Đề cương đo lường và đề thi đo lường

ĐỀ CƯƠNG ĐO LƯỜNG I Lý thuyết Câu1 Định nghĩa và phân loại các cách thực hiện phép đo ĐN Đo lường là một quá trình đánh giá định lượng đại lượng cần đo để có kết quả bằng số so với đơn vị đo Phân loại.

ĐỀ CƯƠNG ĐO LƯỜNG I.Lý thuyết Câu1: Định nghĩa phân loại cách thực phép đo -ĐN: Đo lường trình đánh giá định lượng đại lượng cần đo để có kết số so với đơn vị đo -Phân loại: +Đo trực tiếp: cách đo mà kết nhận trực tiếp từ phép đo +Đo gián tiếp: cách đo mà kết đo suy từ phối hợp kết nhiều phép đo dùng cách đo trực tiếp +Đo hợp bộ: phương pháp có kết đo nhờ giải hệ phương trình mà thơng số biết trước số liệu đo từ phép đo trực tiếp +Đo thống kê: phương pháp sử dụng cách đo nhiều lần lấy giá trị trung bình để đảm bảo kết xác Cách sử dụng đo tín hiệu ngẫu nhiên kiểm tra độ xác dụng cụ đo +Đo tương quan: phương pháp sử dụng trường hợp cần đo q trình phức tạp mà khơng thể thiết lập quan hệ hàm số đại lượng thơng số q trình nghiên cứu Câu 2: Các đặc trưng kĩ thuật đo lường +Đại lượng cần đo: thông số đặc trưng cho đại lượng vật lý cần đo +Điều kiện đo: Các thông tin đo lường gắn với môi trường sinh đại lượng đo Mơi trường điều kiện mơi trường tự nhiên môi trường người tạo Khi tiến hành phép đo cần tính đến ảnh hưởng môi trường tự nhiên đến kết đo ngược lại Khi sử dụng dụng cụ đo phải không làm ảnh hưởng đến đối tượng đo +Đơn vị đo: Đơn vị chiều dài(m),đơn vị khối lượng(kg),đơn vị thời gian(s),đơn vị cường độ dòng điện(A),… +Thiết bị đo Phương pháp đo: Thiết bị đo thiết bị kỹ thuật dùng để gia cơng tín hiệu mang thơng tin đo thành dạng tiện lợi cho người quan sát Thiết bị đo gồm: thiết bị mẫu, chuyển đổi đo lường, dụng cụ đo lường, tổ hợp thiết bị đo lường hệ thống thông tin đo lường Phương pháp đo chia làm loại chủ yếu phương pháp đo biến đổi thẳng phương pháp đo so sánh +Người quan sát: Là người tiến hành đo gia công kết đo +Kết đo:là số kèm theo đơn vị đo hay đường cong tự ghi, ghi lại trình thay đổi đại lượng đo theo thời gian Câu 3: Ampemet chiều +) Các đặc tính bản: Ampe kế chiều chế tạo dựa cấu thị từ điện.Như biết, độ lệch kim tỉ lệ thuận với dòng chạy qua cuộn động độ lệch kim tạo dòng điện nhỏ cuộn dây quấn dây có tiết diện bé nên khả chịu dịng Thơng thường, dịng cho phép qua cấu khoảng 10^-4 đến 10^-2 A; điện trở cuộn dây từ 20 đến 2000 với cấp xác 1,1; 1; 0,5; 0,2; 0,05 Để giữ cho cấp xác ampemét từ điện khơng thay đổi giới hạn đo khác nhau, phải chế tạo sun với độ xác cao độ xác cấu từ điện cấp +)Sai số nhiệt độ Ampemet Câu 4: Các vôn mét tương tự đo điện áp chiều xc +)Vôn mét từ điện đo điện áp chiều: Cơ cấu từ điện chế tạo sẵn,có điện áp định mức khoảng 50 ÷ 75 mV Muốn tạo vônmet đo điện áp lớn phạm vi này, phải mắc nối tiếp với cấu từ điện điện trở phụ manganin (SƠ ĐỒ VÔN MÉT TỪ ĐIỆN SGK CHƯƠNG 9/20) Bằng phương pháp ta mắc nối tiếp vào cấu từ điện điện trở phụ khác tạo vôn mét từ điện nhiều thang đo (SƠ ĐỒ MỞ RỘNG THANG ĐO SGK CHƯƠNG 9/20) +)Vôn mét từ điện điện áp xc: Để đo điện áp xc, ta phối hợp mạch chỉnh lưu với cấu từ điện để tạo vơn mét từ điện điện áp xc (HÌNH 9.4 /20) Trong đó:-Hình a) sơ đồ milivơnmét chỉnh lưu: Rp vừa để bù nhiệt độ nên R1 đồng,R2 manganin tụ điện C để bù sai số -Hình b) sơ đồ vơnmet chỉnh lưu: L dùng để bù sai số tần số R1 đồng,R2 manganin tạo mạch bù nhiệt độ Câu 5: Vônmét số chuyển đổi thời gian -Nguyên lý chung: nguyên lý hoạt động chung vônmét số chuyển đổi thời gian biến đổi sơ điện áp cần đo (Ux) thành khoảng thời gian (t) sau lấp đầy khoảng thời gian t xung mang tần số chuẩn (f0); dùng đếm để đếm số lượng xung (N) tỉ lệ với Ux để suy Ux -Phân loại: có loại vơnmét chuyển đổi thời gian sau: +Vônmét chuyển đổi thời gian nhịp + Vônmét chuyển đổi thời gian hai nhịp Sau ta nghiên cứu “ Vônmét chuyển đổi thời gian nhịp”: +Cấu tạo: +Nguyên lí làm việc: Mở máy, máy phát xung chuẩn qua chia tần khởi động máy phát điện áp cưa thời điểm t1 Từ đầu máy phát điện áp cưa có Urc đến so sánh để so với điện áp cần đo Ux cần đo đầu vào Đồng thời từ đầu máy phát điện áp cưa ta có xung thứ đến trigơ, đặt trigơ vị trí thích hợp thơng khố (K) cho phép xung mang tần số chuẩn (f0) từ phát xung qua khoá (K) đến đếm thị số Tại thời điểm t2 Ux = Urc; thiết bị so sánh phát xung thứ tác động trigơ khoá (K) Số lượng xung đến đếm thời gian tx là: Như số lượng xung n khắc độ theo giá trị điện áp Câu 6: Fazomet thị số -Nguyên lý hoạt động: dựa nguyên tắc biến đổi góc lệch pha thành mã: góc lệch pha cần đo hai tín hiệu biến thành khoảng thời gian Sau lắp đầy khoảng thời gian xung với tần số biết trước Các fazômét xây dựng theo nguyên tắc bao gồm biến đổi góc pha thành khoảng thời gian, biến đổi thời gian - xung, đếm thị số -Đặc điểm: sai số phép đo chủ yếu phụ thuộc vào độ không ổn định f0 fx Ngồi cịn sai số việc hình thành truyền khoảng tx sai số lượng tử hóa khoảng thời gian tx Câu 7: Tần số kế thị đo tần số lớn Nguyên lý tần số kế thị số đếm số xung N tương ứng với số chu kỳ tần số cần đo fx khoảng thời gian gọi thời gian đo Tđo Trong khoảng Tđo ta đếm N xung tỉ lệ với tần số cần đo fx - Quá trình hoạt động tần số kế thị số sau: - Sai số phép đo yếu tố ảnh hưởng đến sai số: sai số phép đo tần số tần số sai số lượng tử theo thời gian, sai số tăng tần số cần đo giảm Câu 8: Công tơ pha đo lượng +Cấu tạo: - Cuộn dây (tạo nên nam châm điện 1): gọi cuộn áp mắc song song với phụ tải Cuộn có số vịng dây nhiều, tiết diện dây nhỏ để chịu điện áp cao - Cuộn dây (tạo nên nam châm điện 2): gọi cuộn dòng mắc nối tiếp với phụ tải Cuộn dây to, số vịng ít, chịu dịng lớn - Đĩa nhơm 3: gắn lên trục tì vào trụ quay tự hai cuộn dây 1, - Hộp số khí: gắn với trục đĩa nhôm - Nam châm vĩnh cửu 4: có từ trường xun qua đĩa nhơm để tạo mơmen hãm +)Ngun lí làm việc: Khi có dịng điện I chạy phụ tải, qua cuộn dịng tạo từ thơng Ф cắt đĩa nhơm hai lần Đồng thời điện áp U đặt vào cuộn áp sinh dòng Iu, dòng chạy cuộn áp tạo thành hai từ thông: - Ф u: từ thông làm việc, xuyên qua đĩa nhôm - Ф I : không xuyên qua đĩa nhôm mà không tham gia việc tạo mômen quay Câu 9: Cấu tạo, nguyên lí hđ ứng dụng nhiệt kế điện trở kim loại Câu 11: Trình bày cấu tạo, nguyên lí hd ứng dụng tốc độ kế xung Tốc độ kế từ trở biến thiên Giống Khác Cấu tạo Nguyên lí hd Ứng dụng Tốc độ kế quang Tốc độ kế xung có tín hiệu tần số phát Gồm cuộn dây có lõi sắt từ chịu tác động nam châm vĩnh cửu đặt đối diện với đĩa quay làm vật liệu sắt từ có khía Khi đĩa quay từ trở mạch từ biến thiên cách tuần hoàn làm cho từ thông qua cuộn dây biến thiên,trong cuộn dây xuất suất điện động cảm ứng có tần số tỉ lệ với tốc độ quay f=pn p-số lượng đĩa n-số vong quay đĩa trống 1s Gồm nguồn sáng phát tia hồng ngoại,đĩa quay đầu thu.Trên đĩa có lỗ bố trí cách đầu thu phototranzitor photodiode Khi đĩa quay đầu thu chuyển mạch nguồn sáng ,lỗ sáng,nguồn phát sáng thẳng hàng,đầu thu quang nhận thông lượng ánh sáng biến thiên phát tín hiệu có tần số tỉ lệ với tốc độ quay Dải đo cảm biến phụ thuộc vào số đĩa.Khi số lớn,tốc độ nmin đo có giá trị nhỏ,khi p nhỏ tốc độ nmax đo lớn Dải đo cảm biến phụ thuộc vào số lượng lỗ đĩa dải thông đầu thu quang mạch điện từ Câu 14: Trình bày cấu tạo,nguyên lí hd ud lưu lượng kế điện từ -Cấu tạo: Gồm ống KL khơng từ tính đặt hai cực nam châm hai điện cực nối với milivôn kế -Nguyên lí hd: Dựa định luật cảm ứng điện từ.Khi có chất lỏng có tính dẫn điện chảy qua ống.Trong chất lưu xuất suất điện động cảm ứng 4B E= πD *Q Trong đó: B: cường độ từ trường D:đường kính ống Q:lưu lượng thể tích chất lưu -Ứng dụng: Lưu lượng kế điện từ dung để đo lưu lg chất lỏng có độ dẫn điện >= 10-5 Simen/m.Đo lưu lg không cần phải đo tỉ trọng chất lỏng, phần tử hạt,bọt,khí tác động môi trường như:nhiệt độ,áp suất… không làm thay đổi độ dẫn điện chất lưu không ảnh hưởng đến kết đo Lưu lượng với đường kính ống từ 10-1000mm đo lưu luonngư từ 12500m3/h với vận tốc dỏng chảy từ 0,6-10 m/s với cấp xác 1;2,5 Câu 16: So sánh logomet từ điện logomet điện từ Giống Khác Đặc tính Ứng dụng Logomet từ điện Logomet điện từ Ngun lí hoạt động có ngun tắc hoạt động giống góc lệch α tỉ lệ với tỉ số hai dòng điện qua khung dây góc lệch α tỉ lệ với bình phương tỉ số dịng điện Tỉ số khơng thay đổi nguồn điện áp cấp cho hai cuộn dây thay đổi → loại trừ sai số biến đổi nguồn cung cấp cần đo đại lượng thụ động lôgômét từ điện ứng đo đại lượng dụng để đo điện trở, tần điện trở, điện cảm, điện số đại lượng không dung (trong mạch xoay điện chiều), đo tần số, góc pha đại lượng không điện… Câu 17: So sánh cấu thị từ điện cấu thị điện từ Giống Cấu tạo chung Nguyên lí làm việc Đặc tính CCCT từ điện CCCT điện từ -đều cấu thị -cấu tạo có phần động phần tĩnh - Phần tĩnh: gồm: nam - Phần tĩnh: cuộn dây châm vĩnh cửu ; mạch từ bên có khe hở cực từ lõi sắt hình khơng khí (khe hở làm thành mạch từ kín Giữa việc) cực từ lõi sắt có có - Phần động: lõi thép khe hở khơng khí gọi gắn lên trục quay , khe hở làm việc, lõi thép quay tự đặt khung quay chuyển khe làm việc động cuộn dây Trên trục quay - Phần động: gồm: khung có gắn: phận cản dịu dây quay quấn bắng khơng khí , kim , đối dây đồng Khung dây trọng Ngồi cịn có lị gắn vào trục quay xo cản, bảng khắc độ (hoặc dây căng, dây treo) Trên trục quay có hai lị xo cản mắc ngược nhau, kim thị thang đo Khi có dịng điện chạy Dịng điện I chạy vào qua khung dây (phần cuộn dây (phần tĩnh) tạo động), tác động thành nam châm điện từ trường nam châm vĩnh hút lõi thép (phần động) cửu (phần tĩnh) sinh vào khe hở khơng khí với mơmen quay Mq làm mơmen quay: dWe khung dây lệch khỏi vị trí Mq= dα ban đầu góc α => - Chỉ đo dịng điện chiều - Đặc tính thang đo - Độ nhạy S= D Bsw đại lượng khơng đổi - Góc quay α tỉ lệ với bình phương dịng điện, tức khơng phụ thuộc vào chiều dịng điện nên đo mạch xoay chiều chiều suốt thang đo, độ nhạy theo dịng có số đo [mm/A] Ưu điểm Nhược điểm Ứng dụng độ xác cao; ảnh hưởng từ trường ngồi khơng đáng kể (do từ trường donam châm vĩnh cửu sinh ra); công suất tiêu thụ nhỏ nên ảnh hưởng không đáng kể đến chế độ mạch đo; độ cản dịu tốt; thang đo (do góc quay tuyến tính theo dịng điện) chế tạo phức tạp; chịu tải (do cuộn dây khung quay nhỏ); độ xác phép đo bị ảnh hưởng lớn nhiệt độ, đo dịng chiều -Thang đo khơng đều, có đặc tính phụ thuộc vào tỉ số d dL đại lượng phi tuyến.Trong thực tế để đo đăc tính thang đo người ta phải tính tốn cho góc α thay đổi tỉ số d dL thay đổi với quy luật ngược bình phương dịng điện Như đương fcong tổng hợp đường tuyến tính với độ xác - Cản dịu thường khơng khí cảm ứng cấu tạo đơn giản, tin cậy, chịu tải lớn độ xác khơng cao đo mạch chiều bị sai số (do tượng từ trễ, từ dư…); độ nhạy thấp; bị ảnh hưởng từ trường (do từ trường cấu yếu dịng nhỏ) lơgơmét từ điện ứng thường sử dụng để dụng để đo điện trở, tần chế tạo loại ampemét, số đại lượng không vônmét nạch xoay điện chiều tần số công nghiệp với độ xác cấp 1÷2 Ít dùng mạch có tần số cao Câu 18: So sánh CCCT điện động CCCT sắt điện động Giống Khác Cấu tạo Nguyên lí hd Đặc tính CCCT điện động CCCT sắt điện động -đều cấu thị -cấu tạo có phần động phần tĩnh -có nguyên tắc hd giống - Phần tĩnh: gồm: cuộn dây (được chia thành hai phần nối tiếp nhau) để tạo từ trường có dịng điện chạy qua Trục quay chui qua khe hở hai phần cuộn dây tĩnh -Phần động: gồm khung dây đặt lòng cuộn dây tĩnh Khung dây gắn với trục quay, trục có lị xo cản, phận cản dịu kim thị có dịng điện I1 chạy vào cuộn dây (phần tĩnh) làm xuất từ trường lòng cuộn dây Từ trường tác động lên dòng điện I2 chạy khung dây (phần động) tạo nên mômen quay làm khung dây quay góc α - Phần tĩnh gồm: ngồi cuộn dây tĩnh cịn có thêm mạch từ để tạo từ trường khe hở làm việc - Phần động gồm: khung dây quay gắn với trục quay, kim thị, lò xo phản kháng phận cản dịu - Có thể dùng -Ưu điểm: mơmen quay Có nguyên tắc hoạt động giống cấu thị điện động, điểm khác có thêm mạch từ cuộn dây tĩnh, mạch từ cịn có tác dụng làm chắn từ bảo vệ cấu khỏi bị ảnh hưởng từ trường ngồi Góc quay α phần động tính: UD mạch điện chiều xoay chiều - Góc quay α phụ thuộc tích (I1.I2) nên thang đo không - Trong mạch điện xoay chiều α phụ thuộc góc lệch pha φ hai dịng điện nên ứng dụng làm tmét đo cơng suất - Ưu điểm: có độ xác cao đo mạch điện xoay chiều - Nhược điểm: cơng suất tiêu thụ lớn nên khơng thích hợp mạch công suất nhỏ Chịu ảnh hưởng từ trường ngồi, muốn làm việc tốt phải có phận chắn từ Độ nhạy thấp mạch từ yếu chế tạo ampemét, vơnmét, óatmét chiều xoay chiều tần số cơng nghiệp lớn, bị ảnh hưởng từ trường ngồi -Nhược điểm: độ xác thấp (do có sai số tượng từ xoáy, từ trễ… lõi thép) ứng dụng dụng cụ đo cần mômen quay lớn dụng cụ tự ghi Thường khơng dùng mạch chiều sai số lớn tương từ dư lõi thép Câu 19: So sánh mạch tích phân mạch vi phân *Mạch tích phân: -Quan hệ điện áp vào tích phân sau: - Trường hợp tín hiệu vào thay đổi theo kiểu bậc thang tốc độ thay đổi tín hiệu là: => Ở đầu có tín hiệu tuyến tính tăng dần theo thời gian - Khi tín hiệu vào hình sin mạch tích phân lọc thấp tần mà hệ số khuyếch đại tỉ lệ nghịch với tần số - Một tích phân lý tưởng tích phân mà tín hiệu vào tín hiệu phải giữ ngun khơng đổi Đặc tính sử dụng nhớ động.Trường hợp muốn đưa giá trị ban đầu cần phải ngắn mạch tụ C *Mạch vi phân: Điện áp mạch hình a là: - Khi tín hiệu vào Uv tín hiệu hình sin, vi phân có tác dụng lọc cao tần, hệ số khuếch đại tỉ lệ với tần số tín hiệu vào Loại mạch vi phân có nhược điểm nhạy với tín hiệu ồn cao tần Để khắc phục nhược điểm ta mắc song song với điện dung C điện trở R phụ Như vi phân làm việc đến tần số hệ số truyền mạch không phụ thuộc tần số dải tần số f Câu 20: So sánh tần số kế thị số đo tần số lớn đo tần số nhỏ