Компенсатор (потенциометр) постоянного тока

Схема компенсатора, дающая представление об устройстве этого прибора, приведена на рис.4.24.

Рис.4.24. Схема компенсатора (потенциометра) постоянного тока

Обозначения на рис.4.24: Е_н — нормальный элемент, ЭДС которого точно известна; Е_х — измеряемая ЭДС; НИ — нуль-индикатор (обычно магнитоэлектрический гальванометр); R_H — образцовый резистор, сопротивление которого выби­рается в зависимости от значения рабочего тока компенсатора и значения ЭДС нормального элемента Е_н; R — резистор с точно известным регулируемым сопротивлением; R₁ — реостат; ВБ — вспомогательный источник тока.

Методика измерения Е_х заключается в следующем. Сначала устанавливается определенное для компенсатора значение рабочего тока. Для этого переключатель В должен быть поставлен в положение 1, а сопротивление резистора R₁ надлежит изменять до тех пор, пока гальванометр не покажет отсутствие тока. Это будет при I·R_X = E_X.

После установления рабочего тока переключатель В должен быть поставлен в положение 2 и при этом перемещением подвижного контакта А резистора R опять необходимо добиться отсутствия тока в гальванометре. Это будет при некотором значении сопротивления R_x. Тогда IR_X = E_X, где I — ранее установленное значение тока. Этот способ требует постоянства рабочего тока во время измерений.

Точность установления компенсации, а следовательно, и точность измерения компенсатором зависят от чувствительности компенсатора. Чувствительность компенсатора (комплектная)

(4.42)

 

где S_KI = ΔI/ΔE_X— чувствительность схемы компенсатора; S_I = Δl/ ΔI — чувствительность гальванометра; ΔI — приращение тока в цепи гальванометра, вызванное изменением Е_х на ΔЕ_Х.

Следует учесть, что S_KI является переменной величиной, зависящей от сопротивления входной цепи, и в том числе от сопротивления источника измеряемой ЭДС.

Высокая точность измерения компенсатором обусловлена высокой чувствительностью применяемого гальванометра, высокой точностью нормального элемента и резисторов, а также высокой стабильностью вспомогательного источника питания.

Достоинством компенсатора является также отсутствие потребления мощности от источника измеряемой величины в момент компенсации. Именно по этой причине возможно измерение ЭДС с помощью компенсаторов.

Компенсаторы можно использовать для измерения напряжений, превышающих их предел измерений. В этом случае измеряемое напряжение подается на вход компенсатора через образцовый делитель напряжения.

Компенсаторы широко применяют также для точного измерения тока и сопротивления косвенным способом.

Промышленностью выпускались компенсаторы постоянного тока различного назначения, например компенсатор Р332, предназначенный для измерений напряжений до 2,1211111 В с основной допускаемой абсолютной погрешностью ΔU=±(5U_x + 0_,01)·10^-6 В.