Принцип измерения сопротивления: Измерение сопротивлений — Знаешь как

Измерение сопротивлений — Знаешь как

Содержание статьи

Мост для измерения сопротивления

Измерение сопротивленийМерой электрического сопротивления, т. е. образцом единицы сопротивления, является образцовая катушка сопротивления. Набор катушек сопротивления, соединяемых по определенной схеме, называется магазином сопротивлений.

Магазины сопротивлений бывают штепсельные и рычажные, у первых переключение катушек производится при помощи штепселей, у вторых — при помощи рычажных переключателей. На рис. 7-28 дана схема одной «декады» пятикатушечного рычажного магазина сопротивления, дающего возможность переключателем изменять включенное между зажимами сопротивление от 0 до 9 ом ступенями по 1 ом.

Мост для измерения сопротивлений, схема которого показана на рис. 7-29, состоит из трех плеч — трех магазинов сопротивлений: r1, r2 и r Четвертым плечом служит измеряемое сопротивление rхВ одну диагональ моста включают источник питания, в другую — гальванометр.

Изменяя сопротивления трех плеч, при замкнутой кнопке Ʀ1 можно получить равенство потенциалов: точек А и Б, о чем можно судить по отсутствию отклонения стрелки гальванометра при замыкании кнопки Ʀ2

Рис. 7-28. Рычажный пятикатушечный магазин сопротивлений

В этом случае напряжение UВА = U и Vаг = UБГ или I1r1 I2rх и I1r2 = I2r. Разделив почленно, получим;

(I1r1)/(I1r2) = (I2rх)/(I2r)

откуда

rх r(r1/r2)

По найденной формуле для уравновешенного м о с т а и подсчитывают искомое сопротивление.

Мост для измерения сопротивлений

Рис. 7-29. Мост для измерения сопротивлений.

Если в схеме моста сопротивления трех плеч и напряжение питания неизменны, то ток в гальванометре зависит только от сопротивления rх. Это позволяет на шкале гальванометра нанести деления, дающие значения искомого сопротивления или величины, от которой оно зависит, например температуры. Такие измерительные мосты называются неуравновешенными.

Измерение сопротивлений амперметром и вольтметром

Величина сопротивления найденная по показанию амперметра и вольтметра (рис. 7-30), больше действительной величины искомого сопротивления rх на величину сопротивления амперметра, так как в схеме на рис. 7-30 вольтметр измеряет сумму напряжений на сопротивлении rх и на амперметре. Если измеряемое сопротивление значительно больше сопротивления амперметра, то погрешность измерения будет небольшой.

Схема соединения для измерений сопротивлений амперметром и вольтметром

Величина сопротивления

x = U/I

Рис. 7-30. Схема соединения для измерений сопротивлений амперметром и вольтметром (для больших сопротивлений).

наиденная по показанию приборов (рис. 7-31), меньше действительной величины искомого сопротивления rx так как амперметр измеряет сумму токов в сопротивлении rх и в вольтметре. Если измеряемое сопротивление значительно меньше сопротивления вольтметра, то погрешность будет небольшой.

Схема соединения для измерений сопротивлений амперметром и вольтметром

Рис. 7-31. Схема соединения для измерений сопротивлений амперметром и вольтметром (для меньших сопротивлений).

Омметры

Омметры и мегомметры это приборы для непосредственного измерения сопротивлений.

Они делятся на две группы: омметры, показания которых зависят от напряжения источника питания, и омметры, показания которых не зависят от напряжения источника питания.

 Омметр первой группы (рис. 7-32) состоит из магнитоэлектрического измерительного механизма с добавочным сопротивлением rд и последовательно соединяемым измеряемым сопротивлением rх — последовательная схема. Омметр часто снабжается батареей сухих элементов.

Последовательная схема омметра, показания которого зависят от напряжения источника питания

Рис. 7-3-2. Последовательная схема омметра, показания которого зависят от напряжения источника питания.

При разомкнутой кнопке Ʀ ток в цепи

I = Cα = U/(rx + rи + rд)

где α и С — угол поворота подвижной части и постоянная по току измерительного механизма. Из выражения следует, что

α = (U/C)(1/rx + rи + rд)

Таким образом, для получения однозначной зависимости угла поворота подвижной части от измеряемого сопротивления, а следовательно, возможности нанести на шкале значения этого сопротивления необходимо при постоянной величине 

rи + rд обеспечить постоянство отношения U/C.

Для поддержания неизменным отношения U/C при изменении напряжения источника питания необходимо регулировать величину С, что достигается изменением магнитной индукции в воздушном зазоре измерительного механизма магнитным шунтом. Магнитный шунт это стальная пластина, которую поворотом винта приближают или удаляют от полюсных башмаков N’, S’ измерительного механизма (рис. 7-1).

Параллельная схема омметра, показания которого зависят от напряжения источника, питания

Для регулировки величины С, при подключенных батарее и сопротивлении rx замкнув кнопку Ʀ изменяют положение магнитного шунта до тех пор, пока стрелка омметра не установится на нуль шкалы. Разомкнув кнопку, отсчитывают на шкале значение измеряемой величины.

На рис. 7-33 дана другая — параллельная схема того же омметра, в которой измеряемое сопротивление rх соединяется параллельно измерительному механизму. Можно доказать, что при постоянной величине rи + rд и неизменном отношении /С угол поворота подвижной части будет однозначно зависеть от измеряемого сопротивления.

Измерительный механизм логометра

Омметры второй группы имеют магнитоэлектрический измерительный механизм с двумя рамками на одной оси (рис. 7-34). Ток к рамкам подводится при помощи безмоментйых ленточек, не создающих противодействующих моментов.

Рис. 7-33. Параллельная схема омметра, показания которого зависят от напряжения источника, питания.

Токи в рамках направлены противоположно, так что от взаимодействия их с полем магнита создаются два момента, направленные в разные стороны. Разность этих моментов вызывает поворот подвижной части на угол, при котором моменты взаимно уравновешивают друг друга. Угол поворота подвижной части определяется отношением токов в рамках, т. е.

Измерительные механизмы, угол поворота которых зависит от отношения токов, называются логометрами.

Схема омметра логометра

 

Рис. 7-34. Измерительный механизм логометра.

Одна параллельная ветвь омметра логометра (рис. 7-35) состоит из рамки и измеряемого сопротивления rx, другая ветвь — из второй рамки и добавочного сопротивления rд. Приняв во внимание, что токи в параллельных ветвях распределяются обратнопропорционально их сопротивлениям, можно написать:

α = f(I1/I2) = f(rx/rд)

Так как rд — неизменно, то угол поворота зависит только от величины измеряемого сопротивления.

Источником питания обычно служит магнитоэлектрический генератор, расположенный в кожухе омметра, приводимый во вращение от руки.

Измерение сопротивления изоляции

Сопротивление изоляции установки легко изменяется, поэтому его необходимо периодически измерять.

Схема для измерения сопротивления изоляции провода относительно земли

 Рис. 7-35. Схема омметра логометра.

В соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ):

а) испытание сопротивления изоляции осветительных и силовых электропроводок производится мегомметром с напряжением 1 000 в;

б) наименьшее сопротивление изоляций допускается 0,5 Мом;

в) сопротивление изоляции при снятых плавких вставках измеряется на участке между смежными предохранителями или за последним предохранителем, между любым проводом и землей, а также между любыми двумя проводами.

Сопротивление изоляции сети, не находящейся под рабочим напряжением, определяется при помощи мегомметра. Для измерения изоляции один из зажимов, помеченный буквой Л, присоединяют к испытуемому проводу, а второй зажим мегомметра, помеченный буквой 3, соединяют с землей (рис. 7-36). Вращая рукоятку мегомметрам номинальной скоростью, отсчитывают на шкале искомое сопротивление.

Схема для измерения сопротивления изоляции провода относительно земли

Рис. 7-36. Схема для измерения сопротивления изоляции провода относительно земли.

Присоединив зажим мегомметра Л к второму проводу, аналогично определяют сопротивление изоляции второго провода относительно земли. Для измерения сопротивления изоляции между двумя проводами к ним присоединяют два зажима мегомметра (рис. 7-37). Аналогичным образом производится измерение сопротивления изоляции электрических машин и аппаратов.

 

Статья на тему Измерение сопротивлений

Измерение электрического сопротивления

Подразделяют сопротивления электрические условно на малые (не более 1 Ома), средние (от 1 до 105 Ом), и ,соответственно большие (свыше 105 Ом). Измерения их также могут происходить различными способами. При измерении малых – применяется метод вольтметра-амперметра, а также мостовой. Для средних применимы методы вольтметра-амперметра, мостовой (мосты одинарные), компенсационные и методы непосредственной оценки (омметры). Чтоб измерять большие сопротивления применяют мегомметры, которые реализуют метод непосредственной оценки.


Содержание:

Метод амперметра-вольтметра

Пожалуй, он самый простой для измерения средних и малых сопротивлений R.

При измерении малых R рекомендуют применять такую схему:

Измерение мощности косвенным методом в цепи постоянного тока при малом сопротивлении нагрузки

Потому что в данном случае IA≈IR  из-за большого внутреннего сопротивления вольтметра относительно R и будет выполнено равенство IV«IR. При среднем значении R рекомендована такая схема:

Измерение мощности косвенным методом в цепи постоянного тока при большом сопротивлении нагрузки

Так как в этом случае UV≈UR из-за очень малого внутреннего сопротивления амперметра. Соответственно применив закон Ома получим:

Сопротивлениепостоянному току

Из-за наличия внутренних сопротивлений в приборах возникает погрешность, что есть основным недостатком этого метода. Но при измерении малых R сопротивление вольтметра будет равно RV>100R, а для измерения средних R амперметра RA<100R, то в таком случае суммарная погрешность не будет более 1%.

Метод непосредственной оценки

Чтоб реализовать такой метод необходимо применить омметр, схема которого ниже:

Схема омметра

Данное устройство состоит из измерительного механизма ИМ (тип механизма магнитоэлектрический), шкала которого градуируется в омах. Также существует источник питания постоянным током U и резистор добавочный Rд. К выходным зажимам А и В производят подключения измеряемого сопротивления RX. Соответственно в цепи будет протекать ток:

Ток протекающий в омметре

Где RД, RИ, RХ – добавочный резистор и сопротивления измерительного механизма и соответственно объекта, который подлежит измерению. При этом угол отклонения стрелки прибора будет равен:

Угол отклонения омметра

Где S1 – чувствительность токового измерителя.

Если зажимы А и В разомкнуть (1) , то угол отклонения стрелки прибора будет равен нулю α=0, а если их закоротить (R=0), то угол отклонения будет максимален. Поэтому у омметра шкала обратная – ноль у него справа.

Омметры довольно таки удобны в практическом применении, но они имеют довольно высокую погрешность (класс точности 2,5). Это связано с нестабильностью источника питания и неравномерностью шкалы. Дабы устранить причину неравномерности шкалы в омметрах стали использовать логометрические измерительные механизмы:

Схема аналогового мегомметра

Такие приборы получили название мегомметров. Для получения источника питания в мегомметрах используют небольшие генераторы напряжением до 2500 Вольт и приводящиеся в движение вручную. В электронных же мегомметрах в качестве источника могут быть использованы батарейки или же внешний источник питания, подключаемый через специальный блок питания устройства. Мегомметры применяют для измерений больших сопротивлений, таких как сопротивление изоляции проводников. Для измерений свыше 109 Ома применяют специальные электронные устройства, которые носят название тераомметров.

Мостовой метод

Устройства, применяемые для реализации такого измерения, именуют измерительными мостами. Четырехплечевой или одинарный мост содержит в себе две диагонали и четыре плеча:

Одинарный или четырехплечевой мост

Мост образуют три резистора, значения которых известны – R2, R3, R4 и соответственно сопротивление, значение которого необходимо измерить Rx. В одну из диагоналей моста необходимо подключить источник питания, для данного случая источник Е0 подключенный к зажимам a и b, а другую нулевой индикатор НИ (зажимы c и d), который выполняет роль указателя симметричности моста. Когда потенциалы в точках c и d будут равны, то отклонение в НИ протекает ток IНИ = 0 и его отклонение тоже  равно нулю. Мост в состоянии равновесия. Будут выполнятся следующие соотношения: I1 = I2, I3 = I4, RxI1=R3I3, R2I2=R4I4. Учтя равенство токов и почленно разделив два последних уравнения получим:

2

Из данного выражения можем выделить искомое сопротивление:

Сопротивление измеряемое мостовым методом

Плечо R2 именуют плечом сравнения, а плечами отношений R3 и R4 соответственно.

Методом одинарного моста измеряют только средние сопротивления. Измерять им малые и большие сопротивления не рекомендуют. Нижний предел измерений моста (единицы Ом) ограничивается влиянием сопротивлений проводов и контактов, которые подключаются в плечо ас последовательно с объектом измерения Rх. Верхний предел (105 Ом) ограничен шунтирующим действием токов утечки.

Компенсационный метод

Его применяют для получения повышенной точности измерения. Ниже показана схема подобной установки:

Компенсационный метод измерения сопротивлений

В данную схему входит компенсатор постоянного тока, двухпозиционный переключатель (П2 и П1), резистор образцовый R0, а также источник питания Е и измеряемый резистор Rх. Измеряв падение напряжения на каждом из резисторов при двух разных положениях переключателя определяют – UR0=R0I и URХ=RХI. Из этих выражений можно получить следующую формулу:

Измерение сопротивления компенсационным методом

При выполнении измерений необходимо ток I поддерживать постоянным и не допускать изменения его значения, для обеспечения точности измерения.

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ
Электрическое сопротивление - основная электрическая характеристика проводника, величина, характеризующая противодействие электрической цепи или ее участка электрическому току. Также сопротивлением могут называть деталь (её чаще называют резистором) оказывающую электрическое сопротивление току. Электрическое сопротивление обусловлено преобразованием электрической энергии в другие виды энергии и измеряется в Омах.
Сопротивление (часто обозначается буквой R) считается, в определённых пределах, постоянной величиной для данного проводника и её можно определить как

где
R — сопротивление;
U — разность электрических потенциалов на концах проводника, измеряется в вольтах;
I — ток, протекающий между концами проводника под действием разности потенциалов, измеряется в амперах.
Для практического измерения сопротивлений применяют множество различных методов, в зависимости от условий измерения и характера объектов, от требуемой точности и быстроты измерений. Например различают методы для измерения сопротивления при постоянном токе и при переменном, измерение больших сопротивлений, сопротивлений малых и ультрамалых, прямые и косвенные и т.д.
Целью работы является выявление основных, наиболее часто встречающихся в практике, методов измерения сопротивлений.

Измерение сопротивления при постоянном токе
Основными методами измерения сопротивления постоянному току являются косвенный метод, метод непосредственной оценки, а также мостовой метод. Выбор метода измерений зависит от ожидаемого значения измеряемого сопротивления и требуемой точности измерений. Из косвенных методов наиболее универсальным является метод амперметра-вольтметра.

Метод амперметра-вольтметра
Данный метод основан на измерении тока, протекающего через измеряемое сопротивление и падения напряжения на нем. Применяют две схемы измерения: измерение больших сопротивлений (а) и измерение малых сопротивлений (б). По результатам измерения тока и напряжения определяют искомое сопротивление.

Для схемы (а) искомое сопротивление и относительную методическую погрешность можно определить по формулам:

где Rx - измеряемое сопротивление, а Rа - сопротивление амперметра.
Для схемы (б) искомое сопротивление и относительная методическая погрешность измерения определяются по формулам:

Из формулы видно, что при подсчете искомого сопротивления по приближенной формуле возникает погрешность, оттого, что при измерении токов и напряжений во второй схеме амперметр учитывает и тот ток, который проходит через вольтметр, а в первой схеме вольтметр измеряет напряжение помимо резистора еще и на амперметре.
Из определения относительных методических погрешностей следует, что измерение по схеме (а) обеспечивает меньшую погрешность при измерении больших сопротивлений, а измерение по схеме (б) - при измерении малых сопротивлений. Погрешность измерения по данному методу рассчитывается по выражению:

«Используемые при измерении приборы должны иметь класс точности не более 0,2. Вольтметр подключают непосредственно к измеряемому сопротивлению. Ток при измерении должен быть таким, чтобы показания отсчитывались по второй половине шкалы. В соответствии с этим выбирается и шунт, применяемый для возможности измерения тока прибором класса 0,2. Во избежание нагрева сопротивления и, соответственно, снижения точности измерений, ток в схеме измерения не должен превышать 20% номинального».
Достоинство схем метода измерение амперметром и вольтметром заключается в том, что по резистору с измеряемым сопротивлением можно пропускать тот же ток, как и в условии его работы, что является важным при измерении сопротивлений, значения которых зависят от тока.

Метод непосредственной оценки.
Метод непосредственной оценки предполагает измерение сопротивления постоянному току с помощью омметра. Омметром называют измерительный прибор непосредственного отсчёта для определения электрических активных (активные сопротивлений также называют омическими сопротивлениями) сопротивлений. Обычно измерение производится по постоянному току, однако, в некоторых электронных омметрах возможно использование переменного тока. Разновидности омметров: мегаомметры, тераомметры, гигаомметры, миллиомметры, микроомметры, различающиеся диапазонами измеряемых сопротивлений.
По принципу действия омметры можно разделить на магнитоэлектрические - с магнитоэлектрическим измерителем или магнитоэлектрическим логометром (мегаомметры) и электронные, которые бывают аналоговые или цифровые.
«Действие магнитоэлектрического омметра основано на измерении силы тока, протекающего через измеряемое сопротивление при постоянном напряжении источника питания. Для измерения сопротивлений от сотен Ом до нескольких мегаом измеритель и измеряемое сопротивление rx включают последовательно. В этом случае сила тока I в измерителе и отклонение подвижной части прибора a пропорциональны: I = U/(r0 + rx), где U — напряжение источника питания; r0 — сопротивление измерителя. При малых значениях rx (до нескольких ом) измеритель и rx включают параллельно».
За основу логометрических мегаомметров берется логометр, к плечам которого подключаются в разных комбинациях (в зависимости от предела измерения) образцовые внутренние резисторы и измеряемое сопротивление, показание логометра зависит от соотношения этих сопротивлений. В качестве источника высокого напряжения, необходимого для проведения таких измерений, в подобных приборах обычно используют механический индуктор — электрогенератор с ручным приводом, в некоторых мегаомметрах вместо индуктора применяется полупроводниковый преобразователь напряжения.
Принцип действия электронных омметров основан на преобразовании измеряемого сопротивления в пропорциональное ему напряжение с помощью операционного усилителя. Измеряемый резистор включается в цепь обратной связи (линейная шкала) или на вход усилителя. Цифровой омметр представляет собой измерительный мост с автоматическим уравновешиванием. Уравновешивание производится цифровым управляющим устройством методом подбора прецизионных резисторов в плечах моста, после чего измерительная информация с управляющего устройства подаётся на блок индикации.
«При измерении малых сопротивлений может возникать дополнительная погрешность из-за влияния переходного сопротивления в точках подключения. Чтобы избежать этого применяют так называемый метод четырехпроводного подключения. Сущность метода состоит в том, что используются две пары проводов — по одной паре на измеряемый объект подается ток определенной силы, с помощью другой пары с объекта на прибор подаётся падение напряжения пропорциональное силе тока и сопротивлению объекта. Провода подсоединяются к выводам измеряемого двухполюсника таким образом, чтобы каждый из токовых проводов не касался непосредственно соответствующего ему провода напряжения, при этом получается, что переходные сопротивления в местах контактов не включаются в измерительную цепь».

Мосты для измерения сопротивления на постоянном токе
Для измерения сопротивления на постоянном токе широко используются одинарные мосты. Одинарными мостами называют четырехплечие мосты с питанием от источника постоянного тока. Существует ряд конструкций этих приборов с различными характеристиками. Погрешность моста зависит от пределов измерения и указывается обычно в паспорте моста.
Конструктивно мосты оформляются в виде переносных приборов; они рассчитаны на работу с собственным или наружным нуль-индикатором. При измерении малых сопротивлений на результат измерения существенное влияние оказывают сопротивления контактов и соединительных проводов, суммируемые с измеряемым сопротивлением. Для уменьшения этого влияния используют специальные способы присоединения Rx к мосту, для чего мост имеет четыре зажима:

При измерении сопротивлений от 10 до 1000000 Ом зажимы 1 и 2, а также 3 и 4 замыкаются перемычками и резистор с измеряемым сопротивлением подключается к зажимам 2 и 3. Сопротивление Rx измеряется вместе с сопротивлением проводов и контактов, при помощи которых оно подключается к зажимам 2 и 3. При измерении малых сопротивлений (тех, которые меньше 10 Ом) погрешность, вносимая соединительными проводами и контактами, может оказаться большой. Уменьшить её можно, подключив измеряемый резистор к 4 зажимам – 1 и 2 , 3 и 4. При этом перемычки между точками 1 и 2, 3 и 4 снимаются, а точки А и 4, Б и 1 соединяются между собой.
В этом случае сопротивление провода от Rx к зажиму 2 входит в плечо сопротивлением R, а сопротивление провода от Rx к зажиму 3 - в плечо сопротивлением R1. Сопротивления R и R1 значительно больше сопротивлений проводов.
При измерении весьма малых сопротивлений рассматриваемый мост имеет большие погрешности из-за низкой чувствительности. Повышение чувствительности увеличением тока питания ограничивается допустимой мощностью, рассеиваемой в плечах моста. Этого недостатка лишены двойные мосты.
Наиболее распространенной схемой, в которой влияние проводов и контактов сведено к минимуму, является схема двойного моста:

Сопротивления плеч моста обозначены через R с соответствующими индексами, а сопротивления соединительных проводов и контактов через R’1, R’2 и т.д.
Если принять сопротивления соединительных проводов и контактов входящими в значения сопротивлений, обозначенных буквами с соответствующими индексами. При равновесии моста выполняются следующие условия:

Решив эти уравнения относительно Rx найдем:

Из данного уравнения следует, что если выполнить условие R1/R2 = R3/R4, то второй член этого уравнения будет равен нулю и измеряемое сопротивление Rx можно определить из равенства:

«Двойные мосты выполняются с постоянным или переменным отношением плеч. Гальванометр в момент равновесия может быть замкнут на небольшое сопротивление, поэтому при выборе гальванометра следует предпочесть приборы с малым внешним критическим сопротивлением и возможно большей чувствительностью по напряжению. C целью расширения пределов измерения в промышленных приборах двойные мосты совмещаются с одинарными, обеспечивая широкие пределы измерений».
Измерение очень больших сопротивлений
Существует несколько методов измерения больших сопротивлений. Один из них – метод непосредственного отклонения, в котором ток, протекающий через измеряемое сопротивление под воздействием известного напряжения, непосредственно определяется по чувствительному гальванометру, включенному последовательно с сопротивлением. Напряжение на сопротивлении определяется по показанию включенного параллельно сопротивлению вольтметра. Величина искомого сопротивления находится на основании закона Ома делением напряжения на величину протекающего через него тока. Отличие этого метода от метода амперметра-вольтметра заключается лишь в замене амперметра на гальванометр.
Этот же самый метод лежит в основе выпускаемых промышленностью мегаомметров с непосредственным отсчетом. Измерительный механизм в них, как правило, магнитоэлектрического типа (из за его точности, малого собственного потребления и равномерности шкалы). Для определенного рабочего напряжения прибор градуируется непосредственно в единицах сопротивления. Ввиду ограниченной чувствительности мегаомметров, рабочее напряжение мегаоммеров велико (до 2500 в).
Очень распространено измерение больших сопротивлений при помощи потенциометрических схем. Пределы измерений при этом могут быть значительно больше, а аппаратура надежнее и прочнее, чем при способе непосредственного отклонения. В большинстве промышленных мегомметров и тераомметров используется потенциометрический способ. Измеряемое Rx и образцовое Ro сопротивления образуют делитель, питаемый от стабильного источника постоянного напряжения U. Падение напряжения на образцовом сопротивлении измеряют вольтметром V с высоким входным сопротивлением. При определенном значении напряжения U каждому показанию u вольтметра соответствует вполне определенное значение измеряемого сопротивления:
Rx = (U - u)Ro/u,
и вольтметр отградуирован в единицах сопротивления.
При осуществлении потенциометрического способа измерения возникают две проблемы: изготовления стабильного образцового сопротивления и выбора высокоомного и чувствительного вольтметра. На больших пределах измерения сопротивления Ro могут быть только непроволочными. Потенциометрические схемы различаются лишь по способу измерения напряжения на образцовом сопротивлении.
Измерение сопротивления при переменном токе
Измеритель иммитанса
Измерителем иммитанса (или измерителем RLC) называют радиоизмерительный прибор, предназначенный для определения параметров полного сопротивления или полной проводимости электрической цепи. RLC в названии «измеритель RLC» составлено из широко распространённых схемных названий элементов, параметры которых может измерять данный прибор: R — Сопротивление, С — Ёмкость, L — Индуктивность.
Среди основных методов измерения параметров электрических цепей можно назвать мостовые методы и метод, связанный с использованием соотношений закона Ома на переменном токе.
Принцип действия мостовых измерителей иммитанса основан на использовании измерительного моста, для уравновешивания которого в приборе содержатся наборы образцовых активных и реактивных сопротивлений. Такие приборы могут работать только на фиксированных частотах. Реализация цифровых приборов для измерения параметров электрических цепей на основе мостовых методов сопровождается заметным усложнением их схемотехники и автоматизации процессов уравновешивания.
«Приборы, в основу которых положено использование соотношений закона Ома, проще с точки зрения схемотехнической реализации и автоматизированного получения результата измерения. Принцип измерения таких измерителей иммитанса основан на анализе прохождения тестового сигнала (обычно синусоидального) с заданной частотой через измеряемую цепь, обладающую комплексным сопротивлением. Напряжение рабочей частоты с внутреннего генератора подается на измеряемый объект. На выделенном участке цепи измеряется напряжение, ток и фазовый сдвиг между ними. Измеренные величины используются для расчёта параметров цепей».

Измерительная линия
Это устройство для исследования распределения электрического поля вдоль СВЧ-линии передачи. Измерительная линия представляет собой отрезок коаксиальной линии или волновода с перемещающимся вдоль него индикатором, отмечающим узлы (пучности) электрического поля. С помощью измерительной линии исследуется распределение напряженности электромагнитного поля, из которого определяются коэффициент стоячей волны как отношение амплитуд волны в пучности и узле и фаза коэффициента отражения по смещению узла. Зная эти параметры, по круговой диаграмме полных сопротивлений можно найти полное сопротивление. Измерения производятся с использованием измерительного генератора в качестве источника сигнала. Для отсчета показаний используются, как правило, гальванометр или измеритель отношений напряжений. Измерительные линии применяются на частотах от сотен мегагерц до сотен гигагерц.
«Линия состоит из трех основных узлов: отрезка передающей линии с продольной узкой щелью, зондовой головки и каретки с механизмом для перемещения зондовой головки вдоль линии. Зондовая головка представляет собой резонатор, возбуждаемый зондом — тонкой проволокой, погруженной через щель во внутреннюю полость волновода. Глубину погружения зонда в линии регулируют специальным винтом, расположенным сверху зондовой головки. Внутри резонатора помещен полупроводниковый детектор, связанный с индикаторным прибором. При перемещении зонда вдоль линии, внутри которой имеется электромагнитное поле, в зонде наводится электродвижущая сила, пропорциональная напряженности поля в сечении расположения зонда. Эта э. д. с. возбуждает резонатор, создавая в нем электромагнитные колебания. Для уменьшения искажающего действия зонда на электромагнитное поле в линии и повышения чувствительности линии объемный резонатор зондовой головки настраивают в резонанс с частотой электромагнитных колебаний».
Для измерения полного сопротивления цепи также используется устройство, называемое измерителем полных сопротивлений. Измерители полного сопротивления имеют меньшую чувствительность, чем измерительные линии, однако они имеют существенно меньшие размеры, особенно в нижней части диапазона частот. Коэффициент стоячей волны , как и в измерительных линиях, определяется из отношения показаний низкочастотного индикатора при экстремальных значениях сигнала. Импеданс исследуемого объекта находят по круговой диаграмме полных сопротивлений исходя из значений коэффициента стоячей волны и фазы коэффициента отражения.

Измерение ультрамалых сопротивлений
В профессиональной и радиолюбительской практике приходится встречаться с необходимостью измерения ультрамалого сопротивления. К числу задач, требующих измерения сопротивлений вплоть до 1 мОм с заданной точностью, относятся, например, изготовление шунтов (в том числе и для измерительных приборов), измерение переходного сопротивления контактов реле, переключателей и т. п. Аналогичная задача возникает и при необходимости отбора мощных полевых транзисторов.
В широко распространенных методах измерения последовательно с измеряемым сопротивлением Rx неизбежно включено паразитное сопротивление Rn, образованное соединительными проводами, переходным сопротивлением входных клемм или гнезд, контактных переключателей и т. п. Ввиду того что сопротивление Rn включено последовательно с Rx, омметр измеряет их суммарное значение. Конечно, для больших значений сопротивления эта ошибка невелика и ее не учитывают. Иначе обстоит дело при измерении малых значений. Несложно заметить, что для значений RX) соизмеримых с сопротивлением Rn, измерение в принципе еще возможно, хотя о точности говорить уже не приходится. Это действительно так для обычных, применяемых в аналоговых и цифровых омметрах, методов измерения сопротивления Тем не менее эта задача давно успешно решена в более сложных приборах для измерения малых значений сопротивления методом амперметра и милливольтметра.

Через измеряемое сопротивление Rx пропускают ток, регулируемый балластным резистором R6 и контролируемый амперметром РА1 Падение напряжения на Rx измеряют милливольтметром PV1. Обратите внимание - вольтметр подключен непосредственно к Rx, поэтому влияние Rn полностью исключается. При этом, правда, появляется паразитное сопротивление Rnv в цепи вольтметра, образуемое контактным сопротивлением в точках подключения вольтметра (на рисунке показаны стрелками) и сопротивлением соединительных проводов вольтметра. Однако влияние Rnv пренебрежимо мало и его можно не учитывать, поскольку условие Rv > Rnv (где Rv - входное сопротивление вольтметра) выполняется практически всегда. Действительно, минимальное значение входного сопротивления мультиметра у самых простых моделей составляет 1 МОм, а значение Rnv заведомо меньше 1 кОм. Значение Rx измеряемого сопротивления вычисляют по известной простейшей формуле Rx= U/I.

Выводы
Для измерения сопротивлений существует множество самых разнообразных методов. Все они отличаются друг от друга. И в каждом случае необходимо выбирать индивидуальный метод для измерения. Наиболее распространен метод косвенного измерения сопротивлений - это метод измерений через амперметр и вольтметр. Он применяется во множестве устройств по измерению сопротивления как постоянному, так и переменному току. Тем не менее, не всегда можно использовать обыкновенные вольтметры и амперметры для измерения напряжения и тока, поскольку они могут давать погрешность, например при измерении очень малых сопротивлений ввиду наличия сопротивления соединяющих проводов и контактов. Поэтому для грамотного измерения сопротивления важно выбрать метод, при котором погрешность измерений будет минимальна.

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ЕМКОСТИ И ИНДУКТИВНОСТИ
К измерительным приборам непосредственной оценки значения измеряемой емкости относятся микрофарадметры, действие которых базируется на зависимости тока или напряжения в цепи переменного тока от значения включенной в нее измеряемой емкости. Значение емкости определяют по шкале стрелочного измерителя.
Более широко для измерения параметров конденсаторов и индуктивностей применяют уравновешенные мосты переменного тока, позволяющие получить малую погрешность измерения (до 1 %). Питание моста осуществляется от генераторов, работающих на фиксированной частоте 400—1000 Гц. В качестве индикаторов применяют выпрямительные или электронные милливольтметры, а также осциллографические индикаторы.
Измерение производят балансированием моста в результате попеременной подстройки двух его плеч. Отсчет показаний берется по лимбам рукояток тех плеч, которыми сбалансирован мост.
В качестве примера рассмотрим измерительные мосты, являющиеся основой измерителя индуктивности ЕЗ-3 (рис. 1) и измерителя емкости Е8-3 (рис. 2).

Рис. 1. Схема моста для измерения индуктивности

Рис. 2. Схема моста для измерения емкости с малыми (а) и большими (б) потерями
При балансе моста (рис. 1) индуктивность катушки и ее добротность определяют по формулам Lx = R1R2C2; Qx = wR1C1.

При балансе мостов (рис. 2) измеряемая емкость и сопротивление потерь определяют по формулам

Измерение емкости и индуктивности методом амперметра-вольметра
Для измерения малых емкостей (не более 0,01 - 0,05 мкФ) и высокочастотных катушек индуктивности в диапазоне их рабочих частот широко используют резонансные методы Резонансная схема обычно включает в себя генератор высокой частоты, индуктивно или через емкость связанный с измерительным LС-контуром. В качестве индикаторов резонанса применяют чувствительные высокочастотные приборы, реагирующие на ток или напряжение.
Методом амперметра-вольтметра измеряют сравнительно большие емкости и индуктивности при питании измерительной схемы от источника низкой частоты 50 - 1000 Гц. Для измерения можно воспользоваться схемами рис. 3.

Рисунок 3. Схемы измерения больших (а) и малых (б) сопротивлений переменному току

По показаниям приборов полное сопротивление

где

из этих выражений можно определить

Когда можно пренебречь активными потерями в конденсаторе или катушке индуктивности, используют схему рис. 4. В этом случае

Рис. 4. Схемы измерения больших (а) и малых (б) сопротивлений методом амперметра — вольтметра
Измерение взаимной индуктивности двух катушек
Измерение взаимной индуктивности двух катушек можно произвести по методу амперметра-вольтметра (рис. 5) и методу последовательно соединенных катушек.

Рис. 5. Измерение взаимной индуктивности по методу амперметра-вольтметра
Значение взаимной индуктивности при измерении по методу амперметра-вольтметра

При измерении по второму методу замеряют индуктивности двух последовательно
соединенных катушек при согласном LI и встречном LII включении катушек. Взаимоиндуктивность вычисляется по формуле

Устройство одинарных измерительных мостов постоянного тока
Одинарный мост постоянного тока состоит из трех образцовых резисторов (обычно регулируемых) R1, R2, R3 (рис. 1, а), которые включают последовательно с измеряемым сопротивлением Rx в мостовую схему.
К одной из диагоналей этой схемы подают питание от источника ЭДС GB, а в другую диагональ через выключатель SA1 и ограничивающее сопротивление Ro включают высокочувствительный гальванометр РА.

Рис. 1. Схемы одинарных измерительных мостов постоянного тока: а — общая; б — с плавным изменением отношения плеч и скачкообразным изменением плеча сравнения.
Схема работает следующим образом. При подаче питания через резисторы Rx, Rl, R2, R3 проходят токи I1 и I2. Эти токи вызовут в резисторах падение напряжений Uab, Ubc, Uad и Udc.
Если эти падения напряжения будут разными, то и потенциалы точек φa, φb и φc будут неодинаковы. Поэтому, если выключателем SA1 включить гальванометр, то через него будет проходить ток, равный Iг= (φb - φd) / Ro.
Задача измеряющего заключается в том, чтобы уравновесить мост, то есть сделать потенциалы точек φb и φd одинаковыми, другими словами, уменьшить ток гальванометра до нуля.
Для этого начинают изменять сопротивления резисторов Rl, R2 и R3 до тех пор, пока ток гальванометра не станет равным нулю.
При Iг=0 можно утверждать, что φb = φd. Это возможно лишь тогда, когда падение напряжения Uab - Uad и Ubc = Udc.
Подставив в эти выражения значения падений напряжений Uad =I2R3, Ubc = I1R1, Udc = I2R2 и Uab =I1Rх, получим два равенства: I1Rх = I2R3, I1R1 = I2R2
Разделив первое равенство на второе, получим Rх / R1 = R3 / R2 или Rх R2 = R1 R3
Последнее равенство есть условие балансировки одинарного моста постоянного тока.
Из него следует, что мост сбалансируется тогда, когда произведения сопротивлений противолежащих плеч будут одинаковыми. Отсюда измеряемое сопротивление определится по формуле Rх = R1R3 / R2
В реальных одинарных мостах изменяют либо сопротивление резистора R1 (его называют плечом сравнения), либо отношение сопротивлений R3/R2.
Есть измерительные мосты, у которых меняется только сопротивление плеча сравнения, а отношение R3/R2 остается постоянным. И наоборот, изменяется только отношение R3/R2, а сопротивление плеча сравнения остается постоянным.
Наибольшее распространение получили измерительные мосты, у которых плавно изменяется сопротивление R1 и скачками, обычно кратными 10, изменяется отношение R3/R2 (рис. 1,б), например в распространенных измерительных мостах Р333.
Каждый измерительный мост характеризуется пределом измерений сопротивлений от Rmin до Rmax. Важным параметром моста является его чувствительность Sм = SгSсх, где Sг=da/dIг — чувствительность гальванометра, Scx=dIг/dR — чувствительность схемы.
Подставляя Sг и Scx в Sм, получим Sм= da/ dR.
Иногда пользуются понятием относительной чувствительности измерительного моста:
Sм= da/ (dR / R).
где dR / R — относительнее изменение сопротивления в измеряемом плече, da — угол отклонения стрелки гальванометра.
В зависимости от конструктивного оформления различают магазинные и линейные (реохордные) измерительные мосты.
В магазинном измерительном мосте сопротивления плеч выполнены в виде штепсельных или рычажных многозначных мер электрических сопротивлений (магазинов сопротивлений), в реохордных мостах плечо сравнений делают в виде магазина сопротивлений, а плечи отклонения — в виде резистора, разделяемого ползунком на две регулируемые части.
По допустимой погрешности одинарные измерительные мосты постоянного тока имеют класс точности: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 1,0; 5,0. Числовое значение класса точности соответствует наибольшему допустимому значению относительной погрешности.
Погрешность одинарного моста постоянного тока зависит от степени соизмеримости сопротивлений соединительных проводов и контактов с измеряемым сопротивлением. Чем меньше измеряемое сопротивление, тем больше погрешность. Поэтому для измерения малых сопротивлений применяют двойные мосты постоянного тока.

Устройство двойных мостов постоянного тока
Плечами двойного (шестиплечего) измерительного моста служат измеряемое сопротивление Rx (выполняют четырехзажимным для уменьшения влияния переходных контактных сопротивлений и включают в сеть через специальное четырехзажимное приспособление), образцовый резистор Ro и две пары вспомогательных резисторов Rl, R2, R3, R4.

Рис. 3 Схема двойного измерительного моста постоянного тока
Равновесие моста определяется формулой:
Rх = Ro х (R1/R2) - (r R3 / (r +R3 +R4)) х (R1/R2 - R4/R3)
Отсюда видно, что если два отношения плеч R1/R2 и R4/R3 равны между собой, то вычитаемое равно нулю.
Несмотря на то, что сопротивления R1 и R4, перемещая движок D, устанавливают одинаковыми, из-за разброса параметров сопротивлений R2 и R4 этого добиться очень сложно.
Для уменьшения ошибки измерений надо сопротивление перемычки, соединяющей образцовый резистор Ro и измеряемое сопротивление Rx, брать как можно меньшим. Обычно к прибору придается специальный калиброванный резистор r. Тогда вычитаемое выражения практически становится равным нулю.
Значение измеряемого сопротивления можно определить по формуле: Rх = Ro R1/R2
Двойные измерительные мосты постоянного тока рассчитаны на работу только с переменным отношением плеч. Чувствительность двойного моста зависит от чувствительности нулевого указателя, параметров мостовой схемы и значения рабочего тока. С увеличением рабочего тока чувствительность увеличивается.
Наибольшее распространение получили комбинированные измерительные мосты постоянного тока, рассчитанные на работу по схемам одинарного и двойного моста.
2
Систематические, прогрессирующие и случайные погрешности
Систематическими называются погрешности, не изменяющиеся с течением времени или являющиеся не изменяющимися во времени функциями определенных параметров. Основной отличительный признак систематических погрешностей состоит в том, что они могут бить предсказаны и благодаря этому почти полностью устранены введением соответствующих поправок.
Особая опасность постоянных систематических погрешностей заключается в том, что их присутствие чрезвычайно трудно обнаружить, В отличие от случайных, прогрессирующих или являющихся функциями определенных параметров погрешностей постоянные систематические погрешности внешне себя никак не проявляют и могут долгое время оставаться незамеченными. Единственный способ их обнаружения состоит в поверке прибора путем повторной аттестации по образцовым мерам или сигналам,
Примером систематических погрешностей второго вида служит большинство дополнительных погрешностей, являющихся не изменяющимися во времени функциями вызывающих их влияющих величин (температур, частот, напряжения и т.п.). Эти погрешности благодаря постоянству во времени функций влияния также могут быть предсказаны и скорректированы введением дополнительных корректирующих преобразователей воспринимающих влияющую величину и вводящих соответствующую поправку в результат измерения.
Прогрессирующими (или дрейфовыми) называются непредсказуемые погрешности, медленно изменяющиеся во времени. Эти погрешности, как правило, вызываются процессами старения тех или иных деталей аппаратуры (разрядкой источников питания, старением резисторов, конденсаторов, деформацией механических деталей, усадкой бумажной ленты в самопишущих приборах и т.п.). Особенностью прогрессирующих погрешностей является то, что они могут быть скорректированы введением поправки лишь в данный момент времени, а далее вновь непредсказуемо возрастают. Поэтому в отличие от систематических погрешностей» которые могут быть скорректированы поправкой, найденной один раз на весь срок службы прибора, прогрессирующие погрешности требуют непрерывного повторения коррекции и тем более частой, чем меньше должно быть их остаточное значение. Другая особенность прогрессирующих погрешностей состоит в том, что их изменение во времени представляет собой нестационарный случайный процесс и поэтому в рамках хорошо разработанной теории стационарных случайных процессов они могут быть описаны лишь с оговорками.
Случайными погрешностями называют непредсказуемые ни по знаку, ни по размеру (либо недостаточно изученные) погрешности. Они определяются совокупностью причин, трудно поддающихся анализу. Присутствие случайных погрешностей (в отличие от систематических) легко обнаруживается при повторных измерениях в виде некоторого разброса получаемых результатов. Таким образом, главной отличительной чертой случайных погрешностей является их непредсказуемость от одного отсчета к другому. Поэтому описание случайных погрешностей может быть осуществлено только на основе теории вероятностей в математической статистики.
Тем не менее, так как большинство составляющих погрешностей средств и результатов измерений являются случайными погрешностями, то единственно возможным разработанным способом их описания является использование положений теории вероятностей и ее дальнейшего развития применительно к процессам передачи информации б виде теории информации, а для обработки получаемых экспериментальных данных, содержащих случайные погрешности, — методов математической статистики. Поэтому именно эта группа фундаментальных разделов математики является основой для развития современной теории оценок погрешностей средств, процессов и результатов измерений.
Примерами систематических аддитивных погрешностей являются погрешности от постороннего груза на чашке весов, от неточной установки прибора на нуль перед измерением, от термо-ЭДС в цепях постоянного тока и т. п. Для устранения таких погрешностей во многих СИ предусмотрено механическое или электрическое устройство для установки нуля (корректор нуля).
Примерами случайных аддитивных погрешностей являются погрешность от наводки переменной ЭДС на вход прибора, погрешности от тепловых шумов, от трения в опорах подвижной части измерительного механизма, от ненадежного контакта при измерении сопротивления, погрешность от воздействия порога строгания приборов с ручным или автоматическим уравновешиванием и т. п.
Причинами возникновения мультипликативных погрешностей могут быть:
изменение коэффициента усиления усилителя;
измерение жесткости мембраны датчика манометра или пружинки прибора;
изменение опорного напряжения в цифровом вольтметре и т.д.

3
Класс точности прибора — это обобщенная характеристика прибора, определяемая пределами допускаемых (основной и дополнительной) погрешностей, а также другими характеристиками, влияющи¬ми на точность.

4
Сигналы, поступающие от источников сообщений (микрофона, телевизионной камеры, датчика телеметрии и других), как правило, не могут быть непосредственно переданы по каналу радиодиапазона или оптического диапазона частот. Чтобы осуществить эффективную передачу сигналов в какой-либо среде (атмосфере или стекловолокне), необходимо перенести спектр сигналов из низкочастотной области в область достаточно высоких частот.
Процедура переноса спектра из низких частот в область высоких частот называется модуляцией.
5

Кр=l/T  T=Kр∙l, где Т - период колебания
Кр – коэффициент развертки
l - длинна
T  8.55см5(мкс/см) = 42,75 (мкс)
f=1/T , частота колебаний
Т=42,75(мкс)=42,75〖10〗^(-6)(с)
f = 1/(42,75∙〖10〗^(-6) )= 23391,8 (Гц) = 23,39 (кГц)

§103. Измерение электрического сопротивления

Измерение методом амперметра и вольтметра. Сопротивление какой-либо электрической установки или участка электрической цепи можно определить с помощью амперметра и вольтметра, пользуясь законом Ома. При включении приборов по схеме рис. 339, а через амперметр проходит не только измеряемый ток Ix, но и ток Iv, протекающий через вольтметр. Поэтому сопротивление

Rx = U / (I – U/Rv) (110)

где Rv — сопротивление вольтметра.

При включении приборов по схеме рис. 339, б вольтметр будет измерять не только падение напряжения Ux на определенном сопротивлении, но и падение напряжения в обмотке амперметра UA = IRА. Поэтому

Rx = U/I – RА (111)

где RА — сопротивление амперметра.

В тех случаях, когда сопротивления приборов неизвестны и, следовательно, не могут быть учтены, нужно при измерении малых сопротивлений пользоваться схемой рис. 339,а, а при измерении больших сопротивлений — схемой рис. 339, б. При этом погрешность измерений, определяемая в первой схеме током Iv, а во второй — падением напряжения UА, будет невелика по сравнению с током Ix и напряжением Ux.

Измерение сопротивлений электрическими мостами. Мостовая схема (рис. 340,а) состоит из источника питания, чувствительного прибора (гальванометра Г) и четырех резисторов, включаемых в плечи моста: с неизвестным сопротивлением Rx (R4) и известными сопротивлениями R1, R2, R3, которые могут при измерениях изменяться. Прибор включают в одну из диагоналей моста (измерительную), а источник питания — в другую (питающую).

Сопротивления R1 R2 и R3 можно подобрать такими, что при замыкании контакта В показания прибора будут равны нулю (в та-

Рис. 339. Схемы для измерения сопротивления методом амперметра и вольтметра

Рис. 340. Мостовые схемы постоянного тока, применяемые для измерения сопротивлений

ком случае принято говорить, что мост уравновешен). При этом неизвестное сопротивление

Rx = (R1/R2)R3 (112)

В некоторых мостах отношение плеч R1/R2 установлено постоянным, а равновесие моста достигается только подбором сопротивления R3. В других, наоборот, сопротивление R3 постоянно, а равновесие достигается подбором сопротивлений R1 и R2.

Измерение сопротивления мостом постоянного тока осуществляется следующим образом. К зажимам 1 и 2 присоединяют неизвестное сопротивление Rx (например, обмотку электрической машины или аппарата), к зажимам 3 и 4 — гальванометр, а к зажимам 5 и 6 — источник питания (сухой гальванический элемент или аккумулятор). Затем, изменяя сопротивления R1, R2 и R3 (в качестве которых используют магазины сопротивлений, переключаемые соответствующими контактами), добиваются равновесия моста, которое определяется по нулевому показанию гальванометра (при замкнутом контакте В).

Существуют различные конструкции мостов постоянного тока, при использовании которых не требуется выполнять вычисления, так как неизвестное сопротивление Rx отсчитывают по шкале прибора. Смонтированные в них магазины сопротивлений позволяют измерять сопротивления от 10 до 100 000 Ом.

При измерении малых сопротивлений обычными мостами сопротивления соединительных проводов и контактных соединений вносят большие погрешности в результаты измерения. Для их устранения применяют двойные мосты постоянного тока (рис. 340,б). В этих мостах провода, соединяющие резистор с измеряемым сопротивлением Rx и некоторый образцовый резистор с сопротивлением R0 с другими резисторами моста, и их контактные соединения оказываются включенными последовательно с резисторами соответствующих плеч, сопротивление которых устанавливается не менее 10 Ом. Поэтому они практически не влияют на результаты измерений. Провода же, соединяющие резисторы с сопротивлениями Rx и R0, входят в цепь питания и не влияют на условия равновесия моста. Поэтому точность измерения малых сопротивлений довольно высокая. Мост выполняют так, чтобы при регулировках его соблюдались следующие условия: R1 = R2 и R3 = R4. В этом случае

Rx = R0R1/R4 (113)

Двойные мосты позволяют измерить сопротивления от 10 до 0,000001 Ом.

Если мост не уравновешен, то стрелка в гальванометре будет отклоняться от нулевого положения, так как ток измерительной диагонали при неизменных значениях сопротивлений R1, R2, R3 и э. д. с. источника тока будет зависеть только от изменения сопротивления Rx. Это позволяет проградуировать шкалу гальванометра в единицах сопротивления Rx или каких-либо других единицах (температура, давление и пр.), от которых зависит это сопротивление. Поэтому неуравновешенный мост постоянного тока широко используют в различных устройствах для измерения неэлектрических величин электрическими методами.

Применяют также различные мосты переменного тока, которые дают возможность измерить с большой точностью индуктивности и емкости.

Измерение омметром. Омметр представляет собой миллиамперметр 1 с магнитоэлектрическим измерительным механизмом и включается последовательно с измеряемым сопротивлением Rx (рис. 341) и добавочным резистором RД в цепь постоянного тока. При неизменных э. д. с. источника и сопротивления резистора RД ток в цепи зависит только от сопротивления Rx. Это позволяет отградуировать шкалу прибора непосредственно в омах. Если выходные зажимы прибора 2 и 3 замкнуты накоротко (см. штриховую линию), то ток I в цепи максимален и стрелка прибора отклоняется вправо на наибольший угол; на шкале этому соответствует сопротивление, равное нулю. Если цепь прибора разомкнута, то I = 0 и стрелка находится в начале шкалы; этому положению соответствует сопротивление, равное бесконечности.

Питание прибора осуществляется от сухого гальванического элемента 4, который устанавливается в корпусе прибора. Прибор будет давать правильные показания только в том случае, если источник тока имеет неизменную э. д. с. (такую же, как и при градуировке шкалы прибора). В некоторых омметрах имеются два или несколько пределов измерения, например от 0 до 100 Ом и от 0 до 10 000 Ом. В зависимости от этого резистор с измеряемым сопротивлением Rx подключают к различным зажимам.

Измерение больших сопротивлений мегаомметрами. Для измерения сопротивления изоляции чаще всего применяют мегаомметры магнитоэлектрической системы. В качестве измерительного механизма в них использован логометр 2 (рис. 342), показания кото-

Рис. 341. Схема включения омметра

Рис. 342. Устройство мегаомметра

рого не зависят от напряжения источника тока, питающего измерительные цепи. Катушки 1 и 3 прибора находятся в магнитном поле постоянного магнита и подключены к общему источнику питания 4.

Последовательно с одной катушкой включают добавочный резистор Rд, в цепь другой катушки — резистор сопротивлением Rx.

В качестве источника тока обычно используют небольшой генератор 4 постоянного тока, называемый индуктором; якорь генератора приводят во вращение рукояткой, соединенной с ним через редуктор. Индукторы имеют значительные напряжения от 250 до 2500 В, благодаря чему мегаомметром можно измерять большие сопротивления.

При взаимодействии протекающих по катушкам токов I1 и I2 с магнитным полем постоянного магнита создаются два противоположно направленных момента М1 и М2, под влиянием которых подвижная часть прибора и стрелка будут занимать определенное положение. Как было показано в § 100, положение подвижной

Рис. 343. Общий вид мегаомметра (а) и его упрощенная схема (б)

части логометра зависит от отношения I1/I2. Следовательно, при изменении Rx будет изменяться угол ? отклонения стрелки. Шкала мегаомметра градуируется непосредственно в килоомах или мегаомах (рис. 343, а).

Чтобы измерить сопротивление изоляции между проводами, необходимо отключить их от источника тока (от сети) и присоединить один провод к зажиму Л (линия) (рис. 343,б), а другой — к зажиму 3 (земля). Затем, вращая рукоятку индуктора 1 мегаомметра, определяют по шкале логометра 2 сопротивление изоляции. Имеющийся в приборе переключатель 3 позволяет изменять пределы измерения. Напряжение индуктора, а следовательно, частота вращения его рукоятки теоретически не оказывают влияние на результаты измерений, но практически рекомендуется вращать ее более или менее равномерно.

При измерении сопротивления изоляции между обмотками электрической машины отсоединяют их друг от друга и соединяют одну из них с зажимом Л, а другую с зажимом 3, после чего, вращая рукоятку индуктора, определяют сопротивление изоляции. При измерении сопротивления изоляции обмотки относительно корпуса его соединяют с зажимом 3, а обмотку — с зажимом Л.

Прибор для измерения электрического сопротивления

Чтобы проверить рабочее состояние электрокабеля, необходимо определить сопротивление изоляционного материала. Есть разные способы измерить сопротивление с учетом их абсолютной величины, точности. В этих целях используют спецустройства для замеров. Для определения исправности либо неисправности цепей и некоторых фрагментов, нужно знать, как использовать прибор для измерения сопротивления.

Зачем измерять сопротивление

Изоляция является защитой провода от прохождения электротока сквозь него. Во время работы электрических установок их конструкция подвергнется влиянию внешних факторов, старению и изнашиванию в процессе нагревания. Это отрицательно отразится на функциональности оборудования, потому необходимо периодически измерять сопротивления изоляции провода.

Прибор для измерения сопротивления

Чтобы измерить сопротивление, требуется иметь спецразрешение. Электропровод испытывают лишь спецкомпании и организации, имеющие квалифицированных специалистов. Они проходят обучение и получают необходимый разряд по электрической безопасности.

Важно! Проведение замеров требуется, чтобы своевременно обнаруживать повреждения в технике. Изоляция имеет важное значение в безопасности работ с оборудованием. Когда провод имеет повреждения, то установка будет опасна во время работы, так как появляется риск возгорания.

Когда вовремя проверить провод на исправность изоляции, это предупредит такие проблемы:

  • преждевременную поломку техники;
  • короткое замыкание;
  • удар током;
  • различные аварии.
Измерение сопротивления

Потому крайне важно измерять показатели сопротивления изоляционного материала провода.

Какие есть приборы для измерения электрического сопротивления

Часто возникает вопрос, как называются приборы для измерения сопротивления. Чтобы измерить электрическое сопротивление, используются следующие приборы:

  • Омметр. Это прибор спецназначения, который предназначен, чтобы определить сопротивление электротока.
  • Мегаомметр. Измерительное устройство, которое предназначено, чтобы измерять большие показатели сопротивления. Отличием от омметра станет то, что при замерах в цепь будет подаваться высокое напряжение.
  • Мультиметр. Электроприбор, который способен измерить разные показатели электроцепи, включая сопротивление. Есть 2 разновидности: цифровой и аналоговый.

Омметр

Ремонт проводки, электро- и радиотехнических изделий предполагает проверку целостности кабелей и поиск нарушения контактов в соединениях. В некоторых ситуациях сопротивление равняется бесконечности, в других — 0.

Важно! Измерять сопротивление в цепи с помощью омметра, чтобы избежать поломки, допустимо лишь при обесточивании проводов.

Измерение сопротивления омметром

До замеров сопротивления омметром требуется приготовить измеритель. Требуется:

  • Зафиксировать переключатель изделия в позицию, которая соответствует наименьшему замеру величины сопротивления.
  • Затем проверяется функциональность омметра, поскольку бывают плохие элементы питания и устройство способно не функционировать. Соединяются окончания щупов друг с другом. В омметре стрелка устанавливается точно на 0, когда это не произошло, возможно покрутить рукоятку «Уст. 0». Если изменений нет, заменяются батарейки.
  • Чтобы прозвонить электроцепь, возможно использовать прибор, где сели батарейки и стрелка не ставится на 0. Сделать вывод о целостности электроцепи возможно по отклонению стрелки. Омметр должен показывать 0, вероятно отклонение в десятых омов.
  • После проверки изделие готово к функционированию. Когда коснуться окончаниями щупов проводника, то в ситуации с его целостностью, устройство показывает нулевое сопротивление, иначе показания не поменяются.
Использование омметра

Мегаомметр

Чтобы измерить электросопротивление в диапазоне мегаомов, применяется устройство мегаомметр. Принцип функционирования устройства основывается на использовании закона Ома.

Для реализации такого закона в изделии, понадобятся:

  • генератор постоянного тока;
  • головка для измерений:
  • клеммы, чтобы подключить измеряемое сопротивление;
  • резисторы для работы измерительной головки в рабочем диапазоне;
  • переключатель, который коммутирует резисторы.

Важно! Реализация мегаомметра нуждается в минимальном количестве элементов. Подобные изделия исправно функционируют длительное время. Напряжение в аппаратах будет выдавать генератор постоянного тока, величины которого разнятся.

Измерение сопротивления мегаомметром

Работы на электрооборудовании с таким устройством несут повышенную опасность в результате того, что устройство будет вырабатывать высокое напряжение, возникает риск травматизма. Работы с мегаомметром производит персонал, который изучил руководство по использованию устройства, правила техники безопасности во время работ в электрооборудовании. Специалист должен иметь группу допуска и время от времени проходить проверку на знание правил работы в установке.

Мультиметр

Мультиметры бывают универсальными и специализированными, предназначенными в целях выполнения одного действия, однако проводимого по максимуму точно. В устройстве омметр считается лишь элементом прибора, его нужно включить в необходимый режим. Мультиметры нуждаются в определенных навыках применения — необходимо знать об их правильном подключении и интерпретировании готовых сведений.

На вид цифровое и аналоговое устройства легко различить: в цифровом информация выводится на монитор цифрами, в аналоговом циферблат проградуирован и на показатели указывает стрелка. Цифровой мультиметр более прост в применении, поскольку тут же покажет готовые данные, а показания аналогового нужно расшифровывать.

Во время работы с подобными приспособлениями, нужно учесть, что в цифровом мультиметре присутствует индикатор разрядки источника питания — когда силы тока аккумулятора не хватает, он перестанет функционировать. Аналоговый в подобном случае ничего не показывает, а просто выдает ошибочные сведения.

Важно! Для бытового использования подходит любое устройство, на шкале которого указывается достаточный предел измерения сопротивления.

Измерение мультиметром

В каких единицах измеряется сопротивление

Электросопротивление — противодействие, оказываемое проводником проходящему сквозь него электротоку. Главной единицей измерения в системе СИ станет ом, в системе СГС спецпоказатель отсутствует. Сопротивление (зачастую обозначено буквой R) считается, в некоторых пределах, постоянным показателем для конкретного проводника.

  • R — сопротивление;
  • U — разница электропотенциалов на окончаниях проводника в вольтах;
  • I — ток, который протекает меж концов проводника под воздействием разницы потенциалов, замеряется в амперах.
Измерение сопротивления

Как правильно использовать приборы для измерения сопротивления

Относительно технологии замеров, применять приборы требуется по указанной методике:

  1. Выводят людей из проверяемого места электрической установки. Говорится об опасности, вывешиваются спецплакаты.
  2. Снимается напряжение, обесточивается в полной мере щит, кабель, принимаются меры от случайной подачи напряжения.
  3. Проверяется отсутствие напряжения. Заранее заземляются выводы испытываемого объекта, устанавливаются щупы для измерений, снимается заземление. Такую процедуру проводят во время каждого нового замера, так как смежные элементы накапливают заряд, вносят отклонения в показания и несут риск для жизни.
  4. Монтаж и снятие щупов производят за изолированные ручки в перчатках. Делается акцент на том, что изоляция провода до проверки сопротивления очищается от загрязнения.
  5. Проверяется изоляция провода между фазами. Данные заносят в протокол измерений.
  6. Отключаются автоматы, УЗО, лампы и светильники, отсоединяются нулевые кабели от клеммы.
  7. Производится замер всех линий по отдельности между фазами. Данные также вносятся в протокол.
  8. При выявлении изъянов разбирается измеряемая часть на элементы, находится дефект и устраняется.

По завершении испытания с помощью переносного заземления снимается остаточный заряд с помощью короткого замыкания, разряжаются щупы.

Использование приборов

Меры безопасности при измерении

Даже когда возникла необходимость в бытовых условиях провести измерения сопротивления изоляции провода, перед использованием мегаомметра нужно ознакомиться с требованиями по безопасности. Главные правила:

  • Удерживать щупы лишь за изолированный и ограниченный упорами участок.
  • До подсоединения изделия отключается напряжение, нужно удостовериться, что рядом нет людей (вдоль всего измеряемого участка, когда речь о проводах).
  • До подсоединения щупов снимается остаточное напряжение посредством подключения переносного заземления. Отключается тогда, когда щупы установлены.
  • После каждого замера снимается со щупов остаточное напряжение, соединяются оголенные участки.
  • По завершении замеров к жиле подключается переносное заземление, снимается остаточный заряд.
  • Работы проводятся в перчатках.

Правила несложные, однако от них будет зависеть безопасность работника.

Требования к безопасности

Чтобы оценить функциональность электропровода, проводки, требуется замерять сопротивление изоляционного материала. В этих целях используются специальный измерительные приборы. Они будут подавать в измеряемую электроцепь напряжение, после чего на мониторе будут выданы данные.

Измерение сопротивлений омметром — Студопедия

МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЙ

Цель работы:изучить три способа измерения сопротивлений: методом амперметра и вольтметра, с помощью омметра, компенсационным методом.

Принадлежности: измеряемые резисторы, источник тока, вольт­метр, амперметр, ключ, реостат, магазины сопротивлений, реохорд, гальванометр, омметр, мост постоянного тока.

Вопросы, знание которых обязательно для допуска

К выполнению работы

1. Что такое сопротивление?

2. Как называется элемент цепи, осуществляющий противодействие току?

3. От чего зависит сопротивление R?

4. Какие способы измерения сопротивлений Вы знаете?

5. Что измеряет амперметр? Какие требования предъявляют к амперметрам. Каковы правила включения их в цепь?

6. Что измеряет вольтметр? Какие требования предъявляют к вольтметрам? Каковы правила включения их в цепь?

7. Метод амперметра и вольтметра.

8. Как пользоваться омметром?

9. Поясните принцип действия моста Уитстона.

10. Расскажите порядок выполнения работы.

Введение

Сопротивлением (R) называют физическую величину, характеризующую противодействие протеканию тока в электрической цепи. Очень часто сопротивлением называют и элемент цепи, осуществляющий это противодействие. Для этого элемента применяется термин резистор. Величину сопротивления резистора или всей цепи необхо­димо знать (измерить) для того, чтобы правильно рассчитать, например, ток в цепи. Сопротивление резистора зависит от материала проводника и его размеров R = r·l / S .


На величину сопротивления резистора влияют и различные внешние факторы: температура, освещенность, магнитное поле, давление, приложенное напряжение и др. Специальные устройства, обладающие сильно выраженной зависимостью сопротивления от указанных выше факторов, называются, соответственно, терморезисторами (или коротко – термисторами), фоторезисторами, магниторезисторами, тензорезисторами, варисторами и т.д. Таким образом, по изменению сопротивления резистора можно судить о таких сугубо неэлектрических величинах, как температура, давление и др.

Существует несколько способов измерения сопротивлений.

1. Метод амперметра и вольтметра.

Это наиболее простой по применяемым приборам и потому широко используемый на практике метод.

2. Метод непосредственного измерения при помощи омметров.

Этот метод не обеспечивает большой точности измерений, но и не требует сборки схемы измерения.


3. Мостовые методы, обеспечивающие очень высокую точность измерения (мосты Уитстона, Кольрауша, Томсона и др.).

Перечисленные выше методы широко применяются для измерения сопротивлений в диапазоне от 1 Ом до, примерно, 109 Ом. При измерениях сопротивлений меньших 1 Ом необходимо исключить переходные сопротивления контактов и сопротивления соединительных проводов. Это осуществляется в методе компенсации и в методе двойного моста. При измерениях очень больших сопротивлений (до 1015 Ом) применяется метод разрядки конденсатора через измеряемое сопротивление.

Часть 1. Метод амперметра и вольтметра

Применение этого метода основано на использовании закона Ома:

R = U / I (1)

Для расчета неизвестного сопротивления резистора RХ необходимо одновременноизмерить ток I через этот резистор и напряжение U на его концах. Но поскольку все электроизмерительные приборы также обладают сопротивлением, включение их в электрическую цепь приведет к изменению тока и падения напряжения на остальных элементах цепи, в том числе и на исследуемом резисторе. Причем, в зависимости от того, как подключены амперметр и вольтметр, выдавать искаженные данные будет либо один, либо другой прибор.

При использовании схемы, изображенной на рис. 1, следует учитывать, что амперметр измеряет не ток IХ, протекающий через резистор RХ , а сумму токов, протекающих через сопротивление и вольтметр: I = IХ + IV . Если сопротивление вольтметра RV >>RХ, то током через вольтметр IV можно пренебречь и считать, что через резистор с неизвестным сопротивлением идет ток I. Тогда

RХ = UХ /I. (2)

Если же соотношение между RV и RХ неизвестно, то следует предварительно определить сопротивление вольтметра. Сопротивление вольтметра часто указывается на шкале или на корпусе прибора. Его можно рассчитать по используемому пределу измерения и номинальному току, который обычно указывается на шкале многопредельных приборов.

 
 

Зная сопротивление вольтметра RV, можно внести поправку в формулу (2):

RХ = . (3)

Если для расчета RХ применять формулу (3), то схему на рис. 1 можно использовать при любом соотношении между RХ и RV .

В некоторых случаях более удобной может оказаться другая схема измерений, представленная на рис. 2. В этой схеме амперметр показывает ток, протекающий через резистор с неизвестным сопротивле­нием, а вольтметр – сумму падений напряжений на RХ и на амперметре: U = UХ+UA. При этом отношение показаний вольтметра U к показаниям амперметра I (I = IХ) равно сумме сопротивлений RХ и амперметра RA и R = U / IХ = (UХ + UA) / IХ = RХ + RA . Отсюда

RХ = R RA =(U / I)– RA. (4)

Таким образом, для определения сопротивления RХ необходимо знать сопротивление амперметра RA, которое либо указывается на шкале прибора, либо определяется по используемому пределу измерения и номинальному падению напряжения на амперметре.

Если заведомо известно, что RA<<RХ, то, пренебрегая RA, в формуле (4), можно считать, что

RХ = U / I, (5)

где U и I – показания соответствующих приборов.

Так как сопротивления вольтметров (но не милливольтметров) обычно велики, а сопротивления амперметров (но не миллиамперметров) обычно малы, то формулы (2) и (5) будут справедливы при измерении малых сопротивлений по схеме рис. 1 и больших сопротивлений по схеме рис. 2.

Измерение сопротивлений омметром

Омметр служит для непосредственного отсчета измеряемого неизвестного сопро­тивления. Обычно основой такого прибора является измеритель магнитоэлектрической системы. Упрощенная схема омметра представлена на рис. 3.

В схему омметра входит источник питания и измерительный прибор Г. Обычно это милли- или микроамперметр, шкала которого проградуирована в Омах.

При разомкнутых щупах "а" и "б" ток по цепи не идет и стрелка прибора находится в левом конце шкалы (рис. 4). Это положение отмечают знаком "¥", что соответствует разрыву цепи.

Если щупы замкнуть между собой, то по цепи пойдет ток I. Часть этого тока, проходя по миллиамперметру, отклоняет стрелку на некоторый угол. Изменяя сопротивление шунта R0, добиваются установления стрелки прибора в правом конце шкалы. Это положение на шкале омметра обозначают через "0", что соответствует отсутствию сопротивления (R = 0) между точками "а" и "б".

Если между точками "а" и "б" последовательно вводить различные известные сопротивления, то можно проградуировать всю шкалу. Тогда для определения неизвестного сопротивления резистора остается только коснуться щупами его концов и по соответствующей шкале оценить его величину.

Для расширения пределов измерений в омметрах предусмотрены дополнительные резисторы с сопротивлением R01 , R02 , R03 . При различных положениях переключателя П1 показания по шкале следует умножать на соответствующие множители, например, умножить на хI, на х100, на х10 000.

После переключения с одного предела на другой необходимо проверять и устанавливать нулевое положение. Для этого необходимо замкнуть щупы и, изменяя сопротивление шунта R0 (установка нуля), установить стрелку на нуль. Проверку нулевого положения следует делать также после длительной работы или длительного перерыва в работе омметра, так как в течение времени батарея питания разряжается.

Обычно омметр совмещают в одном приборе с амперметром и вольтметром. Такой комбинированный прибор называется тестер. Поэтому перед началом измерений сопротивлений переключатель рода работы следует поставить в положение "R".

Омметр — Википедия с видео // WIKI 2

Омме́тр (Ом + др.-греч. μετρεω «измеряю») — измерительный прибор непосредственного отсчёта для определения электрических активных (омических) сопротивлений. Обычно измерение производится по постоянному току, однако, в некоторых электронных омметрах возможно использование переменного тока. Разновидности омметров: мегаомметры, гигаомметры, тераомметры, миллиомметры, микроомметры, различающиеся диапазонами измеряемых сопротивлений.

Энциклопедичный YouTube

  • 1/5

    Просмотров:

    43 305

    17 816

    90 946

    56 074

    1 088 465

  • ✪ КАК РАБОТАЮТ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ [РадиолюбительTV 50]

  • ✪ КАК РАБОТАТЬ С ОММЕТРОМ [РадиолюбительTV 53]

  • ✪ Токоизмерительные клещи. Как ими пользоваться. Как измерить ток клещами

  • ✪ Паяльная станция GORDAK 863: ОБЗОР и ПРИМЕНЕНИЕ

  • ✪ Как пользоваться мультиметром.

Содержание

Классификация и принцип действия

Классификация

Омметр

Омметр

  • По исполнению омметры подразделяются на щитовые, лабораторные и переносные
  • По принципу действия омметры бывают магнитоэлектрические — с магнитоэлектрическим измерителем или магнитоэлектрическим логометром (мегаомметры) и электронные — аналоговые или цифровые

Магнитоэлектрические омметры

Действие магнитоэлектрического омметра основано на измерении силы тока, протекающего через измеряемое сопротивление при постоянном напряжении источника питания, с помощью магнитоэлектрического микроамперметра. Для измерения сопротивлений от сотен ом до нескольких мегаом измеритель (микроамперметр с добавочным сопротивлением), источник постоянного напряжения и измеряемое сопротивление rx включают последовательно. В этом случае сила тока I в измерителе равна: I = U/(r0 + rx), где U — напряжение источника питания; r0 — сопротивление измерителя (сумма добавочного сопротивления и сопротивления рамки микроамперметра).

Согласно этой формуле, магнитоэлектрический омметр имеют нелинейную шкалу. Кроме того, она является обратной (нулевому значению сопротивления соответствует крайнее правое положение стрелки прибора). Перед началом измерения сопротивления необходимо выполнить установку нуля (скорректировать величину r0) специальным регулятором на передней панели при замкнутых входных клеммах прибора, для компенсации нестабильности напряжения источника питания.

Поскольку типичное значение тока полного отклонения магнитоэлектрических микроамперметров составляет 50..200 мкА, для измерения сопротивлений до нескольких мегаом достаточно напряжения питания, которое даёт встроенная батарейка. Более высокие пределы измерения (десятки — сотни мегаом) требуют использования внешнего источника постоянного напряжения порядка десятков — сотен вольт.

Для получения предела измерения в единицы килоом и сотни ом, необходимо уменьшить величину r0 и соответственно увеличить ток полного отклонения измерителя путём добавления шунта.

При малых значениях rx (до нескольких ом) применяется другая схема: измеритель и rx включают параллельноПерейти к разделу «#Измерения малых сопротивлений. Четырёхпроводное подключение». При этом измеряется падение напряжения на измеряемом сопротивлении, которое, согласно закону Ома, прямо пропорционально сопротивлению, (при условии I=const).

  • ПРИМЕРЫ: М419, М372, М41070/1

Логометрические мегаомметры

Мегаомметр М1101М

Мегаомметр М1101М


Основой логометрических мегаомметров является логометр, к плечам которого подключаются в разных комбинациях (в зависимости от предела измерения) образцовые внутренние резисторы и измеряемое сопротивление, показание логометра зависит от соотношения этих сопротивлений. В качестве источника высокого напряжения, необходимого для проведения измерений, в таких приборах обычно используется механический индуктор — электрогенератор с ручным приводом, в некоторых мегаомметрах вместо индуктора применяется полупроводниковый преобразователь напряжения.

  • ПРИМЕРЫ: ЭС0202, М4100

Аналоговые электронные омметры

Принцип действия электронных омметров основан на преобразовании измеряемого сопротивления в пропорциональное ему напряжение с помощью операционного усилителя. Измеряемый объект включается в цепь обратной связи (линейная шкала) или на вход усилителя.

  • ПРИМЕРЫ: Е6-13А, Ф4104-М1

Цифровые электронные омметры

Цифровой омметр Щ34

Микроомметр MOM600A

Микроомметр MOM600A

Цифровой омметр представляет собой измерительный мост с автоматическим уравновешиванием. Уравновешивание производится цифровым управляющим устройством методом подбора прецизионных резисторов в плечах моста, после чего измерительная информация с управляющего устройства подаётся на блок индикации.

  • ПРИМЕРЫ: ОА3201-1, Е6-23, Щ34

Измерения малых сопротивлений. Четырёхпроводное подключение

При измерении малых сопротивлений может возникать дополнительная погрешность из-за влияния переходного сопротивления в точках подключения. Чтобы избежать этого применяют т. н. метод четырёхпроводного подключения. Сущность метода состоит в том, что используются две пары проводов: по одной паре на измеряемый объект подаётся заданный ток, с помощью другой пары производится измерение напряжения на объекте, пропорционального силе тока и сопротивлению объекта. Провода подсоединяются к выводам измеряемого двухполюсника таким образом, чтобы каждый из токовых проводов не касался непосредственно соответствующего ему провода напряжения, при этом получается, что переходные сопротивления в местах контактов не включаются в измерительную цепь.

Наименования и обозначения

Видовые наименования

  • Микроомметр — омметр с возможностью измерения очень малых сопротивлений (менее 1мОм)
  • Миллиомметр — омметр для измерения малых сопротивлений (единицы — сотни миллиом)
  • Мегаомметр (устар. мегомметр) — омметр для измерения больших сопротивлений (единицы — сотни мегаом)
  • Тераомметр — омметр для измерения очень больших сопротивлений (единицы — сотни тераом)
  • Измеритель сопротивления заземления — специальный омметр для измерения переходных сопротивлений в устройствах заземления

Обозначения

Омметры обозначаются либо в зависимости от системы (основного принципа действия), либо по ГОСТ 15094

  • Мхх — приборы магнитоэлектрической системы
  • Фхх, Щхх — приборы электронной системы
  • Е6-хх — измерители сопротивлений, маркировка по ГОСТ 15094

Основные нормируемые характеристики

Другие средства измерения сопротивлений

Измерение сопротивления по постоянному току

  • Измерительный мост — обеспечивает весьма высокую точность, но неудобен из-за необходимости ручного уравновешивания
  • Магазин сопротивлений, катушки электрического сопротивления — измерение производится методом сравнения, с помощью замещения измеряемого объекта
  • Мультиметр (тестер) — комбинированный прибор для измерения напряжения, силы тока и сопротивления

Измерение сопротивления по переменному току

  • Измеритель иммитанса — измерения сопротивления на частотах от десятков герц до нескольких мегагерц
  • Высокочастотный (векторный) измеритель импеданса — измерения сопротивления на частотах сотни килогерц — сотни мегагерц
  • Измеритель добротности — измерения сопротивления косвенным методом на частотах от 1 кГц до нескольких сотен мегагерц
  • Измеритель полных сопротивлений — измерения сопротивления нагрузки линии на частотах в десятки — сотни мегагерц
  • Измерительная линия — измерения сопротивления нагрузки линии на частотах в сотни — тысячи мегагерц

Литература и документация

Литература

  • Справочник по электроизмерительным приборам; Под ред. К. К. Илюнина — Л.:Энергоатомиздат, 1983
  • Справочник по радиоизмерительным приборам: В 3-х т.; Под ред. В. С. Насонова — М.:Сов. радио, 1979
  • Справочник по электроизмерительным приборам; Под ред. К. К. Илюнина — Л., 1973

Нормативно-техническая документация

  • ГОСТ 22261—94  «Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия»
  • ГОСТ 23706-93
  • ГОСТ 8.366—79  «Государственная система обеспечения единства измерений. Омметры цифровые. Методы и средства поверки»
  • ГОСТ 8.409—81  «Государственная система обеспечения единства измерений. Омметры. Методы и средства поверки»

Ссылки

См. также

Микроомметр MOM600A Эта страница в последний раз была отредактирована 16 апреля 2020 в 10:06.

Основные методы точного измерения сопротивления

Уменьшите ошибки измерения в вашем приложении

resistance measurement В CAS DataLoggers мы часто получаем звонки от пользователей, работающих в приложениях для измерения сопротивления, например, использующих струны для измерения движения, измерения термисторов / RTD для измерения температуры, измерения сопротивления на тестовых образцах и многих других приложений. Некоторые из наших абонентов с удивлением узнают, что для получения более точных измерений можно использовать множество различных методов.Мы также разговариваем с абонентами, которые сообщают о странных показаниях, например: «С помощью регистратора, который я использую, я вижу числа, которые не имеют смысла». Обычно это решается осознанием того, что измерения сопротивления охватывают множество различных диапазонов, что требует использования различных методов измерения. В этом техническом документе мы рассмотрим несколько простых способов уменьшить погрешность и повысить точность в диапазонах низкого, среднего и высокого сопротивления.

Используйте правильную технику измерения для вашего диапазона:

Измерения сопротивления представлены в единицах Ом (Ом).1 Ом представляет собой сопротивление между двумя точками проводника, когда постоянная разность потенциалов в 1 вольт, приложенная к этим точкам, создает в проводнике ток 1 ампер, при условии, что проводник сам по себе не создает электродвижущей силы.

Сопротивление - одно из немногих значений в электронике, которое в обычных приложениях варьируется в таком большом диапазоне (более 12 порядков величины), и многие пользователи не принимают это во внимание при сборе данных. Для большинства приложений значения менее 100 Ом можно рассматривать как низкое значение измерения сопротивления, а от 100 Ом до миллиона Ом (мегом) - это промежуточный диапазон.Диапазоны высокого сопротивления выходят за пределы мегомного диапазона, и у нас было несколько звонков от пользователей, измеряющих больше в гигаомном диапазоне (1 миллиард Ом). Когда звонящие спрашивают нас: «Мне нужно измерить сопротивление - какой регистратор вы порекомендуете?» наши специалисты по применению помогают им сузить круг вопросов, задавая вопрос: «Какой диапазон сопротивления вы пытаетесь измерить? Миллиом, килом? »

Перед тем, как приступить к работе с приложением, важно учесть, что каждый из этих диапазонов требует использования различных методов измерения.Не существует единой техники для измерения всех значений сопротивления, и вы можете легко получить неточные результаты, используя неправильную технику для вашего диапазона. Например, без согласования вашей техники с вашим диапазоном ваши данные могут быть только в пределах 5% от фактического значения. В некоторых приложениях это не является серьезной проблемой, но в других случаях ваши измерения должны быть более точными, например, при измерении на уровне миллиомов или при измерении гораздо больших значений гигаомов, когда емкость и сопротивление изоляции ваших кабелей могут имеют большое значение в том, насколько точными будут ваши показания.Из трех измерений измерение среднего диапазона является наиболее простым, в то время как измерения в очень низком и высоком диапазоне создают проблемы, которые вы увидите в виде ошибок измерения и снижения точности.

Закон Ома:

resistance measurement Основа измерения сопротивления, Закон Ома гласит, что отношение разности потенциалов (V) на концах проводника сопротивления (R) к току (I), протекающему в этом проводнике, будет постоянным, при условии, что температура также остается постоянным.Для большинства приложений вы можете использовать базовое уравнение закона Ома: I = V / R , где I - ток через проводник (выраженный в амперах), V - разность потенциалов, измеренная на проводнике (выраженная в вольтах). ), а R - сопротивление проводника (где R - постоянная, выраженная в омах).

По закону Ома легко найти любое из этих значений. Например, также верно, что сопротивление равно напряжению, разделенному на ток (R = V / I), и что напряжение = ток, умноженный на сопротивление (V = I * R).Таким образом, вы можете получить любую отсутствующую переменную, если вам известны две другие.

Использование регистраторов данных для измерения сопротивления:

Помимо мультиметров, сопротивление можно измерить с помощью правильно настроенного универсального регистратора входных данных. Однако эти регистраторы данных имеют ограниченные диапазоны измерений, поэтому стоит помнить об этом. Универсальные аналоговые входы позволяют регистраторам данных записывать измерения напряжения или тока, вычислять значения сопротивления и сохранять данные.

Помимо используемого вами измерительного устройства, существуют тонкости измерения сопротивления, которые вам необходимо знать для повышения точности.

Измерение низкого сопротивления:

Во-первых, давайте рассмотрим кабели, которые соединяют измеряемое устройство с прибором: если вы измеряете сопротивление рядом с источником, вы получите другие показания, чем при измерении с датчика, расположенного на расстоянии 200 футов. , В качестве примера предположим, что у нас есть резистор, который мы хотим измерить.Мы должны как-то подключиться к нему, поэтому мы подключаем провод к резистору на 1 Ом. Но провод тоже не идеальный проводник - в нем тоже есть сопротивление, как и в любом другом куске провода. Если это сопротивление составляет 1 Ом на 100 футов (типично для провода калибра 20), и у нас есть 3 фута кабеля, идущего к устройству и возвращающегося (всего 6 футов), мы можем ожидать увидеть значение сопротивления равное 1. Ом, но мы увидим значение 1,06 Ом.

При измерении малых сопротивлений распространенным методом является создание известного тока с последующим измерением напряжения на тестируемом устройстве (DUT - см. , рис. 1, ниже).Это соответствует закону Ома, поскольку вы используете ток и напряжение для определения сопротивления. Предположим, у вас есть прецизионный источник тока (например, 2 мА или 200 мкА), и у вас есть высокоточный вольтметр.

resistance measurement
Рисунок 1: Форсирование известного тока

Вы проложите 2 провода по обе стороны от резистора, а затем пропустите ток через оба набора проводов. Однако это создает ошибку в ваших измерениях, поскольку напряжение, измеренное на концах проводов, не совпадает с напряжением на резисторе, поскольку оно также включает падение напряжения на проводах между измерителем и тестируемым устройством.Следовательно, в этом случае вы можете уменьшить ошибку, выполнив 4-проводное измерение (см. , рис. 2, ниже), где вы используете один набор проводов для передачи тока источника и второй набор проводов, который используется только для измерения напряжения, которое вы видите на резисторе. Этот метод обеспечивает гораздо более точный результат за счет устранения дополнительного падения напряжения, вызванного источником тока через провода. В этом случае предполагается, что вольтметр потребляет незначительный ток, что обычно не является проблемой.

resistance measurement

Рисунок 2: Типичное 4-проводное измерение

В CAS DataLoggers наши регистраторы данных dataTaker и Grant Squirrel могут выполнять 4-проводные измерения для RTD или других датчиков. Эти устройства пропускают ток через одну пару проводов, а затем измеряют напряжение через другую пару проводов. Однако существует предел того, насколько большое сопротивление вы можете измерить. Например, в диапазоне 10 000 Ом минимальный ток, который может вызвать регистратор данных, составляет 200 мкА, что приводит к напряжению 2 вольта; при более высоких сопротивлениях (скажем, 1 миллион Ом) этот же ток приведет к напряжению 200 вольт, что выходит за рамки возможностей логгеров.Вы не можете использовать 4-проводные измерения для измерения высокого сопротивления с помощью этих типов регистраторов данных, потому что вам нужно либо подавать очень небольшой ток, либо измерять большое напряжение.

Для измерения низкого сопротивления можно использовать альтернативу 4-проводному измерению, исключив один из проводников и выполнив 3-проводное измерение . В этом методе вы измеряете два напряжения: напряжение на резисторе, а также напряжение на проводнике, по которому проходит испытательный ток.После этих измерений вы можете определить ошибку из-за падения напряжения в одном из выводов. Когда вы определили ошибку, просто удвойте ее и вычтите из результатов измерений, чтобы получить более точные показания. Многие регистраторы данных могут выполнять трехпроводные измерения, включая регистраторы данных DataTaker и серию Grant Squirrel, упомянутую ранее. При трехпроводном измерении вы экономите кусок провода, но эта схема предполагает, что падение напряжения на двух выводах одинаково - это часто, но не всегда.Если падение напряжения неравномерно, вы столкнетесь с ошибками при использовании этого метода.

В то время как большинство пользователей обычно проводят измерения в диапазоне от 0 до 100000 Ом, специальные датчики, такие как проводимость или тестовые образцы, относятся к диапазонам очень высоких сопротивлений, поэтому вам, возможно, придется использовать другой метод при высоких сопротивлениях:

Измерение высокого сопротивления:

Для этих измерений вы можете использовать надежный метод, обратный приведенному выше для измерения при низких сопротивлениях - здесь мы устанавливаем напряжение и измеряем ток для расчета сопротивления (снова в соответствии с законом Ома).Вы можете сделать это несколькими способами:

Для первого метода требуется высокоточный прибор, предназначенный для измерения очень малых токов. Если у вас есть источник напряжения и измеритель тока с незначительным сопротивлением, вы можете просто пропустить 5 вольт через измеритель, подключенный последовательно с тестируемым устройством, и измерить ток. Например, если значение сопротивления составляет миллион Ом (1 МОм), ток здесь достаточно мал и составляет 5 мкА.

Альтернативный метод измерения больших сопротивлений заключается в использовании источника напряжения, подключенного последовательно с известным испытательным сопротивлением, для стимуляции неизвестного сопротивления, а затем для измерения напряжения на испытательном сопротивлении (см. , рис. 3, ниже).Зная значение источника испытательного напряжения, известное сопротивление и напряжение на этом сопротивлении - плюс закон Ома и небольшая алгебра - позволяют вычислить значение неизвестного сопротивления:

resistance measurement

resistance measurement
Рисунок 3: Источник напряжения через известный резистор

Для того, чтобы этот метод работал хорошо, значение испытательного сопротивления должно быть аналогично значению неизвестного сопротивления (в пределах 1-2 порядков). Здесь опять же, ваш вольтметр должен иметь хорошую точность, иначе он внесет ошибку в ваши измерения . Кроме того, вольтметр, используемый для измерения Vtest, не должен загружать цепь, то есть его входное сопротивление должно быть в 100–1000 раз больше, чем Rtest.

Еще одна проблема при измерении диапазонов высокого сопротивления состоит в том, что даже у изолированных кабелей нет идеальной изоляции - всегда есть ток утечки. Например, между центром провода и тем, на чем он лежит, может быть сопротивление 10 миллионов Ом, поэтому утечка из кабелей может отрицательно повлиять на ваши измерения.

Чтобы облегчить это, вы можете использовать технику под названием , защищающую , с использованием экранированного кабеля вместе с отдельным источником напряжения, идущим на экраны и вокруг кабелей. Вы будете использовать отдельный источник напряжения, чтобы подать такое же напряжение на экран. Таким образом, даже при наличии сопротивления между центральным проводником и экраном, поскольку они поддерживаются при одинаковом напряжении, не будет тока утечки, потому что вы использовали отдельный источник напряжения для его защиты. Этот метод работает хорошо, но для его работы требуется измеритель, обеспечивающий защитное напряжение или второй источник напряжения.

Когда вы измеряете сопротивление в высоком диапазоне, вы обнаружите, что можете значительно уменьшить ошибки измерения, используя один из двух вышеупомянутых методов.

Измерения промежуточного сопротивления:

В пределах этих диапазонов методика, которую вы будете использовать, во многом зависит от того, какое измерительное устройство вы используете - нет единого метода, на который вы всегда могли бы положиться. К счастью, в этом диапазоне ошибки встречаются реже, и измерения более прямые.

Резюме:

При сопротивлении менее 10 000 Ом вы можете использовать описанные выше методы для диапазонов низкого сопротивления - когда вы достигнете 100 Ом и ниже, вам, безусловно, понадобится это для получения точных показаний.Аналогичным образом, выше 100000 Ом лучше использовать метод силового напряжения, описанный выше, для диапазонов высокого сопротивления. По сути, при измерении сопротивления вам необходимо распознавать, когда вы попадаете в высокие и низкие диапазоны, и применять соответствующие методы, и это устранит существенные ошибки и даст вам гораздо более высокую точность измеренных значений.

Для получения дополнительной информации об измерениях сопротивления или регистраторах данных сопротивления или чтобы найти идеальное решение для конкретных задач, обратитесь к специалисту по приложениям регистратора данных CAS по телефону (800) 956-4437 или запросите дополнительную информацию.

,

Что такое термометр сопротивления? Принцип работы, конструкция, характеристика и принципиальная схема термометра сопротивления

Определение : Термометр сопротивления - это устройство, которое используется для определения температуры по вариации в сопротивлении проводника. Он широко известен как датчик температуры сопротивления (RTD) и представляет собой точный датчик температуры .

RTD не используется для динамического измерения температуры.

Принцип работы термометра сопротивления

Как мы знаем, в термометре сопротивления сопротивление проводника зависит от изменения температуры. При повышении температуры металла увеличивается амплитуда колебаний атомных ядер материала.

В результате увеличивается вероятность столкновения свободных электронов с связанными ионами. Таким образом, прерывание движения электрона вызывает увеличение сопротивления.Следовательно, вызывая повышение температуры, связанной с этим.

Вот как работает RTD.

Температурный датчик сопротивления обычно состоит из никеля , платины , меди или вольфрама . Однако платина используется в качестве основного элемента в таких точных датчиках температуры из-за ее химически инертной природы. Таким образом, его можно использовать во враждебной среде, чтобы снизить вероятность окисления.

В металле изменение сопротивления в зависимости от температуры определяется следующим соотношением:

R t = R o (1 + αt + βt 2 + ϒt 3 ———)

: R o = сопротивление при 0 ° C

R t = сопротивление при t⁰ C

α, β, ϒ и т. Д. Здесь постоянные.

Конструкция термометра сопротивления

На рисунке ниже показана конструкция платинового RTD

.

construction of platinum rtd

Он состоит из скрещенной из слюды рамки, внутри которой находится платина в виде спирали. Вся конструкция помещена в откачиваемую трубку из нержавеющей стали. Расположение катушки создает наименьшее напряжение при повышении температуры. Поскольку напряжение увеличивается с увеличением напряжения. Значит, это вызовет нежелательное изменение сопротивления провода.

Мы можем получить лучшую электрическую изоляцию, если поместить слюду между откачанной трубкой и платиновой катушкой.

Здесь следует отметить, что используемый материал должен быть достаточно чистым, чтобы обеспечить надлежащие результаты.

Чистоту платины можно проверить путем измерения R 100 / R o . Что касается чистого платинового материала, значение отношения должно быть выше 1,390

Основное уравнение термометра сопротивления

Как известно,

R t = R o (1 + αt + βt 2 + ϒt 3 ———)

R t из приведенного выше уравнения можно приблизительно представить как:

R t = R o (1 + αt + βt 2 )

Если элемент - чистая платина,

α = 3.94 Χ 10 -3 / ⁰C

β = - 5,8 Χ 10 -7 / (⁰C) 2

Вышеприведенное уравнение можно переписать как:

R t = R o (1 + C t pt )

: C = средний температурный коэффициент сопротивления от 0 C до 100 ⁰C.

t pt = температурный коэффициент платины

и выдается

eq1

: R t , R o , R 100 - сопротивление при t C, 0 ⁰C, 100 ⁰C

Основной интервал термометра обозначается R 100 - R o
Уравнение, приведенное ниже, показывает разницу истинной температуры «t» и температуры платины «t pt »

eq2

: δ = постоянная

Значение δ находится между 1.488 до 1.498 . Поскольку меньшее значение δ указывает на высокую степень чистоты.

Тип провода, используемого в RTD, определяет его эффективный диапазон. Диапазон температур платинового RTD составляет от 100 100C до 650 ⁰C .

Характеристики материалов, используемых в термометре сопротивления

На рисунке ниже показаны типичные температурные характеристики сопротивления для различных типов материалов, используемых в RTD.

characteristic curve of various materials used in resistance thermometer

Поскольку золото и серебро являются менее резистивными материалами, они практически не используются в конструкции RTD.Когда мы говорим об удельном сопротивлении, вольфрам имеет высокое удельное сопротивление, но он ограничен для высокотемпературных применений.

Еще одним элементом, используемым в конструкции RTD, является медь из-за ее низкого удельного сопротивления, но с низкой линейностью. Таким образом, среди всех других элементов предпочтение отдается платине.

Цепь термометра сопротивления

По сути, схемы RTD представляют собой схемы моста Уитстона, но следует отметить, что это не простой мост Уитстона, а модифицированная форма.

RTD можно подключить к одному из плеч моста Уитстона, как показано на рисунке ниже:

circuit of resistance thermometer

Здесь R 1 и R 2 - 2 фиксированных сопротивления, R 3 - переменное сопротивление и R t - сопротивление детектора.

В состоянии баланса,

eq3

Когда 1 R 2

R т = R 3

Переменное сопротивление R 3 здесь - регулируемый потенциометр.Чтобы избежать всего эффекта, который возникает из-за изменений температуры, резисторы, используемые в цепи, изготовлены из манганина. Это так, потому что манганин имеет самый низкий температурный коэффициент сопротивления .

Рекомендации по проектированию схемы термометра сопротивления

В RTD необходимо учитывать некоторые моменты при проектировании схемы. Это следующие:

1. Для подключения RTD к цепи требуются подводящие провода определенной длины.Таким образом, изменение температуры приведет к изменению сопротивления в мостовой схеме. Таким образом, необходимо соблюдать правильное расстояние между точкой, где должен быть установлен RTD, и точкой измерения.

2. Ток, протекающий через RTD, учитывает эффект нагрева в цепи. Таким образом, выделяемое тепло увеличивает температуру датчика RTD.

Это эффект самонагрева , и мы не можем его избежать. Единственное, что мы можем сделать - это пойти на компромисс с чувствительностью инструмента.Снижение тока через RTD определенно снизит скорость тепловыделения, но также снизится чувствительность устройства. Однако его можно улучшить с помощью надлежащего усиления.

Повышение температуры устройства из-за эффекта самонагрева можно представить как:

eq4

: ∆T = повышение температуры в ⁰C
P = мощность, рассеиваемая RTD, в ваттах

P d = Константа рассеяния RTD в Вт / ⁰C

Трехпроводной термометр сопротивления

На рисунке ниже показана схема 3-проводного RTD

3 wire circuit of resistance thermometer

Для компенсации влияния переменного сопротивления проводов используется трехпроводной метод.В основном используется медный выводной провод одинаковой длины и диаметра, чтобы иметь одинаковое сопротивление.

В промышленности чаще всего используются 3-проводные РДТ.

Преимущества термометра сопротивления
  1. Обеспечивает очень точные результаты.
  2. RTD обеспечивает широкий рабочий диапазон.
  3. Благодаря своей высокой точности, RTD используется во всех таких приложениях, где требуются точные результаты.
Недостатки термометра сопротивления
  1. Чувствительность платинового RTD очень низкая для незначительного изменения температуры.
  2. RTD имеет более низкое время отклика.

Одним из наиболее распространенных ранее использовавшихся индикаторов RTD было отношение к или прибор для измерения поперечной катушки . Несмотря на то, что он дешев и надежен по своей природе, его заменил RTD мостового типа с цифровой индикацией.

,

Измерение сопротивления | Статья об измерении сопротивления от The Free Dictionary

Измерение сопротивления

Количественное определение того свойства электропроводящего материала, компонента или цепи, которое называется электрическим сопротивлением. Ом, который является единицей сопротивления Международной системы (СИ), определяется посредством применения закона Ома как электрическое сопротивление между двумя точками проводника, когда постоянная разность потенциалов в 1 вольт, приложенная к этим точкам, создает в проводнике ток 1 ампер.Таким образом, закон Ома можно использовать для определения сопротивления R как отношения постоянного напряжения В к току I , уравнение. (1).

(1) Для объемных металлических проводников, например стержней, листов, проволоки и фольги, это соотношение является постоянным. Для большинства других веществ, таких как полупроводники, керамика и композитные материалы, он может изменяться в зависимости от напряжения, и многие электронные устройства зависят от этого факта. Сопротивление любого проводника дается интегралом выражения (2), где l - длина, (2) A - площадь поперечного сечения и & rgr; удельное сопротивление. См. Электрическое сопротивление, Удельное электрическое сопротивление, Закон Ома, Полупроводник

С 1 января 1990 года все измерения сопротивления во всем мире были привязаны к квантованному стандарту сопротивления Холла, который используется для поддержания сопротивления во всех национальных лабораториях стандартизации. Обычные рабочие эталоны с проволочной обмоткой измеряются в единицах квантованного сопротивления Холла, а затем используются для измерения сопротивления через обычную цепочку калибровки. Эти рабочие стандарты могут быть измерены в единицах квантованного сопротивления Холла с погрешностью в одно стандартное отклонение примерно 1 часть из 10 8 . См. Эффект Холла

Значение неизвестного сопротивления определяется путем сравнения со стандартным резистором. Мост Уитстона, пожалуй, самый простой и широко используемый прибор для сравнения сопротивления или импеданса. Его главное преимущество заключается в том, что его работа и баланс не зависят от колебаний в поставке. Наибольшая чувствительность достигается, когда все сопротивления одинаковы по величине, и сравнение стандартных резисторов может быть выполнено с повторяемостью примерно 3 части на 10 8 , предел, возникающий из-за теплового шума в резисторах.При использовании направление подачи периодически меняется на обратное, чтобы исключить влияние тепловой или контактной ЭДС.

Мост обычно предназначен для двухполюсных измерений и поэтому не подходит для наиболее точных измерений при значениях ниже примерно 100 Ом, хотя все же очень удобен для более низких сопротивлений, если потеря точности не имеет значения. Однако мост Уитстона также был разработан для измерения четырехполюсных резисторов. Это предполагает использование вспомогательных весов, а резисторы того же номинала можно сравнить с погрешностями нескольких частей в 10 8 .

Как правило, мост будет иметь два плеча декады, например, 1, 10, 100, 1000 и 10 000 Ом, и переменное переключаемое плечо декады 1–100 000 Ом, хотя встречаются многие вариации. Для измерения резисторов значений, близких к декадным значениям, значительное повышение точности может быть получено за счет измерения замещения, в котором мост используется только как индикатор. Сопоставимые резисторы можно привести к одинаковому значению, подключив гораздо более высокое переменное сопротивление к большему из них, и точность этого высокоомного шунта может быть намного ниже, чем точность сравниваемого сопротивления. См. Мост Уитстона.

Двойной мост Кельвина - это двойной мост для четырехполюсных измерений, поэтому его можно использовать для очень низких сопротивлений. Помимо использования для точного лабораторного измерения сопротивлений ниже 100 Ом, он очень полезен для определения сопротивления проводящих стержней или стержней или для калибровки в области резисторов с воздушным охлаждением, используемых для измерения больших токов. См. Мост Кельвина.

Измерение сопротивлений от 10 МОм до 1 терОм (10 12 & ОНgr;) или даже выше с мостом Уитстона представляет дополнительные проблемы.Измеряемое сопротивление обычно зависит от напряжения, поэтому необходимо указать измерительное напряжение. Резисторы в плечах передаточного числа должны быть достаточно высокими по номиналу, чтобы они не перегружались. Если установлен защитный электрод, необходимо исключить любой ток, протекающий к защитному устройству из измерительной цепи. Мощность, рассеиваемая в 1-M & OHgr; резистор тогда составляет 10 мВт, а коэффициент моста составляет 10 6 . Ограждение подключено к вспомогательному делителю с таким же соотношением, так что любой ток, протекающий через него, не проходит через детектор.Автоматические измерения могут быть выполнены путем замены передаточных рычагов моста Уитстона программируемыми источниками напряжения. Альтернативный метод, который также можно автоматизировать, - это измерение постоянной времени RC неизвестного резистора R в сочетании с конденсатором известного значения C .

Очевидный и прямой способ измерения сопротивления - одновременное измерение напряжения и тока, что является обычным для очень многих индикаторных омметров и многодиапазонных измерителей.В большинстве цифровых приборов, которые обычно также являются цифровыми измерителями напряжения, резистор питается от цепи постоянного тока, а напряжение на нем измеряется цифровым измерителем напряжения. Это удобное устройство для измерения с четырьмя выводами, так что можно использовать длинные провода от прибора до резистора без возникновения ошибок. В простейших системах, используемых в пассивных стрелочных приборах, ток измеряется напрямую через счетчик, который настраивается на полное отклонение с помощью дополнительного резистора, включенного последовательно с батареей.Это дает нелинейную шкалу ограниченной точности, но достаточную для многих практических приложений. См. Измерение тока, Измерение напряжения

Измерение сопротивления

[ri′zis · təns ‚mezh · ər · mənt] (электричество)

Количественное определение того свойства электропроводящего материала, компонента или цепи, которое называется электрическим сопротивлением.

Измерение сопротивления

Количественное определение того свойства электропроводящего материала, компонента или цепи, которое называется электрическим сопротивлением.Ом, который является единицей сопротивления Международной системы (СИ), определяется посредством применения закона Ома как электрическое сопротивление между двумя точками проводника, когда постоянная разность потенциалов в 1 вольт, приложенная к этим точкам, создает в проводнике ток 1 ампер. Таким образом, закон Ома можно использовать для определения сопротивления R как отношения постоянного напряжения В к току I , уравнение. (1).

(1) Для объемных металлических проводников, например стержней, листов, проволоки и фольги, это соотношение является постоянным.Для большинства других веществ, таких как полупроводники, керамика и композитные материалы, он может изменяться в зависимости от напряжения, и многие электронные устройства зависят от этого факта. Сопротивление любого проводника дается интегралом выражения (2), где l - длина, (2) A - площадь поперечного сечения и & rgr; удельное сопротивление. См. Закон Ома, полупроводник

С 1 января 1990 года все измерения сопротивления во всем мире относятся к квантованному стандарту сопротивления Холла, который используется для поддержания сопротивления во всех национальных лабораториях стандартизации.Обычные рабочие эталоны с проволочной обмоткой измеряются в единицах квантованного сопротивления Холла, а затем используются для измерения сопротивления через обычную цепочку калибровки. Эти рабочие стандарты могут быть измерены в единицах квантованного сопротивления Холла с погрешностью в одно стандартное отклонение примерно 1 часть из 10 8 .

Значение неизвестного сопротивления определяется путем сравнения со стандартным резистором. Мост Уитстона, пожалуй, самый простой и широко используемый прибор для сравнения сопротивления или импеданса.Его главное преимущество заключается в том, что его работа и баланс не зависят от колебаний в поставке. Наибольшая чувствительность достигается, когда все сопротивления одинаковы по величине, и сравнение стандартных резисторов может быть выполнено с повторяемостью примерно 3 части на 10 8 , предел, возникающий из-за теплового шума в резисторах. При использовании направление подачи периодически меняется на обратное, чтобы исключить влияние тепловой или контактной ЭДС.

Мост обычно предназначен для двухполюсных измерений и поэтому не подходит для наиболее точных измерений при значениях ниже примерно 100 Ом, хотя все же очень удобен для более низких сопротивлений, если потеря точности не имеет значения.Однако мост Уитстона также был разработан для измерения четырехполюсных резисторов. Это предполагает использование вспомогательных весов, а резисторы того же номинала можно сравнить с погрешностями нескольких частей в 10 8 .

Как правило, мост будет иметь два плеча декады, например, 1, 10, 100, 1000 и 10 000 Ом, и переменное переключаемое плечо декады 1–100 000 Ом, хотя встречаются многие вариации. Для измерения резисторов значений, близких к декадным значениям, значительное повышение точности может быть получено за счет измерения замещения, в котором мост используется только как индикатор.Сопоставимые резисторы можно привести к одинаковому значению, подключив гораздо более высокое переменное сопротивление к большему из них, и точность этого высокоомного шунта может быть намного ниже, чем точность сравниваемого сопротивления.

Двойной мост Кельвина - это двойной мост для четырехполюсных измерений, поэтому его можно использовать для очень низких сопротивлений. Помимо использования для точного лабораторного измерения сопротивлений ниже 100 Ом, он очень полезен для определения сопротивления проводящих стержней или стержней или для калибровки в области резисторов с воздушным охлаждением, используемых для измерения больших токов.

Измерение сопротивлений от 10 МОм до 1 тером (10 12 & ОНgr;) или даже выше с мостом Уитстона представляет дополнительные проблемы. Измеряемое сопротивление обычно зависит от напряжения, поэтому необходимо указать измерительное напряжение. Резисторы в плечах передаточного числа должны быть достаточно высокими по номиналу, чтобы они не перегружались. Если установлен защитный электрод, необходимо исключить любой ток, протекающий к защитному устройству из измерительной цепи.Мощность, рассеиваемая в 1-M & OHgr; резистор тогда составляет 10 мВт, а коэффициент моста составляет 10 6 . Ограждение подключено к вспомогательному делителю с таким же соотношением, так что любой ток, протекающий через него, не проходит через детектор. Автоматические измерения могут быть выполнены путем замены передаточных рычагов моста Уитстона программируемыми источниками напряжения. Альтернативный метод, который также можно автоматизировать, - это измерение постоянной времени RC неизвестного резистора R в сочетании с конденсатором известного значения C .

Очевидный и прямой способ измерения сопротивления - одновременное измерение напряжения и тока, что является обычным для очень многих индикаторных омметров и многодиапазонных измерителей. В большинстве цифровых приборов, которые обычно также являются цифровыми измерителями напряжения, резистор питается от цепи постоянного тока, а напряжение на нем измеряется цифровым измерителем напряжения. Это удобное устройство для измерения с четырьмя выводами, так что можно использовать длинные провода от прибора до резистора без возникновения ошибок.В простейших системах, используемых в пассивных стрелочных приборах, ток измеряется напрямую через счетчик, который настраивается на полное отклонение с помощью дополнительного резистора, включенного последовательно с батареей. Это дает нелинейную шкалу ограниченной точности, но достаточную для многих практических приложений. См. Измерение тока, Измерение напряжения

,

Измерение сопротивления контура N – PE в системах TN, TT и IT

Сопротивление контура N – PE

Современные измерительные приборы со встроенной современной электроникой могут измерять сопротивление контура даже между нейтралью N и защитным проводом PE , несмотря на возможные высокие токи в нейтральном проводе. Ток, который управляется фазными напряжениями через различные линейные и нелинейные нагрузки, вызывает падения напряжения крайне неправильной (несинусоидальной) формы.

Measurement of N–PE loop resistance in TN, TT and IT systems Измерение сопротивления контура N – PE в системах TN, TT и IT (фото предоставлено METREL)

Падения напряжения мешают испытательному напряжению и тем самым мешают измерению.Используется внутреннее испытательное напряжение (около 40 В, переменный ток, <15 мА), так как между нейтралью и защитным проводом отсутствует сетевое напряжение.

Важным преимуществом этого измерения по сравнению с испытанием контура неисправности (L – PE) является то, что УЗО определенно не срабатывает во время измерения , это связано с низким испытательным током.

Испытательный прибор Евротест 61557 использует специальный (запатентованный) принцип измерения для фильтрации тестового сигнала и, следовательно, обеспечивает правильные результаты измерения.


Что мы можем сделать на основании измерения?

На основании результатов измерения можно сделать следующие выводы:

  1. Тип используемого подключения защитного проводника (TN, TT или IT-система)
  2. Значение сопротивления заземления для системы TT
  3. В случае системы TT или TN результат очень похож на Fault Loop
Значение сопротивления

, поэтому прибор может также рассчитать предполагаемый ток короткого замыкания Fault Loop .


Общие сведения о принципе измерения

Поскольку между клеммами N и PE нет сетевого напряжения, которое можно было бы использовать в качестве испытательного напряжения, прибор должен генерировать внутреннее напряжение. Это напряжение может быть постоянным или переменным. В используемом приборе используется испытательное напряжение переменного тока, измерение выполняется по методу U-I согласно рисунку ниже.

N–PE loop resistance measurement principle N–PE loop resistance measurement principle Рисунок 1 - Принцип измерения сопротивления контура N – PE

Результат = Ut / It = R N-PE

Где:

  • Ut - Испытательное напряжение, измеренное вольтметром.
  • It - Тестовый ток, измеренный амперметром.
  • R N-PE - Сопротивление контура N-PE.

1. Измерение сопротивления контура N – PE в системе TN.

Измерительный прибор измеряет сопротивление нейтрали и защитных проводов от силового трансформатора до места измерения (контур обозначен жирной линией на верхнем рисунке).

Результат теста в данном случае довольно низкий (максимум пара Ом) , показывая, что задействована TN-система.

Resistance measurement between neutral and protection conductor in TN-system Resistance measurement between neutral and protection conductor in TN-system Рисунок 2 - Измерение сопротивления между нейтралью и защитным проводом в системе TN

Результат 1 = R N + R PE

Результат 2 = I psc = 230 В × 1,06 / (R N + R PE )

Где:

  • R N - Сопротивление нейтрального проводника (выделено жирной линией)
  • R PE - Сопротивление защитного провода (обозначено жирной пунктирной линией)
  • I psc - Предполагаемый ток короткого замыкания петли неисправности

2.Измерение сопротивления контура N – PE в TT-системе

Испытательный прибор измеряет сопротивление в следующем контуре - нейтральный проводник от силового трансформатора до места измерения (розетка), защитный провод от сетевой розетки до заземляющего электрода, а затем обратно к силовому трансформатору через землю и систему заземления трансформатора. (петля выделена жирной линией на рисунке 3 ниже).

Результат теста в этом случае довольно высокий (более десяти Ом), показывая, что задействована система TT.

Resistance measurement between the neutral and the protection conductor in a TT-system Resistance measurement between the neutral and the protection conductor in a TT-system Рисунок 3 - Измерение сопротивления между нейтралью и защитным проводом в системе TT

Результат 1 = R N + R PE + R E + R O

Результат 2 = I psc = 230V × 1,06 / (R N + R PE + R E + R O )

Поскольку можно было предположить, что сопротивление R E намного выше суммы всех других сопротивлений, можно отметить следующее:

Результат 1 ≈ R E

Результат 2 = I psc = 230 В × 1,06 / R E

Где:

  • R N - Сопротивление нейтрального проводника от силового трансформатора до места измерения (сетевой розетки)
  • R PE - сопротивление защитного провода от сетевой розетки до заземляющего электрода
  • R E - Сопротивление заземления защитного заземляющего электрода
  • R O - Сопротивление заземления системы заземления трансформатора
  • I psc - Предполагаемый ток короткого замыкания в контуре

3.Измерение сопротивления контура N – PE в IT-системе

Как видно из рисунка 4, в IT-системе отсутствует проводное соединение между нейтралью и защитным проводом. Таким образом, результат теста очень высокий (он может даже выходить за пределы диапазона отображения) , показывая, что задействована IT-система.

Resistance measurement between neutral and protection conductor in IT-system Resistance measurement between neutral and protection conductor in IT-system Рисунок 4 - Измерение сопротивления между нейтралью и защитным проводом в IT-системе

Внимание! - Высокий результат теста сам по себе не является достаточным доказательством того, что задействована IT-система (это может быть просто обрыв защитного проводника в TN или TT-системе).

Ссылка // Измерения в электроустановках в теории и на практике Metrel

,

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о