AC pagsukat ng tulay at ang kanilang paggamit

Sa AC circuits, bridge circuits ay ginagamit para sa mga layunin ng pagsukat. Ang mga scheme na ito ay ginagawang posible upang matukoy ang mga halaga ng mga capacitor at inductance, tangents ng anggulo ng dielectric na pagkalugi ng mga capacitor, pati na rin ang mutual inductances ng mga coils.

Ang pagsukat ng mga tulay ng AC ay ganap na magkakaibang mga scheme, tatalakayin sila sa ibaba. Ang pinakasikat ay ang mga balanseng tulay na may apat na braso, kung saan ang mga proseso ng pagsukat ng inductances, capacitances at dielectric loss tangents ay maaaring sinamahan ng kabayaran ng mga parameter ng parasitiko.

Dalawang grupo ng AC measurement bridge circuit ang partikular na nagpapahayag: mga transformer bridge (na may inductively coupled arm) at capacitive bridge. Ang mga capacitive bridge ay mga circuit na may apat na braso kung saan naka-install ang mga capacitive at aktibong elemento sa mga arm. Ang mga tulay ng transformer ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagkakaroon ng mga pangalawang paikot-ikot na transpormador sa dalawang braso na nagsisilbing kapangyarihan sa tulay.

Tulad ng para sa mga capacitive circuit, maaari nilang isama ang parehong pare-pareho ang kapasidad at variable (aktibo) resistors, at pare-pareho (aktibo) resistors at variable capacitances. Ang isang pare-parehong capacitance bridge ay mas madaling itayo dahil hindi nito kailangan ang mga variable na capacitor na espesyal na na-rate, sa halip ay mayroong sapat na supply ng mga resistors (aktibong mga resistensya).

Salamat sa mga variable na resistors, ang circuit ng tulay ay maaaring balansehin na may paggalang sa mga reaktibo at aktibong bahagi ng boltahe. Ang isang variable na risistor ay na-calibrate ayon sa mga halaga ng kapasidad, ang isa ay ayon sa mga halaga ng dielectric loss tangent. Bilang isang resulta, ang isang katumbas na serye ng circuit ng pinag-aralan na kapasitor ay nakuha. Ang sumusunod na pagkakapantay-pantay ay magpapakita ng ekwilibriyong estado na ito ng tulay, at ang pagtutumbas ng haka-haka at tunay na mga bahagi ay magbibigay lamang ng mga halaga ng hinahangad na dami:

Ngunit sa katotohanan, palaging lumilitaw ang mga parameter ng parasitiko at nagbibigay ng mga error na sa mga frequency ng audio. Parasitic inductances, capacitances, conductances ay pinagmumulan ng mga error na ito, ang katumpakan ng dielectric loss angle measurement ay nanganganib. Ang mga hakbang upang mabawasan ang impluwensya ng mga salik na ito ay ang non-inductive at capacitive winding ng unang risistor. Ngunit sa katunayan ito ay kinakailangan lamang upang maayos na mabayaran ang mga impluwensyang ito.

Kaya, upang mabayaran ang parasitic inductance, ang trimer capacitor ay konektado kahanay sa pangalawang risistor. Bilang karagdagan, ang mga kapasidad ng parasitiko at mga resistensya ng parasitiko ay lumitaw mula sa pagkakaroon ng mga bahagi ng insulating at ang transpormer, kaya kinakailangan na i-double shield ang transpormer mismo.Upang mabawasan ang epekto ng capacitance at conductivity ng mga bahagi, ang mga ito ay gawa sa mataas na kalidad na dielectrics, tulad ng fluoroplastic. Ang isang audio frequency generator ay angkop bilang pinagmumulan ng kuryente.

Ang mga pare-pareho na resistensya na ginagamit sa mga tulay ay nagbibigay ng isang kalamangan: hindi na kailangang i-calibrate ang isang variable na risistor. Sa mga bisig, mayroon lamang isang pare-parehong pagtutol, isang pare-parehong kapasitor at mga variable na capacitor. Ang mga sukat ng kanilang mga kakayahan ay posible nang direkta. Ang kapasidad sa ilalim ng pag-aaral ay konektado lamang sa mga terminal, pagkatapos kung saan ang tulay ay balanse sa pamamagitan ng pagsasaayos ng mga variable na capacitor. Ang mga kalkulasyon ay isinasagawa ayon sa mga formula kung saan makikita na ang sukat para sa tangent ay nakuha nang direkta mula sa formula na may variable na kapasidad, dahil ang paglaban at dalas ay hindi nagbabago:

Ang pagsukat ng mga tulay na may mga inductively na konektado na mga braso (transformer bridges) ay higit na mataas sa capacitive bridge sa ilang aspeto: mas mataas na sensitivity sa mga tuntunin ng tangent at capacitance, mababang impluwensya ng mga parasitic conductance na konektado, gayunpaman, kahanay sa mga armas.

Maaaring lubos na mapalawak ng mga multi-section na transformer ang operating range (measuring scale) ng tulay. Mayroong ilang mga tipikal na disenyo ng tulay ng transpormer, ngunit ang pinakasikat ay ang tulay ng dobleng transpormer:

Ang kadena ay ganap na kinokontrol sa pamamagitan ng pag-enumerate ng bilang ng mga pagliko; hindi ito nangangailangan ng variable capacitors o variable resistors. Sa ganitong paraan, posible na lumikha ng mga metro na may malaking hanay ng mga multi-section na mga transformer, at kinakailangan ang isang minimum na elemento ng sample.

Narito ang mga circuit ay galvanically isolated, iyon ay, malinaw na ang interference dahil sa mga parasitic na koneksyon ay minimal, samakatuwid ang pagkonekta ng mga wire ay maaaring medyo mahaba. Ang mga sumusunod na equation ay wasto kapag ang tulay ay nasa equilibrium:

Tulad ng alam mo, pagdating sa pagsukat ng mga kapasidad ng mga capacitor, ang mga aktibong pagkalugi sa anyo ng dielectric loss tangent ay nauuna. Kaya, ayon sa parameter na ito, ang mga capacitor ay nahahati sa tatlong grupo (at ang mga katumbas na circuit, ayon sa pagkakabanggit, sa dalas na ito ay naiiba):

Ang mga sumusunod na ratios ay sumasalamin sa impedance ng isang kapasitor sa isang AC circuit at ang tangent nito sa serye at parallel na katumbas na mga circuit:

Ang pagsukat ng kapasidad ng isang lossless capacitor ay isinasagawa ayon sa sumusunod na pamamaraan, kung saan tinutukoy ng dalawang aktibong armas ang mga limitasyon sa pagsukat sa pamamagitan ng ratio ng kanilang mga halaga, at ang sample na kapasidad ay variable. Dito, sa proseso ng pagsukat, ang mga ratios ng mga resistors ay pinili, ang halaga ng sample na kapasidad ay binago. Ang bridge equilibrium expression ay:

Ang pagsukat ng mababang-pagkawala ng kapasidad ay isinasagawa ayon sa capacitor replacement sequence scheme, habang binabalanse ang tulay sa pamamagitan ng pagbabago ng capacitance at active resistance, na umaabot sa minimum na pagbasa ng zero indicator scale. Ang kondisyon ng pagkakapantay-pantay ay nagbibigay ng mga sumusunod na expression:

Ang mga kapasitor na may makabuluhang pagkalugi sa dielectric ay nangangailangan sa katumbas na circuit ng paglaban upang maikonekta nang kahanay sa sample, ayon sa pamamaraan sa itaas. Ang formula para sa tangent ay magiging ganito:

Kaya, gamit ang mga tulay, posible na sukatin ang mga kapasidad ng mga tunay na capacitor na may mga nominal na halaga mula sa mga yunit ng pF hanggang sampu-sampung microfarad at may mataas na antas ng katumpakan (mula 1 hanggang 3 mga order ng magnitude).

Sa pamamagitan ng pagsukat ng inductance gamit ang diskarte na inilarawan sa itaas, posible na ihambing sa mga capacitance at hindi kinakailangan sa mga inductance, dahil ang paglikha ng isang tumpak na variable inductance ay hindi isang madaling gawain. Kaya gumagamit sila ng mga sample na katumbas ng kapasidad ng mga circuit sa halip na mga inductor. Ang kondisyon ng balanse ay nagpapahintulot sa iyo na makahanap ng paglaban at inductance, ang resulta ay nakasulat sa sumusunod na anyo:

Maaari mo ring mahanap ang Q factor:

Siyempre, ang turn-to-turn capacitance ay magbibigay ng maliliit na distortion, ngunit ang mga ito ay madalas na nagiging bale-wala.