. , г. СХЕМЫ НА ОСНОВЕ МОСТОВОГО МЕТОДА

Мостовые схемы получили большое распространение для измерения сопротивлений в диапазоне от долей ома до тысяч мегом. В режиме полного уравновешивания они обеспечивают высокую точность измерения, в неуравновешенном режиме точность их несколько ниже, но зато они более удобны для раска-либровки резисторов по допусковым группам. Применительно к измерению сопротивления изоляции мосты используются сравнительно редко из-за сложностей уравновешивания и переходных процессах на испытуемом конденсаторе. Вместе с тем-для измерения Rn малоемкостных объектов, например образцов диэлектриков, а также и разбраковке конденсаторов по /?и на две

Рис. 4-9. Мостовые схемы измерителей Ru

/ - источник напряжения; 2 - испытуемый конденсатор; 5 -усилитель; 4 -выходной прибор; К - ключ; П - переключатель

. группы: годные и брак, мостовые схемы могут быть использованы [5-84]. При разбраковке конденсаторов с большими для обеспечения необходимой величины испытательного напряжения конденсатор включается в плечо моста не непосредственно, а параллельно резистору, сопротивление которого выбирается исходя из соотношений сопротивлений плеч, и чувствительности индикатора. Типовые мостовые схемы приведены на рис. 4-9, а, б. В измерительной диагонали этих мостов обычно используются усилители электрометрического типа, обладающие высоким входным сопротивлением [4-49, 4-57, 4-83, 4-101].

Измерение высокоомных сопротивлений требует тщательной экранировки и защиты цепей моста. Мостовые схемы для измерения высокоомных сопротивлений рассмотрены А. М. Теплин--ским [4-57]. На рис. 4-9 б изображена схема моста с коммутацией емкости в одном из плеч [4-97]. Известно [2-18, 2-40],. что если коммутировать емкость Ci с контакта с на б с низкой частотой /, то это эквивалентно включению между контактами, а и б сопротивления Ro, равного Rcl/{fCi). Если выбрать Ci малой величины, то при низких f можно получить высокое значение для Rc, а именно: при Ci=10 пф и f-A гц, получим /?с~0,25/10-10~2=2,5-10 * о . При равновесии моста имеем Ra~RcRi/R2=RiKR2fCi), где Ci - коммутируемая емкость; f -

число переключений емкости Ci в секунду; Ri и Rz - сопротивления 3-го и 4-го плеч моста. Равновесия можно достигать изменением Ri или Rz, либо изменением f.

Д. СХЕМЫ НА ОСНОВЕ ОПЕРАЦИОННОГО УСИЛИТЕЛЯ

Сравнительно недавно для измерения полных сопротивлений, резисторов и Rii стали получать распространение схемы с операционными усилителями с глубокой отрицательной обратной связью [2-1, 4-40, 4-72, 4-83]. Схемы измерения Rn на основе

Рис. 4-10. Схемы измерения Яи на основе применения операционных

усилителей

J - источник напряжения; 2 - испытуемый конденсатор; 3 - усилитель; 4 - выходной

прибор

использования операционного усилителя представлены на рис. 4-10. Коэффициент усиления усилителя с параллельной обратной связью

k = вьЛх = ko{l~ Р)/(1 + (4-27)

где ко - коэффициент усиления без обратной связи; р - коэффициент передачи цепи обратной связи. Для схемы рис. 4-10, а

вх=1.

Подставив (4-28) в (4-27) и учтя (4-29), получим

Rn = [(l/вых) ko - 1] RoKko + 1).

Обычно о>1.

гда R,R,U,/U .

(4-28) (4-29)

(4-30) (4-31) (4-32)

Выше уже указывалось (4-20) на желательность иметь малое значение постоянной времени разрядной цепи. В нашем случае

Tp;4i?oQ/(l-f (4-33)

Даже при Ro=lO° ом С =1 мкф и 1--ор= ЮОО, Тр IpV следует из (4-33), наличие обратной связи сильно уменьшает постоянную времени цепи заряда и разряда испытуемого конденсатора и позволяет при достаточно больших Ro и Си снимать отсчет Rn через сравнительно малое время. Для схемы рис. 4-10, б

i?,i?oBb,x/i- (4-34)

Как видно из выражений (4-43) и (4-34), схема рис. 4-10, б имеет прямую шкалу для Rn, а схема рис. 4-10, а - обратную. Схемы с операционными усилителями иногда изображаются в виде моста с источником питания и индикатором, включенными в смежные плечи, и усилителем, включенным в диагональ. На рис. 4-10, в показана подобная схема, полученная из схемы рис. 4-9, а. Схему такого рода относят к самоуравновешивающимся мостам.

Представляет интерес при измерении больших сопротивлений [4-18а, 4-95а] использование усилителей в режиме интегрирования (рис. 4-10, г). В этих схемах необходимо применение стабильных опорных конденсаторов Со и измерение /? сводится к определению времени интегрирования t. В ограниченном диапазоне /?и и Со упомянутый метод удобен в автоматизированных измерительных системах на основе средств цифровой техники и -ЭВМ. Важно отметить, что и при этом методе время измерения и (см. § 4-5, п. ж) не может быть выбрано произвольным и всегда равно сумме времен заряда и интегрирования.

4-3. Методы измерения Я на основе заряда и разряда

А. МЕТОД ЗАРЯДА

Методы заряда и разряда более удобны при измерении высоких значений Rn у конденсаторов большой емкости. При этих методах величина и фактически определяется по времени заряда или разряда испытуемого конденсатора. Таким образом, помимо точного измерения напряжения, на конденсаторе при использовании этих методов появляется необходимость точного измерения времени. Схемы измерения /?и на основе заряда и разряда представлены на рис. 4-11. В этих схемах в качестве измерителей напряжения используются статические вольтметры и электрометры разных типов, обладающие высоким входным сопротивлением. Обычно применяются струнные электрометры,