Wieni silmik

Wieni brüggi: Rakendused ja väljakutsed

Wieni brügg on oluline komponent võrkukreitsides, mille peamiselt kasutatakse tundmatute sageduste määramiseks. See suudab mõõta sagedusi 100 Hz kuni 100 kHz vahemikus, täpsusega tavaliselt 0,1% kuni 0,5%. Brüggi sagedusemõõtmise funktsioonist eemale leidub tal palju muud rakendust. Seda kasutatakse ka kapasitivsuse mõõtmisel, see on oluline element harmoniliste deformatsioonide analüütilistes seadmetes ning on osa kõrge-sageduse (HF) ostsillaatoritest.

Üks Wieni brügile iseloomulikke omadusi on selle tundlikkus sageduse suhtes. Kuigi see tundlikkus on kasulik selle mõeldud mõõtmiseks, esineb ka olulisi väljakutseid. Brüggi tasakaalu saavutamine võib olla keeruline ülesanne. Üks peamisi raskusi on sisendvoolu ladinapinna loomus. Praktikas on sisendvool harva puhtalt sinusoidne lainekujul; selle asemel sisaldab see sageli harmoonikaid. Need harmoonikad võivad häirida Wieni brüggi tasakaalustatud olekut, mis viib ebatäpsete mõõtmistega või takistab brüggi tasakaalu saavutamist üldse.

Selle probleemi lahendamiseks on brüggi tsirkuiti integreeritud filter. See filter on ühenduses null-detektoriga. Filterdades ära soovimatuid harmoonikaid sisendsignaalist, aitab filter tagada, et brügginile jõuab pinna, mis läheneb rohkem puhtale sinusoidsele lainekujule. See aitab saavutada stabiilset tasakaalupunkti ja parandab üldist täpsust ja usaldusväärsust Wieni brüggi abil tehtavate mõõtmiste korral.

Brüggi tasakaalustatud seisundi analüüs

Kui brügg jõuab tasakaalustatud oleku, muutuvad B ja C solmude elektriline potentsiaal võrdne, st V1 = V2 ja V3 = V4. Pinna V3, mis väljendub kui V3 = I1 R3, ja V4 (kus V4 = I2 R4) ei ainult sama suurusega, vaid neil on ka sama faas, mis tulemusena nende lainekujud täpselt üksteisele vastavad. Lisaks on BD käigus liikuva I1 võtme, R4 läbiva I2 võtme, samuti I1 R3 ja I2 R4 pinge-voolusuhte faasid samasugused.

Käigus AC olev pinnakahanemine koosneb kahest komponendist: pinnakahanemisest I2 R2 vastuvoolu R2 kaudu ja kondensaatorisse C2 tekkinud pinnakahanemisest I2/ ωC2. Brüggi tasakaalustatud olekus langevad pinnad V1 ja V2 täpselt nii suurus- kui ka faasis kokku.

Pinnaga V1 on sama faasis pinnakahanemine IR R1 käigus R1, mis näitab, et vastuvool R1 on sama faasis V1-ga. Pinnade V1 ja V3 või V2 ja V4 fazioreede summa annab tulemuseks sisendpinna, mis näitab elektrilist tasakaalu brüggi tsirkuitis.

Tasakaalustatud seisundis,

Reaalosa võrdlemisel,

Imaginaarosa võrdlemisel,

Asendades väärtuse  ω = 2πf,

Vastuvoolu R1 ja R2 kerimispindid on mehaaniliselt üksteisega ühendatud. Seega, R1 = R2.