Компенсационный метод измерения

Категория реферата: Рефераты по физике
Теги реферата: сочинение на тему онегин, решебник
Добавил(а) на сайт: Северинов.

где m, n — соответственно число включенных секций верхней и нижней декад; ua, U б — падения напряжения на отдельных секциях соответствующих декад.

Рассмотренные варианты выполнения сопротивления RK обеспечивают неизменность его полного значения, а следовательно, и неизменность тока I в момент компенсации, если ЭДС вспомогательного источника Eвсп — const.

В зависимости от значения сопротивления рабочей цепи различают компенсаторы 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 сопротивления (низкоомные 10-1000 Ом; ток рабочей цепи 0,1- 0.001 А, порядок измеряемого напряжения до 100Мв, погрешность
[pic] измерения 0,5% от измеряемого значения.

Высокоомные компенсаторы применяются для измерений в высокоомных цепях, где из-за условий успокоения гальванометра и согласования его сопротивления с сопротивлением схемы применяют высокоомные гальванометры, а потому целесообразно иметь высокоомный и цепь самого компенсатора. Низкоомные компенсаторы применяются в противоположных условиях. Высокоомные компенсаторы рассчитываются на измерение напряжений порядка I—2,5 в, имеют рабочий ток в главной рабочей цепи 10~s —10 ~* а и сопротивление этой цепи
10000—40000 ом.

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

Как высокоомные, так и низкоомные компенсаторы предназначены для поверки измерительных приборов и мер (шунтов, делителей, измерительных катушек, нормальных элементов и пр.), а также для выполнения всякого рода рабочих измерений.

Компенсационный метод относится к наиболее точным среди методов и приборов, предназначенных для измерения напряжений: погрешность его может иметь порядок 0,01% и даже 0,0011%.

В компенсаторе постоянного тока, как и в любом другом приборе, построенном на косвенном методе измерения, результирующая погрешность измерения (абсолютная или относительная) является функцией частных погрешностей, вносимых каждым элементом схемы. В компенсаторе к таким элементам относятся нормальный элемент, гальванометр, сопротивления RH и
R—чем точнее выполнены эти элементы, тем точнее результат измерения.

Своей высокой точности компенсаторы постоянного тока обязаны присутствию в схеме нормального элемента, э. д. с. которого известна с точностью до тысячных долей процента, с которым (косвенным образом) производится сравнение неизвестного напряжения или э. д. с.

Для облегчения расчета допустимой погрешности измерения большая часть современных компенсаторов снабжается формулой, указанной в инструкции к пользованию прибором. В этой формуле допустимые для данного компенсатора погрешности, возникающие за счет несовершенства изготовления элементов схемы, остающиеся постоянными в процессе измерений, объединяются в постоянный член уравнения и не требуют постоянного пересчета.

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

При измерении ЭДС источников с большим внутренним сопротивлением или напряжений, действующих в высокоомных цепях, входное сопротивление магнитоэлектрических и электронных вольтметров может быть недостаточно большим, поэтому целесообразно использовать дифференциальный или компенсационный метод.

Дифференциальный метод основан на измерении разности между
[pic]

Рис. 7.7. Схема измерения постоянного напряжения дифференциальным методом

измеряемым и образцовым напряжением при их неполной компенсации. Схема измерения представлена на рис. 7.7. Высокоомный электронный вольтметр у! с чувствительным пределом служит для измерения разностного напряжения между измеряемым Ux и образцовым UK напряжениями. Магнитоэлектрический аналоговый или цифровой вольтметр У2 используется для измерения образцового напряжения
1/к. Рекомендуется при UK — 0 измерить вольтметром V1 ориентировочное значение Ux, а уже затем установить по вольтметру V2 удобное для отсчета напряжение UK. Измеряемое напряжение Ux при указанной полярности включения вольтметра V1 определяется как Ux=UK +?U

Дифференциальный метод обеспечивает высокую точность измерения напряжения. Погрешность измерения определяется в основном погрешностью вольтметра, измеряющего L/K.

Входное сопротивление цепи

RВХ=UX/I=(UK+?U)/(?U/RV1)=RV1(UK/?U+1) (7.7) намного превышает входное сопротивление rvi вольтметра Vt.
Гальванометрические компенсаторы служат для измерения малых постоянных напряжений (порядка 10~8 В). Основными элементами гальванометрического компенсатора (рис. 7.8) являются: измерительный механизм магнитоэлектрического зеркального гальванометра G, образцовый резистор обратной связи Rк, фоторезисторы ФR1 и ФR2, источники постоянного напряжения с Е1 = Е2, магнитоэлектрический микроамперметр.

На зеркальце гальванометра G направлен луч света от прожектора Пр. При отсутствии напряжения Vх луч света, отраженный от зеркала, одинаково освещает фотосопротивления, в результате ток Iк = 0. При подаче на вход измерителя напряжения Ux в цепи гальванометра G появляется ток Iг, подвижная часть гальванометра поворачивается на некоторый угол и происходит перераспределение освещенности фоторезисторов и изменение их сопротивлений.
[pic]

Рис. 7.8

Согласно схеме включения фоторезисторов и полярности Uх сопротивление фоторезистора ФR1 уменьшится, а ФR2 увеличится. Через резистор RK потечет ток Iк, создавая на RK компенсирующее напряжение UK, почти равное измеряемому напряжению Ux. Значение тока Iк автоматически изменяется в зависимости от изменения измеряемого напряжения Ux, но всегда так, что выполняется условие Ux ~ UK обеспечиваемое за счет небольших изменений тока
Iг в цепи гальванометра:
Iг -= (Ux – UK)/(Rr + RK) = ?U/(Rr + RK). (7.8)

Чем чувствительнее гальванометр, тем при меньших изменениях IГ произойдет соответствующее изменение тока Iк, нужное для выполнения условия
UK ?UX.

Повышение чувствительности достигается благодаря применению специальной конструкции гальванометра, что обеспечивает при токах порядка 10~10— 10~14
А максимальный угол поворота подвижной части.
Значение компенсирующего тока Iк зависит от значений E1 = E2, относительного изменения фотосопротивлений и может достигать нескольких десятков микроампер.

Гальванический компенсатор имеет высокую чувствительность :при высоком входном сопротивлении.
Электрометрические компенсаторы — измерители напряжения, использующие электромеханический электрометр и имеющие весьма • высокое входное сопротивление (1016—1017 Ом). Они просты ,и удобны в эксплуатации.
Электромеханический электрометр представляет собой чувствительный электростатический измерительный механизм, легкая подвижная часть которого подвешивается на тонкой упругой нити. В механизме применяется световой указатель положения подвижной части. Схема электрометрического компенсатора представлена на рис. 7.9, где электрический электрометр, состоящий из двух неподвижных обкладок 1, 2 и подвижной обкладки 3, расположенной симметрично относительно неподвижных.
[pic]

Рис. 7,9, Схема электрометрического компенсатора

Поделитесь этой записью или добавьте в закладки