Измерение параметров элементов методом уравновешивающего преобразования

Наряду с методами прямого преобразования (дискретного счета) в практике используют также методы уравновешивающего преобразования измеряемых значений сопротивления, индуктивности и емкости, основанные на сравнении измеряемой величины с образцовой. Сравнение измеряемой величины с образцовой чаще всего осуществляют путем уравновешивания мостовой измерительной цепи, в одно из плеч которой включают исследуемый двухполюсник. В смежное плечо моста вводят образцовый элемент, представляющий собой набор квантованных образцовых мер, соответствующих весовым коэффициентам разрядов используемого цифрового кода. Изменением параметров образцового двухполюсника добиваются равенства нулю напряжения в измерительной диагонали.

На рисунке 4 показана структурная схема цифрового моста постоянного тока уравновешивающего типа для измерения активного сопротивления резистора или другого элемента с омическими потерями.

Рисунок 4 - Структурная схема цифрового моста постоянного тока

уравновешивающего типа

Измеряемый резистор R_x, образцовые резисторыR₁иR₂и преобразователь кода в сопротивление ПКС образуют мост, который питается источником постоянного напряжения ИП. Разбаланс моста фиксируют устройством сравнения УС. Устройство управления УУ анализирует выходной сигнал УС и в зависимости от его знака увеличивает или уменьшает значение цифрового кодаN, выдаваемый на ПКС. Уравновешивание производится до тех пор, пока напряжение в выходной диагонали моста не станет меньше порога чувствительности УС. При этом измеряемое сопротивление

R_x=R₁R_ПКС/R₂=k_ПKCNR₁/R₂, (11)

где R_ПКС- сопротивление ПКС;

k_ПKC=R_ПКС/N- коэффициент преобразования ПКС.

Как следует изформулы (11), результат измерения (он фиксируется ЦОУ) не зависит от напряжения питания. Пределы измерения подбирают путем изменения отношения сопротивлений резисторов R₁ и R₂ цепи положительной обратной связи. Цифровые мосты постоянного тока уравновешивающего типа обеспечивают погрешность измерения параметров около 0,01 % и поэтому их широко применяют для точного измерения активного сопротивления резисторов.

Более сложными по структуре построения являются мосты переменного тока, предназначенные для измерений комплексного сопротивления, индуктивности и емкости при определенной фиксированной частоте (обычно около 1 кГц). Эти мосты выполняют уравновешивание по двум параметрам, т.е. производят раздельное и независимое уравновешивание двух составляющих комплексного сопротивления Z_x.

2 Измеритель rc appa76

2.1 Внешнее описание прибора

Внешний вид прибора изображен на рисунке 5.

1 - 3,5 цифровой LCD индикатор; 2 – поворотный выключатель; 3, 4 – гнезда для подключения проводников для измерения емкости; 5, 6 - гнезда для подключения проводников для измерения сопротивления; 7 – гнезда для непосредственного подключения конденсаторов; 8 – выключатель питания; 9 – установка нуля; 10 – гнездо для тестирования транзисторов

Рисунок 5 – Передняя панель прибора

2.2 Общие характеристики

Дисплей: 3,5 цифровой жидко-кристаллический дисплей (LCD) с максимальным значением 1999.

Указание полярности автоматическое. Указывается отрицательная полярность. Переполнение указывается "1" или "-1" в старшем разряде.

Индикатор низкого заряда батареи указывает, когда напряжение батареи снижается ниже рабочего напряжения.

Скорость измерения: 2 раза в секунду.

Рабочая температура: от 0°Cдо 50°C, при влажности 0 - 80 %.

Температура хранения: от -20°Cдо 60°C, при влажности 0-80 % , когда батарея извлечена из прибора.

Напряжение питания: стандартная батарея 9В.

2.3 Электрические характеристики.

Точностные характеристики прибора, в зависимости от измеряемого параметра и диапазона измерения, приведены в таблицах 1 и 2.

Значение погрешности - ± (% показания + число е. м. р.), дано при 23°C±5°C, и влажности не более чем 75 %.

Таблица 1 - Емкость (емкостное сопротивление)

Диапазон	Разрешение	Погрешность	Испытательная частота
200 пФ	0,1пФ	±(0,5% + 1 е. м. р + 0,5pF)	820 Гц
2нФ	1пФ	±(0,5% + 1 е. м. р)
20нФ	10пФ
200нФ	100пФ
2мкФ	1нФ
20мкФ	10нФ		82 Гц
200мкФ	100нФ		8,2 Гц
2000мкФ	1мкФ	±(1,0% + 1 е. м. р)
20мФ	10мкФ	±(1,5% + 1 е. м. р)

Таблица 2 – Сопротивление

Диапазон	Разрешение	Точность	Максимальное напряжение измерения	Защита от перегрузки
200Ом	0.1Ом	±(0,75% +4 е. м. р)	3.2В	500В DC/AC max.
2кОм	1 Ом	±(0,5% + 1 е. м. р)	0.5В
20кОм	10Ом
200кОм	100Ом
2MОм	1кОм	±(0,75%+ 1е. м. р)
20МОм	10кОм	±(2,0% + 1 е. м. р)

Защита входа: прибор защищен от повреждения заряженными конденсаторами (больше чем 50В постоянного напряжения) плавким предохранителем 0,25A250В, быстродействующего типа.

Установка нулевого значения емкости ограничена диапазоном ±20 пФ.