Kelvinův mostový obvod | Kelvinův dvojitý most

Před představením Kelvin Bridge je velmi důležité vědět, proč tento most potřebujeme, i když máme Wheatstone bridge, který dokáže měřit elektrický odpor s vysokou přesností (obvykle přesnost okolo 0,1 %).

Abychom pochopili potřebu Kelvina mostu, musíme nejdříve rozpoznat 3 důležité způsoby, jak kategorizovat elektrický odpor:

1. Vysoký odpor: Odpor, který je vyšší než 0,1 MΩ.

2. Střední odpor: Odpor, který se pohybuje mezi 1 Ω a 0,1 MΩ.

3. Nízký odpor: Pod tuto kategorii spadají hodnoty odporu nižší než 1 Ω.

Logika tohoto klasifikace spočívá v tom, že pokud chceme měřit elektrický odpor, musíme použít různé přístroje pro různé kategorie. To znamená, že pokud přístroj použitý pro měření vysokého odporu poskytuje vysokou přesnost, nemusí ji nutně poskytnout při měření nízkých hodnot odporu.

Tedy musíme užít svůj rozum k oceňování, jaký přístroj by měl být použit pro měření konkrétní hodnoty elektrického odporu. Existují však i jiné metody, jako například ampermetrový-voltmetrový způsob, substituční metoda atd., ale ty dávají větší chybu ve srovnání s metodou mostu a jsou proto v průmyslu často vynechány.

Nyní si znovu připomeňme naši klasifikaci provedenou výše, jak se pohybujeme shora dolů, hodnota odporu klesá, a proto potřebujeme přesnější a přesnější přístroje k měření nízkých hodnot odporu.

Jedním z hlavních nedostatků Wheatstone bridge je, že i když může měřit odpor od několika ohmů až po několik megaohmů – dává významné chyby při měření nízkých odporů.

Proto potřebujeme nějakou modifikaci Wheatstoneova mostu samotného, a upravený most, který takto získáme, je Kelvin bridge, který není pouze vhodný pro měření nízkých hodnot odporu, ale má široké spektrum aplikací v průmyslovém světě.

Nyní si rozeberme několik termínů, které nám budou velmi užitečné při studiu Kelvina mostu.

Most :
Mosť obvykle skládá ze čtyř ramen, detektoru rovnováhy a zdroje. Pracují na principu techniky nulového bodu. Jsou velmi užitečné v praktických aplikacích, protože není třeba, aby byl ukazatel přesně lineární s přesnou stupnicí. Není třeba měřit napětí a proud, jediné, co je třeba, je zkontrolovat přítomnost nebo nepřítomnost proudu nebo napětí. Hlavním problémem je, že při nulovém bodě musí ukazatel být schopen zachytit poměrně malý proud. Most lze definovat jako děliče napětí v paralelním uspojení a rozdíl mezi těmito děliči je naše výstup. Je velmi užitečný při měření komponent, jako jsou elektrický odpor, kapacita, indukčnost a další parametry obvodu. Přesnost jakéhokoli mostu je přímo spojena s komponentami mostu.

Nulový bod:
Lze ho definovat jako bod, kde dojde k nulovému měření, kdy čtecí hodnota ampermetru nebo voltmetru je nulová.

Obvod Kelvin Bridge

Jak jsme zmínili, Kelvin Bridge je upravený Wheatstone bridge a poskytuje vysokou přesnost, zejména při měření nízkých odporů. Nyní se musíme zeptat, kde potřebujeme tuto úpravu. Odpověď na tuto otázku je velmi jednoduchá – je to část vedení a kontaktů, kde musíme provést úpravy, protože tyto věci způsobují zvýšení celkového odporu.

Uvažme nyní upravený Wheatstone bridge nebo obvod Kelvin bridge níže:

Zde, t je odpor vedení.
C je neznámý odpor.
D je standardní odpor (jejíž hodnota je známá).
Označme dva body j a k. Pokud galvanometr připojíme k bodu j, odpor t se přidá k D, což vede k příliš nízké hodnotě C. Nyní připojíme galvanometr k bodu k, což by vedlo k vysoké hodnotě neznámého odporu C.
Připojme galvanometr k bodu d, který leží mezi j a k tak, že d dělí t v poměru t1 a t2, z obrázku výše je vidět, že

Také přítomnost t1 nezpůsobuje žádnou chybu, můžeme tedy napsat,

Takže můžeme závěrem říct, že odpor t (tj. odpor vedení) nemá žádný vliv. Prakticky je nemožné mít takovou situaci, avšak tato jednoduchá úprava navrhuje, že galvanometr může být připojen mezi body j a k, aby byl dosažen nulový bod.

Kelvin Double Bridge

Proč se nazývá dvojitý most? Protože zahrnuje druhou sadu poměrových ramen, jak je znázorněno níže:

V tomto případě jsou poměrová ramena p a q použita k připojení galvanometru na správný bod mezi j a k, aby byl odstraněn efekt vedení odporu elektrického odporu t. Za podmínek rovnováhy je pád napětí mezi a a b (tj. E) stejný jako F (pád napětí mezi a a c)

Pro nulový deflexní galvanometru, E = F

Znovu dosáhneme stejného výsledku – t nemá žádný vliv. Nicméně rovnice (2) je užitečná, protože dává chybu, když:

Prohlášení: Respektujte původ, dobaře napsané články jsou hodné zdieľania, ak dojde k porušeniu autorských práv, prosím, kontaktujte pre odstránenie.