Метод сравнения с мерой

Метод сравнения основан на сравнении измеряемого напряжения с известным напряжением, установленным с высокой точностью. Технические средства измерений, использующие метод сравнения, называются компенсаторами или потенциометрами.

Из общеизвестных методов сравнения наибольшее применение при измерении напряжения получил нулевой (компенсационный) метод. Суть нулевого метода измерения постоянного напряжения состоит в уравновешивании (компенсации) неизвестного напряжения на образцовом сопротивлении R. Момент компенсации определяется по нулевому показанию гальванометра. Принцип действия компенсатора поясняется схемой, приведенной на рис. 5.3. В компенсаторе используется источник образцовой электродвижущей силы (ЭДС) Е_а6р, вспомогательный источник напряжения Ц_жп, потенциометр R, переключатель П и гальванометр Г.

Рис. 5.3. Упрощенная схема компенсатора постоянного тока.

Измерение напряжения t/_v происходит едва этапа. Переключатель устанавливают в первое (верхнее) положение, с помощью потенциометра R получают нулевое показание гальванометра.

В этом случае падение напряжения за счет тока / от U_BC" на участке ab (R_llh) резистора R компенсируется источником ?_обр:

Затем переключатель устанавливают во второе (нижнее) положение, и с помощью потенциометра R вновь уравновешивается схема. При этом движок потенциометра займет новое положение, сопротивление участка ab будет равно R_b, и будет справедливо равенство.

Из равенства токов (5.9) и (5.10) следует, что.

Условие равновесия (5.11) показывает, что точность измерения в данном методе зависит от погрешности ЭДС образцового источника и отношения установившихся значений сопротивлений потенциометра, а также от чувствительности гальванометра. Точность отсчета с потенциометра достигается обычно за счет использования специальных схем многоразрядных дискретных делителей напряжения.

К достоинствам компенсационного метода можно отнести следующее:

• — в момент компенсации ток от измеряемого источника напряжения в цепи компенсации отсутствует, т. е. практически измеряется значение ЭДС на зажимах источника напряжения;
• — отсутствие тока в цепи гальванометра позволяет исключить влияние сопротивления соединительных проводов на результат измерения;
• — при полной компенсации мощность от объекта измерения не потребляется.

Метод сравнения применяется также для измерения переменных напряжений. Принцип действия схем сравнения на переменном токе, как и аналогичных схем компенсаторов на постоянном токе, состоит в уравновешивании измеряемого напряжения известным напряжением, создаваемым переменным (обычно синусоидальным) током на активных сопротивлениях вспомогательной цепи. Для уравновешивало ния схемы здесь необходимо добиться равенства модулей измеряемого и сравниваемого напряжений, их частот, а также противоположности фаз. Полного уравновешивания в таких схемах добиться сложно, поэтому компенсаторы переменного тока имеют меньшую точность измерения по сравнению с компенсаторами постоянного тока.

Используя компенсатор, можно также определять ток в исследуемом устройстве, преобразовав его предварительно в напряжение согласно формуле I_x = UJRq, где R_n — образцовое сопротивление.