Міст Віена

Міст Віена: Застосування та Виклики

Міст Віена є важливим компонентом в колах змінного струму, головним чином використовується для визначення значення невідомих частот. Він здатний вимірювати частоти в діапазоні від 100 Гц до 100 кГц, з рівнем точності, який зазвичай становить від 0,1% до 0,5%. Окрім функції вимірювання частоти, цей міст має різноманітні застосування. Його використовують для вимірювання ємності, він є ключовим елементом в аналізаторах гармонічних спотворень і є необхідним для високочастотних (ВЧ) осциляторів.

Одною з визначальних характеристик моста Віена є його чутливість до частоти. Ця чутливість до частоти, хоча корисна для призначеного вимірювання, також представляє значний виклик. Досягнення точки балансу моста може бути складкою задачею. Одним з основних факторів, що призводить до цієї складності, є характер напруги живлення. На практиці напруга живлення рідко є чисто синусоїдною формою; замість цього, вона часто містить гармоніки. Ці гармоніки можуть порушити умову балансу моста Віена, що призводить до неточних вимірювань або заважає мосту досягнути рівноваги взагалі.

Для вирішення цієї проблеми в коло моста включається фільтр. Цей фільтр під'єднується послідовно з детектором нульового напруги. Фільтруючи небажані гармоніки від сигналу входу, фільтр допомагає забезпечити, щоб напруга, яка досягає моста, більш точно наближалася до чисто синусоїдної форми. Це, в свою чергу, сприяє досягненню стабільної точки балансу та покращення загальної точності та надійності вимірювань, проведених за допомогою моста Віена.

Аналіз Умов Балансу Моста

Коли міст досягає стану балансу, електричний потенціал на вузлах B і C стає однаковим, тобто V1 = V2 і V3 = V4. Напруга V3, яка виражається як V3 = I1 R3, і V4 (де V4 = I2 R4) не лише мають однакову величину, але й однакову фазу, що призводить до повного перекриття їхніх графіків. Крім того, струм I1, що пройшов через спір BD, струм I2, що проходить через R4, а також зв'язки напруги-струму I1 R3 і I2 R4, всі демонструють характеристики однакової фази.

Загальне опадання напруги по спіру AC є сукупністю двох компонентів: опадання напруги I2 R2 по опорі R2 і ємкісне опадання напруги I2/ ωC2 по ємності C2. У стані балансу моста, напруги V1 і V2 точно збігаються як за величиною, так і за фазою.

Фаза напруги V1 збігається з опаданням напруги IR R1 по спіру R1, що свідчить про те, що опір R1 знаходиться в однаковій фазі з V1. Фазорне додавання або V1 і V3, або V2 і V4 дає результативну напругу живлення, що відображає електричну рівновагу в колі моста.

У стані балансу,

При рівнянні дійсної частини,

При порівнянні уявної частини,

Підставивши значення ω = 2πf,

Слайдер опору R1 і R2 механічно з'єднаний між собою, так що R1 = R2.