NHỮ NG KHÁI NI ỆM CƠ BẢ N V Ề ĐO LƯỜ NG
Định nghĩa và phân loại phép đo
Nh ữ ng tham s ố đặc trưng cho ph ẩ m ch ấ t d ụ ng c ụ đo
cho phẩm chất của dụng cụđo
2.1 Sai số và cấp chính xác
Các sai s ố đo lườ ng
3 Chương II: Đo lường điện
1 Khái niệm và các cơ cấu đo 19
1.2 Các cơ cấu đo điện thông dụng
2.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc của dụng cụđo dòng điện
2.2 Phương pháp đo dòng điện
3.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc của dụng cụ đo điện áp
3.2 Phương pháp đo điện áp
4.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc của dụng cụđo công suất
4.2 Phương pháp đo công suất
5.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc của dụng cụđo điện trở
5.2 Phương pháp đo điện trở
4 Chương III Đo nhiệt độ
1 Khái niệm phân loại các dụng cụ đo nhiệt độ
1.1 Khái niệm về nhiệt độ và thang đo nhiệt độ
1.2 Phân loại các dụng cụ đo nhiệt độ
2 Đo nhiệt độ bằng nhiệt kế dãn nở
2.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc
2.2 Phương pháp nhiệt độ bằng nhiệt kế dãn nở
3 Đo nhiệt độ bằng nhiệt kế kiểu áp kế
3.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc
3.3 Phương pháp đo nhiệt độ bằng nhiệt áp kế
4 Đo nhiệt độ bằng cặp nhiệt
4.1 Hiệu ứng nhiệt điện và
1 nguyên lý đo nhiệt độ bằng cặp nhiệt
4.2 Các phương pháp nối cặp nhiệt
4.3 Các phương pháp bù nhiệt độđầu tự do cặp nhiệt
4.4 Vật liệu dùng chế tạo cặp nhiệt và các cặp nhiệt thường dùng
4.6 Đồng hồ thứ cấp dùng với cặp nhiệt
5 Đo nhiệt độ bằng nhiệt kế điện trở
5.1 Vật liệu dùng chế tạo nhiệt kếđiện trở
5.2 Các nhiệt kế điện trở thường dùng và cấu tạo
5 Chương IV Đo áp suất
1 Khái niệm, phân loại các dụng cụđo áp suất
1.1 Khái niệm về áp suất và thang đo áp suất
1.2 Phân loại các dụng cụ đo áp suất
2 Đo áp suất bằng áp kế chất lỏng
2.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc
2.2 Đo áp suất bằng áp kế cột chất lỏng - ống thủy tinh
2.3 Đo áp suất bằng áp kế phao
3 Đo áp suất bằng áp kế đàn hồi
3.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc
3.2 Phương pháp đo áp suất bằng áp kế đàn hồi
1 Khái niệm và phân loại các dụng cụđo lưu lượng
2 Đo lưu lượng bằng công tơ đo lượng chất lỏng
3 Đo lưu lượng theo áp suất động của dòng chảy
4 Đo lưu lượng bằng phương pháp tiết lưu
4.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc
4.2 Đo lưu lượng bằng phương pháp tiết lưu
7 Chương VI Đo độ ẩm
1 Khái niệm và các phương pháp đo độẩm
1.1 Các khái niệm cơ bản
1.2 Các phương pháp đo độ ẩm
2 Các dụng cụ đo độ ẩm
CHƯƠNG1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐO LƯỜNG
Trong kỹ thuật đo lường, tính chính xác của kết quả đo là yếu tố quan trọng nhất Để đạt được độ chính xác cao, người thực hiện cần nắm vững các phương pháp đo và sử dụng thành thạo thiết bị đo Họ cũng cần hiểu rõ các tham số đặc trưng của dụng cụ đo để khử các nguyên nhân gây sai số, từ đó đảm bảo kết quả đo chính xác, phục vụ hiệu quả cho quá trình vận hành, bảo trì và sửa chữa thiết bị cũng như hệ thống.
- Trình bày được một số khái niệm cơ bản vềđolường;
- Trình bày được định nghĩa, phân loại các phép đo;
- Đọc hiểu được, chuyển đổi những tham số đặc trưng cho phẩm chất, các sai số của dụng cụđo;
- Cẩn thận, chính xác, khoa học
1 Định nghĩa và phân loại phép đo
1.1 Định nghĩa vềđo lường Đo lường là hành động cụ thể thực hiện bằng công cụđo lường để tìm trị số của một đại lượng chưa biết biểu thị bằng đơn vịđo lường
Kết quả đo lường là giá trị bằng số của đại lượng cần đo AX nó bằng tỷ số của đại lượng cần đo X và đơn vịđo Xo
* Ví dụ: Ta đo được U = 50 V thì có thể xem là U = 50 u
50 – là kết quả đo lường của đại lượng bịđo u –là lượng đơn vị
Mục đích của việc đo lường là xác định một lượng chưa biết, trong khi đối tượng đo lường chính là lượng trực tiếp được đo để tính toán và tìm ra lượng chưa biết đó.
* Ví dụ:S = a.b mục đích là m 2 còn đối tượng là m
Dựa theo cách nhận được kết quả đo lường người ta chia làm 3 loại chính là đo trực tiếp, đo gián tiếp và đo tổng hợp
Đo lường là quá trình so sánh lượng cần xác định với đơn vị tiêu chuẩn thông qua dụng cụ đo hoặc đồng hồ chia độ Mục đích và đối tượng đo lường cần phải thống nhất để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong việc thu thập dữ liệu.
Các phép đo trực tiếp:
- Phép đọc trực tiếp: đo chiều dài bằng mét, đo dòng điện bằng ampe mét, đo điện áp bằng vôn mét, đo nhiệt độ bằng nhiệt kế…
- Phép chỉ không: đem lượng chưa biết cân bằng với lượng đo đã biết và khi có cân bằng thì đồng hồ chỉ không
* Ví dụ: cân, đo điện áp
- Phép trùng hợp: theo nguyên tắc của thước cặp để xác định lượng chưa biết
- Phép thay thế: lần lượt thay đại lượng cần đo bằng đại lượng đã biết
* Ví dụ: Tìm R chưa biết nhờ thay điện trở đó bằng một hộp R đã biết mà giữ nguyên I và U
- Phép cầu sai: dùng một đại lượng gần nó để suy ra đại lượng cần tìm (thường để hiệu chỉnh các dụng cụđo độ dài)
Lượng cần đo được xác định thông qua các phép tính dựa trên mối quan hệ hàm đã biết với các lượng đo trực tiếp liên quan Phương pháp này thường được ưa chuộng hơn so với đo trực tiếp, vì nó đơn giản hơn Tuy nhiên, đo gián tiếp có thể mắc sai số và thường là tổng hợp của các sai số trong phép đo trực tiếp.
* Ví dụ: Đo công suất
Tiến hành thực hiện nhiều lần đo lường trong các điều kiện khác nhau nhằm xác định một hệ phương trình thể hiện mối quan hệ giữa các đại lượng chưa biết và các đại lượng đã được đo trực tiếp, từ đó giúp tìm ra các đại lượng chưa biết này.
* Ví dụ: đã biết qui luật giản nở dài do ảnh hưởng của nhiệt độ là:
Muốn tìm các hệ sốα, β và chiều dài của vật ở 0 0 c là L0 thì ta có thể đo trực tiếp chiều dài ở nhiệt độ t là Lt, tiến hành đo 3 lần ở các nhiệt độ khác nhau ta có hệ 3 phương trình và từ đó xác định các lượng chưa biết bằng tính toán
2 Những tham sốđặc trưng cho phẩm chất dụng cụđo
Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật cùng với sự không ngừng hoàn thiện của kỹ thuật đo lường, thì dụng cụ đo giữ vai trò rất lớn trong sự phát triển đó Vì vậy dụng cụđo cần phải đảm bảo có độ chính xác lớn, tuổi thọ cao, sử dụng đơn giản và có khả năng đo được nhiều đại lượng do lường khác nhau Để đánh giá phẩm chất của một dụng cụ đo người ta dựa vào các tham số đặc trưng của nó như: sai số, cấp chính xác, độ nhạy, hạn không nhạy
2.1 Sai số và cấp chính xác của dụng cụ đo
Trên thực tế không thể có một đồng hồ đo lý tưởng cho số đo đúng trị số thật của tham số cần đo Đó là do vì nguyên tắc đo lường và kết cấu của đồng hồ không thể tuyệt đối hoàn thiện
Gọi giá trị đo được là: Ađ
Còn giá trị thực là: At
Sai số tuyệt đối: là độ sai lệch thực tế δ = Ađ - At
Các loại sai sốđịnh tính: Trong khi sử dụng đồng hồngười ta thường đểý đến các loại sai số sau
+ Sai số cho phép: là sai số lớn nhất cho phép đối với bất kỳ vạch chia nào của đồng hồ (với quy định đồng hồ vạch đúng tính chất kỹ thuật) để giữ đúng cấp chính xác của đồng hồ
+ Sai số cơ bản: là sai số lớn nhất của bản thân đồng hồ khi đồng hồ làm việc bình thường, loại này do cấu tạo của đồng hồ
+ Sai số phụ: do điều kiện khách quan gây nên
Trong các công thức tính sai số ta dựa vào sai số cơ bản còn sai số phụ thì không tính đến trong các phép đo
Với: X: độ chuyển động của kim chỉ thị (m, độ…)
A: độthay đổi của giá trị bịđo
- Tăng độ nhạy bằng cách tăng hệ số khuếch đại
- Giá trị chia độ bằng 1/s = C: gọi là hằng số của dụng cụ đo
Là độ lệch lớn nhất giữa các sai số khi đo nhiều lần 1 tham số cần đo ở cùng điều kiện đo lường
Chú ý: biến sai số chỉ của đồng hồ không được lớn hơn sai số cho phép của đồng hồ
Là mức độ biến đổi nhỏ nhất của tham số cần đo để cái chỉ thị bắt đầu làm việc
Chỉ số của hạn khụng nhạy nhỏhơn ẵ sai sốcơ bản
Trong quá trình đo lường, sai số nhầm lẫn có thể xảy ra do người thực hiện đo đọc sai, ghi chép không chính xác, thao tác không đúng, tính toán sai hoặc vô tình mắc lỗi Để giảm thiểu sai số này, việc tiến hành đo lường một cách cẩn thận và chính xác là rất quan trọng.
Trong thực tế cũng có khi người ta xem sốđo có mắc sai số nhầm lẫn là sốđo có sai số lớn hơn 3 lần sai số trung bình mắc phải khi đo nhiều lần tham số cần đo
Sai số hệ thống thường xuất hiện do cách sử dụng đồng hồ đo không hợp lý, do bản thân đồng hồ đo có khuyết điểm, hay điều kiện đo lường biến đổi không thích hợp và đặc biệt là khi không hiểu biết kỹ lưỡng tính chất của đối tượng đo lường Trị số của sai số hệ thống thường cốđịnh hoặc là biến đổi theo quy luật vì nói chung những nguyên nhân tạo nên nó cũng là những nguyên nhân cốđịnh hoặc biến đổi theo quy luật Vì vậy mà chúng ta có thể làm mất sai số hệ thống trong số đo bằng cách tìm các trị số bổ chính hoặc là sắp xếp đo lường một cách thích đáng
Nếu xếp theo nguyên nhân thì chúng ta có thể chia sai số hệ thống thành các loại sau:
Sai số công cụ: Ví dụ: - Chia độ sai - Kim không nằm đúng vị trí ban đầu - tay đòn của cân không bằng nhau
Sai số của đồng hồ có thể xảy ra khi không tuân thủ quy định sử dụng, chẳng hạn như đặt đồng hồ ở những nơi chịu ảnh hưởng của nhiệt độ, từ trường hoặc không đặt đúng vị trí quy định.
Sai số do chủ quan của người xem đo Ví dụ: Đọc số sớm hay muộn hơn thực tế, ngắm đọc vạch chia theo đường xiên
Sai số do phương pháp: Do chọn phương pháp đo chưa hợp lý, không nắm vững phương pháp đo
Sai số ngẫu nhiên là những sai số không thể tránh khỏi, phát sinh từ sự không chính xác do các yếu tố hoàn toàn ngẫu nhiên.
ĐO LƯỜNG ĐIỆ N
Các cơ cấu đo điệ n thông d ụ ng
Đo dòng điệ n
2.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc của dụng cụđo dòng điện
2.2 Phương pháp đo dòng điện
Đo điệ n áp
3.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc của dụng cụ đo điện áp
3.2 Phương pháp đo điện áp
Đo công suấ t
4.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc của dụng cụđo công suất
4.2 Phương pháp đo công suất
Đo điệ n tr ở
5.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc của dụng cụđo điện trở
5.2 Phương pháp đo điện trở
4 Chương III Đo nhiệt độ
1 Khái niệm phân loại các dụng cụ đo nhiệt độ
1.1 Khái niệm về nhiệt độ và thang đo nhiệt độ
1.2 Phân loại các dụng cụ đo nhiệt độ
2 Đo nhiệt độ bằng nhiệt kế dãn nở
2.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc
2.2 Phương pháp nhiệt độ bằng nhiệt kế dãn nở
3 Đo nhiệt độ bằng nhiệt kế kiểu áp kế
3.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc
3.3 Phương pháp đo nhiệt độ bằng nhiệt áp kế
4 Đo nhiệt độ bằng cặp nhiệt
4.1 Hiệu ứng nhiệt điện và
1 nguyên lý đo nhiệt độ bằng cặp nhiệt
4.2 Các phương pháp nối cặp nhiệt
4.3 Các phương pháp bù nhiệt độđầu tự do cặp nhiệt
4.4 Vật liệu dùng chế tạo cặp nhiệt và các cặp nhiệt thường dùng
4.6 Đồng hồ thứ cấp dùng với cặp nhiệt
5 Đo nhiệt độ bằng nhiệt kế điện trở
5.1 Vật liệu dùng chế tạo nhiệt kếđiện trở
5.2 Các nhiệt kế điện trở thường dùng và cấu tạo
5 Chương IV Đo áp suất
1 Khái niệm, phân loại các dụng cụđo áp suất
1.1 Khái niệm về áp suất và thang đo áp suất
1.2 Phân loại các dụng cụ đo áp suất
2 Đo áp suất bằng áp kế chất lỏng
2.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc
2.2 Đo áp suất bằng áp kế cột chất lỏng - ống thủy tinh
2.3 Đo áp suất bằng áp kế phao
3 Đo áp suất bằng áp kế đàn hồi
3.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc
3.2 Phương pháp đo áp suất bằng áp kế đàn hồi
1 Khái niệm và phân loại các dụng cụđo lưu lượng
2 Đo lưu lượng bằng công tơ đo lượng chất lỏng
3 Đo lưu lượng theo áp suất động của dòng chảy
4 Đo lưu lượng bằng phương pháp tiết lưu
4.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc
4.2 Đo lưu lượng bằng phương pháp tiết lưu
7 Chương VI Đo độ ẩm
1 Khái niệm và các phương pháp đo độẩm
1.1 Các khái niệm cơ bản
1.2 Các phương pháp đo độ ẩm
2 Các dụng cụ đo độ ẩm
CHƯƠNG1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐO LƯỜNG
Trong kỹ thuật đo lường, tính chính xác của kết quả đo là yếu tố quan trọng nhất Để đạt được kết quả đo chính xác, người thực hiện cần nắm vững các phương pháp đo và sử dụng thành thạo thiết bị đo Họ cũng cần hiểu các tham số đặc trưng cho phẩm chất của dụng cụ đo, từ đó có khả năng khử các nguyên nhân gây sai số Điều này đảm bảo kết quả đo chính xác, phục vụ hiệu quả cho quá trình vận hành, bảo trì và sửa chữa thiết bị cũng như hệ thống.
- Trình bày được một số khái niệm cơ bản vềđolường;
- Trình bày được định nghĩa, phân loại các phép đo;
- Đọc hiểu được, chuyển đổi những tham số đặc trưng cho phẩm chất, các sai số của dụng cụđo;
- Cẩn thận, chính xác, khoa học
1 Định nghĩa và phân loại phép đo
1.1 Định nghĩa vềđo lường Đo lường là hành động cụ thể thực hiện bằng công cụđo lường để tìm trị số của một đại lượng chưa biết biểu thị bằng đơn vịđo lường
Kết quả đo lường là giá trị bằng số của đại lượng cần đo AX nó bằng tỷ số của đại lượng cần đo X và đơn vịđo Xo
* Ví dụ: Ta đo được U = 50 V thì có thể xem là U = 50 u
50 – là kết quả đo lường của đại lượng bịđo u –là lượng đơn vị
Mục đích của việc đo lường là xác định các giá trị chưa biết, trong khi đối tượng đo lường là các đại lượng trực tiếp được đo để tính toán và tìm ra các giá trị này.
* Ví dụ:S = a.b mục đích là m 2 còn đối tượng là m
Dựa theo cách nhận được kết quả đo lường người ta chia làm 3 loại chính là đo trực tiếp, đo gián tiếp và đo tổng hợp
Đo lường là quá trình so sánh lượng cần đo với lượng đơn vị thông qua dụng cụ đo hoặc đồng hồ chia độ theo đơn vị đo Mục đích và đối tượng đo lường cần phải thống nhất với nhau để đảm bảo độ chính xác và hiệu quả trong việc đo đạc.
Các phép đo trực tiếp:
- Phép đọc trực tiếp: đo chiều dài bằng mét, đo dòng điện bằng ampe mét, đo điện áp bằng vôn mét, đo nhiệt độ bằng nhiệt kế…
- Phép chỉ không: đem lượng chưa biết cân bằng với lượng đo đã biết và khi có cân bằng thì đồng hồ chỉ không
* Ví dụ: cân, đo điện áp
- Phép trùng hợp: theo nguyên tắc của thước cặp để xác định lượng chưa biết
- Phép thay thế: lần lượt thay đại lượng cần đo bằng đại lượng đã biết
* Ví dụ: Tìm R chưa biết nhờ thay điện trở đó bằng một hộp R đã biết mà giữ nguyên I và U
- Phép cầu sai: dùng một đại lượng gần nó để suy ra đại lượng cần tìm (thường để hiệu chỉnh các dụng cụđo độ dài)
Lượng cần đo được xác định thông qua tính toán dựa trên các mối quan hệ hàm đã biết với các lượng đo trực tiếp liên quan Phương pháp này thường được ưa chuộng hơn so với đo trực tiếp, bởi vì nó đơn giản hơn, mặc dù đo gián tiếp có thể dẫn đến sai số do tổng hợp từ các sai số trong phép đo trực tiếp.
* Ví dụ: Đo công suất
Tiến hành đo nhiều lần dưới các điều kiện khác nhau giúp xác định hệ phương trình thể hiện mối quan hệ giữa các đại lượng chưa biết và các đại lượng đo trực tiếp, từ đó tìm ra các giá trị chưa biết.
* Ví dụ: đã biết qui luật giản nở dài do ảnh hưởng của nhiệt độ là:
Để xác định các hệ số α, β và chiều dài của vật ở nhiệt độ 0 độ C là L0, chúng ta có thể đo trực tiếp chiều dài ở nhiệt độ t là Lt Bằng cách thực hiện ba lần đo ở các nhiệt độ khác nhau, ta sẽ có một hệ ba phương trình, từ đó có thể tính toán và xác định các đại lượng chưa biết.
2 Những tham sốđặc trưng cho phẩm chất dụng cụđo
Ngày nay, sự phát triển của khoa học kỹ thuật và kỹ thuật đo lường đã làm cho dụng cụ đo trở thành yếu tố quan trọng trong quá trình phát triển này Dụng cụ đo cần đảm bảo độ chính xác cao, tuổi thọ lâu dài, dễ sử dụng và khả năng đo nhiều đại lượng khác nhau Để đánh giá chất lượng của dụng cụ đo, người ta dựa vào các tham số đặc trưng như sai số, cấp chính xác, độ nhạy và hạn không nhạy.
2.1 Sai số và cấp chính xác của dụng cụ đo
Không có đồng hồ đo lý tưởng nào có thể cung cấp trị số chính xác tuyệt đối cho tham số cần đo, vì nguyên tắc đo lường và cấu trúc của đồng hồ không thể hoàn hảo hoàn toàn.
Gọi giá trị đo được là: Ađ
Còn giá trị thực là: At
Sai số tuyệt đối: là độ sai lệch thực tế δ = Ađ - At
Các loại sai sốđịnh tính: Trong khi sử dụng đồng hồngười ta thường đểý đến các loại sai số sau
Sai số cho phép là mức sai số tối đa được chấp nhận cho mỗi vạch chia của đồng hồ, nhằm đảm bảo rằng đồng hồ duy trì đúng tiêu chuẩn chính xác theo quy định kỹ thuật.
+ Sai số cơ bản: là sai số lớn nhất của bản thân đồng hồ khi đồng hồ làm việc bình thường, loại này do cấu tạo của đồng hồ
+ Sai số phụ: do điều kiện khách quan gây nên
Trong các công thức tính sai số ta dựa vào sai số cơ bản còn sai số phụ thì không tính đến trong các phép đo
Với: X: độ chuyển động của kim chỉ thị (m, độ…)
A: độthay đổi của giá trị bịđo
- Tăng độ nhạy bằng cách tăng hệ số khuếch đại
- Giá trị chia độ bằng 1/s = C: gọi là hằng số của dụng cụ đo
Là độ lệch lớn nhất giữa các sai số khi đo nhiều lần 1 tham số cần đo ở cùng điều kiện đo lường
Chú ý: biến sai số chỉ của đồng hồ không được lớn hơn sai số cho phép của đồng hồ
Là mức độ biến đổi nhỏ nhất của tham số cần đo để cái chỉ thị bắt đầu làm việc
Chỉ số của hạn khụng nhạy nhỏhơn ẵ sai sốcơ bản
Trong quá trình đo lường, sai số nhầm lẫn có thể xảy ra do người xem đọc sai, ghi chép sai, thao tác sai, tính sai hoặc vô ý làm sai Để tránh mắc phải những sai số này, cách tốt nhất là tiến hành đo lường một cách cẩn thận.
Trong thực tế, số đo có sai số nhầm lẫn thường được coi là số đo có sai số lớn hơn 3 lần sai số trung bình khi thực hiện nhiều lần đo lường cho cùng một tham số.
Sai số hệ thống thường xảy ra do việc sử dụng đồng hồ đo không hợp lý, khuyết điểm của đồng hồ, hoặc điều kiện đo lường không phù hợp Ngoài ra, việc không hiểu rõ tính chất của đối tượng đo cũng góp phần vào sai số này Trị số của sai số hệ thống thường cố định hoặc biến đổi theo quy luật, vì các nguyên nhân gây ra nó cũng có tính chất tương tự Để loại bỏ sai số hệ thống, chúng ta có thể tìm các trị số bổ sung hoặc tổ chức lại quá trình đo lường một cách hợp lý.
Nếu xếp theo nguyên nhân thì chúng ta có thể chia sai số hệ thống thành các loại sau:
Sai số công cụ: Ví dụ: - Chia độ sai - Kim không nằm đúng vị trí ban đầu - tay đòn của cân không bằng nhau
Sai số của đồng hồ có thể xảy ra khi sử dụng không đúng quy định, chẳng hạn như đặt đồng hồ ở những nơi có ảnh hưởng của nhiệt độ hoặc từ trường, hoặc không tuân thủ vị trí đặt đồng hồ theo quy định.
Sai số do chủ quan của người xem đo Ví dụ: Đọc số sớm hay muộn hơn thực tế, ngắm đọc vạch chia theo đường xiên
Sai số do phương pháp: Do chọn phương pháp đo chưa hợp lý, không nắm vững phương pháp đo
Sai số ngẫu nhiên là những sai số không thể tránh khỏi, phát sinh từ sự không chính xác tự nhiên do các yếu tố ngẫu nhiên hoàn toàn.
ĐO NHIỆT ĐỘ
Khái ni ệ m phân lo ạ i các d ụ ng c ụ đo nhiệt độ
dụng cụ đo nhiệt độ
1.1 Khái niệm về nhiệt độ và thang đo nhiệt độ
1.2 Phân loại các dụng cụ đo nhiệt độ
Đo nhiệt độ b ằ ng nhi ệ t k ế dãn n ở
2.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc
2.2 Phương pháp nhiệt độ bằng nhiệt kế dãn nở
Đo nhiệt độ b ằ ng nhi ệ t k ế ki ể u áp k ế
3.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc
3.3 Phương pháp đo nhiệt độ bằng nhiệt áp kế
Đo nhiệt độ b ằ ng c ặ p nhi ệ t
4.1 Hiệu ứng nhiệt điện và
1 nguyên lý đo nhiệt độ bằng cặp nhiệt
4.2 Các phương pháp nối cặp nhiệt
4.3 Các phương pháp bù nhiệt độđầu tự do cặp nhiệt
4.4 Vật liệu dùng chế tạo cặp nhiệt và các cặp nhiệt thường dùng
4.6 Đồng hồ thứ cấp dùng với cặp nhiệt
Đo nhiệt độ b ằ ng nhi ệ t k ế điệ n tr ở
5.1 Vật liệu dùng chế tạo nhiệt kếđiện trở
5.2 Các nhiệt kế điện trở thường dùng và cấu tạo
5 Chương IV Đo áp suất
1 Khái niệm, phân loại các dụng cụđo áp suất
1.1 Khái niệm về áp suất và thang đo áp suất
1.2 Phân loại các dụng cụ đo áp suất
2 Đo áp suất bằng áp kế chất lỏng
2.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc
2.2 Đo áp suất bằng áp kế cột chất lỏng - ống thủy tinh
2.3 Đo áp suất bằng áp kế phao
3 Đo áp suất bằng áp kế đàn hồi
3.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc
3.2 Phương pháp đo áp suất bằng áp kế đàn hồi
1 Khái niệm và phân loại các dụng cụđo lưu lượng
2 Đo lưu lượng bằng công tơ đo lượng chất lỏng
3 Đo lưu lượng theo áp suất động của dòng chảy
4 Đo lưu lượng bằng phương pháp tiết lưu
4.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc
4.2 Đo lưu lượng bằng phương pháp tiết lưu
7 Chương VI Đo độ ẩm
1 Khái niệm và các phương pháp đo độẩm
1.1 Các khái niệm cơ bản
1.2 Các phương pháp đo độ ẩm
2 Các dụng cụ đo độ ẩm
CHƯƠNG1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐO LƯỜNG
Trong kỹ thuật đo lường, tính chính xác của kết quả đo là yếu tố quan trọng nhất Để đạt được độ chính xác cao, người thực hiện cần nắm vững các phương pháp đo và sử dụng thành thạo thiết bị đo Họ cũng cần hiểu rõ các tham số đặc trưng của dụng cụ đo để có thể khử các nguyên nhân gây sai số, từ đó đảm bảo kết quả đo chính xác, phục vụ hiệu quả cho quá trình vận hành, bảo trì và sửa chữa thiết bị và hệ thống.
- Trình bày được một số khái niệm cơ bản vềđolường;
- Trình bày được định nghĩa, phân loại các phép đo;
- Đọc hiểu được, chuyển đổi những tham số đặc trưng cho phẩm chất, các sai số của dụng cụđo;
- Cẩn thận, chính xác, khoa học
1 Định nghĩa và phân loại phép đo
1.1 Định nghĩa vềđo lường Đo lường là hành động cụ thể thực hiện bằng công cụđo lường để tìm trị số của một đại lượng chưa biết biểu thị bằng đơn vịđo lường
Kết quả đo lường là giá trị bằng số của đại lượng cần đo AX nó bằng tỷ số của đại lượng cần đo X và đơn vịđo Xo
* Ví dụ: Ta đo được U = 50 V thì có thể xem là U = 50 u
50 – là kết quả đo lường của đại lượng bịđo u –là lượng đơn vị
Mục đích của việc đo lường là xác định một lượng chưa biết, trong khi đối tượng đo lường là lượng trực tiếp được đo để tính toán và tìm ra lượng chưa biết đó.
* Ví dụ:S = a.b mục đích là m 2 còn đối tượng là m
Dựa theo cách nhận được kết quả đo lường người ta chia làm 3 loại chính là đo trực tiếp, đo gián tiếp và đo tổng hợp
Đo lường là quá trình so sánh lượng cần đo với đơn vị chuẩn thông qua dụng cụ đo hoặc đồng hồ chia độ Mục đích và đối tượng đo lường cần phải thống nhất để đảm bảo tính chính xác trong kết quả đo.
Các phép đo trực tiếp:
- Phép đọc trực tiếp: đo chiều dài bằng mét, đo dòng điện bằng ampe mét, đo điện áp bằng vôn mét, đo nhiệt độ bằng nhiệt kế…
- Phép chỉ không: đem lượng chưa biết cân bằng với lượng đo đã biết và khi có cân bằng thì đồng hồ chỉ không
* Ví dụ: cân, đo điện áp
- Phép trùng hợp: theo nguyên tắc của thước cặp để xác định lượng chưa biết
- Phép thay thế: lần lượt thay đại lượng cần đo bằng đại lượng đã biết
* Ví dụ: Tìm R chưa biết nhờ thay điện trở đó bằng một hộp R đã biết mà giữ nguyên I và U
- Phép cầu sai: dùng một đại lượng gần nó để suy ra đại lượng cần tìm (thường để hiệu chỉnh các dụng cụđo độ dài)
Lượng cần đo được xác định thông qua các phép tính dựa trên mối quan hệ hàm đã biết với các lượng đo trực tiếp liên quan Phương pháp này thường được ưa chuộng hơn so với đo trực tiếp, vì tính đơn giản của nó Tuy nhiên, đo gián tiếp có thể gặp sai số do là tổng hợp của các sai số từ phép đo trực tiếp.
* Ví dụ: Đo công suất
Để xác định mối quan hệ giữa các đại lượng chưa biết và các đại lượng bị đo trực tiếp, cần tiến hành đo nhiều lần ở các điều kiện khác nhau Quá trình này cho phép xây dựng một hệ phương trình biểu thị mối quan hệ giữa các đại lượng này Từ đó, có thể tìm ra các giá trị của các đại lượng chưa biết thông qua việc giải hệ phương trình đã được thiết lập.
* Ví dụ: đã biết qui luật giản nở dài do ảnh hưởng của nhiệt độ là:
Để xác định các hệ số α, β và chiều dài của vật ở 0 độ C là L0, ta có thể đo trực tiếp chiều dài ở nhiệt độ t là Lt Bằng cách tiến hành đo 3 lần ở các nhiệt độ khác nhau, chúng ta sẽ có hệ 3 phương trình để tính toán và xác định các lượng chưa biết.
2 Những tham sốđặc trưng cho phẩm chất dụng cụđo
Ngày nay, sự phát triển của khoa học kỹ thuật đã nâng cao vai trò của dụng cụ đo trong nhiều lĩnh vực Để đáp ứng nhu cầu này, dụng cụ đo cần đảm bảo độ chính xác cao, tuổi thọ dài, dễ sử dụng và khả năng đo nhiều đại lượng khác nhau Đánh giá chất lượng của dụng cụ đo thường dựa vào các tham số như sai số, cấp chính xác, độ nhạy và hạn không nhạy.
2.1 Sai số và cấp chính xác của dụng cụ đo
Không thể tồn tại một đồng hồ đo lý tưởng có khả năng xác định chính xác trị số thực của tham số cần đo, vì nguyên tắc đo lường và cấu trúc của đồng hồ không thể hoàn hảo tuyệt đối.
Gọi giá trị đo được là: Ađ
Còn giá trị thực là: At
Sai số tuyệt đối: là độ sai lệch thực tế δ = Ađ - At
Các loại sai sốđịnh tính: Trong khi sử dụng đồng hồngười ta thường đểý đến các loại sai số sau
Sai số cho phép là mức sai số tối đa cho phép đối với mỗi vạch chia của đồng hồ, đảm bảo rằng đồng hồ vẫn duy trì được độ chính xác theo tiêu chuẩn kỹ thuật quy định.
+ Sai số cơ bản: là sai số lớn nhất của bản thân đồng hồ khi đồng hồ làm việc bình thường, loại này do cấu tạo của đồng hồ
+ Sai số phụ: do điều kiện khách quan gây nên
Trong các công thức tính sai số ta dựa vào sai số cơ bản còn sai số phụ thì không tính đến trong các phép đo
Với: X: độ chuyển động của kim chỉ thị (m, độ…)
A: độthay đổi của giá trị bịđo
- Tăng độ nhạy bằng cách tăng hệ số khuếch đại
- Giá trị chia độ bằng 1/s = C: gọi là hằng số của dụng cụ đo
Là độ lệch lớn nhất giữa các sai số khi đo nhiều lần 1 tham số cần đo ở cùng điều kiện đo lường
Chú ý: biến sai số chỉ của đồng hồ không được lớn hơn sai số cho phép của đồng hồ
Là mức độ biến đổi nhỏ nhất của tham số cần đo để cái chỉ thị bắt đầu làm việc
Chỉ số của hạn khụng nhạy nhỏhơn ẵ sai sốcơ bản
Trong quá trình đo lường, sai số nhầm lẫn có thể xảy ra do người thực hiện đo đọc sai, ghi chép không chính xác, thao tác không đúng, tính toán sai hoặc vô ý làm sai Để giảm thiểu sai số này, việc tiến hành đo lường một cách cẩn thận và chính xác là rất quan trọng.
Trong thực tế, một số đo có thể bị coi là có sai số lớn hơn 3 lần so với sai số trung bình nếu có sự nhầm lẫn trong quá trình đo nhiều lần các tham số cần đo.
Sai số hệ thống thường xuất hiện do việc sử dụng đồng hồ đo không hợp lý, khuyết điểm của bản thân đồng hồ, hoặc điều kiện đo lường không thích hợp Những sai số này thường cố định hoặc biến đổi theo quy luật, vì nguyên nhân gây ra chúng cũng tương tự Để giảm thiểu sai số hệ thống trong số đo, chúng ta có thể tìm các trị số bổ chính hoặc sắp xếp quá trình đo lường một cách hợp lý.
Nếu xếp theo nguyên nhân thì chúng ta có thể chia sai số hệ thống thành các loại sau:
Sai số công cụ: Ví dụ: - Chia độ sai - Kim không nằm đúng vị trí ban đầu - tay đòn của cân không bằng nhau
Sử dụng đồng hồ không đúng quy định có thể dẫn đến sai số, chẳng hạn như việc đặt đồng hồ ở những vị trí chịu ảnh hưởng của nhiệt độ, từ trường hoặc không đúng vị trí quy định.
Sai số do chủ quan của người xem đo Ví dụ: Đọc số sớm hay muộn hơn thực tế, ngắm đọc vạch chia theo đường xiên
Sai số do phương pháp: Do chọn phương pháp đo chưa hợp lý, không nắm vững phương pháp đo
Sai số ngẫu nhiên là những sai số không thể tránh khỏi, phát sinh từ sự không chính xác tự nhiên do các yếu tố ngẫu nhiên hoàn toàn.
ĐO ÁP SUẤ T
Đo áp suấ t b ằ ng áp k ế ch ấ t l ỏ ng
2.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc
2.2 Đo áp suất bằng áp kế cột chất lỏng - ống thủy tinh
2.3 Đo áp suất bằng áp kế phao
Đo áp suấ t b ằ ng áp k ế đàn hồ i
3.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc
3.2 Phương pháp đo áp suất bằng áp kế đàn hồi
1 Khái niệm và phân loại các dụng cụđo lưu lượng
2 Đo lưu lượng bằng công tơ đo lượng chất lỏng
3 Đo lưu lượng theo áp suất động của dòng chảy
4 Đo lưu lượng bằng phương pháp tiết lưu
4.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc
4.2 Đo lưu lượng bằng phương pháp tiết lưu
7 Chương VI Đo độ ẩm
1 Khái niệm và các phương pháp đo độẩm
1.1 Các khái niệm cơ bản
1.2 Các phương pháp đo độ ẩm
2 Các dụng cụ đo độ ẩm
CHƯƠNG1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐO LƯỜNG
Trong kỹ thuật đo lường, tính chính xác của kết quả đo là yếu tố quan trọng nhất Để đạt được kết quả đo chính xác, người thực hiện cần nắm vững các phương pháp đo và sử dụng thành thạo thiết bị đo Họ cũng cần hiểu rõ các tham số đặc trưng cho phẩm chất của dụng cụ đo, từ đó có khả năng khử các nguyên nhân gây sai số, đảm bảo kết quả đo chính xác nhất, phục vụ hiệu quả cho quá trình vận hành, bảo trì và sửa chữa thiết bị cũng như hệ thống.
- Trình bày được một số khái niệm cơ bản vềđolường;
- Trình bày được định nghĩa, phân loại các phép đo;
- Đọc hiểu được, chuyển đổi những tham số đặc trưng cho phẩm chất, các sai số của dụng cụđo;
- Cẩn thận, chính xác, khoa học
1 Định nghĩa và phân loại phép đo
1.1 Định nghĩa vềđo lường Đo lường là hành động cụ thể thực hiện bằng công cụđo lường để tìm trị số của một đại lượng chưa biết biểu thị bằng đơn vịđo lường
Kết quả đo lường là giá trị bằng số của đại lượng cần đo AX nó bằng tỷ số của đại lượng cần đo X và đơn vịđo Xo
* Ví dụ: Ta đo được U = 50 V thì có thể xem là U = 50 u
50 – là kết quả đo lường của đại lượng bịđo u –là lượng đơn vị
Mục đích của việc đo lường là xác định những giá trị chưa biết, trong khi đối tượng đo lường chính là các giá trị trực tiếp được đo để tính toán và tìm ra những lượng chưa xác định.
* Ví dụ:S = a.b mục đích là m 2 còn đối tượng là m
Dựa theo cách nhận được kết quả đo lường người ta chia làm 3 loại chính là đo trực tiếp, đo gián tiếp và đo tổng hợp
Đo lường là quá trình so sánh lượng cần đo với đơn vị đo thông qua dụng cụ hoặc đồng hồ chia độ Mục đích và đối tượng đo lường cần phải thống nhất để đảm bảo tính chính xác trong quá trình đo.
Các phép đo trực tiếp:
- Phép đọc trực tiếp: đo chiều dài bằng mét, đo dòng điện bằng ampe mét, đo điện áp bằng vôn mét, đo nhiệt độ bằng nhiệt kế…
- Phép chỉ không: đem lượng chưa biết cân bằng với lượng đo đã biết và khi có cân bằng thì đồng hồ chỉ không
* Ví dụ: cân, đo điện áp
- Phép trùng hợp: theo nguyên tắc của thước cặp để xác định lượng chưa biết
- Phép thay thế: lần lượt thay đại lượng cần đo bằng đại lượng đã biết
* Ví dụ: Tìm R chưa biết nhờ thay điện trở đó bằng một hộp R đã biết mà giữ nguyên I và U
- Phép cầu sai: dùng một đại lượng gần nó để suy ra đại lượng cần tìm (thường để hiệu chỉnh các dụng cụđo độ dài)
Lượng cần đo được xác định thông qua các phép tính dựa trên mối quan hệ hàm đã biết với các lượng được đo trực tiếp liên quan Phương pháp này thường được ưa chuộng hơn so với đo trực tiếp, vì tính đơn giản của nó Tuy nhiên, đo gián tiếp có thể dẫn đến sai số do tổng hợp từ các sai số trong các phép đo trực tiếp.
* Ví dụ: Đo công suất
Tiến hành thực hiện nhiều lần đo lường trong các điều kiện khác nhau để xác định hệ phương trình biểu thị mối quan hệ giữa các đại lượng chưa biết và các đại lượng đã được đo trực tiếp Qua đó, chúng ta có thể tìm ra các đại lượng chưa biết một cách chính xác.
* Ví dụ: đã biết qui luật giản nở dài do ảnh hưởng của nhiệt độ là:
Để xác định các hệ số α, β và chiều dài của vật ở 0 độ C (L0), ta có thể đo trực tiếp chiều dài ở nhiệt độ t (Lt) Bằng cách tiến hành đo 3 lần ở các nhiệt độ khác nhau, chúng ta sẽ có hệ 3 phương trình, từ đó có thể tính toán và xác định các lượng chưa biết.
2 Những tham sốđặc trưng cho phẩm chất dụng cụđo
Ngày nay, sự phát triển của khoa học kỹ thuật đã nâng cao vai trò của dụng cụ đo trong nhiều lĩnh vực Để đảm bảo hiệu quả, dụng cụ đo cần có độ chính xác cao, tuổi thọ lâu dài, dễ sử dụng và khả năng đo nhiều đại lượng khác nhau Đánh giá chất lượng của dụng cụ đo thường dựa vào các tham số như sai số, cấp chính xác, độ nhạy và hạn không nhạy.
2.1 Sai số và cấp chính xác của dụng cụ đo
Không thể tồn tại một đồng hồ đo lý tưởng nào có khả năng đo chính xác trị số thực của tham số cần đo, bởi vì nguyên tắc đo lường và cấu trúc của đồng hồ không thể hoàn thiện một cách tuyệt đối.
Gọi giá trị đo được là: Ađ
Còn giá trị thực là: At
Sai số tuyệt đối: là độ sai lệch thực tế δ = Ađ - At
Các loại sai sốđịnh tính: Trong khi sử dụng đồng hồngười ta thường đểý đến các loại sai số sau
Sai số cho phép là mức sai số tối đa cho phép đối với mỗi vạch chia của đồng hồ, nhằm đảm bảo đồng hồ duy trì đúng cấp độ chính xác theo các quy định kỹ thuật.
+ Sai số cơ bản: là sai số lớn nhất của bản thân đồng hồ khi đồng hồ làm việc bình thường, loại này do cấu tạo của đồng hồ
+ Sai số phụ: do điều kiện khách quan gây nên
Trong các công thức tính sai số ta dựa vào sai số cơ bản còn sai số phụ thì không tính đến trong các phép đo
Với: X: độ chuyển động của kim chỉ thị (m, độ…)
A: độthay đổi của giá trị bịđo
- Tăng độ nhạy bằng cách tăng hệ số khuếch đại
- Giá trị chia độ bằng 1/s = C: gọi là hằng số của dụng cụ đo
Là độ lệch lớn nhất giữa các sai số khi đo nhiều lần 1 tham số cần đo ở cùng điều kiện đo lường
Chú ý: biến sai số chỉ của đồng hồ không được lớn hơn sai số cho phép của đồng hồ
Là mức độ biến đổi nhỏ nhất của tham số cần đo để cái chỉ thị bắt đầu làm việc
Chỉ số của hạn khụng nhạy nhỏhơn ẵ sai sốcơ bản
Trong quá trình đo lường, sai số nhầm lẫn có thể phát sinh từ việc người xem đọc sai, ghi chép không chính xác, thao tác sai hoặc tính toán nhầm Để giảm thiểu sai số này, việc tiến hành đo lường một cách cẩn thận là rất quan trọng.
Trong thực tế, có những trường hợp mà người ta coi số đo có sai số nhầm lẫn là số đo có sai số lớn hơn 3 lần sai số trung bình khi thực hiện nhiều lần đo cho một tham số cụ thể.
Sai số hệ thống thường xảy ra do việc sử dụng đồng hồ đo không đúng cách, do khuyết điểm của đồng hồ, hoặc do điều kiện đo lường không phù hợp Trị số của sai số hệ thống thường cố định hoặc biến đổi theo quy luật, vì nguyên nhân gây ra sai số cũng thường là cố định hoặc có quy luật Để giảm thiểu sai số hệ thống trong số đo, chúng ta có thể tìm các trị số bổ chính hoặc sắp xếp quá trình đo lường một cách hợp lý.
Nếu xếp theo nguyên nhân thì chúng ta có thể chia sai số hệ thống thành các loại sau:
Sai số công cụ: Ví dụ: - Chia độ sai - Kim không nằm đúng vị trí ban đầu - tay đòn của cân không bằng nhau
Sai số đồng hồ có thể xảy ra khi không tuân thủ quy định sử dụng, chẳng hạn như đặt đồng hồ ở những vị trí bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, từ trường hoặc không đúng vị trí quy định.
Sai số do chủ quan của người xem đo Ví dụ: Đọc số sớm hay muộn hơn thực tế, ngắm đọc vạch chia theo đường xiên
Sai số do phương pháp: Do chọn phương pháp đo chưa hợp lý, không nắm vững phương pháp đo
Sai số ngẫu nhiên là những sai số không thể tránh khỏi, phát sinh từ sự không chính xác tự nhiên do các yếu tố hoàn toàn ngẫu nhiên.
ĐO LƯU LƯỢ NG
Đo lưu lượ ng b ằng công tơ đo lượ ng ch ấ t l ỏ ng
Đo lưu lượ ng theo áp su ất độ ng c ủ a dòng ch ả y
Đo lưu lượ ng b ằng phương pháp tiết lưu
4.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc
4.2 Đo lưu lượng bằng phương pháp tiết lưu
7 Chương VI Đo độ ẩm
1 Khái niệm và các phương pháp đo độẩm
1.1 Các khái niệm cơ bản
1.2 Các phương pháp đo độ ẩm
2 Các dụng cụ đo độ ẩm
CHƯƠNG1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐO LƯỜNG
Trong kỹ thuật đo lường, tính chính xác của kết quả đo là yếu tố quan trọng nhất Để đạt được độ chính xác cao, người thực hiện cần nắm vững các phương pháp đo và sử dụng thành thạo thiết bị đo Họ cũng cần hiểu rõ các tham số đặc trưng của dụng cụ đo để có thể khử các nguyên nhân gây sai số, từ đó đảm bảo kết quả đo chính xác, phục vụ tốt cho quá trình vận hành, bảo trì và sửa chữa thiết bị cũng như hệ thống.
- Trình bày được một số khái niệm cơ bản vềđolường;
- Trình bày được định nghĩa, phân loại các phép đo;
- Đọc hiểu được, chuyển đổi những tham số đặc trưng cho phẩm chất, các sai số của dụng cụđo;
- Cẩn thận, chính xác, khoa học
1 Định nghĩa và phân loại phép đo
1.1 Định nghĩa vềđo lường Đo lường là hành động cụ thể thực hiện bằng công cụđo lường để tìm trị số của một đại lượng chưa biết biểu thị bằng đơn vịđo lường
Kết quả đo lường là giá trị bằng số của đại lượng cần đo AX nó bằng tỷ số của đại lượng cần đo X và đơn vịđo Xo
* Ví dụ: Ta đo được U = 50 V thì có thể xem là U = 50 u
50 – là kết quả đo lường của đại lượng bịđo u –là lượng đơn vị
Mục đích của việc đo lường là xác định lượng chưa biết, trong khi đối tượng đo lường là lượng trực tiếp được đo để tính toán và tìm ra giá trị chưa biết đó.
* Ví dụ:S = a.b mục đích là m 2 còn đối tượng là m
Dựa theo cách nhận được kết quả đo lường người ta chia làm 3 loại chính là đo trực tiếp, đo gián tiếp và đo tổng hợp
Đo lường là quá trình so sánh lượng cần đo với đơn vị tiêu chuẩn bằng các dụng cụ đo hoặc đồng hồ chia độ Mục đích và đối tượng đo lường cần phải thống nhất để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong quá trình đo.
Các phép đo trực tiếp:
- Phép đọc trực tiếp: đo chiều dài bằng mét, đo dòng điện bằng ampe mét, đo điện áp bằng vôn mét, đo nhiệt độ bằng nhiệt kế…
- Phép chỉ không: đem lượng chưa biết cân bằng với lượng đo đã biết và khi có cân bằng thì đồng hồ chỉ không
* Ví dụ: cân, đo điện áp
- Phép trùng hợp: theo nguyên tắc của thước cặp để xác định lượng chưa biết
- Phép thay thế: lần lượt thay đại lượng cần đo bằng đại lượng đã biết
* Ví dụ: Tìm R chưa biết nhờ thay điện trở đó bằng một hộp R đã biết mà giữ nguyên I và U
- Phép cầu sai: dùng một đại lượng gần nó để suy ra đại lượng cần tìm (thường để hiệu chỉnh các dụng cụđo độ dài)
Lượng cần đo được xác định thông qua tính toán dựa trên các mối quan hệ hàm đã biết với các lượng đo trực tiếp liên quan Phương pháp này thường được ưa chuộng hơn so với đo trực tiếp, vì tính đơn giản của nó Tuy nhiên, đo gián tiếp có thể mắc sai số và thường là kết quả tổng hợp của các sai số trong phép đo trực tiếp.
* Ví dụ: Đo công suất
Để xác định mối quan hệ giữa các đại lượng chưa biết và các đại lượng đo trực tiếp, cần tiến hành nhiều lần đo ở các điều kiện khác nhau Qua đó, chúng ta có thể xây dựng một hệ phương trình giúp tìm ra các lượng chưa biết.
* Ví dụ: đã biết qui luật giản nở dài do ảnh hưởng của nhiệt độ là:
Để xác định các hệ số α, β và chiều dài của vật ở nhiệt độ 0°C là L0, ta có thể đo trực tiếp chiều dài ở nhiệt độ t là Lt Bằng cách thực hiện ba lần đo ở các nhiệt độ khác nhau, ta thu được một hệ ba phương trình, từ đó có thể tính toán để tìm ra các giá trị chưa biết.
2 Những tham sốđặc trưng cho phẩm chất dụng cụđo
Ngày nay, sự phát triển của khoa học kỹ thuật đã nâng cao vai trò của dụng cụ đo trong quá trình phát triển công nghệ Dụng cụ đo cần đảm bảo độ chính xác cao, tuổi thọ lâu dài, dễ sử dụng và khả năng đo nhiều đại lượng khác nhau Để đánh giá chất lượng của dụng cụ đo, người ta dựa vào các tham số đặc trưng như sai số, cấp chính xác, độ nhạy và hạn không nhạy.
2.1 Sai số và cấp chính xác của dụng cụ đo
Không thể tồn tại một đồng hồ đo lý tưởng hoàn hảo để xác định chính xác giá trị thực của các tham số cần đo Điều này xuất phát từ nguyên tắc đo lường và cấu trúc của đồng hồ, vốn không thể hoàn thiện tuyệt đối.
Gọi giá trị đo được là: Ađ
Còn giá trị thực là: At
Sai số tuyệt đối: là độ sai lệch thực tế δ = Ađ - At
Các loại sai sốđịnh tính: Trong khi sử dụng đồng hồngười ta thường đểý đến các loại sai số sau
Sai số cho phép là mức sai số tối đa cho phép đối với mỗi vạch chia của đồng hồ, đảm bảo rằng đồng hồ vẫn duy trì độ chính xác theo các tiêu chuẩn kỹ thuật quy định.
+ Sai số cơ bản: là sai số lớn nhất của bản thân đồng hồ khi đồng hồ làm việc bình thường, loại này do cấu tạo của đồng hồ
+ Sai số phụ: do điều kiện khách quan gây nên
Trong các công thức tính sai số ta dựa vào sai số cơ bản còn sai số phụ thì không tính đến trong các phép đo
Với: X: độ chuyển động của kim chỉ thị (m, độ…)
A: độthay đổi của giá trị bịđo
- Tăng độ nhạy bằng cách tăng hệ số khuếch đại
- Giá trị chia độ bằng 1/s = C: gọi là hằng số của dụng cụ đo
Là độ lệch lớn nhất giữa các sai số khi đo nhiều lần 1 tham số cần đo ở cùng điều kiện đo lường
Chú ý: biến sai số chỉ của đồng hồ không được lớn hơn sai số cho phép của đồng hồ
Là mức độ biến đổi nhỏ nhất của tham số cần đo để cái chỉ thị bắt đầu làm việc
Chỉ số của hạn khụng nhạy nhỏhơn ẵ sai sốcơ bản
Trong quá trình đo lường, sai số nhầm lẫn có thể xảy ra do người xem đọc sai, ghi chép sai, thao tác sai, tính toán sai hoặc vô ý làm sai Để giảm thiểu sai số nhầm lẫn, việc tiến hành đo lường một cách cẩn thận là rất quan trọng.
Trong thực tế, số đo có sai số nhầm lẫn thường được xem là số đo có sai số lớn hơn ba lần sai số trung bình khi đo nhiều lần tham số cần đo.
Sai số hệ thống thường xuất hiện do việc sử dụng đồng hồ đo không đúng cách, khuyết điểm của bản thân đồng hồ, hoặc điều kiện đo lường không phù hợp Điều này đặc biệt xảy ra khi không hiểu rõ tính chất của đối tượng đo Trị số của sai số hệ thống thường cố định hoặc biến đổi theo quy luật, vì nguyên nhân gây ra chúng cũng thường có tính chất tương tự Do đó, chúng ta có thể loại bỏ sai số hệ thống bằng cách tìm các trị số bổ chính hoặc sắp xếp quá trình đo lường một cách hợp lý.
Nếu xếp theo nguyên nhân thì chúng ta có thể chia sai số hệ thống thành các loại sau:
Sai số công cụ: Ví dụ: - Chia độ sai - Kim không nằm đúng vị trí ban đầu - tay đòn của cân không bằng nhau
Sai số đồng hồ có thể xảy ra khi sử dụng không đúng quy định, chẳng hạn như đặt đồng hồ ở những nơi có ảnh hưởng của nhiệt độ hoặc từ trường, hoặc không tuân thủ vị trí lắp đặt đúng cách.
Sai số do chủ quan của người xem đo Ví dụ: Đọc số sớm hay muộn hơn thực tế, ngắm đọc vạch chia theo đường xiên
Sai số do phương pháp: Do chọn phương pháp đo chưa hợp lý, không nắm vững phương pháp đo
Sai số ngẫu nhiên là những sai số không thể tránh khỏi, phát sinh từ sự không chính xác tự nhiên do các yếu tố ngẫu nhiên hoàn toàn.
ĐO ĐỘ Ẩ M
Các d ụ ng c ụ đo độ ẩ m
CHƯƠNG1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐO LƯỜNG
Trong kỹ thuật đo lường, tính chính xác của kết quả đo là yếu tố quan trọng nhất Để đạt được độ chính xác cao, người thực hiện cần nắm vững phương pháp đo và sử dụng thành thạo thiết bị đo Ngoài ra, việc hiểu rõ các tham số đặc trưng của dụng cụ đo cũng rất cần thiết để khử các nguyên nhân gây sai số, từ đó đảm bảo kết quả đo chính xác, phục vụ hiệu quả cho quá trình vận hành, bảo trì và sửa chữa thiết bị cũng như hệ thống.
- Trình bày được một số khái niệm cơ bản vềđolường;
- Trình bày được định nghĩa, phân loại các phép đo;
- Đọc hiểu được, chuyển đổi những tham số đặc trưng cho phẩm chất, các sai số của dụng cụđo;
- Cẩn thận, chính xác, khoa học
1 Định nghĩa và phân loại phép đo
1.1 Định nghĩa vềđo lường Đo lường là hành động cụ thể thực hiện bằng công cụđo lường để tìm trị số của một đại lượng chưa biết biểu thị bằng đơn vịđo lường
Kết quả đo lường là giá trị bằng số của đại lượng cần đo AX nó bằng tỷ số của đại lượng cần đo X và đơn vịđo Xo
* Ví dụ: Ta đo được U = 50 V thì có thể xem là U = 50 u
50 – là kết quả đo lường của đại lượng bịđo u –là lượng đơn vị
Mục đích của việc đo lường là xác định một lượng chưa biết, trong khi đối tượng đo lường là lượng trực tiếp được đo để tính toán và tìm ra giá trị chưa biết đó.
* Ví dụ:S = a.b mục đích là m 2 còn đối tượng là m
Dựa theo cách nhận được kết quả đo lường người ta chia làm 3 loại chính là đo trực tiếp, đo gián tiếp và đo tổng hợp
Đo lường là quá trình so sánh lượng cần đo với lượng đơn vị thông qua dụng cụ đo hoặc đồng hồ chia độ Mục đích và đối tượng đo lường cần phải thống nhất với nhau để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong việc thu thập dữ liệu.
Các phép đo trực tiếp:
- Phép đọc trực tiếp: đo chiều dài bằng mét, đo dòng điện bằng ampe mét, đo điện áp bằng vôn mét, đo nhiệt độ bằng nhiệt kế…
- Phép chỉ không: đem lượng chưa biết cân bằng với lượng đo đã biết và khi có cân bằng thì đồng hồ chỉ không
* Ví dụ: cân, đo điện áp
- Phép trùng hợp: theo nguyên tắc của thước cặp để xác định lượng chưa biết
- Phép thay thế: lần lượt thay đại lượng cần đo bằng đại lượng đã biết
* Ví dụ: Tìm R chưa biết nhờ thay điện trở đó bằng một hộp R đã biết mà giữ nguyên I và U
- Phép cầu sai: dùng một đại lượng gần nó để suy ra đại lượng cần tìm (thường để hiệu chỉnh các dụng cụđo độ dài)
Lượng cần đo được xác định thông qua các phép tính dựa trên mối quan hệ hàm đã biết với các lượng đo trực tiếp liên quan Phương pháp này thường được ưa chuộng hơn so với đo trực tiếp, vì nó đơn giản hơn Tuy nhiên, đo gián tiếp có thể dẫn đến sai số, do nó là tổng hợp của các sai số trong các phép đo trực tiếp.
* Ví dụ: Đo công suất
Để xác định mối quan hệ giữa các đại lượng chưa biết và các đại lượng đo trực tiếp, cần tiến hành đo nhiều lần trong các điều kiện khác nhau Qua đó, chúng ta có thể xây dựng một hệ phương trình biểu thị mối quan hệ này và tìm ra các lượng chưa biết.
* Ví dụ: đã biết qui luật giản nở dài do ảnh hưởng của nhiệt độ là:
Để xác định các hệ số α, β và chiều dài của vật ở nhiệt độ 0°C là L0, ta có thể đo trực tiếp chiều dài ở nhiệt độ t là Lt Bằng cách tiến hành đo 3 lần ở các nhiệt độ khác nhau, ta sẽ thu được hệ 3 phương trình, từ đó có thể tính toán và xác định các lượng chưa biết.
2 Những tham sốđặc trưng cho phẩm chất dụng cụđo
Ngày nay, sự phát triển của khoa học kỹ thuật đã làm nổi bật vai trò quan trọng của dụng cụ đo trong quá trình tiến bộ này Dụng cụ đo cần đảm bảo độ chính xác cao, tuổi thọ dài, dễ sử dụng và khả năng đo nhiều đại lượng khác nhau Để đánh giá chất lượng của dụng cụ đo, người ta dựa vào các tham số như sai số, cấp chính xác, độ nhạy và hạn không nhạy.
2.1 Sai số và cấp chính xác của dụng cụ đo
Trong thực tế, không thể tồn tại một đồng hồ đo lý tưởng có khả năng xác định chính xác trị số thực của tham số cần đo Nguyên nhân là do các nguyên tắc đo lường và cấu trúc của đồng hồ không thể hoàn hảo tuyệt đối.
Gọi giá trị đo được là: Ađ
Còn giá trị thực là: At
Sai số tuyệt đối: là độ sai lệch thực tế δ = Ađ - At
Các loại sai sốđịnh tính: Trong khi sử dụng đồng hồngười ta thường đểý đến các loại sai số sau
Sai số cho phép là mức sai số tối đa cho phép đối với mỗi vạch chia của đồng hồ, nhằm đảm bảo rằng đồng hồ duy trì đúng cấp độ chính xác theo các tiêu chuẩn kỹ thuật quy định.
+ Sai số cơ bản: là sai số lớn nhất của bản thân đồng hồ khi đồng hồ làm việc bình thường, loại này do cấu tạo của đồng hồ
+ Sai số phụ: do điều kiện khách quan gây nên
Trong các công thức tính sai số ta dựa vào sai số cơ bản còn sai số phụ thì không tính đến trong các phép đo
Với: X: độ chuyển động của kim chỉ thị (m, độ…)
A: độthay đổi của giá trị bịđo
- Tăng độ nhạy bằng cách tăng hệ số khuếch đại
- Giá trị chia độ bằng 1/s = C: gọi là hằng số của dụng cụ đo
Là độ lệch lớn nhất giữa các sai số khi đo nhiều lần 1 tham số cần đo ở cùng điều kiện đo lường
Chú ý: biến sai số chỉ của đồng hồ không được lớn hơn sai số cho phép của đồng hồ
Là mức độ biến đổi nhỏ nhất của tham số cần đo để cái chỉ thị bắt đầu làm việc
Chỉ số của hạn khụng nhạy nhỏhơn ẵ sai sốcơ bản
Trong quá trình đo lường, sai số nhầm lẫn có thể phát sinh do người xem đọc sai, ghi chép không chính xác, thao tác sai hoặc tính toán nhầm Để hạn chế những sai số này, việc tiến hành đo lường một cách cẩn thận và chính xác là rất quan trọng.
Trong thực tế, số đo có sai số nhầm lẫn thường được coi là số đo có sai số lớn hơn 3 lần sai số trung bình khi thực hiện nhiều lần đo lường cho tham số cần xác định.
Sai số hệ thống thường phát sinh do việc sử dụng đồng hồ đo không đúng cách, do khuyết điểm của đồng hồ hoặc do điều kiện đo lường không phù hợp Ngoài ra, sự thiếu hiểu biết về tính chất của đối tượng đo cũng góp phần gây ra sai số này Trị số của sai số hệ thống thường cố định hoặc biến đổi theo quy luật, vì nguyên nhân gây ra nó cũng thường mang tính cố định hoặc biến đổi Do đó, để giảm thiểu sai số hệ thống trong quá trình đo, chúng ta có thể tìm các trị số bổ chính hoặc sắp xếp quá trình đo lường một cách hợp lý.
Nếu xếp theo nguyên nhân thì chúng ta có thể chia sai số hệ thống thành các loại sau:
Sai số công cụ: Ví dụ: - Chia độ sai - Kim không nằm đúng vị trí ban đầu - tay đòn của cân không bằng nhau
Sử dụng đồng hồ không đúng quy định có thể dẫn đến sai số, ví dụ như khi đặt đồng hồ ở nơi có ảnh hưởng của nhiệt độ hoặc từ trường, hoặc không đặt đúng vị trí quy định.
Sai số do chủ quan của người xem đo Ví dụ: Đọc số sớm hay muộn hơn thực tế, ngắm đọc vạch chia theo đường xiên
Sai số do phương pháp: Do chọn phương pháp đo chưa hợp lý, không nắm vững phương pháp đo
Sai số ngẫu nhiên là những sai số không thể tránh khỏi, phát sinh từ sự không chính xác tất yếu do các yếu tố hoàn toàn ngẫu nhiên.