Hídmérések

Hídáramkör - az elektromos áramkör elemeinek (ellenállások, egyenirányító diódák stb.) Csatlakozási sémája, amelyet egy hídág jelenléte jellemez az áramkör két olyan pontja között, amelyek nem kapcsolódnak közvetlenül az elektromos energiaforráshoz. A hídáramkör a Wheatstone Bridge áramkörön alapul (1. ábra).

A hídáramkör működési elve azon a tényen alapul, hogy ha a híd karjaiban az impedanciák aránya egyenlő За / Зб = ЗНС/Зд, nincs áram a híd átlójában (a jelzőkészülékben ). A nulla jelző érzékenységének növelésével nagyon pontos impedanciaarányt lehet elérni a hídáramkörben. A hídmérések ezen az elven alapulnak.

Rizs. 1. Híddiagram (Wheatstone híddiagram)

A hídáramkörök tápegységei DC vagy AC források lehetnek. A híd kiegyensúlyozása teljesen független a tápfeszültség ingadozásától.

Hídmérés – Egyenáramú (DC ellenállás, áram) és váltakozó áramú (aktív ellenállás, kapacitás, induktivitás, kölcsönös induktivitás, frekvencia, veszteségi szög, minőségi tényező stb.) elektromos áramkörök paramétereinek mérésére szolgáló módszerek hídláncok. A hídméréseket széles körben használják nem elektromos mennyiségek elektromos mérésére is, érzékelőkkel – a mért mennyiség köztes átalakítóival az elektromos áramkör funkcionálisan kapcsolódó paraméterévé.

A hídméréseket az összehasonlító eszközök kategóriájába tartozó mérőhidak (hídszerelés) segítségével végezzük. Általában egy bizonyos elektromos áramkör használatán alapulnak, amely több ismert és egy ismeretlen (mért) ellenállásból áll, egyetlen forrásból táplálkozik és jelzőeszközzel van felszerelve.

Az ismert ellenállások megváltoztatásával ezt az áramkört addig állítják, amíg el nem érik a mutató által jelzett bizonyos feszültségeloszlást az áramkör egyes szakaszaiban. Nyilvánvaló, hogy a feszültségek adott aránya megfelel az áramköri ellenállások meghatározott arányának is, amely alapján az ismeretlen ellenállás kiszámítható, ha a többi ellenállás ismert.

Történelmileg a hídmérés első, legegyszerűbb és legelterjedtebb változata egy négykarú kiegyensúlyozott híd segítségével valósult meg, amely 4 ellenállásból álló gyűrűs áramkör ("kar" hidak), amelyben a tápegység és a mutató össze van kötve. átlósan a szemközti csúcsokkal, «hidak» formájában (2. ábra).

Rizs. 2.

Ha az R1R3 = R2R4 feltétel teljesül (váltakozó áramnál Z1Z3 = Z2Z4), akkor a hídáramkör kimenetén a feszültség (a tápfeszültségtől függetlenül) nulla (Ucd = 0), vagyis a híd " kiegyensúlyozott «, amelyet nulla mutató jelzi.

Az R1R3 = R2R4 feltételnek megfelelő egyenáramú híd állandósult állapota egyetlen változó paraméter beállításával érhető el, és csak egy ismeretlen ellenállás meghatározását teszi lehetővé.

A Z1Z3 = Z2Z4 komplex váltakozó áramú egyensúlyi állapot eléréséhez, amely felbomlik, ha a Z = R + jx ellenállások komplex értékeit két független feltételre helyettesítjük, legalább két változó paramétert be kell állítani. Ebben az esetben lehetőség van a komplex ellenállás két komponensének egyidejű meghatározására (például L és R vagy L és Q, C és tgφ stb.).

A négykaros váltakozó áramú hidak sokfélesége rezonáns hidak... A négykaros hídrendszerek mellett bonyolultabb hídsémákat is alkalmaznak - egyenáramú kettős hidak (3. ábra) és többkaros (hat vagy hét karú) - váltakozó áramú hidak. áram (például 4. ábra) . Ezeknek az áramköröknek az egyensúlyi feltételei természetesen eltérnek a fent megadottaktól.

Rizs. 3.

Rizs. 4.

A hidak kiegyensúlyozott és aszimmetrikus üzemmódban is használhatók. Ez utóbbi esetben a mérési eredményt az ellenállások beállítása nélkül, közvetlenül a hídáramkör kimenetén lévő áramból vagy feszültségből határozzák meg, amelyek a mért ellenállás és a tápfeszültség függvényei (ez utóbbinak stabilnak kell lennie). A kimeneti eszköz közvetlenül a mért értékben van kalibrálva.

A váltakozó áramú hídmérés további két módban használható: kvázi- és félegyensúlyozottan. Ez utóbbira jellemző, hogy a hagyományos négykarú áramkört (2. ábra) csak egy változó paraméter segítségével állítjuk be a minimális kimeneti feszültség eléréséig (teljes egyensúly, azaz Ucd= 0, amihez két paraméter beállítására van szükség, ebben az esetben elérhetetlen).

Az Ucd minimális feszültség elérésének pillanata az áramkör kimenetén lévő egyszerű mutatóból közvetlenül, pontosabban - közvetetten - meghatározható például a hídáramkör pillanatnyi feszültségvektorainak fázisviszonyai alapján. félegyensúlyról.

A második esetben a kísérleti és jelzőberendezések hasonlóak a kvázi kiegyensúlyozott üzemmódban használtakhoz. A mért ellenállás összetevőit meghatározzuk: az egyik — a változó paraméter értékéből a félegyensúly pillanatában, a másik — a híd kimeneti feszültségéből. A tápfeszültséget stabilizálni kell.

A mérőhidak kiegyensúlyozása történhet közvetlenül személy által (hidak kézi vezetéssel) és automata eszköz segítségével (automatikus mérőhidak).

A hídméréseket mind az ellenállásértékek mérésére, mind az értékek adott névleges értéktől való eltérésének meghatározására használják. Ezek a legelterjedtebb és legfejlettebb mérési módszerek közé tartoznak. A sorozatgyártású hidak pontossági osztálya 0,02 és 5 között van egyenáram esetén és 0,1 és 5 között váltóáram esetén.