IMG�63 (2)

Pozostało jeszcze do rozwiązania zadanie organizacyjno-techniczne, upraszczające konstrukcję mostka i ułatwiające równoważenie mostka Thomsona W tym celu stosuje się nastawianie /?, oraz /łj takie samo jak odpowiednio /?, oraz Rj. co technicznie zapewnia się wykonując mechaniczne sprzężenie przełączników rezystancji «j i R_t oraz odpowiednio R, i

«j.

Mostek Thomsona me jest tak doskonały, jakby to wynikało z przedstawionej idei Mostek len ma małą czułość Mimo że w obwodzie prądowym stosuje się natężenie prądu bardzo duże (np 101 więcej amperów), gdy rezystory są małej wielkości (np mniej niż 0 lO). to spadek napięcia powstający na małej rezystancji jest wówczas mały, a jego niewielka część, która ma być wykryta na detektorze D, jest bardzo mała (nanowolty), więc trudno o tak czuły detektor Drugi problem polega na tym, ze rezystory R, i Ri oraz odpowiednio R₂ i Rj są tylko nominalnie równe, a realnie różnią się o błąd wykonania. Z tego powodu - jak wynika z analizy - me jest obojętne, ile wynosi rezystancja r, bo równowaga układu jest wrażliwa na wielkość tej rezystancji W mostku Thomsona też warto zadbać o to, żeby r było możliwie małe, bo w przeciwnym razie dokładność mostka może być znacznie gorsza niż deklarowana przez wytwórcę

Mostek Thomsona może być dokładnym narzędziem do pomiaru bardzo małych rezystancji. ale wymaga starannego wykonania zarówno mostka jak i pomiarów tym mostkiem

Na najwyższym poziomie dokładności - z dokładnością tzw metrologiczną - kompa-rację rezystancji przy prądzie stałym realizuje się współcześnie w układzie tzw komparatora prądu stałego (a me mostka Wheatstone’a), szczególnie wówczas, gdy porównywane mają być rezystancje w najszerszym zakresie wielkości (np. od mikrooma do dziesiątków mega-omów) i których wartości pozostają w stosunku znacznie różniącym się od jeden W układzie komparatora prądu stałego osiąga się niepewność porównania mniejszą niż 10"* (rozumianą jako niepewność przedziałową graniczną), a taka niepewność jest niezbędna np przy przenoszeniu miar ze wzorców najwyższej dokładności na wzorce mniejszej dokładności.

b

Rn. 4.7. Komparator rezystancji« układzie komparatora prądu stałego: a - schemat komparatora.

fc - charakterystyka magnesowania (wyidealizowana) rdzeni użytych w komparatorze prądu

Na rysunku 4 7a pokazano schemat układu komparatora rezystancji w układzie komparatora prądu stałego Dwa rdzenie ferromagnetyczne z uzwojeniami wzbudzającymi prądu zmiennego (zasilane ze źródła prądu zmiennego), uzwojeniami detekcyjnymi (uzwojenia

połączone z detektorem D|) i uzwojeniami stosunkowymi (uzwojeniami kompamcyjwymij prądu stałego (uzwojenia te obejmują oba rdzenie równocześnie) stanowią układ komptun-'! rezystancji W tym układzie wyznacza się stosunek rezystancji R, do R_m t najwyższą dokładnością na podstawie stosunku liczby zwojów uzwojeń komparacyjnych Dokładność mierzenia wynika przede wszystkim z tego, że w układzie można wyznaczyć z dużą dokładnością stosunek natężenia prądu stałego /,, płynącego przez rezystancję R. do natężenia prądu stałego /„. płynącego przez rezystancję /?«, ponieważ stosunek ten w stanie zrównoważenia układu wynika ze stosunku liczby zwojów N_a do liczby zwojów N„. a liczby zwojów można bezbłędnie policzyć, czyli stosunek ten jest wyznaczony liczalme Więcej zwojów może być nawiniętych odpowiednio dużo i rozdzielczość nastawianych liczb zwojów może być duża. co - jak wiemy - jest elementarnym warunkiem dużej dokładności Taka jest zasada, ale liczalność zasady pomiaru i duża rozdzielczość będą autentycznie użyteczne tylko wtedy, jeżeli wykonanie komparatora prądu stałego będzie uwzględniać występowanie tych wszystkich zjawisk fizycznych które me występują w modelowym opisie tej zasady pomiaru, ale które zignorowane stałyby się źródłem błędu Jednak te wszystkie zjawiska „zakłócające modelowy opis" daje się skutecznie opanować

Oba rdzenie ferromagnetyczne wykonane są z materiału o dużej przemkainości magnetycznej, co oznacza duży strumień magnetyczny przy małej sile magnetomotorycznęj h (inaczej amperozwoje, przepływ). Charakterystyka magnesowania jest możliwie „prostokątna” (rys 4 7b), co oznacza, że strumień magnetyczny # w rdzeniu osiąga określone maksimum (przy względnie małym Iz) i nie wzrasta już (praktycznie) dalej przy dowolnym !z Na tych rdzeniach nawinięte są dwa identyczne uzwojenia, tzw wzbudzające, zasilane ze źródła prądu zmiennego sinusoidalnego Uzwojenia te połączone są przeciwsobnie. co oznacza, ze wzbudzone przez nie zmienne strumienie magnetyczne w każdym z rdzeni, w każdej chwili są równe i przeciwnie skierowane

Dwa identyczne uzwojenia, tzw uzwojenia detekcyjne, nawinięte na każdym z rdzeni, połączone są szeregowo i wraz z detektorem Di tworzą obwód zamknięty Wypadkowe napięcie zmienne wzbudzane w tym obwodzie przez zmienne strumienie w uzwojeniach wzbudzających jest równe zeru, ponieważ napięcia indukowane w każdym z uzwojeń wzbudzających są równe i są skierowane przeciwsobnie Tak się dzieje, gdy nie jest naruszona symetria układu elektromagnetycznego Symetria magnetyczna jest naruszana, gdy wypadkowy stały strumień magnetyczny#,- * 0 (me równa się zeru) Strumień ten jest wypadkowym strumieniem powstałym po wzbudzeniu strumieni <t>, i równocześnie w obu rdzeniach przez prądy stałe /, i /«, płynące w uzwojeniach N, i N_m Te uzwojenia prądu sełege wywołujące wypadkową siłę magnetomotoryczną prądu stałego równą różnicy tJi_M -(uzwojenia stosunkowe) są nawinięte równocześnie na obu rdzeniach

Gdy W4_m -    = 0. to mówi się, że rdzenie magnetyczne są podmagneaowine stru

mieniem magnetycznym stałym #,-#« Strumień ten łatwo osiąga w rdzeniach wielkość maksymalną tzw stan nasycenia (rys. 4 7b) Rozpatrzmy stan. gdy strumień ten jest dodana (na charakterystyce rys 4 7b - pierwsza ćwiartka) Wówczas siły magnetomotoryczne zmienne Iz działające stale i niezależnie w obu rdzeniach, w każdej chwili o wzajemnie przeciwnych znakach, będą chciały w jednym rdzeniu wzbudzić strumień dodający się do strumienia stałego. a w drugim odejmujący się od strumienia stałego Dodawanie me może się zrealizować, bo rdzeń jest już w nasyceniu (z powodu pola magnetycznego stałego) i strumień me może juz wzrosnąć. Natomiast odejmowanie jest możliwe Tak więc dla każdej połówki sinusoidy będzie aa przemian w jednym rdzeniu stan nasycenia, w drugim - strumień będzie aę mógł zaneamc sinusoidalnie W uzwojeniach detekcyjnych połączonych szeregowo i nawiniętych aa każdym

Z punktu widzenia całego okładu tą lo uzwojenia kotnparsojnc (rezystancji), z punktu wśam piądów są lo uzwojenia stosunkowe (prądów)

203