanță în circuitul podului. Măsurătorile podului se bazează pe acest principiu.

Orez. 1. Diagrama podului (Diagrama podului Wheatstone)

Sursele de alimentare pentru circuitele de punte pot fi surse DC sau AC. Echilibrarea podului este complet independentă de fluctuațiile tensiunii de alimentare.

Măsurători de punte — Metode de măsurare a parametrilor circuitelor electrice de curent continuu (rezistență DC, curent) și de curent alternativ (rezistență activă, capacitate, inductanță, inductanță reciprocă, frecvență, unghi de pierdere, factor de calitate etc.) prin intermediul lanțuri de pod. Măsurătorile de punte sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă pentru măsurătorile electrice ale mărimilor neelectrice folosind senzori - convertoare intermediare ale mărimii măsurate într-un parametru legat funcțional al circuitului electric.

Măsurătorile podurilor se efectuează cu ajutorul punților de măsurare (instalații pod) aparținând categoriei aparatelor de comparație. În general, acestea se bazează pe utilizarea unui anumit circuit electric format din mai multe rezistențe cunoscute și una necunoscută (măsurată), alimentate de o singură sursă și echipate cu un dispozitiv indicator.

Prin modificarea rezistențelor cunoscute, acest circuit este reglat până când se atinge o anumită distribuție a tensiunilor, indicată de indicator, în secțiuni individuale ale circuitului. Este evident că un raport dat al tensiunilor corespunde și unui raport definit al rezistențelor circuitului, prin care este posibil să se calculeze rezistența necunoscută dacă celelalte rezistențe sunt cunoscute.

Din punct de vedere istoric, prima, cea mai simplă și cea mai comună versiune a măsurătorilor podului a fost realizată prin intermediul unei punți echilibrate cu patru brațe, care este un circuit inel de 4 rezistențe (punți „arm”), în care sunt conectate sursa de alimentare și indicatorul. în diagonală către vârfuri opuse, sub formă de «poduri» (fig. 2).

Orez. 2.

Dacă este îndeplinită condiția R1R3 = R2R4 (respectiv, Z1Z3 = Z2Z4 la curent alternativ), tensiunea la ieșirea circuitului punții (indiferent de tensiunea de alimentare) este zero (Ucd = 0), adică puntea este " echilibrat «, care este indicat de un indicator zero .

Starea staționară a punții DC corespunzătoare condiției R1R3 = R2R4 poate fi atinsă prin ajustarea unui singur parametru variabil și, de asemenea, permite determinarea unei singure rezistențe necunoscute.

Pentru a realiza starea complexă de echilibru a curentului alternativ Z1Z3 = Z2Z4, care se descompune atunci când valorile complexe ale rezistențelor Z = R + jx sunt substituite în două condiții independente, trebuie ajustați cel puțin doi parametri variabili. În acest caz, este posibil să se determine simultan două componente ale rezistenței complexe (de exemplu, L și R sau L și Q, C și tgφ etc.).

O varietate de punți de curent alternativ cu patru brațe sunt punți rezonante... Pe lângă cele cu patru brațe, se folosesc scheme de punți mai complexe - punți duble pe curent continuu (Fig. 3) și brațe multiple (șase sau șapte brațe) - pe alternanță curent (de exemplu, Fig. 4) . Condițiile de echilibru pentru aceste circuite, desigur, diferă de cele prezentate mai sus.

Orez. 3.

Orez. 4.

Podurile pot fi folosite atât în ​​modul echilibrat, cât și în cel dezechilibrat. În acest din urmă caz, rezultatul măsurării se determină fără ajustarea rezistențelor, direct de la curentul sau tensiunea de la ieșirea circuitului de punte, care sunt funcții ale rezistenței măsurate și ale tensiunii de alimentare (acesta din urmă trebuie să fie stabilă). Dispozitivul de ieșire este calibrat direct în valoarea măsurată.

Măsurătorile punții AC pot fi utilizate în încă două moduri: cvasi-echilibrat și semi-echilibrat. Acesta din urmă se caracterizează prin faptul că circuitul convențional cu patru brațe (Fig. 2) este reglat folosind un singur parametru variabil până la obținerea tensiunii minime de ieșire (echilibru complet, adică Ucd= 0, care necesită setarea a doi parametri, în acest caz este inaccesibil).

Momentul atingerii tensiunii minime Ucd poate fi determinat direct dintr-un simplu pointer la ieșirea circuitului, sau mai precis — indirect — pe baza, de exemplu, a relațiilor de fază ale vectorilor de tensiune ai circuitului de punte care apar în momentul de față. de semi-echilibru.

În al doilea caz, echipamentele experimentale și indicatoare sunt similare cu cele utilizate în modul cvasi-echilibrat. Componentele rezistenței măsurate se determină: una — din valoarea parametrului variabil în momentul semiechilibrului, cealaltă — din tensiunea de ieșire a punții. Tensiunea de alimentare trebuie să fie stabilizată.

Echilibrarea punților de măsurare se poate face atât direct de către o persoană (poduri cu ghidare manuală), cât și cu ajutorul unui dispozitiv automat (punți de măsurare automate).

Măsurătorile de punte sunt utilizate atât pentru măsurarea valorilor rezistenței, cât și pentru determinarea abaterilor acestor valori de la o valoare nominală dată. Sunt printre cele mai comune și avansate metode de măsurare. Punțile produse în serie au clase de precizie de la 0,02 la 5 pentru curent continuu și de la 0,1 la 5 pentru curent alternativ.