Slide 1 CHƯƠNG 1 KHAÙI NIEÄM VEÀ ÑO LÖÔØNG 1 1 ÑAÏI LÖÔÏNG ÑO LÖÔØNG Trong lónh vöïc ño löôøng, döïa treân tính chaát cô baûn cuûa ñaïi löôïng ño, chuùng ta phaân ra hai loaïi cô baûn •
CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ ĐO LƯỜNG 1.1 ĐẠI LƯNG ĐO LƯỜNG Trong lónh vực đo lường, dựa tính chất đại lượng đo, phân hai loại • Đại lượng điện • Đại lượng không điện (non electrical) 1.1.1 Đại lượng điện Được phân hai dạng: • Đại lượng điện tác động (active) • Đại lượng điện thụ động (passive) CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ ĐO LƯỜNG 1- Đại lượng điện tác động Đại lượng điện áp, dòng điện, suất đại lượng mang điện Khi đo đại lượng này, lượng cung cấp cho đo công lượng thân mạch 2- Đại lượng điện thụ động Đại lượng điện trở, điện cảm, điện dung, hỗ cảm, đại lượng không mang lượng phải cung cấp điện áp dòng điện cho đại lượng đưa vào mạch đo CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ ĐO LƯỜNG 1.1.2 Đại lượng không điện Đây đại lượng hữu đời sống (nhiệt độ, áp suất, trọng lượng, độ ẩm, độ pH, nồng độ, tốc độ, gia tốc ) Trong hệ thống tự động hóa công nghiệp ngày nay, để đo lường điều khiển tự động hóa đại lượng không điện nói trên, cần chuyển đổi đại lượng nói sang đại lượng điện chuyển đổi cảm biến hoàn chỉnh, thuận lợi, xác, tin cậy lónh vực đo lường điều khiển tự động CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ ĐO LƯỜNG 1.2 CHỨC NĂNG VÀ ĐẶC TÍNH CỦA THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG 1.2.1 Chức thiết bị đo Hầu hết thiết bị đo có chức cung cấp cho kết đo đại lượng khảo sát Kết thị ghi lại suốt trình đo, dùng để tự động điều khiển đại lượng đo CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ ĐO LƯỜNG 1.2.2 Đặc tính thiết bị đo lường Với nhiều cách thức đo đa dạng khác cho nhiều đại lượng có đặc tính riêng biệt, phân biệt hai dạng thiết bị đo phụ thuộc vào đặc tính cách tổng quát • Thiết bị đo điện • Thiết bị đo điện tử Có loại thiết bị đo, kết thị kim thị (thiết bị đo dạng analog), có loại số (thiết bị đo dạng digital) CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ ĐO LƯỜNG 1.3 CHUẨN HÓA TRONG ĐO LƯỜNG 1.3.1 Cấp chuẩn hóa Khi sử dụng thiết bị đo lường, mong muốn thiết bị chuẩn hóa (calibzate) xuất xưởng nghóa chuẩn hóa với thiết bị đo lường chuẩn (standard) Việc chuẩn hóa thiết bị đo lường xác định theo bốn cấp sau: • Cấp 1: Chuẩn quốc tế (International standard) • Cấp 2: Chuẩn quốc gia • Cấp 3: Chuẩn khu vực • Cấp 4: Chuẩn phòng thí nghiệm CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ ĐO LƯỜNG 1.3.2 Cấp xác thiết bị đo Sau xuất xưởng chế tạo, thiết bị đo lường kiểm nghiệm chất lượng, chuẩn hóa theo cấp tương ứng đề cập phòng kiểm nghiệm định cho cấp xác sau xác định sai số (như định nghóa đây) cho tầm đo thiết bị Do sử dụng thiết bị đo lường, nên quan tâm đến cấp xác thiết bị đo ghi máy đo sổ tay kỹ thuật thiết bị đo Để từ cấp xác đánh giá sai số kết đo Ví dụ: Một vôn-kế có ghi cấp xác 1, nghóa giới hạn sai số cho tầm đo CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ ĐO LƯỜNG 1.4 CHẤT LƯNG CỦA ĐO LƯỜNG 1.4.1 Đặc tính cách thức đo Sự hiểu biết đặc tính cách thức đo cần thiết cho phần lớn việc chọn lựa thiết bị đo thích hợp cho công việc đo lường Nó bao gồm hai đặc tính • Đặc tính tónh (static) • Đặc tính động (dynamic) CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ ĐO LƯỜNG 1.4.2 Đặc tính tónh (static) Tổng quát, đặc tính tónh thiết bị đo đặc tính có thiết bị đo sử dụng đo đại lượng có điều kiện không thay đổi trình đo Tất đặc tính tónh cách thức đo có nhờ trình định chuẩn Một số đặc tính diễn tả sau: • Mức độ xác (sai số) • Độ phân giải • Độ nhạy •……… CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ ĐO LƯỜNG 1.4.3 Định nghóa sai số đo lường Đo lường so sánh đại lượng chưa biết (đại lượng đo) với đại lượng chuẩn hóa (đại lượng mẫu đại lượng chuẩn) Trong thực tế khó xác định trị số thực đại lượng đo Vì trị số đo cho thiết bị đo, gọi trị số tin cậy (expected value) Bất kỳ đại lượng đo bị ảnh hưởng nhiều thông số Do kết đo phản ảnh trị số tin cậy Cho nên có nhiều hệ số (factor) ảnh hưởng đo lường liên quan đến thiết bị đo Ngoài có hệ số khác liên quan đến người sử dụng thiết bị đo Như độ xác thiết bị đo CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ ĐO LƯỜNG 1.4.4 Các loại sai số a Sai số tuyệt đối: i số tuyệt đối; Yn - trị số tin cậy được; Xn - trị số đo b Sai số tương đối (tính theo %): c Độ xác tương đối: Độ xác tính theo %: a = 100% – er = (100%) CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ ĐO LƯỜNG e Tính xác (precision): - trị số trung bình n lần đo f Sai số chủ quan: Một cách tổng quát sai số lỗi lầm người sử dụng thiết bị đo phụ thuộc vào việc đọc sai kết quả, ghi sai, sử dụng sai không theo qui trình hoạt động g Sai số hệ thống (systematic error) phụ thuộc vào thiết bị đo điều kiện môi trường CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ ĐO LƯỜNG 1.4.5 Các nguồn sai số Thiết bị đo không đo trị số xác lý sau: • Không nắm vững thông số đo điều kiện thiết kế • Thiết kế nhiều khuyết điểm • Thiết bị đo hoạt động không ổn định • Bảo trì thiết bị đo • Do người vận hành thiết bị đo không • Do giới hạn thiết kế CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ ĐO LƯỜNG 1.4.6 Giới hạn sai số Phần lớn nhà sản xuất thường xác định sai số thiết bị đo sai số tầm đo, giới hạn sai số thiết bị đo (cấp xác thiết bị đo) thực tế sai số thực thiết bị đo nhỏ giá trị Ví dụ : vôn-kế có sai số tầm đo ± 2% tầm đo (thang đo) 300V Tính giới hạn sai số dùng để đo điện áp 120V Sai số tầm đo: 300V × 0,02 = 6V Do giới hạn sai số 120V: (6/120)x100% = 5% CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ ĐO LƯỜNG 1.5 NHỮNG PHẦN TỬ TRONG THIẾT BỊ ĐO ĐIỆN TỬ Tổng quát thiết bị đo điện tử thường cấu tạo ba phần sau: CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ ĐO LƯỜNG 1.6 LI ÍCH THIẾT THỰC CỦA ĐIỆN TỬ TRONG ĐO LƯỜNG Những ưu điểm mạch điện tử: • Độ nhạy thích hợp • Tiêu thụ lượng • Tốc độ đáp ứng nhanh • Dễ tương thích truyền tín hiệu xa • Độ tin cậy cao • Độ linh hoạt cao phù hợp với vấn đề đo lường CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ ĐO LƯỜNG 1.7 SỰ CHỌN LỰA, TÍNH CẨN THẬN VÀ CÁCH DÙNG THIẾT BỊ ĐO Có thiết bị đo tốt, xác cho kết sai không xác sử dụng sử dụng không qui định thiết bị đo Do phải quan tâm đến cách thức qui trình sử dụng thiết bị đo Ngoài phải chọn thiết bị đo cho phù hợp với đại lượng đo Phần lớn thiết bị đo có độ nhạy cao tương đối phức tạp, đòi hỏi cẩn thận sử dụng không dễ gây hư hỏng làm cho thiết bị đo không xác Vậy bắt buộc người sử dụng CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ ĐO LƯỜNG 1.7 SỰ CHỌN LỰA, TÍNH CẨN THẬN VÀ CÁCH DÙNG THIẾT BỊ ĐO (tt) cầu đại lượng đo Vì mức độ xác độ nhạy thiết bị có liên quan trực tiếp với giá tiền máy Nghóa máy xác, nhạy giá cao Nhiều theo yêu cầu đại lượng đo không cần dùng đến thiết bị nhạy độ xác cao Khi sử dụng máy phải cẩn thận, tránh nguy hiểm cho máy đo tầm đo bị chấn động học (do di chuyển va chạm học ), thường thiết bị kim Ngoài phải lưu ý đến điều kiện tải phối hợp với thiết bị đo (đối với thiết bị đo điện tử) ví dụ như: đáp ứng tần số, phối hợp trở CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ ĐO LƯỜNG ... Tính giới hạn sai số dùng để đo điện áp 12 0V Sai số tầm đo: 300V × 0,02 = 6V Do giới hạn sai số 12 0V: (6 /12 0)x100% = 5% CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ ĐO LƯỜNG 1. 5 NHỮNG PHẦN TỬ TRONG THIẾT BỊ ĐO ĐIỆN... sai số kết đo Ví dụ: Một vôn-kế có ghi cấp xác 1, nghóa giới hạn sai số cho tầm đo CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ ĐO LƯỜNG 1. 4 CHẤT LƯNG CỦA ĐO LƯỜNG 1. 4 .1 Đặc tính cách thức đo Sự hiểu biết đặc tính... xác, tin cậy lónh vực đo lường điều khiển tự động CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ ĐO LƯỜNG 1. 2 CHỨC NĂNG VÀ ĐẶC TÍNH CỦA THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG 1. 2 .1 Chức thiết bị đo Hầu hết thiết bị đo có chức cung cấp cho