intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Giáo trình đo điện điện tử

Chia sẻ: 326159487 326159487 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:89

Thêm vào BST
Báo xấu
408
lượt xem 174
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đo lường điện tử là phương pháp xác định trị số của một thông số nào đó ở một cấu kiện điện tử trong mạch điện tử hay thông số của hệ thống thiết bị điện tử. Thiết bị điện tử dùng để xác định giá trị được gọi là "thiết bị đo điện tử", chẳng hạn, đồng hồ đo nhiều chức năng [multimeter] dùng để đo trị số của điện trở, điện áp, và dòng điện v.v. . . trong mạch điện. Kết quả đo tuỳ thuộc vào giới hạn của thiết bị đo....

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình đo điện điện tử

  1. Chương 1: Những khái niệm về đo lường Chöông 1 NHÖÕNG KHAÙI NIEÄM VEÀ ÑO LÖÔØNG 1.1 Ñònh nghóa vaø phaân loaïi pheùp ño: 1.1.1 Ñònh nghóa: Söï ñaùnh giaù ñònh löôïng moät hay nhieàu thoâng soá cuûa caùc ñoái töôïng nghieân cöùu ñöïôc thöïc hieän baèng caùch ño caùc ñaïi löôïng vaät lyù ñaëc tröng cho caùc thoâng soá ñoù. Ño löôøng laø moät quaù trình ñaùnh giaù ñònh löôïng ñaïi löôïng caàn ño ñeå coù keát quaû baèng soá ño so vôùi ñôn vò ño. Keát quaû ño löôøng laø giaù trò baèng soá cuûa ñaïi löôïng caàn ño AX, noù baèng tæ soá cuûa ñaïi löôïng caàn ño X vaø ñôn vò ño X0. Nghóa laø AX chæ roõ ñaïi löôïng ño lôùn hôn (hay nhoû hôn) bao nhieâu laàn ñôn vò cuûa noù. Vaäy quaù trình ño coù theå vieát döôùi daïng: X AX = X0 Hay X= AX.X0 (1.1) Phöông trình (1.1) goïi laø phöông trình cô baûn cuûa pheùp ño, noù chæ roõ söï so saùnh ñaïi löôïng caàn ño vôùi maãu vaø cho ra keát quaû baèng soá. Töø ñoù ta cuõng thaáy raèng khoâng phaûi baát kyø ñaïi löôïng naøo cuõng ño ñöïôc bôûi vì khoâng phaûi baát kyø ñaïi löôïng naøo cuõng cho pheùp so saùnh caùc giaù trò cuûa noù. Vì theá phaûi ño chuùng phaûi bieán ñoåi chuùng thaønh ñaïi löôïng khaùc coù theå so saùnh ñöôïc. Ví duï: ñeå ño öùng suaát cô hoïc ta phaûi bieán ñoåi chuùng thaønh söï thay ñoåi ñieän trôû cuûa boä caûm bieán löïc caêng. Sau ñoù maéc caùc boä caûm bieán naøy vaøo maïch caàu vaø ño ñieän aùp leäch caàu khi coù taùc ñoäng cuûa öùng suaát caàn ño. Ngaønh khoa hoïc chuyeân nghieân cöùu veà caùc phöông phaùp ñeå ño caùc ñaïi löôïng khaùc nhau, nghieân cöùu veà maãu vaø ñôn vò ño ñöôïc goïi laø ño löôøng hoïc. Ngaønh kó thuaät chuyeân nghieân cöùu vaø aùp duïng caùc thaønh quaû cuûa ño löôøng vaøo phuïc vuï saûn xuaát vaøo ñôøi soáng goïi laø kó thuaät ño löôøng. Ñeå thöïc hieän quaù trình ño löôøng ta phaûi bieát choïn caùch ño khaùc nhau phuï thuoäc vaøo ñoái töôïng ño. 1
  2. Chương 1: Những khái niệm về đo lường 1.1.2 Phaân loaïi caùc caùch thöïc hieän pheùp ño Ñeå thöïc hieän moät pheùp ño ngöôøi ta coù theå söû duïng nhieàu caùch khaùc nhau, ta coù theå phaân bieät caùc caùch sau ñaây: a) Ño tröïc tieáp: laø caùch ño maø keát quaû nhaän ñöôïc tröïc tieáp töø moät pheùp ño duy nhaát. Caùch ño naøy cho keát quaû ngay. Duïng cuï ño ñöôïc söû duïng thöôøng töông öùng vôùi ñaïi löôïng ño. Ví duï: ño ñieän aùp Voltmet chaúng haïn treân maët Voltmet ñaõ khaéc ñoä saún baèng Volt. Thöïc teá ña soá pheùp ño ñeàu söû duïng phöông phaùp ño naøy. b) Ño giaùn tieáp: laø caùch ño maø keát quaû ño ñöôïc suy ra töø söï phoái hôïp keát quaû cuûa nhieàu pheùp ño duøng caùch ño tröïc tieáp. Ví duï: ñeå ño ñieän trôû ta coù theå söû duïng ñònh luaät Ohm R=U/I (thöôøng hay söû duïng khi phaûi ño ñieän trôû cuûa moät phuï taûi ñang laøm vieäc). Ta caàn ño aùp vaø doøng baèng caùch ño tröïc tieáp sau ñoù tính ra ñieän trôû. Caùch ño giaùn tieáp thöôøng maéc phaûi sai soá lôùn, laø toång caùc sai soá cuûa caùc pheùp ño tröïc tieáp. c) Ño hôïp boä: laø caùch ño gaàn gioáng ño giaùn tieáp nhöng soá löôïng pheùp ño theo caùch tröïc tieáp nhieàu hôn vaø keát quaû ño nhaän ñöôïc thöôøng phaûi thoâng qua giaûi moät phöông trình (hay heä phöông trình) maø caùc thoâng soá ñaõ bieát chính laø caùc soá lieäu ño ñöïôc. d) Ño thoáng keâ: ñeå ñaûm baûo ñoä chính xaùc cuûa pheùp ño nhieàu khi ngöôøi ta phaûi söû duïng caùch ño thoáng keâ. Töùc laø phaûi ño nhieàu laàn sau ñoù laáy giaù trò trung bình. Caùch ño naøy ñaëc bieät höõu hieäu khi tín hieäu ño laø ngaãu nhieân hoaëc khi kieåm tra ñoä chính xaùc cuûa moät duïng cuï ño. 1.2 Caùc ñaëc tröng cuûa kyõ thuaät ño löôøng: Trong kyõ thuaät ño löôøng coù chöùa caùc ñaëc tröng sau ñaây: ñaïi löôïng caàn ño, ñieàu kieän ño, phöông phaùp ño, thieát bò ño, ngöôøi quan saùt hoaëc caùc thieát bò thu nhaän keát quaû ño, keát quaû ño. Caùc ñaïi löôïng naøy laø nhöõng yeáu toá caàn thieát khoâng theå thieáu ñöïôc cuûa kyõ thuaät ño löôøng. 2
  3. Chương 1: Những khái niệm về đo lường 1.2.1 Ñaïi löôïng ño hay coøn goïi laø tín hieäu ño: * Theo tính chaát thay ñoåi cuûa ñaïi löôïng ño : coù theå chia chuùng thaønh hai loaïi ñoù laø ñaïi löôïng ño tieàn ñònh vaø ñaïi löôïng ño ngaãu nhieân. -Ñaïi löôïng ño tieàn ñònh laø ñaïi löôïng ño ñaõ bieát tröôùc quy luaät thay ñoåi theo thôøi gian cuûa chuùng, nhöng moät (hay nhieàu) thoâng soá cuûa chuùng chöa bieát caàn phaûi ño . Ví duï: caàn phaûi ño ñoä lôùn (bieân ñoä) cuûa tín hieäu hình sin. Ñaïi löôïng ño tieàn ñònh thöôøng laø tín hieäu moät chieàu hay xoay chieàu hình sin hay xung vuoâng. Caùc thoâng soá caàn ño thöôøng laø bieân ñoä, taàn soá, goùc pha, …. -Ñaïi löôïng ño ngaãu nhieân laø ñaïi löôïng ño maø söï thay ñoåi theo thôøi gian khoâng theo moät quy luaät naøo caû. Neáu ta laáy baát kì giaù trò naøo cuûa tín hieäu thì ta ñeàu nhaän ñöôïc ñaïi löôïng ngaãu nhieân. Ta thaáy raèng trong thöïc teá ña soá caùc ñaïi löôïng ño ñeàu laø ngaãu nhieân. Tuy nhieân ôû moät chöøng möïc naøo ñoù ta coù theå giaû thieát raèng suoát trong thôøi gian tieán haønh moät pheùp ño ñaïi löôïng ño phaûi khoâng ñoåi hoaëc thay ñoåi theo quy luaät ñaõ bieát tröôùc, hoaëc tín hieäu thay ñoåi chaäm. Vì theá neáu ñaïi löôïng ño ngaãu nhieân coù taàn soá thay ñoåi nhanh seõ khoâng theå ño ñöôïc baèng caùc pheùp ño thoâng thöôøng. Trong tröôøng hôïp naøy ta phaûi söû duïng moät phöông phaùp ño ñaëc bieät ñoù laø ño löôøng thoáng keâ. * Theo caùch bieán ñoåi tín hieäu ño : maø ta coù theå chia thaønh tín hieäu ño lieân tuïc( hay tín hieäu ño töông töï )ï vaø tín hieäu ño rôøi raïc ( hay laø tín hieäu ño soá ). -Tín hieäu ño töông töï töùc laø bieán ñoåi noù thaønh moät tín hieäu khaùc töông töï noù. Öùng vôùi tín hieäu ño naøy ngöôøi ta thöôøng cheá taïo caùc duïng cuï ño töông töï, nhö: moät ampekeá coù kim chæ töông öùng vôùi cöôøng ñoä doøng ñieän. -Coøn tín hieäu ño soá töùc laø bieán ñoåi töø tín hieäu töông töï thaønh tín hieäu soá. Öùng vôùi tín hieäu ño naøy ngöôøi ta thöôøng cheá taïo caùc duïng cuï ño soá. * Theo baûn chaát cuûa ñaïi löôïng ño maø coù theå chia thaønh: - Ñaïi löôïng ño naêng löôïng: töùc laø ñaïi löôïng ño maø baûn thaân noù mang naêng löôïng nhö: söùc ñieän ñoäng, ñieän aùp, doøng ñieän, coâng suaát, naêng löôïng, töø thoâng, cöôøng ñoä töø tröøông. - Caùc ñaïi löôïng ño thoâng soá: ñoù laø caùc thoâng soá cuûa maïch ñieän nhö ñieän trôû, ñieän caûm, ñieän dung, heä soá töø tröôøng. - Caùc ñaïi löôïng ño phuï thuoäc thôøi gian nhö: chu kyø, taàn soá, goùc pha, … 3
  4. Chương 1: Những khái niệm về đo lường - Caùc ñaïi löôïng ño khoâng ñieän, ñeå ño ñöôïc baèng phöông phaùp ñieän, nhaát thieát phaûi bieán ñoåi chuùng thaønh ñieän nhôø caùc boä chuyeån ñoåi ño löôøng sô caáp. Nhôø caùc boä chuyeån ñoåi naøy maø ta nhaän ñöôïc tín hieäu ñieän Y tæ leä vôùi ñaïi löôïng caàn ño X töùc laø Y=f(X). 4
  5. Chương 1: Những khái niệm về đo lường 1.2.2 Ñieàu kieän caàn ño: Caùc thoâng tin ño löôøng bao giôø cuõng gaén chaët vôùi moâi tröôøng sinh ra ñaïi löôïng ño. Khi tieán haønh pheùp ño ta phaûi tính ñeán aûnh höôûng cuûa moâi tröôøng ñeán keát quaû ño vaø ngöôïc laïi khi söû duïng duïng cuï ño phaûi khoâng ñöôïc aûnh höôûng ñeán ñoái töôïng ño. Ngoaøi ra caàn chuù yù ñeán moâi tröôøng beân ngoaøi coù theå aûnh höôûng ñeán keát quaû cuûa pheùp ño. Nhöõng yeáu toá cuûa moâi tröôøng laø: nhieät ñoä, ñoä aåm khoâng khí, töø tröôøng beân ngoøai, ñoä rung, ñoä leäch aùp suaát cao thaáp so vôùi aùp suaát trung bình, buïi baån, … Nhöõng yeáu toá naøy phaûi trong ñieàu kieän chuaån. Ñieàu kieän tieâu chuaån laø ñieàu kieän ñöôïc quy ñònh theo tieâu chuaån quoác gia, laø khoûang bieán ñoäng cuûa caùc yeáu toá beân ngoøai maø suoát trong khoaûng ñoù duïng cuï ño vaãn baûo ñaûm ñoä chính xaùc quy ñònh. Ñoái vôùi moãi duïng cuï ño ñeàu coù khoaûng tieâu chuaån cuûa noù ñöôïc ghi trong caùc ñaëc tính kó thuaät cuûa noù. 1.2.3 Ñôn vò ño: Ñeå cho nhieàu nöôùc coù theå söû duïng moät heä thoáng ñôn vò duy nhaát ngöôøi ta ñaõ thaønh laäp heä thoáng ñôn vò quoác teá (SI) naêm 1960 ñaõ ñöôïc thoâng qua ôû hoäi nghò quoác teá veà maãu vaø caân. Trong heä thoáng ñoù caùc ñôn vò ñöôïc xaùc ñònh nhö sau: -Ñôn vò chieàu daøi: met (m) -Ñôn vò khoái löôïng: kilogram (kg) -Ñôn vò thôøi gian: giaây (s) -Ñôn vò cöôøng ñoä doøng ñieän: ampe (A) -Ñôn vò nhieät ñoä: Kelvin (0K) -Ñôn vò cöôøng ñoä saùng: neán Candela (Cd) -Ñôn vò soá löôïng vaät chaát: mol Ñoù laø baûy ñôn vò cô baûn. Ngoøai ra coøn coù caùc ñôn vò keùo theo. 1.2.4 Thieát bò ño vaø phöông phaùp ño: * Thieát bò ño: laø thieát bò kó thuaät duøng ñeå gia coâng tín hieäu mang thoâng tin ño thaønh daïng tieän lôïi cho ngöôøi quan saùt. Chuùng coù nhöõng tính chaát ño löôøng hoïc, töùc laø nhöõng tính chaát coù aûnh höôûng ñeán keát quaû vaø sai soá cuûa pheùp ño. Thieát bò ño löôøng goàm nhieàu loïai ñoù laø: thieát bò maãu, caùc chuyeån ñoåi ño löôøng, caùc duïng cuï ño löôøng, caùc toå hôïp thieát bò ño löôøng vaø caùc heä thoáng thoâng tin ño löôøng. Moãi loaïi thieát bò ñeàu coù chöùc naêng rieâng cuûa noù. 5
  6. Chương 1: Những khái niệm về đo lường * Caùc pheùp ño ñöôïc thöïc hieän baèng caùc phöông phaùp ño khaùc nhau phuï thuoäc vaøo caùc phöông phaùp nhaän thoâng tin ño vaø nhieàu yeáu toá khaùc nhö ñaïi löôïng ño lôùn hay nhoû, ñieàu kieän ño, sai soá, yeâu caàu, … Phöông phaùp ño coù theå coù nhieàu nhöng ngöôøi ta ñaõ phaân loaïi thaønh hai loaïi ñoù laø: phöông phaùp ño bieán ñoåi thaúng, vaø phöông phaùp ño so saùnh. 1.2.5 Ngöôøi quan saùt: Ñoù laø ngöôøi ño vaø gia coâng keát quaû ño. Nhieäm vuï cuûa ngöôøi quan saùt khi ño laø phaûi naém ñöôïc phöông phaùp ño; am hieåu veà thieát bò ño maø mình söû duïng; kieåm tra ñieàu kieän ño; phaùn ñoaùn veà khoaûng ño ñeå choïn thieát bò cho phuø hôïp; choïn duïng cuï ño phuø hôïp vôùi sai soá yeâu caàu vaø phuø hôïp vôùi ñieàu kieän moâi tröôøng xung quanh. Bieát ñieàu khieån quaù trình ño ñeå coù keát quaû mong muoán. Sau cuøng laø naém ñöôïc caùc phöông phaùp gia coâng keát quaû ñeå tieán haønh gia coâng (coù theå baèng tay hay duøng maùy tính) soá lieäu thu ñöôïc sau khi ño. Bieát xeùt ñoùan keát quaû ño xem ñaõ ñaït yeâu caàu hay chöa coù caàn thieát phaûi ño laïi hay khoâng, hoaëc phaûi ño nhieàu laàn theo phöông phaùp ño löôøng thoáng keâ. 1.2.6 Keát quaû ño: Keát quaû ño ôû moät möùc naøo ñoù coù theå coi laø chính xaùc. Moät giaù trò nhö vaäy ñöôïc goïi laø giaù trò öôùc löôïng cuûa ñaïi löôïng ño. Nghóa laø giaù trò ñöôïc xaùc ñònh bôûi thöïc nghieäm nhôø caùc thieát bò ño. Giaù trò naøy gaàn vôùi giaù trò thöïc maø ôû moät ñieàu kieän naøo ñoù coù theå coi laø thöïc. Ñeå ñaùnh giaù sai leäch giöõa giaù trò öôùc löôïng vaø giaù trò thöïc ngöôøi ta söû duïng khaùi nieäm sai soá cuûa pheùp ño. Ñoù laø hieäu giöõa giaù trò thöïc vaø giaù trò öôùc löôïng. Sai soá pheùp ño coù moät vai troø raát quan troïng trong kó thuaät ño löôøng. Noù cho pheùp ñaùnh giaù phaùp ño coù ñaït yeâu caàu hay khoâng. Coù nhieàu nguyeân nhaân gaây neân sai soá: Tröùôc heát laø do phöông phaùp ño khoâng hoøan thieän. Sau ñoù laø do söï bieán ñoäng cuûa caùc ñieàu kieän beân ngoaøi vöôït ra ngoaøi nhöõng ñieàu kieän tieâu chuaån ñöôïc quy ñònh cho duïng cuï ño maø ta choïn. Ngoaøi ra coøn nhöõng yeáu toá khaùc nöõa nhö do duïng cuï ño khoâng coøn ñaûm baûo chính xaùc nöõa, do caùch ñoïc cuûa ngöôøi quan saùt hoaëc do caùch ñaët duïng cuï ño khoâng ñuùng quy ñònh,… Keát quaû ño laø nhöõng con soá keøm theo ñôn vò ño hay nhöõng ñöôøng cong töï ghi, ghi laïi quaù trình thay ñoåi cuûa ñaïi löôïng ño theo thôøi gian. 6
  7. Chương 1: Những khái niệm về đo lường Vieäc gia coâng keát quaû ño phaûi theo moät thuaät toaùn nhaát ñònh baèng maùy tính hay baèng tay, ñeå ñaït keát quaû mong muoán. 7
  8. Chương 1: Những khái niệm về đo lường 1.3 Phöông phaùp ño Coù hai phöông phaùp ño khaùc nhau tuøy thuoäc vaøo ñoä chính xaùc yeâu caàu, ñieàu kieän thí nghieäm vaø thieát bò hieän coù,… 1.3.1 Phöông phaùp ño bieán ñoåi thaúng: Laø phöông phaùp ño coù sô ñoà caáu truùc theo bieán ñoåi thaúng, nghóa laø khoâng coù khaâu phaûn hoài, hình 1.1a: X Taäp X Nx ñaïi löôïng X0 N0 ño lieân tuïc 0 12345 N a) X X Nx Nx/N0 ADC Bieán So saùnh X0 ñoåi soá X0 N0 b) Hình 1.1: Quaù trình bieán ñoåi thaúng Tröôùc tieân ñaïi löôïng caàn ño X ñöôïc ñöa qua moät hay nhieàu khaâu bieán ñoåi vaø cuoái cuøng ñöôïc bieán ñoåi thaønh soá Nx. Coøn ñôn vò cuûa ñaïi löôïng ño X0 cuõng ñöôïc bieán ñoåi thaønh soá N0 (ví duï nhö khaéc ñoä treân maët duïng cuï töông töï). Quaù trình naøy ñöôïc goïi laø quaù trình khaéc ñoä theo maãu N0 ñöôïc ghi nhôù laïi (hình 1.1a). Sau ñoù dieãn ra quaù trình so saùnh giöõa ñaïi löôïng caàn ño vôùi ñôn vò cuûa chuùng. Quaù trình naøy ñöôïc thöïc hieän baèng moät pheùp chia Nx/N0. Keát quaû ño ñöôïc theå hieän: NX X= X0 N0 8
  9. Chương 1: Những khái niệm về đo lường Quaù trình ño nhö vaäy ñöôïc goïi laø quaù trình bieán ñoåi thaúng. Thieát bò ño thöïc hieän quaù trình ñöôïc goïi laø thieát bò ño bieán ñoåi thaúng (hình 1.1b) 1.3.2 Phöông phaùp ño kieåu so saùnh: Laø phöông phaùp ño coù sô ñoà caáu truùc theo kieåu maïch voøng nghóa laø coù khaâu phaûn hoài N Nk Xk 0 Tín hieäu lieân tuïc Xk a) X Nk ΔX Nk Bieán So ADC ñoåi saùnh ADC b) Hình 1.2: Quaù trình ño kieåu so saùnh Tröùôc tieân ñaïi löôïng ño X vaø ñaïi löôïng maãu X0 ñöôïc bieán ñoåi thaønh moät ñaïi löôïng vaät lyù naøo ñoù (ví duï doøng hay aùp chaúng haïn) thuaän tieän cho vieäc so saùnh. Quaù trình so saùnh ñöôïc dieãn ra suoát trong quaù trình ño. Khi hai ñaïi löôïng baèng nhau ta ñoïc keát quaû ôû maãu seõ suy ra giaù trò ñaïi löôïng caàn ño. Quaù trình ño nhö vaäy goïi laø quaù trình ño kieåu so saùnh (hay thieát bò buø). Tín hieäu X ñöôïc so saùnh vôùi moät tín hieäu Xk tæ leä vôùi ñaïi löôïng maãu X0. Qua boä so saùnh ta coù: X − X k = ΔX 9
  10. Chương 1: Những khái niệm về đo lường Tuøy thuoäc vaøo caùch so saùnh maø ta coù caùc phöông phaùp sau: So saùnh caân baèng : pheùp so saùnh maø ñaïi löôïng caàn ño X vaø ñaïi löôïng maãu X0 1. sau khi bieán ñoåi thaønh Xk ñöôïc so saùnh vôùi nhau sao cho luoân coù: ΔX = 0 , khi ñoù: X=Xk=NKX0 Phöông phaùp naøy söû duïng ñeå ño trong tröøông hôïp caàu caân baèng 2. So saùnh khoâng caân baèng: Neáu ñaïi löôïng Xk laø moät ñaïi löôïng khoâng ñoåi, luùc ñoù ta coù: X − X k = ΔX Nghóa laø keát quaû cuûa pheùp ño ñöôïc ñaùnh giaù theo ñaïi löôïng ΔX . Töùc bieát tröôùc Xk, ño ΔX coù theå suy ra X. Phöông phaùp naøy söû duïng ñeå ño caùc ñaïi löôïng khoâng ñieän. 3. So saùnh khoâng ñoàng thôøi: Vieäc so saùnh ñöôïc thöïc hieän theo caùch sau: ñaàu tieân döôùi taùc ñoäng cuûa ñaïi löôïng ño X gaây ra moät traïng thaùi naøo ñoù trong thieát bò ño. Sau ñoù thay X baèng ñaïi löôïng maãu Xk, baèng caùch thay ñoåi ñaïi löôïng maãu Xk sao cho trong thieát bò ño cuõng gaây ra ñuùng traïng thaùi ñoù nhö khi X taùc ñoäng, trong ñieàu kieän ñoù roõ raøng X=Xk. Phöông phaùp naøy chính xaùc vì khi thay Xk baèng X ta giöõ nguyeân moïi traïng thaùi cuûa thieát bò ño vaø loaïi ñöôïc moïi aûnh höôûng cuûa ñieàu kieän beân ngoøai ñeán keát quaû ño. 4. So saùnh ñoàng thôøi: Laø pheùp so saùnh cuøng luùc nhieàu ñieåm cuûa ñaïi löôïng ño X vaø cuûa maãu Xk. Caên cöù vaøo caùc ñieåm truøng nhau maø tìm ra ñaïi löôïng caàn ño. Phöông phaùp naøy duøng ñeå thöû nghieäm caùc ñaëc tính cuûa caùc caûm bieán, hay cuûa thieát bò ño ñeå ñaùnh giaù sai soá cuûa chuùng. 1.4 Phaân loaïi caùc thieát bò ño: Thieát bò ño laø söï theå hieän phöông phaùp ño baèng caùc khaâu chöùc naêng cuï theå: vôùi söï phaùt trieån cuûa kó thuaät ñieän töû, ngaøy nay caùc khaâu chöùc naêng cuûa thieát bò ño ñöôïc cheá taïo haøng loaït vaø ñöôïc thöông phaåm hoùa. Chia thieát bò ño thaønh nhieàu loaïi tuøy theo chöùc naêng cuûa noù. Goàm caùc loaïi chuû yeáu laø: maãu, duïng cuï ño ñieän, caùc chuyeån ñoåi ño löôøng, heä thoáng thoâng tin ño löôøng. 10
  11. Chương 1: Những khái niệm về đo lường 1. Maãu: laø thieát bò ño ñeå khoâi phuïc moät ñaïi löôïng vaät lí nhaát ñònh. Nhöõng maãu duïng cuï ño phaûi ñaït caáp chính xaùc raát cao töø 0,001% ñeán 0,1% tuøy theo töøng caáp, töøng loaïi. 2. Duïng cuï ño löôøng ñieän: duïng cuï ño löôøng baèng ñieän ñeå gia coâng caùc thoâng tin ño löôøng, töùc laø tín hieäu ñieän coù quan heä haøm vôùi caùc ñaïi löôïng vaät lí caàn ño. 3. Chuyeån ñoåi ño löôøng: loaïi thieát bò ñeå gia coâng tín hieäu thoâng tin ño löôøng ñeå tieän cho vieäc truyeàn, bieán ñoåi, gia coâng tieáp theo, caát giöõ nhöng khoâng cho ra keát quaû tröïc tieáp. Coù hai loaïi chuyeån ñoåi: chuyeån ñoåi caùc ñaïi löôïng ñieän thaønh caùc ñaïi löôïng ñieän khaùc vaø chuyeån ñoåi caùc ñaïi löôïng khoâng ñieän thaønh caùc ñaïi löôïng ñieän 4. Heä thoáng thoâng tin ño löôøng: laø toå hôïp caùc thieát bò ño vaø nhöõng thieát bò phuï ñeå töï ñoäng thu thaäp soá lieäu töø nhieàu nguoàn khaùc nhau, truyeàn caùc thoâng tin ño löôøng qua khoûang caùch theo keânh lieân laïc vaø chuyeån noù veà moät daïng ñeå tieän cho vieäc ño vaø ñieàu khieån. 1.5 Caùc ñaëc tính cô baûn cuûa thieát bò ño: Duïng cuï ño coù nhieàu loaïi tuøy theo chöùc naêng cuûa chuùng, nhöng bao giôø cuõng coù nhöõng ñaëc tính cô baûn nhö nhau. 1. Sai soá cuûa duïng cuï ño: nguyeân nhaân gaây ra sai soá cuûa duïng cuï ño laø nhöõng nguyeân nhaân do chính phöông phaùp ño gaây ra hoaëc moät nguyeân nhaân naøo ñaáy coù tính quy luaät. Cuõng coù theå laø do caùc yeáu toá bieán ñoäng ngaãu nhieân maø ra. Phaân laøm hai loaïi: • Sai soá heä thoáng: goïi laø sai soá cô baûn, laø sai soá maø giaù trò cuûa noù luoân khoâng ñoåi hay thay ñoåi coù quy luaät sai soá naøy veà nguyeân taéc coù theå loaïi tröø ñöôïc. • Sai soá ngaãu nhieân: laø sai soá maø giaù trò cuûa noù thay ñoåi raát ngaãu nhieân do caùc bieán ñoäng cuûa moâi tröôøng beân ngoøai (nhö nhieät ñoä, aùp suaát, …), sai soá naøy coøn goïi laø sai soá phuï. Tieâu chuaån ñeå ñaùnh giaù ñoä chính xaùc cuûa duïng cuï ño laø caáp chính xaùc. 2. Ñoä nhaïy: ñöôïc tính theo coâng thöùc dα S= = F ( x) dx Neáu F(x) khoâng ñoåi thì quan heä vaøo-ra laø tuyeán tính, luùc ñoù thang ño seõ ñöôïc khaéc ñoä ñeàu. 3. Ñieän trôû cuûa duïng cuï ño vaø coâng suaát tieâu thuï: 11
  12. Chương 1: Những khái niệm về đo lường a) Ñieän trôû vaøo: mỗi dụng cụ ño coù ñieän trôû vaøo cuûa noù. Ñieän trôû ñoù coù theå lôùn hay nhoû tuyø thuoäc tính chaát cuûa ñoái töôïng ño. Ñieän trôû vaøo phaûi lôùn khi maø tín hieäu ra cuûa khaâu tröôùc ñoù (cuûa boä chuyeån ñoåi sô caáp chaúng haïn) döôùi daïng aùp, nghóa laø doøng vaøo phaûi nhoû vaø coâng suaát tieâu thuï phaûi ít nhaát. b) Ñieän trôû ra: ñieän trôû ra cuûa duïng cuï ño xaùc ñònh coâng suaát coù theå truyeàn taûi cho chuyeån ñoåi tieáp theo. Ñieän trôû ra caøng nhoû thì coâng suaát caøng lôùn. Ñeå maïch ño coù hieäu quaû ngöôøi ta coá gaéng laøm phuø hôïp trôû khaùng ra cuûa chuyeån ñoåi tröôùc vôùi trôû khaùng vaøo cuûa chuyeån ñoåi tieáp sau ñoù. 4. Ñoä taùc ñoäng nhanh: Ñoä taùc ñoäng nhanh cuûa duïng cuï ño chính laø thôøi gian ñeå xaùc laäp keát quaû ño treân chæ thò. Ñoái vôùi duïng cuï töông töï, thôøi gian naøy khoaûng 4s. Coøn duïng cuï soá coù theå ño ñöôïc haøng nghìn ñieåm ño trong moät giaây. Söû duïng maùy tính coù theå ño vaø ghi laïi vôùi toác ñoä nhanh hôn nhieàu. Môû ra khaû naêng thöïc hieän caùc pheùp ño löôøng thoáng keâ. 5. Ñoä tin caäy: Ñoä tin caäy cuûa duïng cuï ño phuï thuoäc nhieàu yeáu toá: - Ñoä tin caäy cuûa caùc linh kieän cuûa duïng cuï ño - Keát caáu cuûa duïng cuï ño khoâng quaù phöùc taïp - Ñieàu kieän laøm vieäc cuûa duïng cuï ño coù phuø hôïp vôùi tieâu chuaån hay khoâng. 1.6 Sai soá cuûa pheùp ño vaø caùch trình baøy keát quaû ño Ño löôøng laø söï so saùnh ñaïi löôïng chöa bieát (ñaïi löôïng ño) vôùi ñaïi löôïng ñöôïc chuaån hoùa (ñaïi löôïng maãu hoaëc ñaïi löôïng chuaån). Nhö vaäy coâng vieäc ño löôøng laø noái thieát bò ño vaøo heä thoáng ñöôïc khaûo saùt keát quaû ño caùc ñaïi löôïng caàn thieát treân thieát bò ño. Trong thöïc teá khoù xaùc ñònh trò soá thöïc caùc ñaïi löôïng ño. Vì vaäy trò soá ñöôïc ño cho bôûi thieát bò ño ñöôïc goïi laø trò soá tin caäy ñöôïc. Baát kyø ñaïi löôïng ño naøo cuõng bò aûnh höôûng nhieàu thoâng soá. Do ñoù keát quaû ño ít khi phaûn aùnh ñuùng trò soá tin caäy ñöôïc. Cho neân coù nhieàu heä soá aûnh höôûng trong ño löôøng lieân quan ñeán thieát bò ño. Ngoøai ra coù nhöõng heä soá khaùc lieân quan ñeán con ngöôøi söû duïng thieát bò ño. Nhö vaäy ñoä chính xaùc cuûa thieát bò ño ñöôïc dieãn taû bôûi hình thöùc sai soá. 12
  13. Chương 1: Những khái niệm về đo lường Caùc loaïi sai soá: e=Yn-Xn * Sai soá tuyeät ñoái: e: sai soá tuyeät ñoái. Yn: trò soá tin caäy ñöôïc Xn: trò soá ño ñöôïc * Sai soá töông ñoái (tính theo phaàn %): Yn − X n er = x100% Yn Yn − X n Ñoä chính xaùc töông ñoái: A = 1− Yn Ñoä chính xaùc tính theo phaàn %: a=100%-er = (Ax100%) Xn − X n Tính chính xaùc: 1 − Xn X n : trò soá trung bình cuûa n laàn ño. Sai soá chuû quan: do loãi laàm cuûa ngöôøi söû duïng thieát bò ño vaø phuï thuoäc vaøo vieäc ñoïc sai keát quaû, hoaëc ghi sai, hoaëc söû duïng sai khoâng ñuùng qui trình hoaït ñoäng. Sai soá heä thoáng: sai soá heä thoáng phuï thuoäc vaøo thieát bò ño, ñieàu kieän moâi tröôøng phuï thuoäc vaøo keát quaû ño. Sai soá do thieát bò ño: caùc phaàn töû cuûa thieát bò ño, coù sai soá do coâng ngheä cheá taïo, söï laõo hoùa do söû duïng. Ñeå laøm giaûm sai soá naøy baèng caùch baûo trì ñònh kyø cho thieát bò ño. Sai soá do aûnh höôûng ñieàu kieän moâi tröôøng: cuï theå nhö nhieät ñoä taêng cao, aùp suaát taêng, ñoä aåm taêng, ñieän tröôøng hoaëc töø tröôøng taêng ñeàu aûnh höôûng ñeán sai soá cuûa thieát bò ño löôøng. Giaûm sai soá naøy baèng caùch giöõ sao cho ñieàu kieän moâi tröôøng ít thay ñoåi hoaëc boå chính ñoái vôùi nhieät ñoä vaø ñoä aåm. Sai soá heä thoáng ñeàu coù aûnh höôûng khaùc nhau: ôû traïng thaùi tónh vaø traïng thaùi ñoäng. ÔÛ traïng thaùi tónh: sai soá heä thoáng phuï thuoäc vaøo giôùi haïn cuûa thieát bò ño hoaëc quy luaät vaät lyù cho phoái söï hoaït ñoäng cuûa noù. ÔÛ traïng thaùi ñoäng: sai soá heä thoáng do söï khoâng ñaùp öùng theo toác ñoä thay ñoåi nhanh theo ñaïi löôïng ño. Sai soá ngaãu nhieân: ngoaøi söï hieän dieän sai soá do chuû quan trong caùch thöùc ño vaø sai soá heä thoáng thì coøn laïi laø sai soá ngaãu nhieân. 13
  14. Chương 1: Những khái niệm về đo lường Thoâng thöôøng sai soá ngaãu nhieân ñöôïc thu thaäp töø moät soá lôùn nhöõng aûnh höôûng nhoû ñöôïc tính toaùn trong ño löôøng coù ñoä chính xaùc cao. Sai soá ngaãu nhieân thöøông ñöôïc phaân tích baèng phöông phaùp thoáng keâ. Chöông 2 CÔ CAÁU ÑO 2.1 Cô caáu ño töø ñieän: 2.1.1 Caáu taïo: Cô caáu ño töø ñieän goàm coù 2 phaàn: phaàn tónh vaø phaàn ñoäng, xem hình 2.1. - Phaàn tónh goàm nam chaâm vónh cöûu,maïch töø,cöïc töø vaø loõi hình thaønh maïch töø kheùp kín. Giöõa cöïc töø vaø loõi coù khe hôû ñeàu goïi laø khe hôû laøm vieäc, trong ñoù khung quay chuyeån ñoäng. Hình 2.1: Caáu taïo cô caáu ño töø ñieän. - Phaàn ñoäng goàm khung quay laøm baèng vaät lieäu nhoâm hình chöõ nhaät, quaán daây ñoàng boïc lôùp caùch ñieän nhoû, khoái löôïng khung quay caøng nhoû caøng toát ñeå sao cho moment quaùn tính caøng nhoû, khung quay ñöôïc gaén treân truïc quay treân truïc quay coù loø xo phaûn keùo kim chæ thò veà vò trí ban ñaàu khi heát thao taùc ño, kim chæ thò , boä phaän caûn dòu, ñoái troïng phía sau kim chæ thò giuùp cho troïng taâm cuûa kim chæ thò naèm treân truïc quay. 14
  15. Chương 1: Những khái niệm về đo lường Thoâng thöôøng sai soá ngaãu nhieân ñöôïc thu thaäp töø moät soá lôùn nhöõng aûnh höôûng nhoû ñöôïc tính toaùn trong ño löôøng coù ñoä chính xaùc cao. Sai soá ngaãu nhieân thöøông ñöôïc phaân tích baèng phöông phaùp thoáng keâ. Chöông 2 CÔ CAÁU ÑO 2.1 Cô caáu ño töø ñieän: 2.1.1 Caáu taïo: Cô caáu ño töø ñieän goàm coù 2 phaàn: phaàn tónh vaø phaàn ñoäng, xem hình 2.1. - Phaàn tónh goàm nam chaâm vónh cöûu,maïch töø,cöïc töø vaø loõi hình thaønh maïch töø kheùp kín. Giöõa cöïc töø vaø loõi coù khe hôû ñeàu goïi laø khe hôû laøm vieäc, trong ñoù khung quay chuyeån ñoäng. Hình 2.1: Caáu taïo cô caáu ño töø ñieän. - Phaàn ñoäng goàm khung quay laøm baèng vaät lieäu nhoâm hình chöõ nhaät, quaán daây ñoàng boïc lôùp caùch ñieän nhoû, khoái löôïng khung quay caøng nhoû caøng toát ñeå sao cho moment quaùn tính caøng nhoû, khung quay ñöôïc gaén treân truïc quay treân truïc quay coù loø xo phaûn keùo kim chæ thò veà vò trí ban ñaàu khi heát thao taùc ño, kim chæ thò , boä phaän caûn dòu, ñoái troïng phía sau kim chæ thò giuùp cho troïng taâm cuûa kim chæ thò naèm treân truïc quay. 14
  16. Chương 2 : Cơ cấu đo 2.1.2 Nguyeân lyù hoaït ñoäng: Khi coù doøng ñieän chaïy qua khung quay (phaàn ñoäng) döôùi taùc duïng cuûa nam chaâm vónh cöûu, khung quay leäch khoûi vò trí ban ñaàu moät goùc dα. Khi doøng ñieän qua khung quay ñoåi chieàu, momen quay ñoåi daáu, kim quay theo chieàu ngöôïc laïi. 2.1.3 ÖÙng duïng: Öu ñieåm: Töø tröôøng cuûa cô caáu do nam chaâm vónh cöûu taïo ra maïnh, ít bò aûnh höôûng cuûa töø tröôøng beân ngoaøi. Coâng suaát tieâu thuï nhoû: 25 μW ñeán 200 μW phuï thuoäc doøng ñieän Imax. Ñoä chính xaùc cao vôùi caáp chính xaùc laø 0.5%. Vì goùc quay tuyeán tính neân thang chia coù khoaûng chia ñeàu. Khuyeát ñieåm: Cuoän daây cuûa khung quay thöôøng chòu ñöïng quaù taûi nhoû neân traùnh duøng cho doøng ñieän quaù möùc ñi qua. Chæ söû duïng doøng ñieän DC. Ñoái vôùi khung daây xoaén deã hö hoûng khi bò chaán ñoäng maïnh hoaëc di chuyeån quaù möùc giôùi haïn. ÖÙng duïng: Cô caáu ño töø ñieän ñöôïc söû duïng trong caùc maùy ño doøng ñieän, ñieän aùp vaïn naêng, trong lónh vöïc ño löôøng ñoái vôùi cô caáu chæ thò kim. Ñieän keá göông quay. 2.2 Cô caáu ño ñieän töø: 2.2.1 Caáu taïo: Goàm coù 2 phaàn tónh vaø ñoäng, xem hình 2.2. 15
  17. Chương 2 : Cơ cấu đo Hình 2.2: Caáu taïo cô caáu ño ñieän töø. - Phaàn tónh goàm cuoän daây cho doøng ñieän caàn ño chaïy qua, taïo ra töø tröôøng trong loøng cuoän daây laø moät khe heïp hình chöõ nhaät. - Phaàn ñoäng goàm moät laù kim loaïi hình caùnh quaït laøm baèng vaät lieäu saét töø meàm gaén treân truïc quay vaø chuyeån ñoäng trong khe hôû cuûa cuoän daây tónh. Treân truïc quay coøn coù loø xo phaûn , kim chæ thò , boä phaän caûn dòu kieåu khoâng khí. 2.2.2 Nguyeân lyù hoaït ñoäng: Khi coù doøng ñieän xoay chieàu hay moät chieàu chaïy qua cuoän daây (phaàn tónh) seõ laøm xuaát hieän töø huùt laù kim loaïi keát quaû xuaát hieän momen quay. Momen quay tæ leä vôùi bình phöông cöôøng ñoä doøng ñieän. 2.2.3 ÖÙng duïng: Vì momen quay tæ leä vôùi bình phöông cöôøng ñoä doøng ñieän cho neân cô caáu ño ñieän töø coù theå söû duïng ñeå ño trong maïch ñieän moät chieàu hay xoay chieàu. Cheá taïo ñôn giaûn, giaù thaønh reû. Söû duïng trong coâng nghieäp laø Ampe met, Volt met, cos ϕ met. 2.3 Cô caáu ño ñieän ñoäng: 2.3.1 Caáu taïo: Goàm hai phaàn tónh vaø ñoäng, xem hình 2.3. 16
  18. Chương 2 : Cơ cấu đo Hình 2.3: Caáu taïo cô caáu ñieän ñoäng - Phaàn tónh goàm cuoän daây tónh ñeå taïo töø tröôøng khi coù doøng ñieän chaïy qua. Cuoän daây tónh thöôøng goàm 2 cuoän gheùp laïi coù khe hôû giöõa cho truïc quay ñi qua. - Phaàn ñoäng goàm cuoän daây ñoäng ñaët trong loøng cuoän daây tónh . Cuoän daây gaén vôùi truïc quay, treân truïc quay coøn coù loø xo phaûn, boä phaän caûn dòu vaø kim chæ thò. 2.3.2 Nguyeân lyù hoaït ñoäng: Cô caáu ño ñieän ñoäng hoaït ñoäng döïa treân nguyeân lyù taùc ñoäng töông hoã giöõa caùc löïc ñieän töø cuûa cuoän daây tónh (1) vaø ñoäng (2). Khi doøng ñieän chaïy vaøo cuoän daây tónh, trong loøng cuoän daây xuaát hieän töø tröôøng. Töø tröôøng naøy taùc ñoäng vôùi doøng ñieän chaïy trong cuoän daây ñoäng vaø taïo neân momen quay phaàn ñoäng laøm phaàn ñoäng quay ñi moät goùc α. Öu ñieåm: ño ñieän AC, DC vôùi caáp chính xaùc cao. 2.3.3 ÖÙng duïng: Cô caáu ño ñieän ñoäng ñöôïc söû duïng ñeå cheá taïo ampe keá, volt keá, watt keá moät chieàu vaø xoay chieàu taàn soá coâng nghieäp, caùc pha keá ño goùc leäch pha hay heä soá coâng suaát cos ϕ . khi söû duïng trong maïch xoay chieàu coù taàn soá cao phaûi coù maïch buø taàn soá ñeå ño ñöôïc vôùi daõi taàn ñeán 20KHz. 17
  19. Chương 2 : Cơ cấu đo 2.4 Baûng kí hieäu: Kí hieäu Giaûi thích Cô caáu ño töø ñieän Cô caáu ño ñieän töø Cô caáu ño ñieän ñoäng. Maùy ño DC. Maùy ño AC. Caùc ñôn vò ñaïi löôïng ño löôøng ñieän: 1A=106 μ A + Ampe keá: [A] 1A = 1000mA 1V=106 μ V + Volt keá: [V] 1V = 1000mV 1M Ω =106 Ω + Ohm keá: [Ω ] 1K Ω = 1000 Ω 1W=106 μ + Watt keá: [W] 1W = 1000mW 18
  20. Chương 3 : Thiêt bị phát tín hiệu đo lường Chöông 3 THIEÁT BÒ PHAÙT TÍN HIEÄU ÑO LÖÔØNG 3.1 Khaùi nieäm veà ño löôøng: 3.1.1 Muïc ñích – yù nghóa: Trong coâng taùc nghieân cöùu vaø saûn xuaát ôû moïi ngaønh khoa hoïc kyõ thuaät ngaøy nay phaûi tieáp xuùc vôùi nhöõng thieát bò, maùy moùc hieän ñaïi tinh vi. Möùc ñoä phaùt trieån cuûa khoa hoïc kyõ thuaät ngaøy caøng cao ñoøi hoûi caùc thoâng soá cho maùy moùc hoaït ñoäng phaûi chính xaùc. Do vaäy, vieäc kieåm tra caùc cheá ñoä laøm vieäc cuõng nhö caùc quy taéc an toaøn phaûi ñöôïc chuù troïng haøng ñaàu ñeå kieåm tra sö khai thaùc ñuùng ñaén caùc thieát bò caàn phaûi tieán haønh ño löôøng. Söï ño löôøng ñöôïc thöïc hieän nhôø caùc duïng cuï ño löôøng ñieän. 3.1.2 Ñaïi löôïng ño löôøng: Döïa vaøo tính chaát cô baûn cuûa ñaïi löôïng ño, chuùng ta phaân ra laøm 2 ñaïi löôïng cô baûn: ñaïi löôïng ñieän vaø ñaïi löôïng khoâng ñieän. Ñaïi löôïng ñieän: ñöôïc chia laøm ñaïi löôïng ñieän taùc ñoäng vaø thuï ñoäng. * Ñaïi löôïng ñieän taùc ñoäng: - Ñaïi löôïng ñieän taùc ñoäng laø ñaïi löôïng maø baûn thaân naêng löôïng cuûa chuùng seõ cung caáp naêng löôïng vaøo maïch ño. Thí duï: doøng ñieän, ñieän aùp, coâng suaát. - Trong tröôøng hôïp naêng löôïng quaù lôùn thì phaûi giaûm bôùt cho phuø hôïp vôùi maïch ño. Thí duï nhö giaûm aùp, phaân doøng, …. thieát bò suy hao. Ngöôïc laïi, trong tröôøng hôïp naêng löôïng quaù nhoû thì khueách ñaïi leân. Vaán ñeà quan troïng laø caùc boä khueách ñaïi phaûi ñöôïc chuaån hoùa traùnh gaây meùo tín hieäu. * Ñaïi löôïng ñieän thuï ñoäng: - Ñaïi löôïng ñieän thuï ñoäng laø nhöõng ñaïi löôïng khoâng mang naêng löôïng, khi ño phaûi cung caáp naêng löôïng cho maïch ño nhö: - Coù 2 caùch ño: ño noùng vaø ño nguoäi. - Ño noùng laø thao taùc ño khi phaàn töû ñang hoaït ñoäng treân maïch. - Ño nguoäi laø thao taùc ño khi caùc phaàn töû naøy ngöng hoaït ñoäng hay laáy ra khoûi maïch ñieän. 19
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2431 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2