Мостовой метод

Мосты постоянного тока. Одинарный мост постоянного тока (рис. 7) состоит из четырех плеч — резисторов, сопротивления которых соответственно равны R_l, R₂, R₃ и R₄. В одну диагональ включен источник питания Е, а во вторую — индикатор И. В момент равновесия моста, когда произведения сопротивлений противолежащих плеч равны друг другу,

ток индикатора И равен нулю.

Следовательно, если сопротивления трех плеч известны, то из условия легко определяется неизвестное сопротивление четвертого плеча. Например, пусть R₁=R_X, тогда Rx = R₂R₄/R₃. Равновесие моста достигается изменением R₂ и отношения R₄/R₃. Практически резисторы плеч моста выполняют в виде магазинов образцовых сопротивлений. Сопротивления плеч обычно меняются дискретно: R₂ — с малым шагом, а отношение R₄/R₃ — с шагом 10ⁿ (n — 0, 1, 2,...).

Рис. 11-7. Схема моста постоянного тока

Мосты характеризуются относительной чувствительностью и погрешностью. Относительной чувствительностью называют отношение отклонения показания индикатора Да к относительному изменению сопротивления одного из плеч вблизи состояния равновесия, выраженному в процентах, т. е. где ,%. Умножив и разделив правую часть равенства на ΔIИ, где IИ — ток индикатора, получим

Отсюда следует, что чувствительность моста определяется произведением чувствительности индикатора (в данном случае по току) и чувствительности измерительной мостовой цепи. Для повышения чувствительности в качестве индикатора применяют гальванометры или микроамперметры с двусторонней шкалой, а мостовую цепь стремятся сделать равноплечей, когда R_l=R₂=R₃=R_4.

Основная погрешность моста постоянного тока определяется чувствительностью индикатора и погрешностью сопротивлений плеч, а также сопротивлениями монтажных проводов и контактов. Дополнительная погрешность возникает при изменении температуры и за счет сопротивления внешних соединительных проводов. Сопротивление последних можно измерить этим же мостом и вычесть из полученного результата. Однако если эти сопротивления меньше одного ома, то они измеряются со значительной погрешностью, и если измеряемое сопротивление Rx также мало, то результат измерения неудовлетворительный.

Для измерения малых сопротивлений (от 1 до 10^-8 Ом) применяют двойные мосты. В схеме двойного моста (рис. 8) обозначено: R₁-R₄ — сопротивления плеч; R— сопротивление вспомогательного малого резистора; Rx и R_обp — сопротивления измеряемого и образцового резисторов.

При этом:

При конструировании и изготовлении двойных мостов резисторы плеч выполняют так, чтобы R₁=R₄ a R₂=R₃,тогда второе слагаемое в выражении для R_x будет равно нулю и значение измеряемого сопротивления находится по формуле

Равенства сопротивлений резисторов плеч R₁=R₄ и R₂=R₃ должны сохраняться все время, поэтому они регулируются с помощью спаренных органов управления. Абсолютное равенство указанных пар сопротивлений осуществить невозможно, и для уменьшения погрешности за счет отбрасывания второго слагаемого оно должно быть возможно меньшим, что достигается применением вспомогательного резистора R с минимальным сопротивлением. Практически резистор R представляет собой короткий отрезок медной шины большого сечения.

Промышленность выпускает одинарные и одинарно-двойные мосты с классами точности 0,005; 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 2; 5.