Аналоговые измерительные устройства

          Прямоугольно – координатные потенциометры  (рис. 5.5) имеют две равные цепи, в которых рабочие токи сдвинуты по вазе относительно друг друга на 90⁰. Измеряемое напряжение уравновешивается напряжением, определяемым по составляющим падений напряжений на участках двух рабочих цепей. Первая рабочая цепь состоит из реохорда R1, выполненного из калиброванной проволоки, первичной обмотки n₁ «воздушного» трансформатора, амперметра А и резистора R. Ток I₁ в этой цепи создает на калиброванной проволоке реохорда R1 падение напряжения U₁.  Так  как  ток   I₁  устанавливается   из заданного значения, то напряжение  U₁ будет определяться сопротивлением калиброванной проволоки, шкала  которой  может быть  отградуирована  в  единицах напряжения. Вторая рабочая  цепь состоит из реохорда R2, выполненного из калиброванной проволоки, вторичной обмотки  n₂   воздушного трансформа тора и магазина сопротивлений  R_f. Ток I₂ отстает по фазе от тока I₁  практически на 90⁰. Падение напряжения  U₂  на калиброванном реохорде R2, создаваемое током I₂  при  постоянном  значении  тока  I₁  и  частоте  f будет  также постоянным. Шкалу  реохорда  R2  также можно проградуировать в единицах напряжения.

Рис. 5.5.

          Так как сопротивления R1 и R2 являются чисто активными, то напряжения U₁  и U₂ совпадут по фазе с токами I₁  и I₂, но будут сдвинуты относительно друг друга на 90⁰.                

          Ток I₂ определяется ЭДС E₂ по формуле

,               (5.4)

где ω – угловая частота тока; М – коэффициент взаимной индуктивности воздушного трансформатора; R_f – резистор, предназначенный для поддержания постоянным  значения тока I₂ при изменении частоты; L₂ – индуктивность обмотки n₂ .

Центры реохордов соединены и их потенциал можно принять за нулевой. При измерении напряжения U_X необходимо, изменяя положение  щеток реохордов R1 и R2, установить показание нуль-индикатора равным нулю. При отсутствии тока в нуль-индикаторе геометрическая сумма падений напряжений на соответствующих участках реохордов R1 и R2  будет  равна  по  модулю измеряемому напряжению U_X, но сдвинута по отношению к нему на 180⁰. Конец вектора U_K= U_a+ jU_P может быть направлен в любую из точек квадрата.

          Шкалы реохордов R1 и R2 градуируются в единицах напряжения U_a и U_P. Градуировка справедлива при определенных значениях тока I₂ и частоты ω.

          Фазу и модуль  U_Х можно определить по составляющим U_а  и U_P

   .               (5.5)

          Для внесения поправки на частоту служит R_f, при помощи которого можно поддерживать отношение токов I₁/I₂ постоянным в определенном диапазоне измерения частоты.