Nội dung Chương Đo tần số chu kỳ, thời gian góc pha co ng c om Lý luận chung Phương pháp so sánh với tần số mẫu Đo phương pháp đếm xung Thiết bị đo hệ số cosϕ Đo góc pha hai tín hiệu du o Một số khái niệm ng th an Tần số: Số chu kỳ đơn vị thời gian Chu kỳ: khoảng thời gian nhỏ để tín hiệu lặp (giá trị hình dáng) lại Góc lệnh pha hai tín hiệu : cu u Bộ phận so sánh Là máy sóng Phương pháp trộn sóng Phương pháp trùng phùng Hai tín hiệu phải có tần số Khoảng thời gian (phần trăm chu kỳ) lệch hai tín hiệu ϕ= ϕ= t × 2π T0 t × 3600 T0 5.1.Phương pháp đo tần số phương pháp so sánh e e t CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt §ường cong Litxaju 5.1.1 Đo tần số máy dao động ký fx= (n/m) f a Sử dụng đường cong Litxaju ®−êng cong Litxaju X Y Phép so sánh đợc xem phép so cân Nếu tín hiệu dạng hình sin mũi hình Litxaju đẹp dễ xác định Máy sóng thờng dùng để so sánh tần số tín hiệu hình sin .c om Ux FTSM f ng fx co Trong m¸y hiƯn sãng c¸c tÝn hiệu đợc đa vào hai cực đứng ngang, hiển thị hình toạ độ X,Y Tín hiệu cần đo fx đợc đa vào trục Y tín hiệu mẫu đợc đa vào trục X Trên hình sóng tạo đờng cong phức tạp đợc gọi Litxaju n-s mỳi ngang m số múi dọc (n,m: nguyªn) th an 5.1.2.Đo tn s bng phng phỏp trn tn: Nguyên lý: trộn sóng tín hiệu cần đo tín hiệu mÉu u uX = UmsinωXt u0 = Umsin ω0t ux + u0 = 2Umcos[(ωX-ω0)t/2].sin[(ωX+ω0)t/2] cu Trộn sóng [1-134] Trùng phùng [1-136] du o ng 5.1.2 Phương pháp trộn tần, trùng phùng ( tự đọc) U (ωX-ω0)/2 t (ωX+ω0)/2 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt S Tần số phách fph = NX/60 TÝn hiƯu tỉng cã tÇn sè b»ng tổng tần số hai tín hiệu nhng biên độ giao động với tần số (X-0) Hiện tợng phách Nếu X~0 biên độ Umcos(X-0)t biến thiên chậm Có thể đo tần số phách ph để suy tần số X =0+ph Đo cấu từ điện cách đếm số chu kỳ phút Ux,fx Tr LTT f0 FC - Phát tần chuẩn Tr - Trộn tần CL - Chỉnh lu LTT - Lọc thông thÊp c om FC CL co ng TÝn hiƯu ®o tần số mẫu đợc đa vào cộng Đầu cộng tách sóng trực tiếp đa vào cấu từ điện Do quán tính cấu từ điện, thành phần tần số cao không tác động vào cấu thành phần biên độ biến thiên chậm làm cho cấu quay 11 du o ng th an 10 5.2.Tần số kế cu u Có nhiều phương pháp Chỉ xét phương pháp : Đếm xung mạch đếm địên tử Đếm xung phóng nạp tụ địên : Tích phân sườn 12 CuuDuongThanCong.com 13 https://fb.com/tailieudientucntt 5.2.1 Tần số kế đếm xung bng bng mch m in t a Sơ đồ khối máy đo Nx Tín hiệu cần đo tần số đợc cho qua tạo xung hẹp có tần số tần số tín hiệu vào Ux TX KĐT ĐX fx fx c om Tần số số chu kỳ giây : FX= 1/ TX Phơng pháp dựa vào số xung đếm đợc khoảng thời gian xác định: fX=NX/T0 T0 đợc xác định xác gọi thời gian chuẩn Thông thờng T0 đợc xác định 1s bội số (10s) ớc số gi©y (0.1, 0.001s) CT T0 CHT FXM co ng Thêi gian đếm T0,đợc tạo nên phát thời gian chuẩn chia tần thành T0 thích hợp, điều khiển đóng mở khoá điện tử cho xung fX vào đếm xung 15 fx = Ux K§T §X u TX fx fx CT T0 CHT x FXM T0 Với cách bố trí T0 bội ớc số thập phân với thị lúc cần thay đổi dấu phẩy Sai số: fx = b Nhận xét Nx cu Gi¶ thư thời gian T0 xung thứ mở khoá điện tử cho fx vào đếm, xung thứ hai đóng khoá ®iƯn tư N du o ng th an 14 + T0 NX Khi đo tần số cao sè xung NX lín, thêi gian ®Õm T0 cã thĨ nhỏ cần xét đến ảnh hởng tốc độ tác động khoá tốc độ đếm Khi đo tần số thấp NX nh gây sai số Tăng NX biện pháp: - Tăng thời gian đếm T0 - Nhân tần số fx với hệ số cố định KNX - Chuyển đo tần số sang ®o chu kú 1/Nx – Sai sè l−ỵng tư cđa đếm T0 Sai số phát tần số mẫu 16 CuuDuongThanCong.com 17 https://fb.com/tailieudientucntt Sơ đồ khối Tín hiệu vào Tín hiệu vào Trigơ Schmit KĐ Q : Dùng để reset mạch đếm đóng mở mạch khoá Đầu Q mức suốt thời gian đếm, mạch khoá ngắt Cuối thời gian đếm Q =1 đóng mạch khoá hiển thị hiển thị trạng thái cuối đếm Trong thời gian hiển thị, mạch AND ngắt, đếm Vì số không đổi đợc giữ thêm thời gian ®Õm cđa chu kú sau → kÐo dµi thêi gian hiển thị Sai số máy đo tần số sè : ± mét sè ®Õm ± sai sè gốc thời gian Q : Mạch đếm thập Bộ định phân thời gian : Mạch khoá : BCD tới giải mà Tạo thời gian chuẩn Cấu tạo hệ thống Chọn dấu đo tần số số gồm Lối vào reset hai phần chính: - Bộ đếm - Bộ tạo thời gian chuẩn Flip-flop Q Công tắc chọn dấu chấm thập phân Lối vào khoá 1 2 3 Lèi vµo T FF Q Q AND ng Bộ định thời gian chuẩn c om AN D Ra trigơ smith co Màn thị AND đóng đếm 19 th an 18 AND ngắt Mạch khoá đóng Ux fx x TX fx K§ T cu FXM §X K§T §X CH T FX M CT TX Tx = T0 × N X fx = f0 NX TX Nguyªn lý chung Nx f0 Tần số kế đếm xung phóng nạp tụ điện: Tích phân hai sườn C T T0 u Sơ đồ thực sau: du o c Mạch đo chu kỳ ng N Ux fx Kết hợp cấu đo từ điện với chuyển đổi tần số thành dòng điện linh kiện điện tử tần số kế điện tử Itb fX : Khắc độ trực tiếp từ Itb fX dụng cụ đo Chế tạo cho tần số cần đo tụ kịp tích phóng Đo đợc giải tần từ vài chục Hz đến (500 ữ 600KHz) Qua biến đổi độ xác không cao lắm, cấp xác : ữ 20 CuuDuongThanCong.com 21 https://fb.com/tailieudientucntt Bài tập TÝn hiƯu mang tÇn số fX làm nhiệm vụ điều khiển chuyển mạch từ vị trí từ Khi chuyển mạch vị trí 1, tụ điện tích điện : (t∈ fX) 1 fX Ta cã mét bé ®Õm ®iƯn tư cã sè ®Õm tèi ®a 99999, phát xung mẫu 1MHz sai số 10-6 Lập sơ đồ đo tần số Xác định thời gian đếm đo tần số 10MHz,0.1MHz, 50Hz Điều kiện tận dụng tối đa đếm, từ đếm đa thẳng phần thị Đo góc pha hai điện áp 50Hz ta đợc số 2000, tÝnh gãc pha ϕ b»ng ®é c om q = ∫ Idt = It = I tb × co ng → I tb = q × f X = CUfX 23 ng th an 22 5.3.Đo góc lệch pha lưới điện u θ cu U1,U2 qua bé t¹o xung để tạo nguồn dòng vào cấu thị I Trong khoảng thời gian t có điện tích q= It qua cấu Dũng qua in tr R L lệch góc π/2 iR = V R 5.4 Phazomét thị số du o Dùng logomét điện động: cuộn dây c1và c2 I C1 B C2 U2 Zc U1 IR V π iL = cos(ωt − ) Lω Viết phương trình cân mơmen, góc quay cấu: tan ϕ = IL Lω tan θ R tϕ = Nϕ.t0 t0 ph¶i ®đ nhá ®Ĩ Nϕ lín N ϕ = 2π ϕ NT Chu kú: T=NT.t0 Phép đo pha đo n: trình đo tiến hành lần dõng l¹i Phép đo lặp lại nhiều ln, t trung bình nhiều lần đo U1 Xác định zero B t U2 Lệnh đo Đếm 0 t Khoá clock Không cho phép đo Xác ®Þnh zero Cải tiến mạch phương pháp nhân tần 24 CuuDuongThanCong.com e e t 25 https://fb.com/tailieudientucntt 5.4.2 Phazomét phương pháp nhân tần t f 1/2 Ae f f/2 S dng hỡnh Litxaju Nhân tần 3600f θ θ NOR f/2 Mem U1 P θ c om U1 Đo góc lệch pha oscilloscope Ae 1/2 f LÖnh Dec C ng t chia DX Af co Clock 27 du o u Ví dụ-Universal counter cu Ví dụ ng th an 26 28 CuuDuongThanCong.com 29 https://fb.com/tailieudientucntt Phần tử CRT ống thuỷ tinh rút chân không < 10-4P Nguồn phát tia địên tử Nikel Oxit Barium, storium Calci nhiệt độ nung cỡ đến 11000K co ng c om Chương 6: Dao động ký thiết bị tự ghi 31 ng th an 30 Điện tử đặt điện trường chịu lực F=e.E; Mặt khác F=m.a Chuyển động địên tử với gia tốc a L=1/2 at2 du o Đặc tính số loại Phosphor c s dng cờng độ sáng tơng đối,% tốc độ ghi hình tơng đối, % độ suy giảm điện trở đốt nóng tơng đối P1 vàng- xanh 50 20 trung b×nh trung b×nh th−êng dïng thay thÕ cho P31 P4 Trắng 50 40 trung bình/ngắn trung cao thị TV P7 màu xanh da trời 35 75 dài trung bình suy giảm lấu đề thị đúp P11 màu xanh da trời 15 100 trung bình/ngắn trung bình Dùng cho máy ảnh P31 xanh 100 50 trung bình/ngắn Cao cu u Phospho huỳnh quang b×nh/ Chó thÝch Màn hình CRT màu tinh thể lỏng Màn hình màu gồm màu : Đỏ xanh xanh da trời Bắt đầu có từ khoảng năm 50 32 CuuDuongThanCong.com 33 https://fb.com/tailieudientucntt Bảng thơng tin đặc tính thiết bị thị CRT co ng c om Tổ chức ống phóng tia điện tử thành hình thị oscilloscope 35 du o Chức dao động ký u Hiện thị theo dạng tín hiệu theo thời gian Chức Vol/div Như Volmét, nhỏ µV/div Chức Time/div ( Time base): ns Chức Position cu Tiếp ng th an 34 36 CuuDuongThanCong.com 37 https://fb.com/tailieudientucntt Sơ đồ nguyên lý ca mỏy dao ng ký Độ sáng (Z) Vào trùc tiÕp chiỊu däc (Y) VÞ trÝ theo chiỊu däc + - Anốt Khuếch đại Chiều dọc(Y) Lới Khuếch đại ngang(X) Chọn chế độ quét Ngoài Trong Đầu vào đồng (trigger) Line bên - + Vị trí chiều ngang Khuếch đồng + đại = Nguồn cung cấp chiều Chọn đồng Bộ tạo ca Nối vào đàu đến đớng tần số vào chiều dọc c om Trong Ngoài ng Đầu vào chiều ngang (X) CRT Mạch tạo chấm chấm Mạch tạo dao động chuẩn co Đầu vào (Y) Đầu vào trực tiếp (X) Catốt 39 A/D CÊt sè liƯu TÝn hiƯu vµo D/A du o cu Khuếch đại Cỏc phn t kt ni vi dao động ký Que đo: thường dùng loại BNC(đầu cắm banana PL-259 ) Dây loại có điện dung 20pF/ foot; điện trở 1MΩ Vấn đề cách địên cho dây đo: sử dụng chặn RF u Máy sóng s ng th an 38 Khuếch đại CRT Vn t cng hng Y X Đ/K logic Phần tạo tín hiệu quét Khuếch đại 40 CuuDuongThanCong.com 41 https://fb.com/tailieudientucntt co ng c om Ví dụ 43 du o u Ví dụ cu Ví dụ ng th an 42 44 CuuDuongThanCong.com 45 https://fb.com/tailieudientucntt Chức Time baseTạo tín hiệu quét ngang Uv dt = ∫ U v dt RC RC c om U = ∫ R C + b) co ng a) 47 Máy phân tích phổ u Lọc song song Phương pháp ngoại sai Phân tích phổ tín hiệu theo thuật toán biến đổi Fourier: FFT cu Dùng để quan sát tín hiệu Dùng để đo địên áp Dùng để đo tần số Đo góc pha hai tín hiệu du o ứng dụng dao động ký ng th an 46 48 CuuDuongThanCong.com 49 https://fb.com/tailieudientucntt ... (X-0) Hiện tợng phách Nếu X~0 biên độ Umcos(X-0)t biến thiên chậm Có thể đo tần số phách ph để suy tần số X =0+ph Đo cấu từ điện cách đếm số chu kỳ phút Ux,fx Tr LTT f0 FC - Phát tần chuÈn Tr -. .. = 2Umcos[(ωX-ω0)t/2].sin[(ωX+ω0)t/2] cu Trộn sóng [ 1-1 34] Trùng phùng [ 1-1 36] du o ng 5.1.2 Phương pháp trộn tần, trùng phùng ( tự đọc) U (ωX-ω0)/2 t (ωX+ω0)/2 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt... tốc độ đếm Khi đo tần số thấp NX nh gây sai số Tăng NX biện pháp: - Tăng thời gian đếm T0 - Nhân tần số fx với hệ số cố định KNX - Chuyển đo tần số sang đo chu kỳ 1/Nx Sai số lợng tử đếm T0 Sai