Мостовые методы измерения сопротивлений ТПС. Неуравновешенные мосты.

 

Мостовые измерения осуществляются с помощью измерительных, мостов (мостовых установок), относящихся к категории приборов сравнения. В общем случае они основаны на применении некоторой электрической цепи, состоящей из нескольких известных и одного неизвестного (измеряемого) сопротивлений, питаемой одним источником и снабженной указывающим прибором.

Нулевой метод реализуют с помощью уравновешенных мостов, а метод отклонений – с помощью неуравновешенных мостов.

В случае неуравновешенноrо моста значение Rr сопротивления те (следовательно, температуры) оnределяется по значению разности потенциалов измерительной диагонали моста.

R1, R2, R3 = const

Компенсационный метод измерения сопротивлений ТС. Уравновешенные мосты.

 

Наиболее точно значение сопротивления Rt ТПС можно измерить с помощью мостовых схем нулевым методом или методом отклонения.

Уравновешеннный мост имеет один или несколько резисторов, сопротивление которых может целенаправленно изменяться (вручную или авто­матически) с тем, чтобы добиться равновесия. Равновесие моста характеризуется отсутствием разности потенциалов (тока) в из­ мерительной диагонали моста

Исторически первый, простейший и наиболее распространенный вариант мостовых измерений был реализован посредством четырехплечего уравновешенного моста, представляющего собой кольцевую цепь из 4 сопротивлений ("плечи" моста), в которой источник питания и указатель включаются диагонально, к противолежащим вершинам, в виде "мостов" (рис. 2).

 

Rмаг можем менять (не как с неуравновешенным мостом, где все резисторы постоянны)

Состояние равновесия моста постоянного тока может быть достигнуто регулировкой только одного переменного параметра и позволяет определить также только одно неизвестное сопротивление.

 

Особенности измерения температуры ТС, двух и трехпроводная схемы подключения термопреобразователей.

 

Поскольку ЧЭ имеют малое номинальное сопротивление, сравнимое с сопротивлением подводящих проводов, то должны быть приняты меры по устранению влияния сопротивления подводящих проводов на измерение температуры.

Недостаток термометров и чувствительных элементов сопротивления – необходимость использования для точных измерений трех- или четырех- проводной схемы включения, т.к. при подключении датчика с помощью двух проводов, их сопротивление включается измеренное сопротивление термометра.

Двухпроводная схема

Двухпроводная схема подключения термометра сопротивления к измерительному мосту. Уравнение равновесия: Rt+2Rn=R2(R3/R1)

В простейшей двухпроводной схеме влияние сопротивления подводящих проводов не устраняется. Напряжение измеряется не только на ЧЭ, но и на соединительных проводах.

Такая схема может быть использована в случае, если сопротивлением подводящих проводов (r1,r2) можно пренебречь по сравнению Rt.

Трёхпроводная схема

Трехпроводная схема подключения термометра сопротивления к измерительному мосту. Уравнение равновесия: Rt+Rn=(R2+Rn)R3/R1

При трехпроводной схеме подключения измерительный преобразователь по очереди измеряет сопротивление цепи «датчик+провода подключения» (Rt + r2+ r3) и цепи «провода подключения» (r1+r2), вычисляет разность этих значений и получает точное значение сопротивления датчика.

Эта схема обеспечивает значительно более точные измерения за счёт того, что появляется возможность измерить в отдельном опыте сопротивление подводящих проводов и учесть их влияние на точность измерения сопротивления датчика.

Равенство сопротивлений соединительных проводов и их температурных зависимостей является основным условием применимости трехпроводной схемы.

Однако данная схема не учитывает, что провода ввиду погрешностей изготовления могут обладать разным сопротивлением (в следствии неоднородности материала, изменения сечения по длине и пр.) такие погрешности вводят меньшие отклонения в отображаемой температуре чем при двух проводной схеме, однако при больших длинах проводов могут быть существенны.

Это наиболее распространненная схема подключения, применяемая для измерений на удалении датчика от 3 до 100 м, позволяющая в диапазоне до 300 градусов иметь погрешность порядка 0,5 %, т.е. 0,5 С на 100 С.