Прямі вимірювання електричного опору омметрами

Вимірювання електричного опору

діапазон можливих значень величин опорів, що підлягають вимірюванням, лежить в межах від 10-8 до 1016 Ом. Опір постійному струмові можна вимірювати приладами з безпосередньою оцінкою та використовуючи мостові методи.

Залежно від значень вимірюваних опорів вимірювачі поділяють на міліомметри (з нижньою межею десяті долі міліом), омметри (з нижньою межею одиниці ом), кілоомметри (з верхньою межею близько 1 МОм), мегомметри (з верхньою межею близько 1000 МОм), тераомметри (з верхньою межею більше 1 ГОм).

На рис.6.4.1 наведені схеми омметрів на основі електромеханічних МЕ вимірювальних приладів для вимірювання великих (рис.6.4.1 а) і малих (рис.6.4.1 б) значень опорів.

 
 

 


Принципова відмінність цих схем полягає в тому, що в першій з них вимірюваний опір ввімкнений послідовно з вимірювальною голівкою, а в другому - паралельно з нею. Струм І, що протікає через вимірювальну голівку з внутрішнім опором rк, буде визначатися виразом:

Для схеми на рис.6.4.1, а

при (6.4.1, а)

Для схеми на рис.6.4.1, б

при (6.4.1, б)

із отриманих виразів (6.4.1, а і б) видно, що коли в процесі вимірювань напруга живлення омметра залишається незмінною, то струм І, а отже, і кут відхилення стрілки вимірювальної голівки, будуть функцією лише величини вимірюваного опору Rx. Очевидним недоліком омметрів обох типів, як це знову ж таки видно із виразів (6.4.1, а і б), є принципова нелінійність градуювання їх шкал. Окрім незручностей зчитування інформації з таких шкал, їх нелінійність збільшує також і похибку вимірювання.

Із наведених у виразах (6.4.1, а і б) граничних значень для струму І витікає, що шкала приладу в схемі рис.6.4.1 а має бути зворотною (“шкала з правим нулем”), тоді як у схемі рис.6.4.1 б - шкала звичайна (з “лівим” нулем). Якщо ж, наприклад, в процесі тривалої експлуатації омметра електрорушійна сила батареї живлення буде змінюватися, то для запобігання появи похибки, перед проведенням вимірювання слід провірити градуювання шкали приладу. Для цього:

· в схемі рис.6.4.1 а нормально розімкнутий ключ К замикають (або ж просто “закорочують” вимірювальні “щупи” омметра) і змінюючи величину встановлювального опору R0, встановлюють стрілку омметра на нульову (крайню з правого боку) поділку його шкали. Після цієї операції прилад готовий до роботи;

· в схемі рис.6.4.1 б нормальнозамкнутий ключ К розмикають (або ж просто “роз‘єднують” вимірювальні “щупи” омметра) і змінюючи величину встановлювального опору R¥, встановлюють стрілку омметра на поділку “¥”, що є крайньою на правому боці його шкали. Не зайвим буде перевірити також і нульову поділку шкали омметра. Для цього при замкнутому ключі К закорочують” вимірювальні “щупи” омметра, переконуючись, що стрілка омметра при цьому показує “0”. Якщо це не так, то її “заганяють на 0” коректором нуля, що розташованой безпосередньо на корпусі вимірювальної голівки приладу. Після цих операцій прилад готовий до роботи.

 

6.4.2. Непрямі вимірювання електричного опору за методом “вольтметра - амперметра”

Значення вимірюваного таким способом опору Rх визначається шляхом розрахунку за законом Ома, виходячи з відомих значень напруги U, виміряної вольтметром на опорі Rх, та виміряного амперметром значення струму І, що протікає через цей же резистор. На рис.6.4.2 наведені два можливих варіанти схем реалізації непрямих вимірювань невідомого опору провідника: за методом “амперметра-вольтметра” (А-V, рис.6.4.2,а) та за методом “вольтметра-амперметра” (V-А, рис.6.4.2,б)

 
 

 

 


Як видно з рис.6.4.2, обом схемам притаманна методична похибка вимірювання. У першому випадку (рис.6.4.2, а) ця похибка обумовлена тим, що струм IA, який показує нам амперметр, це не той струм, що протікає через резистор Rх, а це сумарний струм, що протікає разом через резистор Rх і через вольтметр, що має опір RV. У другому випадку (рис.6.4.2, б) похибка вимірювання обумовлена тим, що вольтметр показує нам напругуUV не на шуканому резисторі Rх, а сумарну напругу, яка виділяється на послідовно з‘єднаних опорах амперметра RА і резистора Rх. Очевидно, ці проблеми є легко розв‘язуваними. Оскільки, шукане значення опору врешті визначається як результат обрахунку, то обрахунковий вираз слід “сконструювати” так, щоб результатом обрахунку було безпохибкове значення шуканого опору. Проілюструємо, як це можна зробити, спочатку для схеми (рис.6.4.2, а):

, (6.4.2, а)

а потім і для схеми (рис.6.4.2, б):

, (6.4.2, б)

Аналіз отриманих вирізів показує, що в обох них значення шукане значення опору Rх прямує до одного і того ж виразу, згідно з яким покази вольтметра слід просто розділити на покази амперметра:

.

Очевидно, це буде так, якщо у виразі (6.4.2, а), який відповідає схемі вимірювання, наведеній на рис.6.4.2, а, опір вольтметра буде дуже великим: RV ® ¥, а у виразі (6.4.2, б), який відповідає схемі вимірювання, наведеній на рис.6.4.2, б, опір амперметра буде нехтовно малим: RА ® 0.