Мост Максвелла - Maxwell bridge

Мост Максвелла-Вена

А Мост Максвелла это модификация Мост Уитстона используется для измерения неизвестного индуктивность (обычно с низким значением Q) с точки зрения калиброванного сопротивление и индуктивность или сопротивление и емкость. Когда откалиброванные компоненты представляют собой параллельный резистор и конденсатор, мост известен как Максвелл-Вена мост. Он назван в честь Джеймс К. Максвелл, который впервые описал его в 1873 году.

В нем используется принцип, согласно которому положительный фазовый угол индуктивного импеданса может быть скомпенсирован отрицательным фазовым углом емкостного импеданса, когда он вставлен в противоположное плечо и цепь находится в резонансе; т.е. отсутствие разности потенциалов на детекторе (переменный ток вольтметр или же амперметр )) и, следовательно, через него не протекает ток. Затем неизвестная индуктивность становится известной в терминах этой емкости.

Что касается рисунка, в типичном приложении ${displaystyle R_{1}}$ и ${displaystyle R_{4}}$ являются известными фиксированными объектами, и ${displaystyle R_{2}}$ и ${displaystyle C_{2}}$ являются известными переменными объектами. ${displaystyle R_{2}}$ и ${displaystyle C_{2}}$ регулируются, пока мост не будет сбалансирован.

${displaystyle R_{3}}$ и ${displaystyle L_{3}}$ затем можно рассчитать на основе значений других компонентов:

${displaystyle {egin{aligned}R_{3}&={frac {R_{1}cdot R_{4}}{R_{2}}}L_{3}&=R_{1}cdot R_{4}cdot C_{2}end{aligned}}}$

Чтобы избежать трудностей, связанных с определением точного значения переменной емкости, иногда устанавливается конденсатор фиксированной емкости и более одного резистора можно сделать переменным. Его нельзя использовать для измерения высоких Q значения. Он также не подходит для катушек с низким значением Q, менее единицы, из-за проблемы сходимости баланса. Его использование ограничено измерением низких значений Q от 1 до 10.

${displaystyle Q={frac {omega L}{R}}}$

Частота переменного тока, используемого для оценки неизвестной катушки индуктивности, должна соответствовать частоте цепи, в которой будет использоваться катушка индуктивности - импеданс и, следовательно, назначенная индуктивность компонента зависит от частоты. Для идеальных индукторов, эта зависимость является линейной, так что индуктивность valueat произвольной частоты может быть вычислена из значения индуктивности, измеренного при некоторой опорной частоте. К сожалению, для реальных компонентов эта зависимость не является линейной, и использование производного или расчетного значения вместо измеренного может привести к серьезным неточностям.

Практическим вопросом при построении моста является взаимная индуктивность: два индуктора, расположенные рядом, вызовут взаимная индукция: когда магнитное поле одной катушки пересекает катушку другой, оно усиливает магнитное поле в этой другой катушке, и наоборот, искажая индуктивность обеих катушек. Чтобы свести к минимуму взаимную индуктивность, сориентируйте катушки индуктивности так, чтобы их оси перпендикулярны друг другу, и разделите их, насколько это возможно. Точно так же присутствие поблизости электродвигателей, дросселей и трансформаторов (например, в источнике питания для моста!) Может вызвать взаимную индуктивность в компонентах схемы, поэтому располагайте схему удаленно от любого из них.

Частотная зависимость значений индуктивности приводит к другим ограничениям для этого типа моста: частота калибровки должна быть значительно ниже, чем частота собственного резонанса индуктивности и частота собственного резонанса конденсатора, Fr SRF, С_SRF) / 10. До того, как эти пределы будут достигнуты, ESR конденсатора, вероятно, окажет значительное влияние, и его необходимо явно смоделировать.

Для индукторов с ферромагнитным сердечником существуют дополнительные ограничения. Существует минимальный ток намагничивания, необходимый для намагничивания сердечника катушки индуктивности, поэтому ток в ветвях индуктора цепи должен превышать минимум, но не должен быть настолько большим, чтобы насыщать сердечник любого из катушек индуктивности.

Дополнительная сложность использования моста Максвелла-Вина по сравнению с более простыми типами мостов^{[двусмысленный ]} гарантируется в обстоятельствах, когда либо взаимная индуктивность между нагрузкой и известными элементами моста, либо паразитные электромагнитные помехи искажают результаты измерений. Емкостное реактивное сопротивление в мосту будет точно противодействовать индуктивному реактивному сопротивлению нагрузки, когда мост сбалансирован, что позволяет надежно определять сопротивление и реактивное сопротивление нагрузки.

Смотрите также

• Венский мост, аналогичная схема для калибровки неизвестной емкости
• Мостовая схема

дальнейшее чтение

• Джонс, Ларри Д.; Чин, А. Фостер (1991), Электрические инструменты и измерения, Прентис-Холл, ISBN  9780132484695