064 bmp

Rys. 8.3. Mostek Maxwella

W stanie równowagi mostka zgodnie z zależnością (8.1) będzie

(R_x + R] +j(aL_x) * Rą = (R₂ + Ru + Jo)L₂) * R₂.

Przyrównując do siebie części rzeczywiste i urojone obu stron równania, wyznaczymy mierzone parametry cewki;

(8.12)

Zerowanie mostka przeprowadza się w dwóch etapach. Najpierw należy dążyć do uzyskania minimalnego wychylenia wskazówki galwanometru, regulując stosunek R₃/R₄. Następnie kąt wychylenia wskazówki sprowadza się do zera, zmieniając nastawy potencjometru. Uczulanie mostka zmiennoprądowego odbywa się podobnie jak dla mostków stałoprądowych.

Niedokładności pomiaru mostkami prądu zmiennego poza przyczynami uwzględnionymi przy omawianiu układów stałoprądowych spowodowane są wpływem obcych pól elektromagnetycznych oraz istnieniem sprzężeń indukcyjnych i pojemnościowych wzajemnie między elementami mostków jak również z przedmiotami otaczającymi. W związku z tym istotne jest właściwe ekranowanie poszczególnych elementów i kompensacja sprężeń pasożytniczych, z których zwłaszcza pojemnościowe są trudne do wyeliminowania. Istotnym ograniczeniem dokładności pomiaru jest mała selektywność częstotliwościowa wskaźników równowagi, którymi są ga 1 wianometry wibracyjne.

Występowanie wyższych harmonicznych pojawiających się przy odkształceniu przebiegów napięć w poszczególnych gałęziach zawierających zwłaszcza cewki uniemożliwia ustawienie wskazówki wskaźnika równowagi dokładnie w położeniu zerowym.

8.3. Mostki niezrównoważone

W mostkach niezrównoważonych wykorzystuje się zależności między napięciem nierównowagi Uq (rys, 8,1) a wartościami impedancji + Z₄ tworzących ramiona mostka. Przyrządy mierzące prąd lub napięcie w przekątnej BD mogą być wycechowane wprost w wartościach wielkości mierzonej. Jednym z zastosowań tych układów są mostki tenso-metryczne służące do wyznaczania naprężeń i odkształceń mechanicznych.

Przy pomiarach statycznych stosuje się niezrównoważone mostki prądu stałego, przy pomiarach dynamicznych mostki zasilane napięciem zmiennym pracujące na zasadzie modulacji amplitudy.

8.3.1. Mostki teosometryczne niezrównoważone prądu stałego

W przetwornikach tensometrycznych poddanych działaniu naprężeń rozciągających lub ściskających powstałe zmiany postaciowe (tensometry metalowe) lub strukturalne (tensometry półprzewodnikowe) powodują zmianę ich rezystancji. Charakterystyka statyczna przetwornika tensometryczncgo metalowego ma postać

t_R=k'Z    (8.13)

gdzie: e* = — - względna zmiana rezystancji tensometru,

R

e = -y- — wydłużenie względne drutu oporowego tensometru,

k - stała tensometru zależna od stałych materiałowych.

Najczęściej używane są tensometry przystosowane do mocowania odpowiednim klejem na badanych elementach.

Pomiary naprężeń w badanym materiale z zastosowaniem tensometrów realizuje się w zakresie obowiązywania prawa Hooke’a

o =    (8.14)

gdzie: er - naprężenie,

E - moduł sprężystości podłużnej.

Z zależności (8.13) i (8.14) otrzymamy

a =

(8.15)

W mostkach wykorzystywane są: jeden, dwa lub cztery tensometry czynne poddawane działaniu mierzonych naprężeń. Wskaźnikami napięcia nierównowagi są kompensatory lub rejestratory napięciowe o dużej oporności wejściowej nie obciążające przekątnej pomiarowej mostka albo galwanometry magnetoclektryczne lub rejestratory prądowe, których rezystancja wewnętrzna musi być uwzględniona przy analizie pomiarów mostkiem. Ramiona mostka tensometrycznego tworzą rezystancje + R_Ą, połączone w układzie jak na rysunku 8.4.

129