Трансформаторные мосты, их использование для измерения полных сопротивлений

Применяют в широком диапазоне частот- до сотен МГц. Достоинства: отсутствие паразитных связей в схеме, хорошая защищенность от помех, возможность автоматизации.

В таких мостах плечи образованы обмотками трансформаторов, поэтому их иногда называют трансформаторными мостами. Трансформаторные мосты выполняют по разным схемам. Рассмотрим одну из них:

Напряжение питания U от генератора G подводят к первичной обмотке w1 трансформатора Т1. К его вторичным обмоткам w2 и w7 присоединены измеряемый конденсатор с потерями (Сх и Rx) и образцовые элементы C0 и R0, соединенные с первичными обмотками w5 и w6 трансформатора Т2. Сигнал ошибки Uвых снимают с его вторичной обмотки w4.

Если не учитывать индуктивностей обмоток, то получим токи ; ;

Условие баланса моста (Uвых=0) получается при равенстве нулю магнитного потока в сердечнике трансформатора Тр2, т.е. при выполнении условия I3w3=I5w5+I6w6. Подставив сюда значения токов после выделения действительной и мнимой частей равенства, получим: Rx=R0w2w3/(w7w6); Cx=C0w7w5/(w2w3); tgδ=w6/(w5ωR0C0)

Для индуктивности направление тока меняем знак w7=-w7’

Проблема - чтобы U1 и U2 не зависели от измеряемой величины. Делается с помощью операционных усилителей с преобразованием сопротивления(проводим) в напряжение. Трансформ напряжения не нужен.

Такие мосты уравновешивают, изменяя параметры образцовых элементов или число витков трансформаторов. На основе трансформаторных мостов строят цифровые мосты с автоматической балансировкой. Метод трансформаторного моста реализован в выпускаемых промышленностью приборах, позволяющих измерять L,C,R и tgδ с основной погрешностью не менее 0.1% на частоте 1 кГц в широком диапазоне значений измеряемых параметров (L:10^-7…10³ Гн, С:10^-2...10⁸ пФ, R: 10^-3...10⁷ Ом).

Погрешность очень мала (дискретность переключения витков, дрейф нуля, погрешность эталонных элементов).

Дата добавления: 2015-04-30