Материал для самостоятельной работы слушателей по теме «Измерительные преобразователи и системы» (стр. 7 )

φ4 – φ3 = ± 90

Рассмотрим возможность выполнения этого случая на примере:

Рис.2.60. Схема моста .

Þ

Регулируя R2, мы подгоняем R1.

Неуравновешенный мост с реактивным сопротивлением.

Рассмотрим мост с одним рабочим плечом (рис.2.61).

Рис. 2.61. Мост с одним рабочим плечом.

E – амплитуда питающего напряжения.

Ток в нагрузке равен:

Предположим, что Zн → ∞

Условие равновесия моста:

Z1Z3 = Z2Z4

Введём обозначения:

Тогда Uн можно представить:

Обозначим

где ε – коэффициент неравновесия;

k – плечевой (схемный) коэффициент;

Е – амплитуда напряжения источника возбуждения.

Рассмотрим подробнее плечевой коэффициент. Запишем р в виде:

Модуль плечевого коэффициента:

Выведем это выражение:

.

Используя условие а2=d2+g2

Таким образом, для плечевого коэффициента получаем:

Рассмотрим частный случай моста.

Симметричный относительный диагональный мост (рис.2.61)

1.  Q = 0° – синфазный мост.

В этом случае:

Рис. 2.62 График изменения плечевого коэффициента при .

Из графика видно:

|k| = kmах = 0,25

2.  Q= ± 90° – квадратурный мост

Рис. 2.63. График изменения плечевого коэффициента при .

т. е. активные части равны, а реактивные противоположны.

Должно выполняться условие:

Чтобы добиться Q = 90°, необходимо иметь комбинацию R и С или R и L.

signX2= - signX3

Из условия равновесия:

Þ

На реактивные части не накладывается условие (она может быть любой).

3. Q= ± 180° – противофазный мост.

Рис. 2.64. График изменения плечевого коэффициента при .

Чтобы получить 1800, необходимо комбинация: С2 ↔ L3 , L3 ↔ С2

Такой мост реализовать невозможно с большим k, так как его чувствительность ограничена:

-  неидеальностью параметров элемента;

-  допустимой нагрузкой;

-  внутренним сопротивлением источника питания;

-  нестабильностью параметров внешних условий.

Использование уравновешенного моста для измерения частоты (мост Вина)

Нарисуем мост Вина (рис.2.65):

Рис. 2.65. Применение уравновешенного моста для измерения частоты.

Найдем ω:

условие равновесия

В мосту выполняется условие

R1 = R1

(2.16)

Конструктивно выбирают:

R3 = 2 R4

(2.17)

тогда из (2.16) и (2.17) следует С1 = С2.

Таким образом, мост уравновешивается лишь одним изменением R1. Условие равновесия зависит от частоты, и, следовательно, мост невозможно уравновесить при наличии гармоник. Поэтому при измерении сигнал необходимо предварительно отфильтровать.

2.2. Вопросы к теоретической части

1.  Структурная схема измерительной системы.

2.  Основные характеристики измерительных преобразователей.

3.  Классификация измерительных преобразователей.

4.  Последовательное включение одного параметрического измерительного преобразователя.

5.  Последовательное включение двух параметрических измерительных преобразователей.

6.  Дифференциальное включение параметрических измерительных преобразователей.

7.  Последовательная схема включения генераторных измерительных преобразователей.

8.  Дифференциальная схема включения генераторного измерительного преобразователя.

9.  Компенсационная схема включения генераторного измерительного преобразователя.

10.  Мостовые схемы включения измерительных преобразователей.

11.  Условие равновесия мостовой схемы.

12.  Мосты, оптимальные по чувствительности.

13.  Мосты, оптимальные по мощности.

14.  Погрешность уравновешенного моста постоянного тока.

15.  Полная измерительная цепь мостового измерительного преобразователя.

16.  Четырехпроводная схема включения измерительного моста.

17.  Использование дифференциального усилителя в мостовом измерительном преобразователе.

18.  Неуравновешенный мост переменного тока.

19.  Способы питания мостов переменного тока.

20.  Свойства мостов с реактивными элементами.

21.  Уравновешивание мостов с реактивными элементами

22.  Условия раздельного уравновешивания.

23.  Мост переменного тока с одним рабочим плечом.

24.  Плечевой коэффициент моста переменного тока.

25.  Использование уравновешенного моста для измерения частоты.

2.3. Вопросы для самостоятельного изучения

1.  Автоматические мосты и компенсаторы.

2.  Электронные аналоговые приборы и преобразователи.

3.  Проведение измерительного эксперимента.

4.  Измерительные информационные системы.

5.  Приборы и преобразователи для измерений неэлектрических величин.

2.4. Задачи для самостоятельного решения

ЗАДАЧА 1

Дано:

1. Схема неуравновешенного моста с одним активным плечом

2. Условие равновесия: .

3. Условие симметричности .