Bài giang môn Đo Lường

Chơng I: Giới thiệu chung về kỹ thuật đo lờng điện tử 1.1. Khái niệm chung Định nghĩa Đo lờng là một qúa trình đánh giá định lợng đại lợng cần đo để có kết quả bằng số so với đơn vị đo. 1.2. Các đặc tính và thông số của tín hiệu Khái quát Tín hiệu đợc mô tả bằng biểu thức toán học sau: s(t) = s(t,a1,a2 an) hoặc s(f) = s(f,b1,b2 bn) tín hiệu s (t) không những phụ thuộc vào thời gian và s(f) không chỉ phụ thuộc tần số mà chúng còn phụ thuộc vào nhiều đại lợng khác là a1,a2 an và b1,b2 bn. Các đại lợng đó đợc gọi chung là các thông số của tín hiệu. Tín hiệu s có rất nhiều dạng khác nhau, tuỳ mục đích sử dụng (tuỳ vào loại tin tức mà tín hiệu này phản ánh). Để nghiên cứu những biện pháp truyền dẫn và biến đổi tín hiệu => cần phải tiến hành đo lờng thông số của nó. Ngời ta không xét tới thông số của tất cả các loại tín hiêu, bởi vì rõ ràng trên thực tế là không thể làm nh vậy đợc, và thực ra là không cần thiết. Số lợng tín hiệu đợc dùng để quy định làm đối t ợng đo lờng là rất ít so với số lợng tín hiêụ trên thực tế và đợc gọi là những tín hiệu mẫu. Số tín hiệu mẫu này là tối thiểu nhng về mặt đo l ờng, chúng đã thoả mã đợc yêu cầu là biểu diễn đợc mô hình đơn giản của các tín hiệu trên thực tế. Khi đo lờng các thông số và đặc tính của các mạch điện, ngời ta cũng dùng các tín hiệu mẫu này. Biết đợc phản ứng của mạch với các dạng của tín hiệu ấy , thì có thể suy ra phản ứng của mạch với các đạng tín hiệu khác. Các tín hiệu trong điện tử thờng đợc biểu diễn theo hàm của thời gian hoặc theo hàm của tần số. Dạng các tín hiệu cơ bản đợc khảo sát thông số, bao gồm: Các thông số của tín hiệu điều hoà Dao động điều hoà dùng để mô phỏng tiếng nói, âm nhạc và có biểu thức toán học d!ới dạng hình sin hoặc cos: s(t) = Amsin (2f0t+0) Đồ thị của nó nh! trong hình 1-4. Ngoài thời gian t còn có các thông số Am, f0 và 0 tham gia vào tín hiệu này. Am: Biên độ của dao động có thứ nguyên là vôn (V) nếu S(t) là điện áp, hoặc có thứ nguyên là ampe (A) nếu s(t) là dòng điện. f0: Tần số của dao động, đo bằng héc (Hz) 0: Tần số góc, đo bằng rađian/s:0 = 2f0 T0: chu kỳ, đo bằng giây: T= 1/f0 0 B!ớc sóng, đo bằng mét: 0 = c/f0 trong đó c =3.108 m/s, là vận tốc ánh sáng. 0 : góc pha đầu của dao động, đo bằng độ hoặc radian. Góc pha đầu tính từ một thời điểm bất kỳ đ!ợc chọn làm gốc. Vì gốc thời gian là tuỳ ý nên khi nói đo pha, không phải là đo pha đầu của một dao động mà là đo sự dịch pha giữa hai dao động điều hoà cùng tần số (hình 1-5) Biên độ Am đo bằng vônmét, nếu s(t) là điện áp, hoặc bằng ampe - mét nếu s(t) là dòng điện. Trên thang đo của các dụng cụ này, ng!ời ta không khắc độ theo giá trị biên độ của dao động mà khắc độ theo giá trị hiệu dung. Giữa giá trị hiệu dung A và giá trị biên độ A có quan hệ nh! sau: m m A A A 707.0 2 = Tần số f0 hoặc b!ớc sóng 0 đo bằng máy đo tần số (tần số - mét) hay máy đo sóng. Thật ra trong hai đại l!ợng này có thể chỉ cần đo một đại l!ợng rồi ruy ra đại l!ợng kia. Dịch pha giữa hai dao động điều hoà đ!ợc đo bằng máy đo pha (pha mét). dao động điều hoà đ!ợc tạo ra bằng các bộ tạo sóng (âm tần, cao tần và siêu cao tần) đặc biệt. Nhờ có những cơ cấu điều chỉnh và các bộ hiển thị kiểm tra nên biên độ và tần số của dao động taọ ra, ta có thể biến đổi đ!ợc trong một phạm vi nào đó, th!ờng là khá rộng. Trong số các máy phát tín hiệu đo l!ờng thì các máy phát tín hiệu dao động điều hoà là phổ biến nhất. C¸c th«ng sè cña dao ®éng tuÇn hoµn bÊt kú Tín hiệu loại này có dạng tuỳ ý nó tổng quát hơn các tr!ờng hợp trên. Do tính tuần hoàn nên có thể biểu diễn nó d!ới dạng sau: s(t)=s(t+nT) khi - < t < + Trong đó T là chu kỳ lặp lại của tín hiệu (T=1/F, với F là tần số lập lại). Xét một dạng mẫu của tín hiệu này ở hình 1-6. Vì dạng là bất kỳ nên để đặc trung cho loại này, chúng ta phải dùng khá nhiều thông số, ta sẽ lần l!ợt nêu ra d!ới đây. [...]... máy đo trở kháng toàn phần và máy đo hệ số phẩm chất (Q - mét) 1.4 Các phương pháp và biện pháp đo lường cơ bản 1.4.1.Các phương pháp đo Hiện nay, kỹ thuật đo lường đã phát triển nhiều về phương pháp đo tương quan Nó là một phương pháp riêng, không nằm trong phư ơng pháp đo trực tiếp hay phương pháp đo gián tiếp, phương pháp tương quan dùng trong những trường hợp cần đo các quá trình phức tạp, mà ở... xét Khi đo trực tiếp, thật ra là người đo đã phải giả thiết hệ số tương quan giữa đại lượng đo và kết quả rất gần 1, mặc dù có sai số đo quy luật ngẫu nhiên của quá trình biến đổi gây nên Phương pháp đo thay thế: Phép đo được tiến hành hai lần, một lần với đại lượng cần đo và một lần với đại lượng đo mẫu Điều chỉnh để hai trường hợp đo có kết quả chỉ thị như nhau Phương pháp hiệu số: Phép đo được... phần xoay chiều: At = Atrên + Adưới Để đo lường các thông số trên, người ta dùng nhiều dụng cụ đo khác nhau (Von mét hoặc ampemét) một chiều để đo s- Thành phần xoay chiều có thể tách riêng ra để đo các thông số của nó bằng cách cho tín hiệu s(t) đi qua tụ điện hoặc biến áp Các thông số Atrên, Adưới đo bằng vôn mét đỉnh (nếu s(t) là điện áp) Thông thường để đo các giá trị tức thời và nghiên cứu dạng... ra của một hệ thống nào đó  Khi đo một thông số của tín hiệu nào bằng phương pháp đo tương quan, thì cần tít nhất là hai phép đo mà các thông số từ kết quả đo của chúng không phụ thuộc lẫn nhau Phép đo này được thực hiện bởi cách xác định khoảng thời gian và kết quả của một số thuật toán có khả năng định được trị số của đại lượng thích hợp Độ chính xác của phép đo tương quan được xác định bằng độ... Thông dụng nhất là xung vuông (gọi là xung vuông góc), hình 1-9a Trong đó: Am: biên độ; : độ rộng xung; đo n ab là sườn trước, đo n bc là đỉnh và đo n cd là sườn sau của xung  Xung răng cưa (hình 1-9b) được đặc trưng bởi hành trình thuận (đo n ab) và hành trình ngược (đo n bc) Hình chiếu của các đo n này trên trục thời gian , tư ơng ứng là thời hạn (độ rộng) hành trình thuận n và thời gian (độ rộng)... việc ở trên đo n đường thẳng của đặc tuyến Tuỳ theo tần số của tín hiệu cần thông qua mạch, mà cấu tạo của các phần tử của mạch có khác nhau và do đó mạch tuyến tính lại còn được chia thành hai nhóm; mạch có phần tử tập trung và mạch có phần tử phân bố Để đo các thông số vừa kể trên của mạch có phần tử tập trung, người ta dùng máy đo điện trở (ôm - mét), máy đo điện cảm và điện dung, máy đo trở kháng... sự khắc độ của các thang độ này là đã được lấy chuẩn trước với đại lượng mẫu cùng loại với đại lư ợng đo Phương pháp rời rạc háo (chỉ thị số): đại lượng cần được đo được biến đổi thành tin tức là các xung rời rạc Trị số của đại lượng cần đo được tính bằng số xung tương ứng này 1.4.2.Biện pháp Đo lường cơ bản ... hiệu số: Phép đo được tiến hành bằng cách đánh giá hiệu số trị số của đại lượng cần đo và đại lượng mẫu Phương pháp vi sai, phương pháp chỉ thị không, phư ơng pháp bù, cũng là những trường hợp riêng của phương pháp hiệu số Chúng thường được dùng trong các mạch cầu đo hay trong các mạch bù  Phương pháp đo thẳng: kết quả đo được định lượng trực tiếp trên thang độ của thiết bị chỉ thị Tất nhiên sự khắc... hiệu chọn dùng Khi đồ thị phổ biên độ của dao động đã hiện trên màn hiện sóng của máy phân tích phổ , ta dễ dàng đo đư ợc bề rộng phổ f Các thông số của tín hiệu xung Tín hiệu xung được sử dụng trong kỹ thuật vô tuyến: Thông tin xung, ra đa, điều khiển, truyền hình vô tuyến v.v vì vậy đo lường các thông số của xung chiếm một vị trí khá quan trọng Tín hiệu xung có nhiều loại và với mỗi loại lại có một... cứu dạng của tín hiệu dao động, người ta dùng dao động ký Công suất trung bình P đo bằng oát mét  Các giá trị đỉnh, trung bình, hiệu dụng, công suất của dao động cũng như các giá trị tức thời thường được gọi chung là "các thông số cường độ Ngoài phương pháp đo trực tiếp bằng các dụng cụ kể trên, người ta còn có thể đo các thông số và đặc tính của loại tín hiệu này đựa vào nguyên lý được nêu ra sau . đo bằng máy đo tần số (tần số - mét) hay máy đo sóng. Thật ra trong hai đại l!ợng này có thể chỉ cần đo một đại l!ợng rồi ruy ra đại l!ợng kia. Dịch pha giữa hai dao động điều hoà đ!ợc đo. rộng xung; đo n ab là s!ờn tr!ớc, đo n bc là đỉnh và đo n cd là s!ờn sau của xung. Xung răng c!a (hình 1-9b) đ!ợc đặc tr!ng bởi hành trình thuận (đo n ab) và hành trình ng!ợc (đo n bc). Hình. động, đo bằng độ hoặc radian. Góc pha đầu tính từ một thời điểm bất kỳ đ!ợc chọn làm gốc. Vì gốc thời gian là tuỳ ý nên khi nói đo pha, không phải là đo pha đầu của một dao động mà là đo sự