Неравновесные мосты переменного тока с синхронным детектором

Очень важной особенностью неравновесных мостов переменного тока по сравнению с неравновесными мостами постоянного тока является совершенно различный характер изменения показаний фазонечувствительного индикатора в районе точки равновесия.

Так, в неравновесном мосте постоянного тока при изменении от R1 = 0 до R1 = R0, при котором наблюдается UH = 0, и далее до R1 —> —> оо напряжение UH изменяется по кривой UH =f(Ri) (рис. 2.7а). ПриRl > > R0 напряжение имеет один знак, при R1 = R0 оно становится равным нулю, а при R1 < R0 получает другой знак, и это изменение вблизи = = R0 можно считать линейно зависящим от АК = - Я0.

У моста же переменного тока выходное напряжение UH =/(Z1) изменится в принципе так же, т. е. по кривой 1 рисунка 2.7 б, однако в точке Zj = Z0 на 180° изменится фаза этого напряжения. Поэтому при использовании фазонечувствительных регистраторов переменного тока (электронный вольтметр, выпрямительный, электромагнитный, электростатический и другие приборы) их показания должны изменяться по штриховой кривой 2 (рис. 2.7 б), т. е. сначала убывать до нуля, а затем вновь возрастать. Однако вследствие ряда обстоятельств (некоторая нелинейность плеч моста, недостаточно строго синусоидальная форма кривой питающего напряжения и т. д.) в выходном напряжении моста всегда присутствуют более высокие гармоники питающего напряжения. Поэтому в тот момент, когда Zl = Z0 и мост уравновешен по первой гармонике, он оказывается неуравновешенным по более высоким гармоникам (2, Зит. д.). Отсюда следует, что его выходное напряжение UH, а следовательно и показания фазонечувствительного детектора будут отличными от нуля. В результате этого изменение UH = =f(Z1) происходит по сплошной кривой 3 (рис. 2.7 6), которая при Z1 = = Z2 не достигает UH = 0, а лишь имеет достаточно пологий минимум.

Функции преобразования моста постоянного тока (а) и моста

Рис. 2.7. Функции преобразования моста постоянного тока (а) и моста

переменного тока (б)

В итоге: а) нет возможности определить по показаниям регистратора знак отклонения AZ = Z1 - Z0; б) чувствительность моста при Zx = = Z0 оказывает равной нулю, из-за чего предварительное уравновешивание моста удаётся выполнить лишь приближённо и точка, от которой начинается отсчёт показаний, «расплывается» в область; в) характеристика моста (кривая 3) получается нелинейной и не проходит через нуль.

Избавиться от всех этих недостатков позволяет использование фазочувствительных детекторов (рис. 2.8).

Структурная схема фазочувствительного детектора

Рис. 2.8. Структурная схема фазочувствительного детектора

Он состоит из перемножителя, на входы которого подаются измеряемый сигнал (sin (wt + ф)) и опорное напряжение (sin со/), и фильтра нижних частот (ФНЧ). В данном случае со — частота напряжения, питающего измерительный мост.

Такие регистраторы нечувствительны к напряжениям иных частот, кроме частоты основной гармоники питающего напряжения, а при изменении фазы основной гармоники на противоположную меняют знак отклонения, т. е. практически полностью воспроизводят характеристику рисунка 2.7 а, аналогичную характеристике мостов постоянного тока. Поэтому неравновесные мосты переменного тока чаще всего используются в сочетании с фазочувствительным регистратором.

Вопросы и упражнения к главе 2

1. Как меняются энергетические условия согласования четырёхполюсников, если нагрузкой четырёхполюсника является комплексное сопротивление?

  • 2. По каким причинам приходится сознательно отказываться от выполнения условий энергетического согласования четырёхполюсников?
  • 3. Выведите уравнение Д[/вых =/(е) для потенциометрической схемы включения датчика.
  • 4. Каково основное преимущество мостовой схемы по сравнению с потенциометрической? Почему, однако, потенциометрические схемы используют достаточно часто?
  • 5. Докажите, что при питании неуравновешенного моста от источника тока его функция преобразования линейна.
  • 6. Объясните принцип работы измерительного моста с автоматическим статическим уравновешиванием.
  • 7. В чём состоит принципиальное отличие уравновешивания мостов постоянного и переменного тока?
  • 8. С какой целью на выходе моста переменного тока применяют фазовый детектор?
  • 9. Объясните принцип работы фазового детектора.
  • 10. Практически ограничение на расстояние между витками проволочного потенциометра находится между 20 и 40 витками/мм. Определите значения разрешения для потенциометра с вращающимся движком и для линейного потенциометра. Предложите способ увеличения разрешающей способности вращающегося потенциометра.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >