Логометр

Лого́метр — магнитоэлектрический электроизмерительный прибор для измерения отношения сил двух электрических токов.

Логометр обычно применяется в приборах для измерения сопротивления, индуктивности, ёмкости, температуры.

Конструкция

Схема конструкции логометра.
1 — постоянный магнит;
2 — полюсные наконечники из магнитомягкого материала;
3 — стержень из магнитомягкого материала эллиптического сечения;
4 — рамки с обмотками;
5 — указательная стрелка;
6 — шкала;
[math]\displaystyle{ M_1,\ M_2 }[/math] — крутящие моменты рамок;
T1, T2, COM — электрические выводы рамок.

Подвижная часть логометра выполнена в виде двух жёстко скреплённых рамок с обмотками, плоскости которых расположены под некоторым углом или взаимно перпендикулярны. Система из этих двух рамок может вращаться вокруг оси, проходящей через прямую пересечения плоскостей рамок.

Обе рамки находятся в постоянном неоднородном магнитном поле, создаваемым постоянным магнитом с полюсными наконечниками и неподвижным ферромагнитным стержнем, изготовленным из магнитомягкого материала, помещенным внутри рамок. Неоднородность постоянного магнитного поля достигается приданием эллиптической в перпендикулярном к оси вращения рамок сечении формы стержню, либо приданию поверхности полюсных наконечников формы эллиптического цилиндра.

Система из двух рамок не снабжена пружинной системой, создающей возвращающий в начальное положение крутящий момент, как это делается в стрелочных измерительных приборах магнитоэлектрической системы, предназначенных для измерения силы тока, и при отсутствии тока в обмотках рамок может свободно вращаться на оси.

Принцип работы

В обмотки обеих рамок через провода, не создающие крутящего момента, токи можно подавать независимо. Направление токов в обмотках рамок выбрано таким, чтобы крутящие моменты рамок [math]\displaystyle{ M_1,\ M_2 }[/math] были направлены противоположно, то есть стремились повернуть систему рамок в разные стороны. Из-за неоднородности постоянного магнитного поля, крутящий момент рамки при неизменном токе зависит от ориентации рамки относительно постоянного магнитного поля. При подаче токов в обмотки рамок система из рамок устанавливается в положение, при котором вращающие моменты равны и противоположно направлены, это достигается, если рамка с бо́льшим током находится в более слабом магнитном поле — в зоне, где воздушный зазор между стержнем и полюсными наконечниками больше из-за эллиптичности стержня. При увеличении или снижении тока рамок на одинаковую долю угол поворота рамочной системы не изменяется, так как пропорционально снижаются или увеличиваются крутящие моменты.

При другом отношении токов в рамках происходит поворот рамок на угол, снова обеспечивающий равенство крутящих моментов. Таким образом, угол поворота зависит только от отношения токов в обмотках рамок.

Неоднородность постоянного магнитного поля выбирается приданием должной формы стержню и полюсным наконечникам так, чтобы угол поворота рамок был примерно пропорционален измеряемой величине.

С системой рамок жёстко связана указывающая стрелка, перемещающаяся по шкале, оцифрованной в единицах измеряемой величины.

Пример применения логометра для измерения сопротивления

Электрическая принципиальная схема включения логометра при измерении сопротивлений.
[math]\displaystyle{ R_e,\ R_x }[/math] — эталонное и измеряемое сопротивления;
[math]\displaystyle{ I_e,\ I_x }[/math] — токи эталонного и измеряемого сопротивлений;
[math]\displaystyle{ U }[/math] — напряжение тестирующего источника.

Мегаомметр с ручным приводом генератора испытательного напряжения. В качестве показывающего стрелочного прибора в этом мегаомметре применён логометр.

Так как угол поворота рамок [math]\displaystyle{ \alpha }[/math] является монотонной функцией отношения токов [math]\displaystyle{ I_1, I_2 }[/math]:

[math]\displaystyle{ \alpha = f \left( \frac {I_1} {I_2} \right ), }[/math]

то, подключив эталонный резистор [math]\displaystyle{ R_e }[/math], и определяемое сопротивление [math]\displaystyle{ R_x }[/math] последовательно с обмотками рамок к одному источнику напряжения [math]\displaystyle{ U }[/math] получаем угол поворота рамок равный отношению сопротивлений эталонного резистора и измеряемого сопротивления, причём этот угол не зависит от напряжения источника напряжения:

[math]\displaystyle{ \frac {I_1} {I_2} = \frac {I_e} {I_x} = \frac {U/R_e} {U/R_x} = \frac {R_x} {R_e}. }[/math]

По этому принципу измерения высоких сопротивлений, например, сопротивлений изоляции, работают многие модели стрелочных мегаомметров.

Ссылки

• Логометр // Лесничий — Магнит. — М. : Советская энциклопедия, 1954. — С. 344. — (Большая советская энциклопедия : [в 51 т.] / гл. ред. Б. А. Введенский ; 1949—1958, т. 25).
• Логометр // Куна — Ломами. — М. : Советская энциклопедия, 1973. — С. 608. — (Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 14).