Электрическое измерение неэлектрических величин

Схема моста с постоянным отношением плеч.

Приборы сравнения

В приборах сравнения в процессе каждого измерения происходит сравнение измеряемой величины с мерой, поэтому эти приборы обладают высокой точностью и используются в качестве эталонных. К ним относятся:

1. Компенсаторы (потенциометры) - предназначены для измерения напряжений и сопротивлений и применяются редко.

2. Мосты - применяются часто, используются как универсальный прибор для измерения различных величин.

Мосты постоянного тока

Применяются для измерения сопротивлений и величин, функционально связанных с измерением сопротивлений, например температуры при измерении её с помощью терморезистора.

Схема одинарного четырёхплечевого моста постоянного тока:

R1,R2,R3,R4 - плечи моста. ABCD - вершины моста

AB - измерительная диагональ моста.

CD - диагональ питания

В измерительную диагональ включён гальванометр, который в данном случае является индикатором нуля тока. Основное требование к гальванометру в этом случае - это высокая чувствительность. Мост находится в равновесии, если ток в измерительной диагонали равен нулю. Признак равновесия моста: I₀=0;

Условие равновесия моста: R1R3=R2R4;

Словесная формулировка Мост находится в равновесии если произведения противолежащих плеч моста равны.

Плечи R1 и R2 называются прилежащими, а R1 и R4 - противолежащими.

Методика измерения:

Вместо одного из сопротивлений включается Rx, мост уравновешивается, при известном соотношении плеч R4/R3=const, изменяя R2 добиваются равновесия моста.

Но это прибор сравнения, что же здесь является мерой? Мерой являются образцовые сопротивления R2,R3,R4.

Факторы получения высокой точности измерения сопротивления:

1. Высокая чувствительность гальванометра

2. Знание R2,R3,R4 с высокой точностью. Поэтому R2 не потенциометр с подвижным контактом, а декадный магазин сопротивлений.

3. Мосты выполняются с переменным соотношением плеч R4/R3 (применяются редко) и мосты с постоянным соотношением R4/R3.

Чтобы измерить неэлектрическую величину электрическими приборами нужно преобразовать её в электрическую. Для этого нужны измерительные преобразователи, которые раньше назывались датчиками. На наш взгляд, это сделано не совсем удачно, так как шунты и прочие приборы тоже являются преобразователями.

Общая структурная схема прибора для измерения неэлектрических величин будет выглядеть таким образом:

На этой схеме X неэлектрическая величина

Y1 и Y2 электрические величины.

Измерительная схема чаще всего является мостовой схемой

Блок питания может присутствовать, но не является обязательным устройством.

В качестве указывающего устройства чаще всего применяется микроамперметр магнитоэлектрической системы.

Классификация измерительных преобразователей (ИП) по принципу действия

Все датчики подразделяются на две большие группы:

· Параметрические ИП. Преобразователи называются параметрическими, потому что они преобразуют неэлектрическую величину в параметр электрической цепи: сопротивление, индуктивность, ёмкость.

Ø Реостатные

Ø Тензочувствительные

Ø Термочувствительные

Ø Фоточувствительные

Ø Ионизационные

Ø Электролитические

Ø Ёмкостные

Ø Индуктивные

· Генераторные ИП. Неэлектрическая величина преобразуется в ЭДС.

Ø Индукционные

Ø Термоэлектрические

Ø Фотоэлектрические

Ø Пьезоэлектрические

Для работы параметрического ИП обязательно должен присутствовать вспомогательный источник питания, а для работы прибора с генераторным преобразователем источник питания вспомогательный не является обязательным, потому что они сами вырабатывают ЭДС, и если этой ЭДС достаточно для отклонения стрелки,)то в этом случае необходимости в источнике питания нет.