Існує два основні методи вимірювань опираючись-ний:
- на основі закону Ома;
Дві схеми вимірювань опору резистора на основі закону Ома наведені на рис. 3. Для вимірювань за цим методом потрібні два засоби вимірювань - амперметр і вольтметр. По-цьому такий метод часто називають методом «амперметра-вольтметра».
Для визначення опору резистора Rизм методом «амперметра-вольтметра» необхідно знати протікає через резистор струм IR і падіння напруги на цьому резисторі UR.
- RA - внутрішній опір амперметра;
- RV - внутрішній опір вольтметра.
При підключенні до вимірюваної ланцюга амперметра і вольтметра на амперметр створюється падіння напруги UA, а через вольтметр протікає струм IV.
При такому підключенні амперметра і вольтметра на ре-зультат вимірювання опору Rизм буде в основному впливати внутрішній опір амперметра.
Розглянемо схему рис. За.
Тоді результат вимірювання Rизм:
Мал. 3. Схеми підключення вольтметра і амперметра для визначення значення вимірюваного опору резистора на основі закону Ома.
Розглянемо схему на рис. 3б.
На схемі рис. 3б амперметр вимірює значення струму в нерозгалужене частини ланцюга IА, а вольтметр вимірює падіння на-напруги на ділянці містить паралельне з'єднання різі-стору (опір якого вимірюється) з внутрішнім опір вольтметра, тобто
тоді по закону Ома
При такому підключенні амперметра і вольтметра в ре-зультат вимірювання опору Rизм буде входити внутрішній опір вольтметра (7).
Під час вимірювання опору резистора по схемі рис. За похибка вимірювання з'являється за рахунок того, що вольтметр вимірює сумарну падіння напруги (Ur + Ua).
Під час вимірювання опору резистора по схемі рис. 3б похибка вимірювання з'являється за рахунок того, що амперметр вимірює сумарний струм (IR + IV).
Відносна похибка d результату вимірювань (у відсотках) визначається як:
(Для схеми рис. 3а) (8)
(Для схеми рис. 36). (9)
Похибка, що виникає через внутрішні опору-лений амперметра і вольтметра, є систематичною, і може бути скомпенсирована із застосуванням поправок, якщо внутрішні опору цих засобів вимірювальної техніки відомі.
На практиці при відсутності поправок вимірюється опору-тивление часто розраховують за формулою:
3б, в іншому випадку застосовується схема на рис. 3а.
Розглянемо метод вимірювання опорів за допомогою вимірювальних мостів (мостовий метод вимірювання).
Мостові ланцюги (мости) застосовуються для вимірювань ха-рактерістік електричних ланцюгів, для перетворення цих ха-рактерістік ланцюгів в електричні сигнали, як фільтри і т.д. На рис. 4 показана найпростіша бруківка ланцюг - четирёхплечний міст.
Мал. 4. Загальна схема четирёхплечного моста.
Міст містить чотири комплексних опору Z1. Z2. Z3. Z4. Точки а, b, с, d - називаються вершинами моста, ланцюги між двома суміжними вершинами - плечима моста, а ланцюга між двома протилежними вершинами ab - cd - діагоналями моста. В одну з діагоналей (діагональ ab), яку називають діагоналлю харчування, включається джерело живлення моста. У дру-гую діагональ (діагональ cd), яку називають діагоналлю навантаження (а також вихідний або вказівний діагоналлю), включається навантаження з опором ZHAI. У вимірювальних мостах в цю діагональ включається вимірник. Як изме-телеглядачам зазвичай використовують гальванометри.
Гальванометр називаються електровимірювальні прилади з високою чутливістю до струму або напрузі, що мають неградуйований шкалу. Вони використовуються в якості-ве індикаторів рівноваги мостів (нуль-індикаторів).
Джерело живлення моста на рис. 4 показаний у вигляді актив-ного двухполюсника з ЕРС ЕП і внутрішнім опором Zп. Напруга UП. чинне на вершинах моста в Діагон-ли харчування, називають напругою живлення моста.
Струм і напруга в діагоналі навантаження позначені со-відповідально IНАГ і UНАГ.
Залежно від виду напруги, що живить мостовий ланцюг, розрізняють мости постійного і змінного струму.
Мости постійного струму застосовуються для вимірювання со-спротиву електричних ланцюгів постійного струму, а також для перетворення опору в струм або напруга.
Мостові ланцюги мають важливу властивість - при визна-поділені співвідношенні опорів плечей моста напругу і струм в діагоналі навантаження повністю відсутня при значитель-них зміни ЕП. Такий стан мосту називають состояни третьому рівноваги.
Співвідношення опорів плечей моста, при якому міст урівноважений, називають рівнянням або умовою равнове-ся моста.
В процесі вимірювання бруківка ланцюг може приводитися до стану рівноваги шляхом регулювання опорів плечей моста.
У мостах постійного струму вимірювана величина пред-ставлять собою опір електричного кола постійного струму і виражається дійсним числом.
Для врівноваження такого ланцюга потрібно тільки один регульований елемент.
Висловимо умова рівноваги четирёхплечного моста че-рез його характеристики.
Припустимо, що міст урівноважений, тобто
Це можливо тільки в разі рівності потенціалів то-чек з і d.
Отже, падіння напруги на першому і третина третьому, а також на другому і четвертому плечах моста однакові:
Крім того, IHAI = 0, отже,
Розділивши рівняння (11) на рівняння (12), отримаємо ус-умова рівноваги четирёхплечного моста:
Таким чином, якщо відомі значення опорів будь-яких трьох плечей врівноваженого моста, то з умови равнове-ся завжди можна визначити значення опору четвертого плеча. Надалі будемо вважати, що вимірюється опору-ня ZІЗМ, завжди включено до третього плече моста, тобто
тоді з (14) випливає, що
У мостах постійного струму рівняння (14) пов'язує дей-ствительность величини:
Зазвичай такий міст наводиться до рівноваги шляхом регу-ліровкі опору R4.
Четверте плече моста R4 називають плечем порівняння (урівноваження) RС, тобто R4 = RС, а перше R1 і друге R2 - пле-чами відносини.
Ставлення опорів R1 / R2 в рівнянні (15) називаються ється масштабним множником N, його значення вибирається з ряду N = 10 n. де n = 0, ± 1, ± 2, ± 3, ± 4,
Мостами постійного струму вимірюють опору в діапазоні від сотих часток Ома до декількох мегоомов.
Принципова схема моста постійного струму з декад-ними магазинами опорів постійного струму представлена на рис. 5.
Мал. 5. Принципова схема моста постійного струму з декадними магазинами опорів.
Мости відносяться до приладів порівняння. При цьому изме-ряемая величина порівнюється з заходом.
Так як при вимірюванні необхідно домогтися нульового значення показання індикатора І. то такий метод порівняння на-ни опиняються нульовим методом.
В якості запобіжного служить магазин опорів, знаходячи-щійся в плечі порівняння RС. Плечі відносини R1 і R2 також ви-заповнені у вигляді магазинів опорів.
Залежно від значення опору вимірюваного резистора схеми підключення вимірюваного резистора до мосту різні.
Опору більше 10 Ом вимірюють мостами постійного-ного струму по двухпроводной схемі (рис. 6а), повністю Совпа-дає зі схемами на рис. 4 і 5. При цьому передбачається, що з'єднувальні провідники і клеми ідеальні, тобто їх со-опір настільки мало, що ним можна знехтувати.
При вимірюванні опорів менше 10 Ом таке пре-нехтування не припустимо і для зменшення впливу цих опорів використовується чьотирьох схема (рис. 6б).
Мал. 6. Мостові схеми: а - двухпроводная; б - чьотирьох.
Чьотирьох схема дозволяє істотно змен-шити додаткову похибка, викликану опору-ми сполучних проводів і перехідних опорів за-жимів. При цьому важливо, щоб дроти, що приєднується до клем П1 і П2 були однаковими, тобто мали рівні опору-тивления.