Безкоштовно

Контрольна робота по врівноваженому та неврівноваженому мосту

views 1726

Зміст

Контрольна робота по врівноваженому та неврівноваженому мосту

Предмет: Вимірювальні системи автоматики, Контрольно-вимірювальні прилади і автоматика

Відповіді на питання:

1. Які найважливіші відмінності, переваги та недоліки має неврівноважені мости порівняно з урівноваженим?

Перевага врівноваженого мосту єдина, але найсуттєвіша – значно (може бути навіть у тисячі разів) вища точність. Зате неврівноважені мости набагато простіші, компактніші, дешевші. Вони можуть забезпечити вищу продуктивність (на кожне вимірювання витрачається менше часу), працювати з ними може навіть малокваліфікований персонал, що також зменшує вартість вимірювань.

2. Де і для чого застосовують неврівноважені мости?

Неврівноважені вимірювальні мости широко застосовуються в промисловості, медицині, транспорті, зокрема, авіаційному. Вони є складовою частиною приладів для вимірювання різноманітних фізичних величин, переважно неелектричних, електричними методами – термометрів, манометрів, рівнемірів, тощо.

3. Яку функцію виконує неврівноважені мости у структурній схемі приладу для вимірювання неелектричної величини електричними методами?

Вимірювана неелектрична величина подається на вхід первинного вимірювального перетворювача ПД (параметричного давача), який перетворює її у один із пасивних, неенергомістких, електричних параметрів – опір R, індуктивність L, ємність С або коефіцієнт взаємної індуктивності M. Наприклад, терморезистор перетворює зміну температури в зміну його опору.

Наступна ланка структурної схеми, НМ, далі перетворює цей пасивний, неенергомісткий, параметр у активний, енергомісткий, струм i, або напругу u, які вимірюються електровимірювальним приладом ЕВП, наприклад, амперметром, або вольтметром. Електрична енергія до НМ надходить від джерела живлення ДЖ, наприклад, борт мережі літака.
Отже, неврівноважений міст НМ виконує функцію перетворювача пасивного, неенергомісткого, електричного параметру (R, L, C, M) у активний, енергомісткий (i, u).

4. Чому точність неврівноваженого моста значно менша, ніж у врівноваженого?

Точність вимірювань неврівноваженого моста не можна навіть порівнювати з точністю врівноваженого моста, вона значно гірша. НМ застосовують , як правило, лише як одну з ланок структурної схеми приладу безпосередньої оцінки (рис.7.1)

5. Які основні джерела похибок НМ?

Загальна похибка такого приладу, спричинена нелінійністю та нестабільністю функції перетворення давача, нелінійністю функції перетворення мостової схеми, похибками ЕВП, нестабільністю джерела живлення та іншими факторами, звичайно має порядок одиниць відсотків.

6. Яку залежність має напруга (струм) вихідної діагоналі НМ від зміни опору його плеча?

Iбг = a ∆Zx / (1+b ∆Zx),
де ∆Zx – зміна вимірюваного опору; a та b – постійні коефіцієнти, які залежать від опорів плечей моста.
На жаль, залежність ця нелінійна. Для неврівноваженого моста постійного струму її графік має вигляд гіперболи (рис.7.3).

7. Що таке чутливість НМ та які основні шляхи її підвищення?

Чутливість S – це завжди, для всіх галузей науки і техніки, відношення зміни вихідної величини до зміни вхідної, тобто:
S = d (вихід) / d (вхід)

У нас вхідною величиною є ∆R, а вихідною – ∆iбг.

Можна сказати також, що чутливість визначається тангенсом кута нахилу характеристики Вихід = f(Вхід), у нас iбг = f(∆R), тобто чутливість мостової схеми:
Sмс = di / dR.

У цілому, чутливість S∑, приладу , структурна схема якого зображена на рис.7.1, визначається чутливістю давача Sд, мостової схеми Sмс та ЕВП – Sевп
S∑ = Sд Sмс Sевп .
Суттєве підвищення чутливості, та ще й зменшення нелінійності характеристики iбг = f(∆R) забезпечує диференційне включення давача, про що мова йтиме далі.

8. Як зменшити похибки приладу з НМ від нестабільності напру-ги джерела живлення (борт мережі на рухомих об’єктах)?

Досить ефективним засобом поліпшення характеристики мостової схеми, тобто зменшення залежності її чутливості від розбалансування мосту є застосування диференційних давачів – первинних перетворювачів вимірюваної неелектричної величини в два взаємозалежні опори.

Наприклад, у схемі рис.7.4 вимірювана неелектрична величина, нехай переміщення, змінює опори давача Z1 і Z2.
Причому, конструкція первинного перетворювача забезпечує одночасне зменшення опору однієї його частини, наприклад Z1 при точно такому ж збільшенні опору другої його частини, Z2, тобто: |-∆Z1| = ∆Z2 .

Це може бути, наприклад, резистивний перетворювач, у якого переміщення рухомого контакту призводить до зменшення опору однієї частини при такому ж одночасному збільшенні опору другої частини.

Завдяки використанню диференційних давачів характеристика перетворення мостової схеми лінеаризується, а чутливість зростає більш як удвічі.
Нестабільність напруги джерела живлення призводить до зміни струму у вихідній діагоналі при сталому значенні вимірюваної величини. Зміна напруги живлення особливо відчутна на рухомих об’єктах – літаках, автомобілях, кораблях, тощо. Їх енергетичне устаткування задля економії маси та займаного місця, має обмежену потужність, тому напруга борт мережі може коливатись у доволі широких межах (на літаку ± 10% від номінальної).

Найефективнішим засобом уникнення похибки від нестабільності напруги, безумовно, є стабілізація напруги живлення моста. Сучасна електроніка дуже просто вирішує цю проблему, особливо в мережах постійного струму. Але багато десятиліть тому, коли проектувались застосовувані ще й досі прилади для вимірювання неелектричних величин на рухомих об’єктах, в тому числі і літаках, це було надто складно.

Тому для зменшення похибки від нестабільності напруги живлен¬ня моста в показуючих приладах (ЕВП) стали застосовувати не звичайні вимірювальні механізми, а так звані логометричні.9. В чому відмінність між способами створення протидіючого моменту та конструкцій логометричних вимірювальних механізмів від звичайних?

Основною їх відмінністю є те, що протидіючий момент створюється не механічним способом (пружиною), а електричним, як і обертальний момент. Тому зміна напруги живлення одночасно змінює ці обидва моменти, а на покази приладу майже не впливає.

10. Як перекладається слово “логометр” на українську мову, та як залежить кут відхилення стрілки магнітоелектричного логометра від струмів у його котушках?

Назва логометр походить від слів “логос”, грецькою мовою “відношення” та “метр” – вимірювати, тобто це вимірювач відношення двох величин.

Дійсно, відхилення  рухомої частини, наприклад, магнітоелектричного логометра, конструкція якого зображена на рис.5 визначається відношенням струмів 1 та 2 у двох його котушках 1 та 2:  = f (1 / 2).

12. Як включається магнітоелектричний логометр у схему приладу з НМ?

На рис.7.6 зображена одна зі схем включення логометра у неврівноважений міст.

Рис.7.6. Схема неврівноваженого вимірювального моста з логометром

Котушка 1 логометра включена у вимірювальну діагональ моста бг. Струм 1 у ній визначається вимірюваним опором R1 = RX і, звичайно, також залежить від напруги U джерела живлення. Котушка 2 логометра включена у діагональ живлення. Струм 2 у ній залежить тільки від напруги живлення.

Покази логометра:  = f (1 / 2).

Тому, якщо, наприклад, при незмінному RX, напруга живлення збільшиться, нехай удвічі, то вдвічі збільшаться обидва струми, 1 та 2, а їх відношення, яким визначаються покази логометра, залишиться незмінним. Отже, покази логометра в цій схемі не залежать від напруги живлення.

Написати коментар:

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *