ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Лекция 12

Гипоталамус – высший вегетативный центр

Организация нейроэндокринной регуляции.

 

Релизинг-факторы гипоталамуса: Гормоны аденогипофиза: Железы:
Кортикотропин-рилизинг фактор (КРФ) Адренокортикотропный гормон (АКТГ) Кора надпочечников (глюкокортикоиды)
Гонадотропин-РФ Гонадотропные гормоны Гонады (половые гормоны)
Тиротропин-РФ Тиротропный гормонй Щитовидная железа
Соматотропин-РФ (соматолиберин)/соматостатин Гормон роста Все клетки организма
Дофамин (ДА) (туберо-инфундибулярный тракт) Пролактин Млечные железы

 

Все животные (и растения) живут по внутренним часам, которые находятся в гипоталамусе в субхиазматическом ядре. Каждый нейрон в этом ядре дает разряд, имеющий суточную зависимость (каждый нейрон имеют суточный период), между собой эти нейроны синхронизируются (если их взять вне организма по отдельности, то каждый будет работать независимо, однако все-равно с зависимостью от суточного периода). Цикличность этих ритмов зависит от генов.
У взрослых медиатором в этом ядре является ГАМК (скорее всего в его составе электрические синапсы). Это ядро находится рядом со зрительным нервом (который идет к коленчатому телу) и устанавливает синапсы с ретинальными волокнами, с помощью чего обеспечивается узнавание светлого времени суток.

 

Измерение сопротивления постоянному току. В настоящее время сопротивления измеряются в достаточно широком диапазоне от 10-8 до 1017 Ом и наблюдается тенденция к его дальнейшему расширению. Для осуществления измерений в таком широком диапазоне нашли применение самые разнообразные средства измерений. Определять величину неизвестного сопротивления можно прямым или косвенным методом. При выборе средства и способа измерения необходимо учитывать величину неизвестного сопротивления, требуемую точность, условия измерений и другие факторы.

Прямой способ измерения сопротивления. Сопротивления в диапазоне от единиц Ом до единиц и десятков МОм измеряют одинарными мостами постоянного тока, цифровыми, электронными и магнитоэлектри­ческими омметрами. Промышленность выпускает различные ти­пы этих приборов, различающиеся точностью, удобством эксплу­атации, габаритами, массой и другими характеристиками.

Для измерения с высокой точностью применяют мосты посто­янного тока. Так, мосты Р369 и Р4056 в диапазоне от 1 до 106 Ом позволяют измерять сопротивления с относительной погрешно­стью ±0,005. Они имеют ручное уравновешивание и требуют внешних источников питания и высокочувствительных нуль-индикаторов (гальванометров). Выпускают переносные мосты со встроенными гальванометром и источником питания, однако им свойственна меньшая точность измерений. Имеются также автоматические мосты, которые используются в основном для измерений сопротивлений терморезисторов.

Высокую точность измерений можно получить, применяя циф­ровые приборы. По сравнению с мостами постоянного тока с ручным уравновешиванием в циф­ровых приборах измерение производится автоматически, что яв­ляется их существенным достоинством. Кроме того, они имеют специальные выходы, позволяющие подключать цифровые печа­тающие устройства для регистрации или ЭВМ для обработки результатов измерения.

Например, универсальный вольт­метр типа Щ31 в режиме измерений сопротивления на поддиапазонах 1; 10 и 100 кОм имеет пределы допускаемой основной по­грешности , где − верхний предел поддиапазона; R − измеряемое сопротивление.

В том случае, когда не требуется высокая точность измерений, используются электронные и магнитоэлектрические омметры, выпускае­мые в виде отдельных приборов или в составе комбинированных универсальных приборов. Наиболее точные из них имеют класс точности 1,0-1,5 (равен отношению абсолютной погрешности к верхнему пределу шкалы прибора).

Измерение малых сопротивлений. Сопротивления в диапазо­не от единиц Ом до 10-8 Ом измеряют двойными мостами постоян­ного тока, одинарными мостами и электронными миллиомметрами. При измерении малых сопротивлений существенное влияние на результат измерения оказывают сопротивления контактов и подводящих проводов, а также контактная термо-ЭДС. Для уменьшения этого влияния применяют четырехзажимную схему подключения исследуемого объекта к приборам. При этом измерения в мостах производят при разных направлениях постоянного тока, а в электронных миллиомметрах на переменном токе. Наибольшей точностью в данном диапазоне обладают двойные мосты.

При измерении очень малых сопротивлений для обеспечения необходимой чувствительности двойного моста требуется через исследуе­мый объект пропускать большие токи, что ограничивает область его применения. Например, при измерении одинарно-двойным мостом Р3009 в диапазоне 10-8-10-6 питание моста осуществляется током 200 А, а при измерения сопротивлений 10-6-10-5 Ом – 15 А. Измерение малых сопротивлений одинарными мостами про­изводят в более узком диапазоне, начиная с 10-4 Ом, однако точность измерений при этом ниже, чем у двойных мостов.

В электронных миллиомметрах измерения производятся на переменном токе, что позволяет значительно снизить мощность, выделяемую на объекте измерений. Как правило, напряже­ние на исследуемом объекте равняется десяткам мВ.

Измерение больших сопротивлений. При измерении сопротив­лений, больших 106-108 Ом, применяют одинарные мосты посто­янного тока, электронные тераомметры (мегомметры), цифровые омметры и магнитоэлектрические мегомметры. Сложность изме­рения больших сопротивлений объясняется: шунтирующим влиянием сопротивления изоляции между входными зажимами приборов, которое при изготовлении и дестабилизиру­ющем влиянии внешних факторов (температуры, влажности, за­грязнения и др.) не может быть обеспечено постоянным; малыми значениями токов, протекающими через исследуемые объекты, что предъявляет высокие требования к чувствительности средств измерений. В связи с этим приходится повышать напряжение на исследуемом объекте до сотен и даже тысяч В.

Для получения наибольшей точности измерения больших сопротивлений применяют одинарные мосты постоянного тока. Верхние пределы измерений таких мостов равны 1015-1016 Ом. Цифровые омметры существенно усту­пают мостам по точ­ности и верхнему пределу измерений, который составляет 1012 Ом. Электронные тераомметры имеют широкий диапазон измерений до 1017 Ом и значительные погрешности, составляющие от единиц процентов и более. Наиболее простыми являются магнитоэлектрические мегомметры, постро­енные на основе логометрического механизма, диапазон измере­ний таких приборов весьма узок (105-109 Ом).

Для измерений относительного отклонения сопротивлений от требуемого значения применяют процент­ные омметры и компараторы сопротивлений. Процентные оммет­ры применяют для измерений относительного отклонения сопротивлений в процентах от номинальных значений. Компараторы сопротивлений применяют для измерений относительной разности сопротивлений двух резисторов RX и RN, один из которых RN является образцовым. Компараторы сопротивлений могут обеспечить очень высокую точность опреде­ления относительной разности сопротивлений − до 0,0001 %.

Косвенный метод измерения сопротивлений. Наиболее распространенным является способ амперметра и вольтметра, который может применяться для измерения различных по значению сопро­тивлений. Достоинство этого способа заключается в том, что через резистор можно пропускать такой же ток, как и ток, проте­кающий через объект в рабочих условиях, что важно при измере­нии нелинейных сопротивлений, величина которых зависит от тока. Значение сопротивления можно определить по закону Ома: Однако следует учитывать, что при проведении эксперимента возникает погрешность за счет шунтирующего влияния вольтметра (рис. 1. а) и внутреннего сопротивления амперметра (рис. 1.б).

 

Рис.1. Способ амперметра и вольтметра:

а – измерение малых сопротивлений;

б – измерение больших сопротивлений

 

Действительные значения сопротивления:

для схемы рис. 1.а.

 

для схемы рис. 1.б.

 

Поэтому погрешности при определении значений сопротивления по формуле равны, соответственно

для схемы рис. 1.а.

.

для схемы рис. 1.б.

 

Отсюда следует, что схема рис. 1.а. предпочтительна для измерения относительно малых сопротивлений, а схема рис. 1.б. − относительно больших сопротивлений. Способ амперметра и вольтметра может быть использован и для измерения очень больших сопротивлений, например сопро­тивления изоляционных материалов.

 

Рис. 2. Измерение сопротивлений методом сравнения

а – с применением амперметра;

б – с использованием компенсатора постоянного тока (КПТ)

Для точных измерений сопротивлений и для измерений нели­нейных сопротивлений могут быть использованы схемы, основан­ные на методе сравнения. В схеме рис. 2. а. последовательно изменяя положение переключателя «В» измеряют токи IХ и I0, протекающие через объект RX и образцовый резистор R0. При постоянном напряже­нии U справедливо равенство При точных измерениях может быть использована схема рис. 2.б., где последовательно измеряют напряжения UX и U0 на RX и R0 компенсатором постоянного тока (КПТ). Очевидно, что Достоинствами таких схем являются относительно невысокие требования, предъявляемые к стабильности источника питания (требуется неизменность U только на время измерений UX и U0), и возможность точных измерений при использовании высокоточных резисторов R0.

Большие сопротивления можно измерять, используя заряд конденсатора С (см. рис. 3) через объект с неизвестным сопротивлением RX с последующим измерением баллистическим гальванометром (БГ) накопленного количества электричества С за некоторое время t.

 

Рис. 3. Схема измерения больших сопротивлений по заряду и разряду конденсатора

 

Для этого переключатель В на время t уста­навливают в положение 1. Полученное конденсатором за это время количество электричества . Затем переключатель В ставят в положение 2. Первое максимальное отклонение баллистического гальвано­метра где − баллистическая постоянная галь­ванометра. Отсюда

 

или

при

Для измерения таким способом требуется конденсатор с хоро­шим сопротивлением изоляции.