Bromålinger

Brokrets — et skjema for tilkobling av elementene i en elektrisk krets (motstander, likeretterdioder, etc.), karakterisert ved tilstedeværelsen av en brogren mellom to punkter i kretsen som ikke er direkte koblet til kilden til elektrisk energi. Brokretsen er basert på Wheatstone Bridge-kretsen (fig. 1).

Prinsippet for drift av brokretsen er basert på det faktum at når forholdet mellom impedanser i armene til broen er lik За / Зб = ЗНС/Зд, er det ingen strøm i diagonalen til broen (i indikatorenheten ). Ved å øke følsomheten til nullindikatoren er det mulig å oppnå svært nøyaktig likestilling av impedansforhold i brokretsen. Bromålinger er basert på dette prinsippet.

Ris. 1. Brodiagram (Wheatstone Bridge Diagram)

Strømforsyninger for brokretser kan være enten likestrøms- eller vekselstrømskilder. Brobalansering er helt uavhengig av forsyningsspenningssvingninger.

Bromålinger — Metoder for måling av parametrene til elektriske kretser av likestrøm (DC motstand, strøm) og av vekselstrøm (aktiv motstand, kapasitans, induktans, gjensidig induktans, frekvens, tapsvinkel, kvalitetsfaktor, etc.) vha. brokjeder. Bromålinger er også mye brukt for elektriske målinger av ikke-elektriske mengder ved bruk av sensorer - mellomomformere av den målte mengden til en funksjonelt relatert parameter for den elektriske kretsen.

Bromålinger utføres ved bruk av målebroer (broinstallasjoner) som tilhører kategorien sammenligningsapparater. Generelt er de basert på bruken av en viss elektrisk krets som består av flere kjente og en ukjent (målt) motstand, drevet av en enkelt kilde og utstyrt med en indikatorenhet.

Ved å endre de kjente motstandene, justeres denne kretsen inntil en viss, indikert av pekeren, fordeling av spenninger i individuelle deler av kretsen er nådd. Det er åpenbart at et gitt forhold mellom spenninger også tilsvarer et bestemt forhold mellom kretsmotstander, som det er mulig å beregne den ukjente motstanden med dersom de andre motstandene er kjent.

Historisk sett ble den første, enkleste og vanligste versjonen av bromålinger realisert ved hjelp av en balansert bro med fire armer, som er en ringkrets med 4 motstander ("arm"-broer), der strømforsyningen og pekeren er koblet sammen diagonalt til motsatte hjørner, i form av «broer» (fig. 2).

Ris. 2.

Hvis betingelsen R1R3 = R2R4 er oppfylt (henholdsvis Z1Z3 = Z2Z4 ved vekselstrøm), er spenningen ved utgangen av brokretsen (uavhengig av forsyningsspenningen) null (Ucd = 0), det vil si at broen er " balansert «, som indikeres med en nullpeker .

Den stabile tilstanden til DC-broen som tilsvarer tilstanden R1R3 = R2R4 kan oppnås ved å justere bare én variabel parameter og tillater også å bestemme én ukjent motstand.

For å oppnå den komplekse vekselstrømlikevektstilstanden Z1Z3 = Z2Z4, som brytes ned når de komplekse verdiene til motstandene Z = R + jx erstattes i to uavhengige forhold, må minst to variable parametere justeres. I dette tilfellet er det mulig å bestemme to komponenter av den komplekse motstanden samtidig (for eksempel L og R eller L og Q, C og tgφ, etc.).

En rekke fire-arms AC-broer er resonansbroer... I tillegg til fire-armer, brukes mer komplekse broskjemaer - doble broer på likestrøm (fig. 3) og flere armer (seks eller syv armer) - på alternerende strøm (for eksempel fig. 4) . Likevektsbetingelsene for disse kretsene er selvfølgelig forskjellige fra de som er gitt ovenfor.

Ris. 3.

Ris. 4.

Broer kan brukes i både balansert og ubalansert modus. I sistnevnte tilfelle bestemmes måleresultatet uten justering av motstandene, direkte fra strømmen eller spenningen ved utgangen av brokretsen, som er funksjoner av den målte motstanden og forsyningsspenningen (sistnevnte må være stabil). Utgangsenheten kalibreres direkte i den målte verdien.

AC-bromålinger kan brukes i ytterligere to moduser: kvasibalansert og halvbalansert. Sistnevnte er preget av det faktum at den konvensjonelle firearmskretsen (fig. 2) justeres ved bruk av bare én variabel parameter inntil minimum utgangsspenning er oppnådd (full likevekt, dvs. Ucd= 0, som krever innstilling av to parametere, i dette tilfellet er den ikke tilgjengelig).

Øyeblikket for å nå minimumsspenningen Ucd kan bestemmes direkte fra en enkel peker ved utgangen av kretsen, eller mer presist - indirekte - basert på for eksempel faserelasjonene til spenningsvektorene til brokretsen som oppstår i øyeblikket av halv likevekt.

I det andre tilfellet ligner det eksperimentelle og indikerende utstyret det som brukes i kvasi-balansert modus. Komponentene til den målte motstanden bestemmes: en - fra verdien av den variable parameteren i øyeblikket av halv-likevekt, den andre - fra broens utgangsspenning. Forsyningsspenningen må stabiliseres.

Balansering av målebroer kan gjøres både direkte av en person (broer med manuell føring) og ved hjelp av en automatisk innretning (automatiske målebroer).

Bromålinger brukes både for å måle motstandsverdier og for å bestemme avvikene til disse verdiene fra en gitt nominell verdi. De er blant de vanligste og mest avanserte målemetodene. Serieproduserte broer har nøyaktighetsklasser fra 0,02 til 5 for likestrøm og fra 0,1 til 5 for AC.