- •Часть 1.
- •Глава 1.
- •Глава 2.
- •Глава 3.
- •Глава 4.
- •Часть 2.
- •Глава 5.
- •Глава 6.
- •Часть 3.
- •Глава 7.
- •Глава 8.
- •Часть 4.
- •Глава 9.
- •Глава 10.
- •Глава 11.
- •Часть 6.
- •Глава 12.
- •Уравнове
- •Рассмотрим, от каких факторов зависит погрешность бт.
- •12,14. Измеряемый интервал
- •Глава 13.
- •Часть 7.
- •Глава 14.
- •Часть 1. Общие вопросы электрорадиоизмереиий
- •Глава 1. Основные сведения об измерении
- •Глава 2. Основы теории погрешностей н обработки результатов измерений
- •Глава 3. Общие сведения о методах и средствах измерения
- •Часть 2. Измерение энергетических параметров электромагнитных колебаний
- •Глава 5. Измерение напряжений
- •Часть 3. Измерение временных параметров электромагнитных колебаний 173
Часть 6.
ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЦЕПЕЙ
Глава 12.
ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ КОМПОНЕНТОВ ЭЛЕКТРО- И РАДИОЦЕПЕЙ С СОСРЕДОТОЧЕННЫМИ ПОСТОЯННЫМИ
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИЗМЕРЯЕМЫХ ВЕЛИЧИНАХ
Электро-
и радиоцепи содержат компоненты с
сосредоточенными постоянными —
индуктивные катушки, конденсаторы,
резисторы, которые характеризуются
своими техническими параметрами и
свойствами.
Параметрами
катушки являются собственная индуктивность
L,
сопротивление
потерь rL
и
собственная емкость CL.
Эквивалентная
схема изображена на рис. 12.1,а. Сопротивление
rL
обусловле-
Рис.
12.1
но
омическими потерями, потерями в экранах,
сердечниках. Собственная емкость —
электрическая емкость между отдельными
витками, емкостями между витками и
экраном катушки и т. п.
Катушки
индуктивности характеризуют часто
легко измеряемыми параметрами:
резонансной частотой (о0
= IfyLCi
и
добротностью Qb=aL/rL-
Катушки
индуктивности обычно применяются на
частотах, ниже резонансной ©<(0р.
На этих частотах эквивалентную схему
можно представить как последовательное
соединение эквивалентной индуктивности
Ьэ
и сопротивления гьэ
(рис. 12.1,6):
г 1 Гь
L* - 1 — (ш/Шр)2 ’ Tl э "" 1 — (И/Ир) 2 '
Большинство
методов измерения параметров катушки
индуктивности дают значения именно
эквивалентных параметров. Если рабочая
частота со<0,1сор,
то с погрешностью менее 1% можно считать,
что L3
= L, rL3=rL.
Собственные
индуктивность LR
и
емкость CR
постоянного
резистора очень малы, так что полное
электрическое сопротивление резистора
вплоть до сотни мегагерц определяется
активным сопротивлением R.
Сопротивление
пленочных резисторов не зависит от
частоты в широком диапазоне частот.
Зависимость от частоты проявляется
лишь на очень высоких частотах и
обусловлена диэлектрическими потерями
в каркасах.
Паразитными
параметрами конденсатора является
сопротивление потерь Re,
обусловленное
диэлектрическими потерями, и индуктивность
вводов и обкладок конденсатора Ьс.
Эквивалентная схема представлена на
рис. 12.1,в. В рабочем диапазоне частот
ю<ь)р= 1/j^LcC
конденсатор
представляют как параллельной, так и
последовательной схемами (рис. 12.\,г,д),
параметры которых связаны выражениями
= 1 — (ш/шр)2 ’ Г°= 1/(аС)2Кс-
Конденсаторы
также характеризуют добротностью Qc,
учитывающей
сопротивление изоляции Qc
= /'ccoC
или
тангенсом угла потерь tg6
= l/Qc=l//'c©C'.
Для
измерения параметров компонентов
электрорадиоцепей применяются следующие
основные методы: преобразования
измеряемого параметра в ток или
напряжение; использующие уравновешенные
цепи, резонансный, генераторный, метод
дискретного счета.
Единицы электрической емкости — фарад (Ф), электрического сопротивления ом (Ом), индуктивности — генри (Ги) в высшем метрологическом звене воспроизводятся государственными первичными эталонами.
Эталоном емкости является расчетный конденсатор, в котором изменение емкости, определяющее размер единицы, осуществляется путем электрической коммутации и механического перемещения. Эталоном воспроизводится емкость 0,4002443-10~12 Ф на частоте 103 Гц. СКО при воспроизведении эталонной емкости составляет So=7-10-7, а НСП — 0О= 13-10—7.
Эталоном электрического сопротивления является группа манганиновых катушек электрического сопротивления и прецизионная измерительная мостовая схема. СКЗ случайной погрешности воспроизведения единицы электрического сопротивления равно S0=l-10-7, а НСП 0о=5-1О-7.
Эталон индуктивности представляет собой группу катушек, индуктивность которых определяют расчетным путем по геометрическим размерам н магнитной постоянной, и прецизионную мостовую схему. СКО воспроизведения единицы So и НСП 0О не превышают 10-5.
Передача размеров единиц фарада, ома, генри (образцовые средства, соотношение погрешностей, методика измерений) регламентируется государственными поверочными схемами для средств измерений электрической емкости, электрического сопротивления, индуктивности. В лабораторной практике широ ко используются образцовые меры — образцовые катушки сопротивления, ия* дуктивиости, а также образцовые конденсаторы. Паразитные параметры образцовых средств стремятся выполнить очень малыми. Применяются и многозначные меры — магазины сопротивлений, емкостей.
В
практике
для измерения параметров компонентов
цепей с
сосредоточенными
постоянными используются приборы группы
Es
измерители
индуктивности ЕЗ, измерители добротности
Е4, измерители сопротивлений (в том
числе постоянному току) Е6, измерители
параметров универсальные Е7, измерители
емкостей Е8.
Для
измерения АЧХ таких элементов
электрорадиоцепей, как четырехполюсники,
применяют измерители АЧХ (XI).
МЕТОДЫ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ИЗМЕРЯЕМОГО ПАРАМЕТРА В ТОК ИЛИ НАПРЯЖЕНИЕ
Метод
омметра. Метод
применяется для измерения сопротивления
постоянному току и основан на измерении
величин тока или напряжения, пропорциональных
значениям измеряемого сопротивления.
На рис. 12.2 показаны схемы, используемые
для соз*
дания
омметров.
Рис
12.2
Перед
включением измеряемого сопротивления
Rx
в
измерительную схему (рис. 12.2,а) зажимы
х-х
замыкают накоротко-. Изменяя
сопротивление R,
устанавливают
стрелку магнитоэлектрического
прибора на номинальную отметку шкалы,
которая принимается за нуль шкалы
омметра. При подключении Rx
ток
в цепи определится выражением I=e/(R-\-Rx).
Шкалу
прибора можно проградуировать
непосредственно в значениях Rx.
Подобный
омметр используется для измерения
сопротивлений от единиц ом до нескольких
сотен мегаом.
Эта
схема непригодна для измерения малых
сопротивлений, поскольку сопротивления
подводящих проводов и переходные
контакты оказываются включенными
последовательно с измеряемым
сопротивлением Rx,
вызывая
систематические погрешности. Схема,
показанная на рис. 12.2,6, позволяет
исключить влияние сопротивления
подводящих проводов и переходных
сопротивле-
\
ний
контактов на результат измерения.
Зажимами 1—1
к измеряемому сопротивлению Rx
подключается
генераторная часть схемы, зажимами
2—2—индикаторная.
Генератор имеет большое внутреннее
сопротивление R,
определяющее
величину тока в цепи. Сопротивление
подводящих проводов и переходные
сопротивления контактов генераторных
зажимов не влияют на ток в генераторной
цепи. Магнитоэлектрический вольтметр
имеет большое внутреннее сопротивление
Rv-
На
показания вольтметра не оказывают
влияние сопротивление подводящих
проводов и переходные сопротивления
индикаторных зажимов. При этих условиях
пока-
В в
зания
вольтметра можно записать, как Их
= -
^ Rx
~
— /^.
Подобные
схемы называют четырехзажимными в
отличие от схемы рис. 12.2,а,
называемой двухзажимной. Четырехзажимные
схемы используют для измерения
сопротивлений от десятитысячных долей
до нескольких сотен ом. Примером омметра
первого вида может служить Е6-4А (3 Ом
...200 МОм, 1,5%); второго — Е6-12 (0,0001 ... 10 Ом,
3%, 500 Гц). Погрешность омметра содержит
составляющие: погрешность соединительных
проводов и переходных контактов;
дрейф нуля при использовании источника
в виде сухой батареи; погрешность
градуировки; погрешность измерения
напряжения (тока).
Метод
операционного усилителя. Метод заключается
в использовании усилителей с
отрицательной обратной связью
(операционных усилителей),, выходное
напряжение которых пропорционально
комплексному сопротивлению в цепи
обратной связи и комплексной проводимости
во входной цепи. Схема включения
операционного усилителя изображена на
рис. 12 3 где е
— источ-
Zz
Рис.
12.3
ник
синусоидального напряжения. Операционные
усилители имеют большой коэффициент
усиления без обратной связи Кхг-^оо.
Если
охватить усилитель обратной связью,
любое напряжение в точке А
будет скомпенсировано сигналом
отрицательной обратной связи (UA
=
0).
Считается также, что входная цепь
операционного усилителя не потребляет
тока, т. е. 1вх
= 1о-
В
этом идеальном случае можно записать:
IBX=e!Zi,
1ВХ
= 10,
1
о=—UBUXIZ2.
Выражая
Овых,
получаем
Omx^-e^-=—eZiY1. (12.1)
£1
Выходное
напряжение пропорционально Z2
и
Y\.
Для
измерения комплексного сопротивления
измеряемое сопротивление включается
в цепь обратной связи Z2=ZX,
для измерения комплексной проводимости
измеряемая проводимость включается во
входую цепь Yx=Yi
= l/Zl.
Конечное
значение К
может быть легко учтено. В этом случае
йа~—ивых/к=^=0.
е—Ua UА—^вых
Поэтому
/„ = /„ =
Zi
Отсюда
нетрудно получить
(j
=
—е
— ! =
_е_?! !
1 + (Zj + ZJ/KZ! Zj 1 + 1/р/с ’
где
p=Z,/(Zi+Z2)
—коэффициент
обратной связи.
При
достаточно большом /С(РК^>1) имеем
выражение (12.1).
Метод
используется как на постоянном токе,
так и на переменном в диапазоне частот
до нескольких мегагерц. Поскольку
внутреннее сопротивление источника е,
а также входное и выходное сопротивления
усилителя, охваченного глубокой
отрицательной обратной связью, малы,
паразитные сопротивления Zm
мало
влияют на результат измерения. Это
свойство схемы позволяет измерять
проходное полное сопротивление в
треугольнике сопротивлений. Поясним
это обстоятельство. В приборах, имеющих
более двух входных и выходных зажимов
(клемм), можно говорить о проходном
сопротивлении между каждой из пар
зажимов. Многие приборы имеют три входных
и выходных зажима (типа четырехполюсника
с заземленным входным и выходным
зажимами). В этом случае говорят о
треугольнике сопротивлений. Рассматриваемый
метод и схема измерений позволяют
измерять проходное полное сопротивление,
если подключить его вместо Zi
или
Z2,
а
заземленную точку треугольника
сопротивлений подключить к общей
точке схемы. Такая измерительная схема
называется трехзажимной. В ней при
измерении проходного полного сопротивления
исключается шунтирующее влияние входного
и выходного сопротивлений, как это
имеет место в двухзажимной схеме. Данный
метод часто используется в серийных
измерителях больших сопротивлений
на постоянном токе. Погрешность измерений
имеет составляющие: погрешность,
обусловленная нестабильностью источника
напряжения; погрешность, обусловленная
внутренним сопротивлением источника;
погрешность резистора; погрешность
измерения выходного напряжения;
погрешность калибровки— и оценивается
единицами процентов. В качестве примера
можно указать на омметр постоянного
тока Е6-10 (10 Ом ... 108
Ом, 2,5 ... 4,0%), измеритель сопротивления
изоляции конденсаторов ЕКС-11 (30 МОм...
300 ТОм, 6... 10%). тераомметры Е6-13 ,(10... 1013
Ом, 2,5... 15%) и Е6-14 (107
... 101т
Ом, 4... 10%).
Измерительные
электрические цепи называются
уравновешенными, если ток или
напряжение, действующие на определенных
участках цепи, приводятся к нулевому
значению путем изменения соотношения
между включаемыми в цепь измеряемыми
комплексным сопротивлением или
проводимостью и образцовыми. Измерительная
операция приведения к нулевому значению
тока или напряжения называется
уравновешиванием или балансировкой.
К
уравновешенным цепям относятся мостовые
и компенсационные измерительные
схемы. Метод, использующий уравновешенные
измерительные схемы, обеспечивает
наиболее высокую точность измерений.
Однако процесс уравновешивания при
ручной регулировке является весьма
трудоемким. В настоящее время процесс
уравновешивания стремятся автоматизировать.
Четырехплечие
мостовые схемы. Мостовые схемы широко
применяются для измерения параметров
L,
С,
\R.
На
рис. 12.4 приведена схема четырехплечевого
моста, получившего наибольшее
распространение. Условием баланса
моста является соотношение:
Z,Z% = Z2Z,. (12.2)
Представляя
полные сопротивления плеч в показательной
форме, условие (12.2) можно записать,
как
Z\Zz=Z2Z\,
ф1-)-фз
=
ф2-|-ф4-
Для
достижения баланса необходимо изменять
раздельно модуль и фазу хотя бы
одного из сопротивлений, т. е. иметь, по
крайней мере, два регулируемых элемента.
Однако раздельная регулировка модуля
и фазы полного сопротивления трудно
реализуема. Поэтому балансировка
поочередно производится регулировкой
каждого из трех сопротивлений до
получения минимального показания
индикаторного прибора. Число операций,
необходимое для достижения баланса
моста, определяется сопротивлениями
плеч, чувствительностью моста и типом
индикатора. Это свойство моста называется
сходимостью.
В
качестве регулировочных элементов
используются образцовые резисторы
и конденсаторы. Катушки с переменной
индуктивностью выполнить сложно.
В
зависимости от расположения комплексного
плеча, его структуры и выбора
регулировочных компонентов, измеряемый
объект может быть измерен по любой
схеме замещения, а активная составляющая
представлена в виде сопротивления,
тангенса угла потерь или добротности.
Четырехплечие мосты обеспечивают
измерение при двух-, трех- и
четырехзажимном включении измеряемого
объекта (рис. 12.2,а,в и рис. 12.3).
Индикатор
моста Р
выполняется обычно в виде диодного
детектора с магнитоэлектрическим
прибором. Отклонение стрелки характеризует
только амплитуду напряжения в диагонали
моста. Более удобен индикатор на ЭЛТ.
Если, например, на горизонталь-
Рис.
12.4
й
е
-СИ]
/х
А/3,13
*Z,LZ
■
Z
обр
Рис.
12.5
-сиь-
йо
отклоняющие пластины подать опорное
напряжение, а на вертикально
отклоняющие — напряжение в диагонали,
то можно наблюдать изменение не
только амплитуды, но и фазы напряжения
в диагонали моста при регулировке, что
облегчает процесс регулировки.
Мостовые
схемы характеризуют относительной
чувствительностью
где
5И=Да/At/
—
чувствительность индикатора, SMC
—
чувствительность собственной
мостовой схемы, AZ/Z
—
относительное изменение модуля
полного сопротивления одного из плеч
вблизи баланса, AU
—
изменение амплитуды напряжения в
диагонали.
Анализ
показывает, что максимальная
чувствительность моста переменного
тока получается при выполнении условия:
при балансе моста должны иметь место
равенства Zt
= Z4,
Z2=Zz,
т.
е. мост должен быть симметричным
относительно индикаторной диагонали.
Основная
погрешность при использовании мостовых
схем включает в себя составляющие:
погрешность значений параметров
образцовых элементов моста;
погрешность, обусловленная неточностью
балансировки моста, определяется
чувствительностью моста; погрешность,
обусловленная паразитным сопротивлением,
емкостью и
индуктивностью
соединительных проводов и переходных
сопротивлений контактов, а также
паразитными связями между элементами
моста.
Относительная
погрешность моста б, %, при измерении
модуля полного сопротивления равна
где
Мх—
измеряемое значение модуля, п
— процентное значение модуля Мх,
т
— порог абсолютной погрешности моста.
Четырехплечие
мосты применяются как на постоянном,
так и на переменном токе вплоть до 300
ГГц.
Очевидно,
на постоянном токе условие баланса
моста упростится: R1R3=R2R4.
Измеряемое
сопротивление RX=R3—R2R4/Rl.
304
Максимальной
чувствительностью обладает равноплечий
мост: R1
=R2 — R3=R4.
При
малых разбалансах ток в диагонали моста
пропорционален отклонению AR3
сопротивления
R3
от
его номинального значения при балансе
R30.
Поэтому
шкалу индикаторного прибора можно
проградуировать в значениях относительного
отклонения AR3/R30
в
процентах. Такие неуравновешенные
мосты применяются для контроля
сопротивлений и называются процентными.
Наибольшее
применение нашли уравновешенные мосты
постоянного тока. Промышленностью
выпускаются мосты постоянного тока с
пределами измерений от 10-1
до 1016
Ом и погрешностями ±0,1% при измерении
сопротивлений от 10-1
до 102
Ом и ±0,05% при измерении сопротивлений
от 102
до 1010
Ом. Для измерения малых сопротивлений
(до 10~6
Ом) применяются двойные мосты, в
которых
влияние подводящих проводов и контактов
значительно уменьшено. Погрешность
измерений таких сопротивлений составляет
±1,5%.
На
переменном токе четырехплечие мосты
обычно используют на двух частотах—
100 и 1000 Гц.
Трансформаторные
мостовые устройства. Для
измерения в диапазоне частот от
десятков килогерц до сотен мегагерц
служат трансформаторные мостовые
устройства, в которых используются
свойства цепей с сильной индуктивной
связью. В них отношения среднеквадратических
(действующих) значений напряжений и
токов определяются отношением чисел
витков соответствующих обмоток,
Схема
мостового устройства показана на рис.
12.5. В схему включены образцовые Zo6p
и
измеряемое Zx
полные
сопротивления. Их питание осуществляется
через трансформатор напряжения 77,
а сравнение токов, через них протекающих,
производится с помощью трансформатора
тока Т2.
Обмотки трансформатора 77 включены
согласно, Т2
— встречно. Условие баланса (U
вых—0)
записывается, как
Лт-^З = [<>N4.
Выражая
ix
и
/0
через полные сопротивления, можно
получить
ЭЛЕКТРОРАДИОИЗМЕРЕНИЯ 1
Москва «Радио и связь» 1985 2
/(*) = 1 е~ 201 , 17
МаЬЫг;.: 48
^лг;+„(,Л/(,+|)- «МО 198
Kr=V и\ ' (10-4> 324
t/2=^|£n|2[l+|r|2+2|r|cos(?-n/46)], 386
0 = arctg[lin(,p + (w/4)6)1 [sin (ф— (я/4) 6)J 387
а
также уравнение измерения в виде
Здесь
Ni,...,
N4
—числа
витков обмоток Lu
...,
L4
трансформаторов
Т1
и Т2.
Видим, что условие равновесия
трансформаторного устройства определяется
отношением чисел витков, на которое не
сказывается влияние внешних факторов.
Образцовое
полное сопротивление можно выполнить
постоянным, а балансировать схему
изменением числа витков.
Полные сопротивления трансформаторных плеч весьма малы. Поэтому сопротивления, шунтирующие обмотки, оказывают слабое влияние на результат. Устройство позволяет производить измерения при трехзажимном включении измеряемого объекта. Это позволяет достичь высоких метрологических характеристик трансформаторных мостовых устройств, которые применяются от звуковых частот до 250... 300 МГц. Погрешность может быть доведена до величины 0,1 ... 0,001 %.
Отметим, что мостовое устройство позволяет производить измерения при трехзажимном включении измеряемого объекта. Примерами серийных приборов на основе трансформаторного моста являются измеритель емкости Е8-2 (0,001 пФ ... 11,1 мкФ, 1000 Гц, 0,2... 0,5%) и измеритель индуктивности ЕЗ-З (0,01 ... 1000 Гц,
. 1000 Гц, 1 ...3%).
Уравновешенные цепи с использованием преобразователей параметр — напряжение. Схема измерительной цепи изображена на рис. 12.6. Принцип работы состоит в том, что измеряемое комп-
п'Г
лексное
сопротивление Zx
(проводимость
Yx)
преобразуется
операционными усилителями Al,
А2
в пропорциональное напряжение, которое
сравнивается с напряжением или
компенсируется напряжением,
пропорциональным значению параметров
образцовых элементов схемы. Сравнение
и компенсация напряжений осуществляются
трансформаторными плечами.
Применение операционных усилителей, как отмечалось выше, обеспечивает надежную защищенность устройства от паразитных параметров. Возможны измерения по трех- и четырехзажимным схемам включения. Применение трансформаторных плеч позволяет использовать образцовые меры, сравнение с ними и обеспечить высокие метрологические характеристики измерительной цепи.
Схема
имеет два канала: первый канал
преобразователя ас,
второй — сравнения kl.
В
канале преобразователя напряжение е
генератора
G1
на
участке ab
преобразуется
в напряжение 0Вых
= — YxeR
с
помощью операционного усилителя А1,
а затем в ток /3
через
обмотку Т2.
В канале сравнения усилитель А2
обеспечивает высокое входное сопротивление.
Напряжение генератора G1
преобразуется
в напряжение UT
= eN2/Ni
и
далее в ток /4
в обмотке 4
Т2.
Условие
равновесия запишется в виде равенства
ампервитков обмоток 3
и 4
трансформатора Т2,
поскольку они имеют встречную намотку:
^3^3 ~ ^4 У 4 ’
eYxRN
3£
= е-^У0^4,
N1
у __Y 1V4 1
0 JV4 N3 Rk
Процесс
уравновешивания можно производить
изменением числа витков обмоток
трансформаторов и изменением соотношения
, между активной и реактивной частью.
Если в каналах преобразования и
сравнения поменять местами участки
схемы Ьс
и dl,
то
условие равновесия будет
2 = Y ^2 ^
° JVi Nt g ’
Таким образом, объект измерения в первой схеме представляется параллельной схемой замещения, а во второй—-последовательной. Обе схемы позволяют проводить измерения по трех- и четырехзажимной схеме включения.
Цифровые уравновешенные цепи с автоматической балансировкой. В цифровых измерителях параметров цепей с сосредоточенными постоянными процесс уравновешивания автоматизируется.
В уравновешенных цепях постоянного тока с одним регулирующим органом управления сигнал ошибки воздействует на схему управления образцовыми резисторами. Направление регулировок однозначно определяется совпадением или несовпадением полярностей питающего напряжения и напряжения разбаланса. Самобалансирующиеся цепи часто конструктивно совмещаются с цифровыми вольтметрами постоянного напряжения, построенными на основе метода уравновешивающего преобразования. Делитель напряжения вольтметра совместно с устройством коммутации используется как образцовый резистор. Весовые соотношения ступеней сопротивления образцового резистора выдерживаются в соответствии с одним из двоично-десятичных кодов.
Погрешность автобалансных цифровых измерителей сопротивлений составляет 10_3 ... 10-5. Составляющими погрешности являются: погрешность, вызванная неточностью сопротивлений образцовых резисторов; погрешность, обусловленная внутренним сопротивлением ключей; погрешность автоматической балансировки цепи, определяемой, в свою очередь, чувствительностью моста и коэффициентом передачи в цепи обратной связи.
В уравновешенных цепях переменного тока, в которых состояние баланса достигается регулированием двух органов, сигналы управления формируются из сигнала разбаланса двумя фазочувствительными детекторами, знаки выходных сигналов которых используются для определения направления изменения регулировок.
По способу поиска состояния баланса автобалансные схемы разделяются на схемы с однонаправленным и со следящим уравновешиванием. В схемах с однонаправленным уравновешиванием регулирующие параметры изменяются по определенной программе в одну сторону (обычно от больших значений к меньшим), так что состояние каждого регулировочного элемента не повторяется. Уравновешивание завершается при окончании обработки программы весами младшего разряда, после чего цикл измерения может повторяться. В схемах следящего уравновешивания уравновешивание может начинаться с любых значений регулировочных органов, которые могут изменяться в любую сторону. Следящее уравновешивание имеет преимущество перед однонаправленным, состоящее в меньшей динамической погрешности при измерении изменяющихся величин.
По
способу аппаратурной реализации баланса
схемы уравновешивания разделяют на
квадратурные
и экстремальные.
При квадратурном способе в цепи
балансировки выделяют активную и
реактивную составляющие напряжения.
При балансировке каждую из них независимо
доводят до нуля, изменяя значения
параметров образцовых элементов.
Квадратурные составляющие выделяются
с помощью фазовых детекторов.
В основу экстремального способа положена зависимость амплитуды напряжения в цепи балансировки от параметров уравновешивающих элементов. При изменении параметра уравновешивающего элемента, напряжение в цепи балансировки будет иметь минимум, соответствующий частичной балансировке по этому параметру. Чем меньше напряжение, тем ближе состояние цепи уравновешивания к балансу. Поэтому сначала, измеряя напряжение в цепи балансировки, определяют направление изменения уравновешивающего параметра. Этот параметр автоматически изменяется ступенями, пока не будет достигнут баланс.
Уравновешенные цепи переменного тока балансируются изменением по определенной программе поочередно двух параметров уравновешивающих элементов.
Структурная схема, положенная в основу универсального цифрового автобалансного измерителя параметров цепи, показана на рис. 12.7. Измерительная схема представляет собой уравновешенную цепь, использующую операционные усилители и трансформаторные плечи. Уравновешивание осуществляется изменением числа витков трансформаторных плеч транзисторными ключами. Автоматический поиск состояния равновесия реализуется по принципу следящего уравновешивания. В схеме принят квадратурный способ достижения баланса. Оба органа регулирования баланса управляются одновременно. Органы регулирования по активной и ре- 308
Индикатор
НС
30...500кГ'J,
е
тога
Детектор
(разовый |
Опорное хлряжение |
Детейтор (разобый |
|
|
| ||
\ ( ИС |
|
|
G | ||||
1 |
|
|