قياسات الجسر

دائرة الجسر - مخطط لتوصيل عناصر الدائرة الكهربائية (المقاومات ، الثنائيات المعدلة ، إلخ) ، تتميز بوجود فرع جسر بين نقطتين من الدائرة غير متصلتين مباشرة بمصدر الطاقة الكهربائية. تعتمد دائرة الجسر على دائرة جسر ويتستون (الشكل 1).

يعتمد مبدأ تشغيل دائرة الجسر على حقيقة أنه عندما تكون نسبة الممانعات في ذراعي الجسر مساوية لـ За / Зб = ЗНС / Зд ، لا يوجد تيار في قطري الجسر (في جهاز المؤشر ). من خلال زيادة حساسية مؤشر الصفر ، من الممكن تحقيق مساواة دقيقة للغاية لنسب الممانعة في دائرة الجسر. تستند قياسات الجسر على هذا المبدأ.

أرز. 1. مخطط الجسر (مخطط جسر ويتستون)

يمكن أن تكون مصادر الطاقة لدوائر الجسر إما مصادر تيار مستمر أو تيار متردد. موازنة الجسر مستقلة تمامًا عن تقلبات جهد الإمداد.

قياسات الجسر - طرق قياس معلمات الدوائر الكهربائية للتيار المباشر (مقاومة التيار المستمر ، التيار) والتيار المتردد (المقاومة النشطة ، السعة ، الحث ، الحث المتبادل ، التردد ، زاوية الفقد ، عامل الجودة ، إلخ) عن طريق سلاسل الجسور. تُستخدم قياسات الجسر أيضًا على نطاق واسع للقياسات الكهربائية للكميات غير الكهربائية باستخدام المستشعرات - المحولات الوسيطة للكمية المقاسة إلى معلمة وظيفية مرتبطة بالدائرة الكهربائية.

يتم إجراء قياسات الجسور باستخدام جسور القياس (تركيبات الجسور) التي تنتمي إلى فئة أجهزة المقارنة. بشكل عام ، تعتمد على استخدام دائرة كهربائية معينة تتكون من عدة مقاومة معروفة ومقاومة واحدة غير معروفة (مقاسة) ، مدعومة بمصدر واحد ومجهزة بجهاز مؤشر.

عن طريق تغيير المقاومات المعروفة ، يتم ضبط هذه الدائرة حتى يتم الوصول إلى توزيع الفولتية في أقسام فردية من الدائرة ، يشير إليها المؤشر. من الواضح أن نسبة معينة من الفولتية تتوافق أيضًا مع نسبة محددة لمقاومات الدائرة ، والتي من خلالها يمكن حساب المقاومة غير المعروفة إذا كانت المقاومة الأخرى معروفة.

تاريخيًا ، تم تحقيق الإصدار الأول والأبسط والأكثر شيوعًا من قياسات الجسر عن طريق جسر متوازن بأربعة أذرع ، وهي عبارة عن دائرة دائرية مكونة من 4 مقاومات (جسور "ذراع") ، حيث يتم توصيل مصدر الطاقة والمؤشر قطريًا للرؤوس المقابلة ، تحت شكل "الجسور" (الشكل 2).

أرز. 2.

إذا تم استيفاء الشرط R1R3 = R2R4 (على التوالي ، Z1Z3 = Z2Z4 عند التيار المتردد) ، يكون الجهد عند خرج دائرة الجسر (بغض النظر عن جهد الإمداد) صفرًا (Ucd = 0) ، أي أن الجسر هو " متوازن «، يشار إليه بمؤشر صفري.

يمكن تحقيق الحالة المستقرة لجسر التيار المستمر المطابق للشرط R1R3 = R2R4 عن طريق ضبط معلمة متغيرة واحدة فقط ويسمح أيضًا بتحديد مقاومة واحدة غير معروفة.

من أجل تحقيق حالة توازن التيار المتردد المعقدة Z1Z3 = Z2Z4 ، والتي تتحلل عندما يتم استبدال القيم المعقدة للمقاومات Z = R + jx في شرطين مستقلين ، يجب تعديل معلمتين متغيرين على الأقل. في هذه الحالة ، من الممكن تحديد عنصرين للمقاومة المعقدة في وقت واحد (على سبيل المثال ، L و R أو L و Q و C و tgφ ، إلخ).

مجموعة متنوعة من جسور التيار المتناوب بأربعة أذرع هي جسور رنانة ... بالإضافة إلى أربعة أذرع ، يتم استخدام مخططات جسور أكثر تعقيدًا - جسور مزدوجة على التيار المباشر (الشكل 3) وأذرع متعددة (ستة أو سبعة أذرع) - بالتناوب التيار (على سبيل المثال ، الشكل 4). تختلف شروط التوازن لهذه الدوائر بالطبع عن تلك المذكورة أعلاه.

أرز. 3.

أرز. 4.

يمكن استخدام الجسور في الوضع المتوازن وغير المتوازن. في الحالة الأخيرة ، يتم تحديد نتيجة القياس دون تعديل المقاومة ، مباشرة من التيار أو الجهد عند خرج دائرة الجسر ، وهي وظائف للمقاومة المقاسة والجهد الإمداد (يجب أن يكون الأخير مستقرًا). يتم معايرة جهاز الإخراج مباشرة بالقيمة المقاسة.

يمكن استخدام قياسات جسر التيار المتردد في وضعين آخرين: شبه متوازن ونصف متوازن. يتميز الأخير بحقيقة أن الدائرة التقليدية رباعية الأذرع (الشكل 2) يتم ضبطها باستخدام معلمة متغيرة واحدة فقط حتى يتم الحصول على الحد الأدنى من جهد الخرج (التوازن الكامل ، أي Ucd = 0 ، الأمر الذي يتطلب إعداد معلمتين ، في هذه الحالة لا يمكن الوصول إليه).

يمكن تحديد لحظة الوصول إلى الحد الأدنى من الجهد UCD مباشرة من مؤشر بسيط عند خرج الدائرة ، أو بشكل أكثر دقة - بشكل غير مباشر - بناءً على ، على سبيل المثال ، علاقات الطور لمتجهات الجهد لدائرة الجسر التي تحدث في الوقت الحالي من نصف التوازن.

في الحالة الثانية ، تكون المعدات التجريبية والإشارة مماثلة لتلك المستخدمة في الوضع شبه المتوازن. يتم تحديد مكونات المقاومة المقاسة: واحد - من قيمة المعلمة المتغيرة في لحظة نصف التوازن ، والآخر - من جهد خرج الجسر. يجب أن يكون جهد الإمداد مستقرًا.

يمكن إجراء موازنة جسور القياس مباشرة من قبل شخص (جسور مع توجيه يدوي) وبمساعدة جهاز آلي (جسور قياس أوتوماتيكية).

تُستخدم قياسات الجسر لقياس قيم المقاومة ولتحديد انحرافات هذه القيم عن قيمة اسمية معينة. إنها من بين طرق القياس الأكثر شيوعًا وتقدماً. تحتوي الجسور المُنتجة على شكل سلسلة على فئات دقة تتراوح من 0.02 إلى 5 للتيار المستمر ومن 0.1 إلى 5 للتيار المتردد.