тивности, конденсаторов и резисторов. Диапазон воспроизводимых размеров расширяют, используя несколько эталонных мер, периодически сравниваемых с эталоном мостовыми методами. Эталоны аттестованы на частоте 1 кГц.

Эталон индуктивности состоит из четырех тороидальных катушек с индуктивностью 10 мГ, СКО 10 , НСП 5-10"*. Эталон емкости содержит плоский вакуумный конденсатор, размеры которого контролируют интерферометром. Конденсатор воспроизводит емкость 0,2 пФ. Содержащиеся в эталоне меры воспроизводят емкости 1 ПФ...1 мкФ с СКО 2...10-10« и НСП 10...30-Ю". В эталоне сопротивления используют 10 резисторов с сопротивлением 1 Ом. Набор мер воспроизводит сопротивления 10~... 10 Ом с СКО S-IO-** и НСП 3-10-

13.2. МОСТОВЫЕ МЕТОДЫ

Измерительные приборы основаны на четырехплечих или более сложных мостовых схемах, обычно работающих на низких частотах или на постоянном токе.

Четырехплечие мосты переменного тока. Упрощенная схема измерителя с четырехплечим мостом приведена на рис. 13.2. К диагонали моста подведено синусоидальное напряжение от генератора G. Индикатор регистрирует напряжение, возникающее в другой диагонали моста. Искомое полное сопротивление вводят в одно из плеч моста. Затем мост балансируют, изменяя сопротивления остальных плеч. Состояние баланса фиксируют по нулевому показанию индикатора. Условием баланса моста является соотношение

ZjZ2 = ZiZ3,

(13.1)

из которого определяют измеряемое сопротивление.

Представим сопротивление плеч моста в показательной форме:

Z = ехр( ]ф); Zi = Z exp(j>i); Z2 = Zj ехр(]ф2); Z3 = Zзexp(jфз). Подставив эти значения в (13.1), получим два условия баланса моста:

Zx Z2 = Zi Z3; ф -j- ф2 = ф, -j- фз.

которые иногда удобнее представить в форме:

Re( Z2) = Re( Z, Z3), Imjz.Za) = Im(Z, Z3).

(!3.2) (13.3)

Для балансирования моста необходимо изменять как модуль так и фазу по крайней мере одного из сопротивлений, т. е. иметь не менее двух регулируемых элементов. Для четырехплечих мостов регулировать отдельно модуль и фазу не удается. Мост балансируют методом последовательных приближений: поочередно регулируют каждый из элементов до получения минимального показания индикаторного прибора. Эти операции повторяют многократно, пока индикаторный прибор не зафиксирует нулевое показание. Минимально необходимое число операций при балансировке характеризует сходимость моста. Сходимость зависит от сопротивлений плеч моста, а также от чувствительности и типа применяемого индикатора. Если индикатор моста выполнен на основе магнитоэлектрического прибора с детектором, то по отклонению стрелки можно судить лишь об амплитуде напряжения в диагонали моста. Значительно удобнее индикатор с ЭЛТ. На одну пару отклоняющих пластин подают некоторое опорное напряжение, а на другую - напряжение в диагонали. При таком способе индикации можно судить об изменении как модуля, так и фазы напряжения, что позволяет ускорить процесс балансировки.

В качестве регулировочных элементов в мостах используют образцовые резисторы и конденсаторы. Катушки с переменной индуктивностью из-за сложной конструкции не применяют. Изменяя R или С, можно добиться выполнения условия (13.2) при любом емкостном или индуктивном характере измеряемого полного сопротивления. Условие же (13.3) можно выполнить только при определенном характере измеряемого сопротивления.

Например, если сопротивления Z2 и Z3 моста активные, а Z емкостное, то неизвестное сопротивление Zx должно быть также емкостным.

Существует много разновидностей мостовых схем для изме- ; рения сопротивления, емкости и индуктивности. Например, для ; измерения емкости, и сопротивления потерь конденсатора при- j меняют схему, показанную на рис. 13.3, а. Здесь \

f + Tk Z = + jir = = !

При условии баланса моста

С. = С,/?2 ?з, Rx = RiR3/R2, (13.4) I

tg = (oCxRx = шClR. (13.5) \

Мост балансируют переменными резисторами R\ и /?3. Шкалу резистора R3 градуируют в единицах измеряемой ем- кости, отсчет сопротивления производят по шкале резистора R\.

Шестиплечий мост. Иногда применяют более сложные мосты, например шестиплечие (рис. 13.3, б). Для анализа схемы преобразуем треугольник абв в эквивалентную звезду, состоящую из сопротивлений Za, Zg, Ze, в результате чего мост превращается в четырехплечий. Сопротивления эквивалентной звезды определяются соотношениями:

R2 i?4

Za =

R2/\чC

Запишем условия баланса полученного четырехплечего моста: ZxZa=(Z,-f Z„) Za, где Zi =/?,; Z3 =/?з.

Отсюда

/?.з ?2, (13.6)

U=Cb{R3/R[RA{R+R-+RiR- (13.7)

Достоинством моста является его хорошая сходимость. Действительно, от сопротивления Ra зависят только условия (13.7), поэтому если выполнено условие (13.6), то оно не нарушается при регулировке этого сопротивления.

Рассмотренные мосты являются частотно-независимыми, так как условия баланса не зависят от частоты.

Элементы мостовой схемы связаны между собой, с исто"чником напряжения и индикатором паразитными связями, которые могут иметь емкостный, индуктивный или гальванический характер. Эти связи приводят к неконтролируемым утечкгм тока и нарушению нормальной работы моста. Они обусловлены сравнительно большими размерами магазинов образцовых резисторов и конден-