064

Rys. 8.3. Mostek Maxwella

W stanie równowagi mostka zgodnie z zależnością (8.1) będzie (R_x + R\ +jwŁ_x) * Rą = (Ri + Ru +ycoi₂) * Ri-

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 Rj/Rą. Następnie kąt wychylenia wskazówki sprowadza się do zera, zmieniając nastawy potencjometru. Uczulanie mostka zmiennoprądowego odbywa się podobnie jak dla mostków stało prądowych.

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 spręża pasożytniczych, z których zwłaszcza pojemnościowe są trudne do wyeliminowania. Istot nym ograniczeniem dokładności pomiaru jest mała selektywność częstotliwościom^a wskaźników równowagi, którymi są galwanometry wibracyjne.

Występowanie wyższych harmonicznych pojawiających się przy odkształceniu P^rZl; biegów napięć w poszczególnych gałęziach zawierających zwłaszcza cewki uniemożhm¹ ustawienie wskazówki wskaźnika równowagi dokładnie w położeniu zerowym.

8.3. Mostki niezrównoważone

W mostkach niezrównoważonych wykorzystuje się zależności między napięciem nierównowagi Uo (rys, 8,1) a wartościami impedancji Z₄ tworzących ramiona mostka. Przyrządy mierzące prąd lub napięcie w przekątnej BD mogą być wyccchowane wprost w wartościach wielkości mierzonej. Jednym z zastosowań tych układów są mostki tenso-nietryczne 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

e_s=jfc*e    (8.13)

AR    , ,

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

R

£ ⁼ —~ ~~ 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

(8.14)

o = £-e

gdzie: a - naprężenie,

E - moduł sprężystości podłużnej.

Z zależności (8.13) i (8.14) otrzymamy

g =

(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_{ ^ R_Ą, połączone w układzie jak na rysunku 8.4.

129