Metody mostkowe

advertisement
Metody mostkowe
Mostek Wheatstone’a, Maxwella,
Sauty’ego-Wiena
Rodzaje przewodników
Wybrane Metody Pomiaru
Składowych Impedancji
Do pomiaru rezystancji rezystorów, rezystancji i
indukcyjności cewek, pojemności i stratności
kondensatorów stosuje się najczęściej metody
techniczne i mostkowe. Metody techniczne są mało
dokładne (3 – 5 %). Zaletą ich jest prostota pomiaru i
możliwość dopasowania parametrów układu (jak
prąd, napięcie lub częstotliwość) do punktu pracy
mierzone-go elementu. Jest to szczególnie ważne
podczas pomiaru rezystancji i indukcyjności cewek,
gdyż straty w żelazie zależą od indukcji i częstotliwości, a indukcyjność cewek od przenikalności
magnetycznej.
Wybrane Metody Pomiaru
Składowych Impedancji
Zakres częstotliwości pomiarowych przy wyznaczaniu
impedancji metodami technicznymi jest ograniczony przede
wszystkim właściwościami zastosowanych przyrządów.
Najbardziej rozpowszechnione są przyrządy przeznaczone do
pomiarów przy częstotliwości 50 Hz. Pomiary przy większych
częstotliwościach wymagają dobrania nie tylko odpowiednich
mierników napięcia i natężenia prądu, lecz także odpowiednich
źródeł zasilających – o wymaganych zakresach napięcia i
częstotliwości, wy-starczającej mocy itp. W miarę wzrostu
częstotliwości, w układach po-miarowych występują coraz
silniejsze wpływy zakłócające (wielkości resztkowych,
indukcyjnościowych oraz pojemnościowych sprzężeń itp.),
które dodatkowo ograniczają możliwości zastosowania
omawianych metod technicznych. Metody techniczne
stosowane są w zakresie często-tliwości akustycznych (10 Hz –
10 kHz).
Wybrane Metody Pomiaru
Składowych Impedancji
W obwodach prądu sinusoidalnie zmiennego,
impedancję Z można wyznaczyć korzystając z definicji:
tzn. pośrednio, poprzez pomiar napięcia U i natężenia
prądu I. Taka koncepcja pomiaru impedancji i jej
składowych może być realizowana kilkoma metodami,
które przyjęto nazywać metodami technicznymi. Na rys.
poniżej przedstawiono układy pomiarowe, w których na
postawie wskazań odpowiednich mierników oblicza się w
następujący sposób pa-rametry badanej impedancji:
Wybrane Metody Pomiaru
Składowych Impedancji
Wybrane Metody Pomiaru
Składowych Impedancji
Wybrane Metody Pomiaru
Składowych Impedancji
Jeżeli mierzona reaktancja ma charakter indukcyjny to wartość
indukcyjności oblicza się ze wzoru:
Przy pomiarze reaktancji o charakterze pojemnościowym,
pojemność wyznacza się ze wzoru:
Wybrane Metody Pomiaru
Składowych Impedancji
a kąt stratności ze wzoru:
Określając wartości impedancji ze wskazań mierników popełnia się
błąd systematyczny metody spowodowany impedancjami
wewnętrznymi przyrządów pomiarowych. Wykresy wskazowe
przedstawione na rys pozwalają ocenić, które impedancje mierników
będą wpływać na błąd pomiaru: W pierwszym układzie wyznaczana
jest łączna impedancja badanego elementu, amperomierza i toru
prądowego watomierza
Wybrane Metody Pomiaru
Składowych Impedancji
Wybrane Metody Pomiaru
Składowych Impedancji
Warunki równowagi mostka mogą być wyprowadzone z ogólnego
schematu jak na rys. w którym dla Ig = 0 ogólny warunek równowagi
mostka czteroramiennego wynosi
Wybrane Metody Pomiaru
Składowych Impedancji
a szczegółowe warunki równowagi, które muszą być spełnione
równo-cześnie, są równe:
Z równań tych można bezpośrednio wyznaczyć moduł i kąt fazowy badanej impedancji. Jeżeli przedmiotem pomiarów są składowe czynna i
bierna badanej impedancji, to dogodniej jest korzystać z ogólnego warunku równowagi (14.31) zastępując go dwoma równaniami,
pochodzą-cymi z oddzielnego porównania części rzeczywistych i
urojonych. Na przykład dla mostka o ramionach:
Wybrane Metody Pomiaru
Składowych Impedancji
Przedstawione równania równowagi odnoszą się do
układu mostka czteroramiennego. W przypadku
mostków wieloramiennych można sko-rzystać z
analogicznych równań, po uprzednim przekształceniu
układu do mostka czteroramiennego.
Wybrane Metody Pomiaru
Składowych Impedancji
Podstawowymi podzespołami konstrukcyjnymi układu
mostkowego obok wskaźnika zera oraz źródła zasilającego
– są impedancje ramion, zestawione z elementów R, L, C,
które w zależności od wzajemnych kombinacji połączeń
mogą tworzyć dowolnie wiele struktur. W praktyce liczba
stosowanych układów mostkowych jest ograniczona.
Celowe jest stosowanie możliwie prostych struktur
impedancji. Jest to podyktowane dążnością do
zmniejszenia liczby błędów wnoszonych przez poszczególne elementy, osiągnięcia jak najlepszej czułości oraz
dążnością do otrzymania możliwie prostych równań
równowagi.
Wybrane Metody Pomiaru
Składowych Impedancji
Wybrane Metody Pomiaru
Składowych Impedancji
Mostek Wheatstone’a
Wybrane Metody Pomiaru
Składowych Impedancji
Mostek Wheatstone’a
Wybrane Metody Pomiaru
Składowych Impedancji
Mostek Wheatstone’a
Wybrane Metody Pomiaru
Składowych Impedancji
Mostek Wheatstone’a (analiza stałoprądowa)
Wybrane Metody Pomiaru
Składowych Impedancji
Mostek Maxwella ze wzorcem pojemności.
Wybrane Metody Pomiaru
Składowych Impedancji
Mostek Sauty’ego-Wiena.
Wybrane Metody Pomiaru
Składowych Impedancji
Mostek transformatorowy z transformatorem przyłączonym
od strony zasilania
Metoda czteropunktowa
Główną zaletą tej metody jest niezależność wyniku
pomiaru od rezystancji przewodów pomiarowych.
Jest to bardzo istotne w przypadku pomiarów małych
rezystancji.
Metoda czteropunktowa
Metoda czteropunktowa
Metoda czteropunktowa
Metoda czteropunktowa
Metoda czteropunktowa (mikro)
Metoda czteropunktowa (mikro)
Metoda czteropunktowa (mikro)
Obrazowanie rozkładu pola
magnetycznego
Obrazowanie rozkładu pola
magnetycznego
Obrazowanie rozkładu pola
magnetycznego
Obrazowanie rozkładu pola
magnetycznego
Metody pomiaru pola magnetycznego
Efekt Halla
Metody pomiaru pola magnetycznego
Metody pomiaru pola magnetycznego
Metody pomiaru pola magnetycznego
Metody pomiaru pola magnetycznego
Efekt Halla Generalnie duże pola magnetyczne
Download