ワグナー接地装置

ワグナー接地装置：定義、機能、構造

定義

ワグナー接地装置は、電気ブリッジにおいて地の容量の影響を排除する重要な役割を果たします。これは基本的に、迷走容量による誤差を軽減し、ブリッジの測定精度を大幅に向上させるために設計された特別な分圧回路です。

電気ブリッジシステムでは、正確な測定が最重要です。しかし、高周波では迷走容量が大きな問題となります。迷走容量は、様々なブリッジ要素間、これらの要素と地面との間、そしてブリッジの異なる腕の間に形成されることがあります。これらの意図しない容量結合は、測定プロセスに誤差を導入し、結果の信頼性を損ないます。

この問題に対処する一般的なアプローチの一つは、ブリッジ要素をシールド内に閉じ込めることです。このシールディングは、迷走容量に寄与する外部電磁場の影響を抑制します。もう一つの非常に効果的な方法は、ワグナー接地装置を使用することです。これは、ブリッジ要素間に配置され、迷走容量の影響を相殺するために戦略的に配置されます。

構造

以下の図に示すように、ワグナー接地装置の回路図はその独自の構造を明らかにしています。電気ブリッジの文脈で、Z1、Z2、Z3、およびZ4をブリッジ自体のインピーダンス腕とします。ワグナー接地装置には、Z5およびZ6と表記される2つの可変インピーダンスが組み込まれています。この装置の重要な特徴は、その中心点が地上に接続されていることであり、これにより動作のための参照地が提供されます。

ワグナー装置の腕のインピーダンスは、ブリッジ腕のものと同様の性質を持つように慎重に設計されています。ワグナー装置の各腕は抵抗と容量コンポーネントの組み合わせで構成されています。この特定の構成により、ワグナー接地装置はブリッジ回路と相互作用し、迷走容量の影響を効果的にキャンセルし、より正確で信頼性の高い測定を得ることができます。

ブリッジ回路におけるワグナー接地装置の動作と機能

ワグナーのインピーダンスZ5とZ6は、ブリッジ要素のバランスを取るために電気ブリッジ回路内に戦略的に配置されています。具体的には、それらは連携してZ1 - Z3およびZ2 - Z4のインピーダンスペアを均衡させます。この設定では、C1、C2、C3、およびC4はブリッジコンポーネントに固有の迷走容量を表し、Dはブリッジが平衡状態に達したときに重要な検出器として機能します。

ブリッジが平衡状態を達成するためには、腕Z1とZ4のインピーダンスを慎重に調整する必要があります。しかし、迷走容量の存在はしばしば障害となり、ブリッジがこの平衡状態に到達するのを妨げます。回路の動作はスイッチSの位置によって影響を受けます。Sが'e'位置に設定されていない場合、検出器Dはポイントpとqの間に接続されます。一方、Sが'e'に切り替えられた場合、検出器Dは端子bと地上の間に接続されます。

迷走容量の影響を無効にして正確なバランスを達成するためには、Z4とZ5のインピーダンス値を計画的に調整します。この調整プロセスは、通常ヘッドフォンを使って検出器の出力を監視しながら行われます。操作者は最初にヘッドフォンをポイントbとdの間に接続し、ヘッドフォンを通じて聞こえる音を最小限にするようにZ4とZ5を微調整します。この反復プロセス（ヘッドフォンをbとdの間に再接続し、Z4とZ5を再調整）を繰り返し、静かな状態が達成されると、ブリッジが平衡状態に達したことを示します。

ブリッジが成功裏に平衡状態に達すると、ポイントb、d、およびeは同じ電位を持ちます。この段階で、迷走容量C1、C2、C3、およびC4の有害な影響はブリッジ回路から効果的に排除されます。さらに、バランスを促進する目的を果たしたワグナーのインピーダンスZ5とZ6も、回路の機能的動作から実質的に取り除かれ、ブリッジから高度に正確で信頼性の高い測定が得られます。