1.6. Автоматические измерительные приборы

1. Компенсационный метод измерения электрических величин

Измерение тока, напряжения, сопротивления и мощности приборами непосредственной оценки производится, в лучшем случая, с точностью 0,05%. Наиболее точными методами измерения указанных величин являются компенсационные методы.

Компенсационный метод измерения напряжения / э. д. с./ заключается в сравнении измеряемого напряжения с известным падением напряжения.

Устройства, служащие для измерений компенсационном методом, называются компенсаторами или потенциометрами. Упрощенная схема компенсационного метода измерения изображена на рисунке 1.24.

Рис.1.24. Компенсационный метод измерения. Схема электрическая принципиальная.

В этой схеме можно рассматривать три цепи. Первая цепь может быть названа цепью нормального элемента. В нее входит нормальный элемент э. д. с. E_N, гальванометр Г и образцовое сопротивление R_N. Вторая цепь может быть названа рабочей или вспомогательной. Она содержит вспомогательный источник питания E /э. д. с./ этого источника больше э. д. с. нормального элемента, реостат Rрег, образцовое сопротивление R_N и магазин компенсационного сопротивления R_K. Третья цепь, измерительная, состоит из источника с неизвестной э. д. с. E_X , гальванометра Г и магазина компенсационного сопротивления R_K.

Измерение неизвестного напряжения E_X начинают с установки тока IP в рабочей цепи, величина которого должна быть строго определенной и неизменной. Для этого ключ II ставят в положение I и с помощью реостата Rрег

устанавливают такое значение тока I_P, чтобы падение напряжения, создаваемое им на сопротивление R_N, было равно э. д. с. нормального элемента E_N. При компенсации гальванометр покажет отсутствие тока в цепи нормального элемента.

Тогда

(1.23)

(1.24)

Компенсация неизвестной э. д. с. E_X осуществляется с помощью сопротивления R_K и фиксируется отсутствием тока в цепи гальванометра Г при положении 2 переключателя II. При этом E_X равно:

(1.25)

где R'_K - значение компенсационного сопротивления RK при компенсации э. д. с. E'_X.

Достоинство компенсационного метода измерения заключается в том, что, во-первых, в момент измерения ток в цепи гальванометра отсутствует, что возможно при очень большом входном сопротивлении прибора, а значит, измерение производится без потребления мощности от измеряемого объекта; во – вторых, измеряемая величина определяется через э. д. с. нормального элемента и образцовые сопротивления, выполненные с высокой точностью.

Точность компенсационной схемы определяется тремя факторами:

а) точностью установления и поддержания рабочего тока IP;

б) точностью изготовления и подгонки образцового RN и компенсационного сопротивления RK;

в) чувствительностью нулевого индикатора.