TR NG ĐI H C S PH M HÀ N IƯỜ Ạ Ọ Ư Ạ Ộ
KHOA S PHAM KĨ THU TƯ Ậ
B MÔN ĐI N T - TIN H C Ộ Ệ Ử Ọ
-----------
BÀI GI NGẢ
THI T B ĐI N TẾ Ị Ệ Ử
(3 TÍN CH )Ỉ
Ng i so n: ThS. Nguy n Th Mai Lanườ ạ ễ ị
Bài giảng Thiết bị điện tử Bộ môn Điện tử - Tin hoc
HÀ N I, NĂM 2012Ộ
PH N 1: THI T B ĐO L NG ĐI N TẦ Ế Ị ƯỜ Ệ Ử
M ĐÂU: M T S KHÁI NI M C B N TRONG KĨ THU T ĐO L NGƠ Ộ Ố Ệ Ơ Ả Ậ ƯỜ
1. Các đnh nghĩa và khái ni m chung v đo l ngị ệ ề ườ
1.1 Đo l ngườ
Đo l ng là m t quá trình đánh giá đnh l ng v đi l ng c n đo đ cóườ ộ ị ượ ề ạ ượ ầ ể
đc k t qu b ng s so v i đn v đo. K t qu đo đc bi u di n d i d ng:ượ ế ả ằ ố ớ ơ ị ế ả ượ ể ễ ướ ạ
A=
0
X
X
=> X=A.X0
Trong đó: A là con s k t qu đoố ế ả X là đi l ng c n đoạ ượ ầ Xo là đn v đoơ ị
Ví d :ụ U=5V => U- đo đi n áp; 5- con s đo; V-đn v đo ệ ố ơ ị
1.2 Đo l ng h cườ ọ
Đo l ng h c là ngành khoa h c chuyên nghiên c u đ đo các đi l ngườ ọ ọ ứ ể ạ ượ
khác nhau, nghiên c u m u và đn v đo.ứ ẫ ơ ị
1.3 K thu t đo l ng (KTĐL)ỹ ậ ườ
KTĐL là ngành k thu t chuyên môn nghiên c u đ áp d ng k t qu c a đoỹ ậ ứ ể ụ ế ả ủ
l ng h c vào ph c v s n xu t và đi s ng xã h i.ườ ọ ụ ụ ả ấ ờ ố ộ
1.4 Tín hi u đo l ngệ ườ
Tín hi u đo l ng là tín hi u mang thong tin v giá tr c a đi l ng đoệ ườ ệ ề ị ủ ạ ượ
1.5 Đi l ng đo ạ ượ
Đi l ng đo là thông s xác đnh quá trình v t lý c a tín hi u đo. ạ ượ ố ị ậ ủ ệ Quá trình
v t lý có th có nhi u thông s nh ng trong m i tr ng h p c th ng i ta chậ ể ề ố ư ỗ ườ ợ ụ ể ườ ỉ
quan tâm đn m t ho c m t vài thông s nh t đnh.ế ộ ặ ộ ố ấ ị Ví d : đ xác đnh đ rung cóụ ể ị ộ
th xác đnh thông qua m t trong các thông s nh : biên đ rung, gia t c rung, t cể ị ộ ố ư ộ ố ố
đ rung …ộ
Đi l ng đo chia làm hai lo iạ ượ ạ
2
Bài giảng Thiết bị điện tử Bộ môn Điện tử - Tin hoc
Đi l ng đo ti n đnh:ạ ượ ề ị là đi l ng đã bi t tr c qui lu t thay đi theo th iạ ượ ế ướ ậ ổ ờ
gian c a chúng.ủ
Đi l ng đo ng u nhiên: ạ ượ ẫ là đi l ng đo mà s thay đi theo th i gianạ ượ ự ổ ờ
không theo m t qui lu t nh t đnhộ ậ ấ ị
1.6 Đn v đoơ ị
M i m t qu c gia có m t t p quán s d ng các đn v đo l ng khác nhau.ỗ ộ ố ộ ậ ử ụ ơ ị ườ
Đ th ng nh t các đn v này ng i ta thành l p H đn v đo l ng qu c t . Ngàyể ố ấ ơ ị ườ ậ ệ ơ ị ườ ố ế
20-1-1950 Ch t ch H Chí Minh đã ký s c l nh s 8/SL quy đnh h th ng đoủ ị ồ ắ ệ ố ị ệ ố
l ng Vi t nam theo h SI và ngày 20/1 h ng năm là ngày Đo L ng Vi t Nam.ườ ệ ệ ằ ườ ệ
Theo Pháp l nh Đo l ng ngày 06 tháng 10 năm 1999, đn v đo l ng h pệ ườ ơ ị ườ ợ
pháp là đn v đo l ng đc Nhà n c công nh n và cho phép s d ng. Nhà n cơ ị ườ ượ ướ ậ ử ụ ướ
C ng hoà xã h i ch nghĩa Vi t Nam công nh n H đn v đo l ng qu c t (vi tộ ộ ủ ệ ậ ệ ơ ị ườ ố ế ế
t t là SI). Chính ph quy đnh đn v đo l ng h p pháp phù h p v i H đn v đoắ ủ ị ơ ị ườ ợ ợ ớ ệ ơ ị
l ng qu c t .ườ ố ế
H đn v đo l ng qu c t SI bao g m ệ ơ ị ườ ố ế ồ 7 đn v ơ ị c b n:ơ ả
Đi l ngạ ượ
đo
Đn vơ ị Kí
hi uệ
Đi l ng đoạ ượ Đn vơ ị Kí
hi uệ
Chi u dàiềmet M C ng đ dòngườ ộ
đi nệ
Ampe A
Kh i l ngố ượ kilogra
m
Kg Nhi t đệ ộ Kelvin K
Th i gianờsecond S C ng đ sángườ ộ Candel
a
Cd
S l ng v t ch tố ượ ậ ấ mol mol
B ng 1:ả H đn v đo l ng qu c t SIệ ơ ị ườ ố ế
Các đn v khác đc đnh nghĩa thông qua các đn v c b n g i là các đnơ ị ượ ị ơ ị ơ ả ọ ơ
v d n xu t. ị ẫ ấ (xem chi ti t trong Ngh đnh c a chính ph s 65/2001 NĐ-CP v vi cế ị ị ủ ủ ố ề ệ
Ban hành h th ng đn v đo l ng h p pháp c a n c C ng hoà xã h i ch nghĩaệ ố ơ ị ườ ợ ủ ướ ộ ộ ủ
Vi t Nam. ệD i đây là m t s đn v d n xu t đi n và tướ ộ ố ơ ị ẫ ấ ệ ừ
Đi l ng đoạ ượ Đn vơ ị Kí hi uệ
Công su t ấoát W
Đi n tích, đi n l ng ệ ệ ượ culông C
Hi u đi n th , đi n th , đi n áp, su t đi n ệ ệ ế ệ ế ệ ấ ệ
đng ộ
von V
3
Bài giảng Thiết bị điện tử Bộ môn Điện tử - Tin hoc
Đi n dung ệfara F
Đi n tr ệ ở ôm Ω
Đi n d n ệ ẫ simen S
Đ t c mộ ự ả Henry H
Thông l ng t (t thông)ượ ừ ừ vebe Wb
M t đ t thông, c m ng tậ ộ ừ ả ứ ừ tesla T
C ng đ đi n tr ngườ ộ ệ ườ von trên met V/m
C ng đ t tr ngườ ộ ừ ườ ampe trên met A/m
Năng l ng đi nượ ệ electronvon eV
B ng 2:ả Đn v d n xu t t h đo l ng qu c t SIơ ị ẫ ấ ừ ệ ườ ố ế
Chữ
đcọ
Kí
hi uệ
H sệ ố
nhân
Ch đcữ ọ Kí
hi uệ
H s nhânệ ố
yotta Y 1024 deci d 10-1
Zetta Z 1021 centi c 10-2
Exa E 1018 milli m 10-3
Peta P 1015 micro μ10-6
Tera T 1012 nano n 10-9
Giga G 109pico p 10-12
Mega M 106femto f 10-15
Kilo k 103atto a 10-18
Hecto h 102zepto z 10-21
Deka da 10 yocto y 10-24
B ng 3:ả c và b i th p phân c a các đn v SIƯớ ộ ậ ủ ơ ị
1.7 Thi t b đo và ph ng pháp đo ế ị ươ
Thi t b đoế ị là thi t b kĩ thu t dung đ gia công tín hi u mang thông tin đoế ị ậ ể ệ
thành d ng ti n l i cho ng i quan sát. ạ ệ ợ ườ Thi t b đo bao g m: thi t b m u, chuy nế ị ồ ế ị ẫ ể
đi đo l ng, d ng c đo l ng, t h p thi t b đo l ng và h th ng thông tin đoổ ườ ụ ụ ườ ổ ợ ế ị ườ ệ ố
l ng.ườ
Ph ng pháp đo:ươ Quá trình đo ti n hành thông qua các thao tác c b n sau: ế ơ ả
Thao tác t o m u:ạ ẫ là quá trình l p đn v t o ra m u bi n đi ho c kh c trênậ ơ ị ạ ẫ ế ổ ặ ắ
thang đo c a thi t b đo.ủ ế ị
Thao tác bi n đi:ế ổ là quá trình bi n đi đi l ng đo (hay đi l ng m u)ế ổ ạ ượ ạ ượ ẫ
thành nh ng đi l ng khác ti n cho vi c đo hay x lý, th c hi n các thu tữ ạ ượ ệ ệ ử ự ệ ậ
toán, t o ra các m ch đo và gia công k t qu đo.ạ ạ ế ả
Thao tác so sánh: là quá trình so sánh đi l ng đo v i m u hay gi a con sạ ượ ớ ẫ ữ ố
t l v i đi l ng đo vad con s t l v i m u.ỉ ệ ớ ạ ượ ố ỉ ệ ớ ẫ
4
Bài giảng Thiết bị điện tử Bộ môn Điện tử - Tin hoc
Thao tác th hi n k t qu đo:ể ệ ế ả là quá trình ch th k t qu đo d i d ng t ngỉ ị ế ả ướ ạ ươ
t ho c con s , có th ghi l i k t q a đo trên gi y hay b nh .ự ặ ố ể ạ ế ủ ấ ộ ớ
Thao tác gia công k t qu đo:ế ả là quá trình x lý k t q a đo b ng tay ho cử ế ủ ằ ặ
máy tính.
S ph i h p gi a các thao tác c b n nêu trên là ph ng pháp đoự ố ợ ữ ơ ả ươ
2. Cách th c hi n phép đoự ệ
2.1. Đo tr c ti p ự ế
Đo tr c ti pự ế là cách đo mà k t qu nh n đc tr c ti p t m t phép đo duyế ả ậ ượ ự ế ừ ộ
nh t. ấ
Ví d : Vônmet đo đi n áp, Ampemet đo c ng đ dòng đi n .v.v. Nh v y,ụ ệ ườ ộ ệ ư ậ
k t qu đo đc chính là tr s c a đi l ng c n đo mà không ph i tính toán thôngế ả ượ ị ố ủ ạ ượ ầ ả
qua b t k m t bi u th c nào. N u không tính đn sai s thì tr s đúng c a điấ ỳ ộ ể ứ ế ế ố ị ố ủ ạ
l ng c n đo X s b ng k t qu đo đc A. Ph ng pháp đo tr c ti p có u đi mượ ầ ẽ ằ ế ả ượ ươ ự ế ư ể
là đn gi n, nhanh chóng và lo i b đc sai s do tính toán. ơ ả ạ ỏ ượ ố
2.2 Đo gián ti pế
Đo gián ti pế là cách đo mà k t qu đo suy ra t s ph i h p k t qu c aế ả ừ ự ố ợ ế ả ủ
nhi u phép đo dùng cách đo tr c ti p. ề ự ế
Ví d : đ đo công su t (P) có th s d ng Vônmet đ đo đi n áp (U),ụ ể ấ ể ử ụ ể ệ
Ampemet đo c ng đ dòng đi n (I), sau đó s d ng ph ng trình: P = U.I ta tínhườ ộ ệ ử ụ ươ
đc công su t. ượ ấ
Nh v y k t qu đo không ph i là tr s c a đi l ng c n đo, các s li uư ậ ế ả ả ị ố ủ ạ ượ ầ ố ệ
c s có đc t các phép đo tr c ti p s đc s d ng đ tính ra tr s c a điơ ở ượ ừ ự ế ẽ ượ ử ụ ể ị ố ủ ạ
l ng c n đo thông qua m t ph ng trình v t lý liên quan gi a các đi l ng này.ượ ầ ộ ươ ậ ữ ạ ượ
X = f(A1, A2, …An)
Trong đó A1, A2 … An là k t qu đo c a các phép đo tr c ti p.ế ả ủ ự ế
Cách đo gián ti p m c ph i nhi u sai s do sai s c a các phép đo tr c ti pế ắ ả ề ố ố ủ ự ế
đc tích lu l i. Vì v y cách đo này ch nên áp d ng trong các tr ng h p khôngượ ỹ ạ ậ ỉ ụ ườ ợ
th dùng d ng c đo tr c ti p mà thôi.ể ụ ụ ự ế
2.3 Đo t ng quan ươ
Đo t ng quanươ là ph ng pháp đc s d ng trong tr ng h p c n đo cácươ ượ ử ụ ườ ợ ầ
quá trình ph c t p mà đây không th thi t l p m t quan h hàm s nào gi a cácứ ạ ở ể ế ậ ộ ệ ố ữ
5