Основные теоретические положения. Методические указания

СОПРОТИВЛЕНИЙ ОДИНАРНЫМ МОСТОМ

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЯ

Методические указания

1. Ознакомьтесь с приборами и элементной базой платы № 1, представленной для лабораторной работы. Определите источники питания для выполнения пунктов 1 и 2 задания.

2. Составьте схемы исследований по п. 1 задания и представить их преподавателю. Выполните измерения по одобренным схемам.

3. Составьте схемы исследований по п. 2 задания и представьте их преподавателю. Выполните измерения по одобренным схемам.

4. Выполните необходимые расчеты по п. 3 и 4 задания. Оформите отчет.

Контрольные вопросы

1. Принцип построения ваттметров.

2. Чем обусловлен выбор целесообразной схемы включения ваттметра?

3. Какие погрешности содержат результаты измерений мощности цепи постоянного тока, цепи переменного тока?

4. Приведите выражения для относительного значения методической погрешности в цепи постоянного тока для разных схем включения ваттметра.

5. Что включает в себя абсолютная инструментальная погрешность?

6. Что такое угловая погрешность ваттметра?

7. Каким способом можно выполнить измерение мощность цепи постоянного тока при отсутствии ваттметра?

Лабораторная работа 5

Ц е л ь р а б о т ы:Получить навыки измерения сопротивлений при помощи одинарного моста постоянного тока.

М о с т – измерительный прибор, реализующий метод сравнения с мерой. Мосты используют для измерения сопротивления, индуктивности, емкости, добротности, угла потерь, неэлектрических величин (температуры, перемещений и т.д.). Применение мостов обусловлено возможностью получения высокой точности результатов измерения, высокой чувствительности и возможности измерения различных величин.

Для измерения сопротивлений средних величин ( Ом) применяют одинарные мосты постоянного тока, выполненные по схеме на рис. 12.

Рис. 12

Четыре плеча моста а-б, б-в, а-г, г-в имеют активные сопротивления . В диагональ б-г включают нуль-индикатор (НИ) постоянного тока, например магнитоэлектрический гальванометр, а в диагональ а-в – источник питания U.

Мост называют уравновешенным, когда потенциалы узлов б и г равны, т.е. когда . Это станет возможным, если падения напряжения на первом и третьем плечах будут равны, т.е.:

.

Аналогично:

.

При равновесии моста ток диагонали б-г равен нулю. Значит , а . Поэтому разделив почленно записанные выше равенства, получим условие равновесия моста:

.

Условие равновесия раскрывает принцип применения моста для определения неизвестного сопротивления. Если мост сбалансирован, а сопротивления любых трех плеч моста известны, то из этого равенства всегда можно вычислить неизвестное. Так, если неизвестное сопротивление включено в плече , т.е. , то:

.

Принято называть плечи и плечами отношений, а плечо плечом сравнения. Для расширения возможностей измерения в качестве плеча сравнения можно применять многодекадный магазин сопротивлений , тогда:

.

В качестве плеч отношений применяют штепсельные магазины сопротивлений, которые могут иметь значения: 1, 10, 100, 1000 и 10000 Ом.

После выполнения оговоренных условий, процесс измерений сводится к следующему:

1. В одно из плеч (например в плече ) включают измеряемое сопротивление .

2. В диагональ а-в включают источник питания .

3. Устанавливают значения и возможно более близкими к предполагаемому значению .

4. Подбором сопротивления плеча сравнения добиваются установки стрелки нуль-индикатора на нуль.

5. По выражению вычисляют искомое.

Результат измерения содержит систематическую погрешность из-за отличия сопротивлений резисторов и от их номинальных значений. Эту погрешность можно исключить способом противопоставления, если при тех же резисторах и поменять местами плечи и и снова уравновесить мост резисторм , получив:

,

где - сопротивление плеча сравнения при новом равновесии моста.

Исключив из полученных выражений отношения плеч и, следовательно, систематическую погрешность, обусловленную неточностью этого отношения, получим:

.

Погрешности измерительных мостов определяются рядом причин. В уравновешенных мостах источниками погрешностей являются:

- несоответствие параметров плеч моста () их номинальным значениям;

- конечное значение чувствительности к измеряемому параметру (порог чувствительности);

- не учитываемые сопротивления соединительных проводов, изоляции, емкостные связи;

- помехи, обусловленные действием внешних электрических и магнитных полей.

Рассмотрим погрешность моста постоянного тока, обусловленную первой причиной. Пусть является измеряемым сопротивлением, - сопротивления плеч уравновешенного моста. Их номинальные значения обозначим .

Обозначим также относительную погрешность сопротивления - го плеча . Тогда , .

При равновесии моста справедливо равенство:

.

Пренебрегая величинами второго и большего порядка малости, получим:

Таким образом, результат измерения будет отличаться от истинного значения:

,

где - относительная погрешность результата измерения, обусловленная погрешностью элементов схемы моста.

Если систематические. И их значения известны, то при оценке результата измерения их следует суммировать алгебраически.

Однако чаще величина устанавливает границы зоны погрешности . В таком случае, при определении результата измерения погрешности суммируются арифметически.

Задание на лабораторную работу

1. Выполните косвенное измерение сопротивления при помощи вольтметра и амперметра. Вычислите результат измерения с учетом систематической погрешности.

2. Выполните измерение сопротивления при помощи лабораторной схемы одинарного моста постоянного тока. Измерения проведите дважды меняя и местами. Вычислите результат измерений с учетом погрешностей.

3. Измерьте искомое сопротивление промышленным мостом МВУ – 49 и запишите результат с учетом погрешности.

4. Сравните результаты, полученные в п.1, п.2 и п.3 и сделайте выводы о целесообразности применения мостовых схем, как измерительных приборов.

Дата добавления: 2015-04-30