Прямі вимірювання струму

Вимірювання струму в ланцюгах постійної напруги.

Діапазон значень постійних струмів, з вимірюванням яких приходиться мати справу в різних областях техніки, є надзвичайно широким - від струмів» 10^-17 А до» 10⁶ А. Природно, що методи і засоби вимірювання значень струму в таких межах можуть вельми відрізнятися. Ще раз підкреслимо, що діапазон значень вимірюваних струмів є вельми широким.

Для вимірювання постійного струму в радіотехнічних та електротехнічних колах можна використовувати будь-які вимірювачі постійного струму: магнітоелектричні, електромагнітні, електродинамічні, аналогові ті цифрові електронні амперметри. Найчутливішими серед електромеханічних вимірювальних приладів є прилади магнітоелектричної системи. За допомогою таких дзеркальних гальванометрів можна безпосередньо вимірювати постійні струми 10^-9 - 10^-6 А.

Разом з тим, в практиці вимірювань часто виникає потреба здійснювати вимірювання вельми малих значень постійних струмів, таких що є значно меншими від струму повного відхилення магнітоелектричної голівки, як найчутливішої серед інших типів електромеханічних вимірювальних приладів. В такому разі у вимірювальний ланцюг перед вимірювальною голівкою вмикають підсилювач постійного струму. В ролі такого підсилювача можна використати біполярний транзистор, ввімкнений по схемі з загальним емітером, яка забезпечує при цьому малий вхідний опір підсилювача.

Амперметр вмикається послідовно з вимірюваним об‘єктом. Оскільки амперметр, як реальний пристрій, має свій власний внутрішній опір, то його вмикання збільшує опір ланцюга, а отже, порушує попередній режим роботи контрольованого об‘єкту.

Розрахуємо відносну похибку вимірювання струму dІ, що протікає через резистор R, яка спричиняється підмиканням послідовно з ним амперметра з внутрішнім опором R_а. Очевидно:

, (6.2.1)

де D І - абсолютна похибка виміряного струму, що протікає через резистор R; І_А - струм, що протікає через резистор R, виміряний амперметром (зчитані з амперметра його покази); І - істинне значення струму через резистор R (струм, який протікав через нього до підмикання амперметра).

Підставимо вирази для величин, що входять до виразу (6.2.1), розраховані для схеми, зображеної на рис.6.2.1:

. (6.2.2)

Підставляючи вирази для величин (6.2.2), у вираз (6.2.1) та виконуючи необхідні перетворення, отримаємо:

. (6.2.3)

Із виразу (6.2.3) видно, що dI ® 0 в разі виконання двох умов: 1) r ® ¥, або 2) R_A ® 0. Для електротехнічних та радіотехнічних схем виконання першої умови, як правило, є нереальним. Тоді залишається друга вимога - якомога менший опір амперметра. Для забезпечення виконання якісних вимірювань, бажано, щоб опір амперметра на 2-3 порядки був меншим від опору того резистора, струм в якому вимірюється. В цьому сенсі прекрасними амперметрами є компенсаційні вимірювачі струму (див. рис.6.1.3 б), які дійсно здатні забезпечити виконання умови: R_A ® 0.

Дата добавления: 2014-01-07