ブリッジの測定

ブリッジ回路 — 電気回路の要素 (抵抗、整流ダイオードなど) を接続するための方式。電気エネルギー源に直接接続されていない回路の 2 点間にブリッジ分岐が存在することを特徴とします。ブリッジ回路はホイートストン ブリッジ回路に基づいています (図 1)。

ブリッジ回路の動作原理は、ブリッジのアームのインピーダンスの比が За / Зб = ЗНС/Зд に等しい場合、ブリッジの対角線 (表示装置内) には電流が流れないという事実に基づいています。 ）。ゼロインジケータの感度を高めることにより、ブリッジ回路のインピーダンス比を非常に正確に等しくすることができます。橋梁の測定はこの原理に基づいています。

米。 1. ブリッジ図（ホイートストンブリッジ図）

ブリッジ回路の電源には、DC 電源または AC 電源のいずれかを使用できます。ブリッジのバランシングは、電源電圧の変動から完全に独立しています。

ブリッジ測定 — 直流の電気回路 (DC 抵抗、電流) および交流の電気回路のパラメーター (有効抵抗、静電容量、インダクタンス、相互インダクタンス、周波数、損失角、品質係数など) を測定する方法。ブリッジチェーン。ブリッジ測定は、センサーを使用した非電気量の電気測定にも広く使用されています。センサーは、測定量を電気回路の機能的に関連するパラメーターに変換する中間変換器です。

橋梁の測定は、比較装置のカテゴリに属する​​測定橋（橋梁設備）を使用して実行されます。一般に、それらは、単一の電源から電力を供給され、表示装置を備えた、いくつかの既知の抵抗と 1 つの未知の (測定された) 抵抗で構成される特定の電気回路の使用に基づいています。

既知の抵抗を変更することにより、この回路は、回路の個々のセクションの電圧分布がポインタで示される特定の値に達するまで調整されます。電圧の所定の比は、回路抵抗の明確な比にも対応することは明らかであり、これにより、他の抵抗が既知であれば、未知の抵抗を計算することが可能です。

歴史的に、ブリッジ測定の最初の、最も単純で最も一般的なバージョンは、電源とポインタが接続されている 4 つの抵抗器のリング回路 (「アーム」ブリッジ) である 4 つのアームを備えた平衡ブリッジによって実現されました。 «橋» の形で、反対側の頂点に対角線で向かいます (図 2)。

米。 2.

条件 R1R3 = R2R4 が満たされる場合 (それぞれ、交流で Z1Z3 = Z2Z4)、ブリッジ回路の出力電圧 (電源電圧に関係なく) はゼロ (Ucd = 0)、つまりブリッジは「バランスの取れた«。これはゼロポインタで示されます。

条件 R1R3 = R2R4 に対応する DC ブリッジの定常状態は、1 つの変数パラメータのみを調整することによって達成でき、また、未知の抵抗を 1 つだけ決定することもできます。

抵抗の複素値 Z = R + jx が 2 つの独立した条件に代入されると分解される、複雑な交流平衡状態 Z1Z3 = Z2Z4 を達成するには、少なくとも 2 つの変数パラメーターを調整する必要があります。この場合、複素抵抗の 2 つの成分 (たとえば、L と R、または L と Q、C と tgφ など) を同時に求めることができます。

さまざまな 4 アーム AC ブリッジが共振ブリッジです。4 アームに加えて、より複雑なブリッジ スキームが使用されます。直流ではダブル ブリッジ (図 3)、交流では複数のアーム (6 つまたは 7 つのアーム) です。電流（たとえば、図4）。もちろん、これらの回路の平衡条件は上記のものとは異なります。

米。 3.

米。 4.

ブリッジはバランス モードとアンバランス モードの両方で使用できます。後者の場合、測定結果は抵抗を調整せずに、測定された抵抗と電源電圧の関数であるブリッジ回路の出力の電流または電圧から直接決定されます（後者は安定している必要があります）。出力デバイスは測定値で直接校正されます。

AC ブリッジ測定は、さらに 2 つのモード、準平衡モードと半平衡モードで使用できます。後者は、従来の 4 アーム回路 (図 2) が、最小出力電圧 (完全平衡、つまり Ucd= 0) が得られるまで 1 つの可変パラメータのみを使用して調整されるという事実によって特徴付けられます。これには 2 つのパラメータの設定が必要です。この場合は到達不能です)。

最小電圧 Ucd に達する瞬間は、回路の出力における単純なポインタから直接決定できます。または、より正確には、たとえばその瞬間に発生するブリッジ回路の電圧ベクトルの位相関係に基づいて間接的に決定できます。半平衡状態。

2 番目のケースでは、実験装置と指示装置は準平衡モードで使用されるものと同様です。測定された抵抗の成分は、1 つは半平衡の瞬間の可変パラメータの値から、もう 1 つはブリッジ出力電圧から決定されます。供給電圧は安定化する必要があります。

測定ブリッジのバランス調整は、人が直接行うことも (手動ガイド付きブリッジ)、自動装置を使用して行うこともできます (自動測定ブリッジ)。

ブリッジ測定は、抵抗値の測定と、特定の公称値からのこれらの値の偏差の決定の両方に使用されます。これらは最も一般的かつ高度な測定方法の 1 つです。量産ブリッジの精度クラスは、DC 電流の場合は 0.02 ～ 5、AC の場合は 0.1 ～ 5 です。