Elektronisches Messfeld, genaue MessungWiderstandWerte sind grundlegend und geschäftskritisch. Als häufig verwendete Methode zur Widerstandsmessung wird die Semi-Bias-Methode aufgrund ihrer Einfachheit und hohen Messgenauigkeit häufig in Experimenten und im Ingenieurwesen eingesetzt. In diesem Artikel werden die Grundprinzipien der Widerstandsmessung mit der Semi-Bias-Methode ausführlich vorgestellt und mögliche Fehler und Ursachen aus mehreren Blickwinkeln analysiert, um den Lesern ein besseres Verständnis und eine bessere Anwendung dieser Messtechnologie zu ermöglichen.
1. Grundprinzipien der Widerstandsmessung mit der Semi-Bias-MethodeDie Semi-Bias-Methode ist eine Messmethode, die das Prinzip der Brückenbalance nutzt. Es passt hauptsächlich einen bekannten Widerstand in der Brücke an, um die Brücke in einen ausgeglichenen Zustand zu bringen, und berechnet dabei den Wert des unbekannten Widerstands. Bei bestimmten Operationen wird die Semi-Bias-Methode angepasstPotentiometerOder verschieben Sie den Rheostat, damit der Galvanometerzeiger der Brücke in die Nullposition zurückkehrt, um das Brückengleichgewicht zu erreichen. Zu diesem Zeitpunkt kann entsprechend dem Gleichgewichtszustand der Brücke der genaue Wert des unbekannten Widerstands unter Verwendung des Werts und des Anpassungsbetrags des bekannten Widerstands berechnet werden.
2. Schaltungsstruktur der Semi-Bias-MethodeEine typische Widerstandsmessschaltung mit Semi-Bias-Methode umfasst eine Stromversorgung, einen bekannten Widerstand, einen unbekannten Widerstand, ein Potentiometer (oder Schieberheostat) und ein Galvanometer. Der Schlüssel zum Schaltungsdesign besteht darin, sicherzustellen, dass die Widerstandswerte der vier Arme der Brücke angemessen verteilt sind, damit der Gleichgewichtspunkt beim Einstellen des Potentiometers genau gefunden werden kann. Eine sinnvolle Schaltungsanordnung und ein guter Kontaktstatus sind die Grundlage für die Gewährleistung der Messgenauigkeit.
3. Brückenbilanzbedingungen und BerechnungsformelnWenn die Brücke ausgeglichen ist, sind die Spannungen auf den beiden Diagonalen der Brücke gleich und der Galvanometerzeiger kehrt auf Null zurück. Seine Gleichgewichtsbedingung ist:
R1 / R2 = R3 / Rx
Darunter sind R1, R2 und R3 bekannte Widerstände und Rx ist ein unbekannter Widerstand. Durch Anpassen von R2 (ein häufig verwendeter Einstellwiderstand bei der Halbvorspannungsmethode) kann nach dem Abgleich der Brücke der Wert von Rx gemäß der Formel berechnet werden.
4. Vorteile der HalbteilmessungIm Vergleich zu anderen Messmethoden bietet die Halbteilmethode die Vorteile eines einfachen Aufbaus, einer bequemen Bedienung und einer hohen Messgenauigkeit. Es eignet sich besonders für die Messung von Widerständen mittlerer Größe. Da der Einstellwert nur die halbe Vorspannung beträgt, werden nichtlineare Fehler während des Einstellvorgangs reduziert und die Stabilität der Messung verbessert.
5. Analyse von FehlerquellenObwohl die halbpartielle Methode eine hohe Messgenauigkeit aufweist, gibt es in der praktischen Anwendung immer noch viele Fehlerquellen, darunter:
(1) Nennfehler der Widerstandskomponenten: Es ist bekannt, dass die Abweichung des tatsächlichen Widerstandswerts von Widerstand und Potentiometer zu Berechnungsfehlern führt.
(2) Kontaktwiderstand und Anschlussdrahtwiderstand: Ein schlechter Kontakt oder die Nichtberücksichtigung des Drahtwiderstands führen zu Messabweichungen.
(3) Spannungsschwankungen der Stromversorgung: Eine instabile Stromversorgung beeinträchtigt die genaue Beurteilung der Brückenbalance.
(4) Temperatureffekt: Der Widerstandswert ändert sich mit der Temperatur, und Temperaturschwankungen führen zu Änderungen des Widerstandswerts.
(5) Empfindlichkeitsgrenze des Galvanometers: Das Galvanometer ist nicht empfindlich genug und es ist schwierig, den Gleichgewichtspunkt genau zu bestimmen.
(6) Menschlicher Lesefehler: Es liegt ein subjektiver Fehler bei der Beurteilung des Gleichgewichtspunkts vor.
6. Maßnahmen zur FehlerreduzierungUm die Genauigkeit der Messung mit der semipartiellen Methode zu verbessern, können folgende Maßnahmen ergriffen werden:
(1) Wählen Sie Widerstandselemente mit hoher Präzision und niedrigem Temperaturkoeffizienten.
(2) Sorgen Sie für guten Kontakt und gute Verkabelung, um zusätzlichen Widerstand zu reduzieren.
(3) Verwenden Sie eine stabile Gleichstromversorgung, um Spannungsschwankungen zu vermeiden.
(4) Messen Sie in einer Umgebung mit konstanter Temperatur, um den Temperatureinfluss zu verringern.
(5) Verwenden Sie ein hochempfindliches Galvanometer, um die Genauigkeit der Gleichgewichtspunktbeurteilung zu verbessern.
(6) Nehmen Sie mehrere Messungen vor und mitteln Sie sie, um versehentliche Fehler zu reduzieren.
7. Anwendungsbereich der halbpartiellen MethodeDie Semi-Bias-Methode wird häufig in Elektroniklabors, industriellen Tests und im Unterricht eingesetzt. Es eignet sich zur Messung kleiner und mittlerer Widerstandswiderstände und eignet sich insbesondere zur Kalibrierung und Erkennung von Präzisionswiderständen. Darüber hinaus kann die halbpartielle Methode auch mit digitalen Instrumenten kombiniert werden, um eine automatisierte Messung zu erreichen und die Effizienz und Genauigkeit zu verbessern.
Als klassisches Widerstandsmessverfahren nimmt das Semi-Bias-Verfahren aufgrund seines einfachen Prinzips, der komfortablen Bedienung und der hohen Messgenauigkeit eine wichtige Stellung im Bereich der elektronischen Messtechnik ein. Durch den rationalen Entwurf von Schaltkreisen, die Auswahl hochwertiger Komponenten und die Ergreifung wirksamer Fehlerkontrollmaßnahmen können die Genauigkeit und Zuverlässigkeit von Messungen erheblich verbessert werden. Das Verständnis des Messprinzips und der Fehleranalyse der Semi-Bias-Methode ist für Elektronikingenieure und Experimentatoren von entscheidender Bedeutung und trägt dazu bei, genauere und stabilere Widerstandsmessungen zu erzielen.
