Виенов мост

Виенов мост: Примени и предизвици

Виенов мост е важен компонент во AC кружници, главно користен за одредување на вредноста на непознати фреквенции. Способен е да мери фреквенции во опсег од 100 Hz до 100 kHz, со точност која типички се движи од 0.1% до 0.5%. Поради неговата функција за мерење на фреквенциите, овој мост има разнообразни применувања. Користи се за мерење на капацитет, служи како клучен елемент во анализатори на хармониска деструкција и е интегрален дел од високочестотни (HF) осцилатори.

Еден од дефинитивните карактеристики на Виенов мост е неговата осетливост на фреквенциите. Оваа осетливост на фреквенциите, додека полезна за неговите наменети мерни функции, исто така претставува значителен предизвик. Постигнувањето на балансна точка на мостот може да биде комплексна задача. Еден од големите фактори што допринашуваат кон оваа тешкотија е природата на напонот на входната заедница. На практика, напонот на входната заедница ретко е чист синусоидален сигнал; вместо тоа, често содржи хармоници. Овие хармоници можат да нарушиат условот за баланс на Виенов мост, доведувајќи до неточни меренја или спречувајќи мостот да стигне до равновесие.

За да се справи со овој проблем, во кружницата на мостот се вградува филтер. Овој филтер е поврзан во серија со детекторот на нулта точка. Филтерирајќи нежелани хармоници од входниот сигнал, филтерот помага да се осигура дека напонот кој стигнува до мостот поблиску приближува чист синусоидален сигнал. Ова, на свој ред, овозможува постигнување на стабилна балансна точка и подобрува общата точност и надежност на мерената вршена со Виенов мост.

Анализа на балансната состојба на мостот

Кога мостот стигне до балансна состојба, електричниот потенцијал на јазлите B и C станува еднаков, тоа е, V1 = V2 и V3 = V4. Напонот V3, изразен како V3 = I1 R3, и V4 (каде V4 = I2 R4) не само дека имаат иста величина, туку и иста фаза, што резултира со нивните форми на сигнали кои се совпаѓаат целосно. Повеќе од тоа, токот I1 што протекува низ раката BD, токот I2 што минува низ R4, како и односијата на напон-ток I1 R3 и I2 R4, сите покажуваат карактеристики во фаза.

Целиот пад на напонот низ раката AC е агрегат на две компоненти: падот на напонот I2 R2 низ отпорот R2 и капацитивниот пад на напонот I2/ ωC2 низ капацитетот C2. Во балансната состојба на мостот, напоните V1 и V2 точно се совпаѓаат во величина и фаза.

Фазата на напонот V1 се порамнува со падот на напонот IR R1 низ раката R1, што покажува дека отпорот R1 е во иста фаза како V1. Фазорското собирање на V1 и V3 или V2 и V4 дава резултантниот напон на заедницата, што го одразува електричното равновесие во кружницата на мостот.

При балансната состојба,

На равенството на реалниот дел,

На споредба на имагинарниот дел,

Заменувајќи ја вредноста на ω = 2πf,

Померачките на отпорите R1 и R2 механички се поврзуваат една со друга. Така, се добива R1 = R2.