Silla mõõdud

Sillaahel - elektriahela elementide (takistid, alaldi dioodid jne) ühendamise skeem, mida iseloomustab sillaharu olemasolu ahela kahe punkti vahel, mis ei ole otseselt ühendatud elektrienergia allikaga. Sillaring põhineb Wheatstone'i silla vooluringil (joonis 1).

Sillaahela tööpõhimõte põhineb asjaolul, et kui silla harude impedantside suhe on võrdne За / Зб = ЗНС/Зд, siis silla diagonaalis (indikaatorseadmes) voolu puudub. ). Nullindikaatori tundlikkust suurendades on võimalik saavutada väga täpne impedantsi suhete võrdsus sillaahelas. Silla mõõtmised põhinevad sellel põhimõttel.

Riis. 1. Silla diagramm (Wheatstone'i silla diagramm)

Sillaahelate toiteallikad võivad olla kas alalis- või vahelduvvooluallikad. Silla tasakaalustamine on toitepinge kõikumisest täiesti sõltumatu.

Sillamõõtmised — alalisvoolu (alalisvoolutakistus, vool) ja vahelduvvoolu (aktiivtakistus, mahtuvus, induktiivsus, vastastikune induktiivsus, sagedus, kadunurk, kvaliteeditegur jne) elektriahelate parameetrite mõõtmise meetodid sillaketid. Sildmõõtmisi kasutatakse laialdaselt ka mitteelektriliste suuruste elektriliseks mõõtmiseks, kasutades andureid – mõõdetud suuruse vahemuundureid elektriahela funktsionaalselt seotud parameetriks.

Sillamõõtmised tehakse võrdlusseadmete kategooriasse kuuluvate mõõtesillade (sillapaigaldiste) abil. Üldiselt põhinevad need teatud elektriahela kasutamisel, mis koosneb mitmest teadaolevast ja ühest tundmatust (mõõdetud) takistusest, mis toidetakse ühest allikast ja on varustatud indikaatorseadmega.

Tuntud takistuste muutmisega reguleeritakse seda vooluahelat, kuni saavutatakse teatud, osutiga näidatud pingete jaotus ahela üksikutes osades. On ilmne, et antud pingete suhe vastab ka kindlale vooluahela takistuste suhtele, mille järgi on võimalik arvutada tundmatu takistus, kui teised takistused on teada.

Ajalooliselt on esimene, kõige lihtsam ja levinum sillamõõtmiste variant realiseeritud nelja haruga tasakaalustatud silla abil, mis kujutab endast 4 takisti ("käe" sildade) rõngasahelat, milles on ühendatud toiteallikas ja osuti. diagonaalselt vastastippudele, «sildade» kujul (joon. 2).

Riis. 2.

Kui tingimus R1R3 = R2R4 on täidetud (vahelduvvoolul vastavalt Z1Z3 = Z2Z4), on sillaahela väljundis olev pinge (olenemata toitepingest) null (Ucd = 0), see tähendab, et sild on " tasakaalustatud «, mida tähistab nullkursor .

Tingimusele R1R3 = R2R4 vastav alalisvoolu silla püsiseisund on saavutatav ainult ühe muutuva parameetri reguleerimisega ning võimaldab määrata ka ainult ühe tundmatu takistuse.

Kompleksse vahelduvvoolu tasakaaluoleku Z1Z3 = Z2Z4 saavutamiseks, mis laguneb takistuste kompleksväärtuste Z = R + jx asendamisel kaheks sõltumatuks tingimuseks, tuleb reguleerida vähemalt kahte muutuvat parameetrit. Sel juhul on võimalik korraga määrata kaks komplekstakistuse komponenti (näiteks L ja R või L ja Q, C ja tgφ jne).

Mitmesugused neljaharulised vahelduvvoolu sillad on resonantssillad... Lisaks neljaharulistele kasutatakse keerukamaid sillaskeeme - topeltsillad alalisvoolul (joonis 3) ja mitmeharulised (kuue või seitsme haruga) vahelduvvoolul. vool (näiteks joon. 4) . Nende vooluahelate tasakaalutingimused erinevad loomulikult ülaltoodutest.

Riis. 3.

Riis. 4.

Sildu saab kasutada nii tasakaalustatud kui ka tasakaalustamata režiimis. Viimasel juhul määratakse mõõtmistulemus ilma takistusi reguleerimata, otse sillaahela väljundis olevast voolust või pingest, mis on mõõdetud takistuse ja toitepinge funktsioonid (viimane peab olema stabiilne). Väljundseade kalibreeritakse otse mõõdetud väärtuses.

Vahelduvvoolu silla mõõtmisi saab kasutada veel kahes režiimis: kvaasibalanss ja poolbalanss. Viimast iseloomustab asjaolu, et tavalist neljaharulist vooluringi (joonis 2) reguleeritakse ainult ühe muutuva parameetri abil, kuni saadakse minimaalne väljundpinge (täielik tasakaal, st Ucd= 0, mis eeldab kahe parameetri seadistamist, sel juhul on see kättesaamatu).

Minimaalse pinge Ucd saavutamise hetke saab määrata otse ahela väljundis olevast lihtsast osutist või täpsemalt — kaudselt — lähtudes näiteks hetkel esinevatest sillaahela pingevektorite faasisuhetest. pooltasakaalu.

Teisel juhul on katse- ja näidikuseadmed sarnased kvaasibalansseeritud režiimis kasutatavatele. Mõõdetud takistuse komponendid määratakse: üks — muutuva parameetri väärtusest pooltasakaalu hetkel, teine ​​— silla väljundpingest. Toitepinge peab olema stabiliseeritud.

Mõõtesillade tasakaalustamist saab teha nii otse inimese poolt (käsijuhtimisega sillad) kui ka automaatseadme abil (automaatsed mõõtesillad).

Sillamõõtmisi kasutatakse nii takistuse väärtuste mõõtmiseks kui ka nende väärtuste kõrvalekallete määramiseks antud nimiväärtusest. Need on ühed levinumad ja arenenumad mõõtmismeetodid. Seeriaviisiliselt toodetud sildade täpsusklassid on alalisvoolu puhul 0,02 kuni 5 ja vahelduvvoolu puhul 0,1 kuni 5.