測量比較法

在測量技術中，經常使用一種方法來提高精度，該方法基於將被測量的值與通過特殊量具再現的量的值進行比較。在這種情況下，測量不同（差分）信號，並且由於測量通常具有較小的誤差，因此確保了較高的測量精度。

這種方法是測量電橋和電位器工作的基礎。

通常，對測量重現的值進行調整，並在測量過程中將其值設置為恰好等於測量值的值。

在測量橋樑時，電阻被用作這樣的測量 - 流變儀，借助它可以平衡熱傳感器的電阻，當物體的溫度變化時電阻會發生變化。

具有穩壓輸出的穩定電壓源通常用於測量電位器。在測量過程中，使用這種電源的電壓，補償傳感器產生的 EMF。在這種情況下，這種測量方法稱為補償。

在這兩種情況下，後續設備（devices）的任務只是記錄測量值和測量值相等的事實，因此對它們的要求大大降低。

通過測量電橋確定溫度

例如，考慮手動模式下測量電橋的操作原理。

圖 1a 顯示了一個電橋電路，用於測量某個物體的溫度 Θ 以控制 OR（或測量 OI）。這種電路的基礎是四個電阻器 RTC、Rp、Rl、R2 的閉合電路，形成所謂的橋臂。這些電阻的連接點稱為頂點（a、b、c、d），連接相對頂點（a-b、c-d）的線稱為電橋的對角線。其中一條對角線（c-d，圖 1.a）提供電源電壓，另一條（a-b）用於測量或輸出。這樣的電路稱為電橋，它為整個測量設備命名。

RTC 電阻器是一個主要的溫度測量傳感器（熱敏電阻），靠近測量對象（通常在其內部），並使用長達數米的電線連接到測量電路。

對這種熱轉換器的主要要求是其有源電阻 RTC 對所需測量範圍內的溫度的線性依賴性：

其中R0是熱轉換器在溫度為Θ0（通常為Θ0 = 20°C）時的標稱電阻：

α——取決於熱轉換器材料的溫度係數。

最常用的金屬熱敏電阻 TCM（銅）和 TSP（鉑）有時也稱為金屬熱敏電阻 (MTP)。

可變電阻Rp就是上面討論的高精度變阻器（測量），用來平衡可變RTC。電阻器 R1 和 R2 構成橋式電路。如果它們的電阻 R1 = R2 相等，則橋電路稱為對稱電路。

此外，圖。 1.a 顯示了一個用於固定橋樑平衡的空裝置 (NP) 和一個帶有攝氏刻度刻度的箭頭。

米。 1. 測量電橋測溫： a) 手動方式； b) 自動模式

從電氣工程中得知，當橋的相對臂的電阻乘積相等時，即實現了橋的平衡（平衡）條件，即考慮到連接傳感器的電線的電阻：

其中 Rp = Rp1 + Rp2 是導線電阻之和；或對稱電橋 (R1 = R2)

在這種情況下，測量對角線上沒有電壓，零設備指示零。

當物體的溫度θ發生變化時，RTC傳感器的阻值發生變化，平衡被打破，必須通過移動滑線的滑塊來恢復。

在這種情況下，箭頭將與滑塊一起沿刻度移動（圖 1.a 中的虛線表示滑塊和箭頭之間的機械連接）。

讀數僅在平衡時刻進行，這就是為什麼此類電路和設備通常被稱為平衡測量電橋的原因。

測量電路的主要缺點如圖 1 所示。 1.a, 是由電線電阻 Rp 引起的誤差，它會根據環境溫度而變化。

可以使用三線連接傳感器的方法消除此錯誤（見圖 1.b）。

其本質在於，在第三根導線的幫助下，電源對角線上的“c”直接移至熱阻，而其餘兩根導線 Rп1 和 Rп2 位於不同的相鄰臂中，即對稱橋的平衡狀態變換如下：

因此，要完全消除誤差，在將傳感器連接到電橋電路時使用相同的導線 (Rp1 = Rp2) 就足夠了。

自動溫度控制系統

要實現自動測量模式（圖 1b），只需將相敏放大器 (U) 和帶齒輪箱的可逆電機 (RD) 連接到測量對角線而不是調零裝置就足夠了。

根據物體溫度變化的性質，滑行道將向一個方向或另一個方向移動 RP 滑塊，直到建立平衡。 a-b 對角線上的電壓將消失，電機將停止。

此外，如有必要，發動機將移動指示器指針和記錄器 (PU)，以記錄圖表條 (DL) 上的讀數。圖形條由同步電機 (SM) 以恆定速度驅動。

從自動控制理論的角度來看，該測量裝置是一個自動控制（SAK）溫度系統，屬於負反饋伺服系統類。

反饋功能是通過將電機軸 RD 機械連接到記錄 Rp 來實現的。設定點是 TC 熱電偶。在這種情況下，橋接電路執行兩個功能：

1.比較裝置

2.轉換器（ΔR 到 ΔU）。

電壓 ΔU 是誤差信號

換向電機是一個執行元件，輸出值是1個箭頭（或記錄單位）的移動，因為每個SAC的目的是以一種便於人類感知的形式提供有關控制值的信息。

KSM4 測量電橋的實際電路（圖 2）比圖 1 稍微複雜一些。 1.b.

電阻器 R1 是一根線——纏繞在絕緣線上的高電阻線。活動電機在滑線上滑動並跨過平行於滑線的銅總線。

為了減小電機的瞬態接觸電阻對測量精度的影響，將與電機分離的兩部分滑線包含在電橋的不同臂中。

其餘電阻的用途：

• R2、R5、R6 — 操縱，改變測量限製或刻度範圍，

• R3、R4 — 設置（選擇）刻度開始時的溫度，

• R7、R9、P10——完成橋接電路；

• R15 — 調整電橋不同臂上導線 Rп 的電阻相等性，

• R8 — 限制熱敏電阻電流；

• R60 — 限制放大器的輸入電流。

所有電阻器均由錳銅線製成。

該橋由來自電源變壓器的特殊繞組的交流電壓 (6.3 V) 供電。

放大器 (U) — 相敏交流電。

執行可逆電機 (RD) 是一種帶有內置變速箱的兩相感應電機。

米。 2. KSM4單通道測溫模式示意圖。