Phan 1 co so ly thuyet ky thuat do luong

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN KĨ THUẬT ĐO LƯỜNG Nguyễn Thị Huế BM: Kĩ thuật đo Tin học công nghiệp Mở đầu  Cơ sở kỹ thuật đo lường trình bày những sở lý luâân bản về kỹ thuâât đo lường Cung cấp những kiến thức bản để phục vụ cho các môn học " Phương pháp thiết bị đo các đại lượng điêân không điêân ", " Hêâ thống thông tin đo lường " những môn học chuyên môn khác của kỹ thuât thông tin đo lường môn " Thiết bị đo sinh y ", " Xử lý tín hiêâu " v.v  Cùng với các môn học trên, giáo trình xây dựng mô tâ hêâ thống kiến thức cho viêâc thu thââp số liêâu đo, xử lý gia công điều khiển hiêân đại 5/12/17 Nội dung môn học     5/12/17 Phần 1: Cơ sở lý thuyết kĩ thuật đo lường  Chương 1: Khái niệm bản về kĩ thuật đo lường  Chương 2: Phương tiện đo phân loại  Chương 3: Các thông số kỹ thuật của thiết bị đo Phần 2: Các phần tử chức của thiết bị đo  Chương 4: Cấu trúc bản của dụng cụ đo  Chương 5: Cơ cấu thị điện, tự ghi thị số  Chương 6: Mạch đo lường gia công thông tin đo  Chương 7: Các chuyển đối đo lường sơ cấp Phần 3: Đo lường các đại lượng điện  Chương 8: Ðo dòng điện  Chương 9: Đo điện áp  Chương 10: Ðo công suất lượng  Chương 11: Ðo góc lệch pha, khoảng thời gian tần số  Chương 12: Ðo thông số mạch điện  Chương 13: Dao động kí Phần 4: Đo lường các đại lượng không điện  Chương 14: Đo nhiệt độ Tài liệu tham khảo  Sách:  Kĩ thuật đo lường các đại lượng điện tập 1,2- Phạm Thượng Hàn, Nguyễn Trọng Quế…  Ðo lường điện các cảm biến: Ng.V.Hoà Hoàng Si Hồng  Bài giảng website:  Bài giảng kĩ thuật đo lường cảm biến-Hoàng Sĩ Hồng  Bài giảng Cảm biến kỹ thuật đo: P.T.N.Yến, Ng.T.L.Huong, Lê Q Huy  Bài giảng MEMs ITIMS - BKHN  5/12/17 Website: sciendirect.com/sensors and actuators A and B Chương 1: Khái niệm kĩ thuật đo lường Lịch sử phát triển ứng dụng Khái niệm phân loại phép đo Các đặc trưng của kĩ thuật đo lường Mô hình quá trình đo Các nguyên công đo lường bản Tín hiệu đo lường 5/12/17 1.1 Lịch sử phát triển - Ứng dụng 5/12/17 1.1 Lịch sử phát triển - Ứng dụng  Cùng với sự phát triển vũ bão của công nghệ vi điện tử, vi chế tạo công nghệ thông tin, kỹ thuật đo lường bước sang giai đoạn mới xây dựng thiết bị đo dựa sở vi hệ thống  Vi hệ thống hệ tích hợp (IC) các cấu tiểu hình (kích thước µm hay nm) sử dụng các công nghệ đại (vi điện tử, vi gia công, công nghệ nano) để thực các chức đo lường điều khiển (biến đổi, xử lý tín hiệu, xử lý số liệu, điều khiển, truyền tin.) 5/12/17 1.1 Lịch sử phát triển - Ứng dụng 5/12/17 1.1 Lịch sử phát triển - Ứng dụng  Trong công nghiệp Sp e(t) c(t) u(t) Bộ điều khiển Đối tượng ph Cảm biến  Để thực được quá trình điều khiển định nghĩa trên, hệ thống điều khiển bắt buộc có ba thành phần bản thiết bị đo lường (cảm biến), điều khiển đối tượng điều khiển Thiết bị đo lường có chức thu thập thơng tin, điều khiển có chức xử lý thông tin, định điều khiển đối tượng điều khiển chịu sự tác động của tín hiệu điều khiển 5/12/17 1.2 Định nghĩa đo lường  Theo pháp lệnh “ ĐO LƯỜNG” của nhà nước CHXHCN Việt nam  Chương 1- điều 1: Đo lường việc xác định giá trị của đại lượng cần đo  Chính xác hơn: Đo lường quá trình đánh giá định lượng của đại lượng cần đo để có kết quả số so với đơn vị đo 5/12/17 o Ví dụ: Đo điện áp: U = 135V ± 0,5V o Tức điện áp đo được 135 đơn vị điện áp tính volt, với sai sớ 0,5V 10 Cấp xác thiết bị đo  Ví dụ: Cấp 0,02/0,01  Có nghĩa C = γaqd + γm = 0.02% •  Tức D= γaqd = 0.01% γm = 0.01% γaqd = 0.01%  Một volmet có thang đo 200V, volmet ghi 0.02/0.01 Kết quả đo volmet 100V, sai số của phép đo 5/12/17 122 Bài tập  Bài 1: Một thiết bị đo có thang đo cực đại 100mA, có sai sớ tương đới quy đổi ±1% Tính các giới hạn giới hạn dưới của đối tượng cần đo sai số theo phần trăm phép đo đốố i với : a Độ lệch cực đại b 0,5 độ lệch cực đại c 0,1 độ lệch cực đại 5/12/17 123 Bài tập  Bài 2: Một thiết bị đo có thang đo cực đại 100mA, có sai sớ tương đới quy đổi ±3% Hăy tính sai số khả dĩ dụng cụ : a 50mA b 10mA Bài 3: Để 25mA được đo dụng cụ có thang đo cực đại 38mA Nếu phải đo 25mA chính xác khoảng ±5% Hăy tính độ chính xác cần thiết của dụng cụ đo 5/12/17 124 Bài tập Bài 4: Một Ampemet có ba khoảng đo 5A, 2.5A, 1A Chia thành 100 vạch, cấp chính xác 1/ Đặt vào thang đo 5A để đo dòng điện, kim 18 vạch a/ Xác định giá trị của dịng điện b/ Tính sai sớ tương đối của phép đo 2/ Chọn thang đo thích hợp, xác định số vạch mà kim thị, tính sai số mới 5/12/17 125 Sự kết hợp sai số  Ở những phép đo có sử dụng nhiều dụng cụ đo hay nhiều phép đo thì các sai sớ hệ thớng có xu hướng tích tụ lại, sai sớ của tồn hệ thớng thường lớn bất kỳ sai số của phép đo đơn lẻ  Khi tính toán cần giả định sai số kết hợp với theo hướng bất lợi nhất  Sai số của tổng các đại lượng  Sai số của hiệu các đại lượng  Sai số của tích các đại lượng  Sai số của thương các đại lượng 5/12/17 126 Sự kết hợp sai số  Sai số của tổng các đại lượng E = (V1 ± ∆V1 ) + (V2 ± ∆V2 ) = (V1 + V2 ) ± (∆V1 + ∆V2 )  Sai số của hiệu các đại lượng E = (V1 ± ∆V1 ) − (V2 ± ∆V2 )  = (V1 − V2 ) ± (∆V1 + ∆V2 ) Ví dụ: E1 = 100V ± 2V = 100V ± 2% E2 = 80V± 4V = 80V ± 5% E1 + E2 = 180V±6V = 180V ± 3,3% E1 – E2 = 20V ± 6V = 20V ± 30% Từ ta thấy sai sớ % hiệu của các đại lượng rất lớn nên cần tránh phép đo có bao hàm phép hiệu đại lượng 5/12/17 127 Sự kết hợp sai số  Sai số của tích các đại lượng E = (V1 ± ∆V1 )(V2 ± ∆V2 ) = V1 V2 ± V1 ∆V2 ± V2 ∆V1 ± ∆V1 ∆V2 ≈ V1 V2 ± (V1 ∆V2 + V2 ∆V1 ) V1.∆V2 + V2 ∆V1 ∆V1 ∆V2 γ = δ E = ±( ).100% = (± ± ).100% V1V2 V1 V2 Nhận xét: sai sớ tương đới tích hai đại lượng tổng sai số tương đối thành phần  Trường hợp riêng, nâng lên luỹ thừa δ ( E α ) = α δE 5/12/17 128 Sự kết hợp sai số  Sai số của thương các đại lượng V1 ± ∆V1 V1 E= ≈ V2 ± ∆V2 V2 γ = δ E = ± (δ V1 + δ V2 ) 5/12/17 129 Sự kết hợp sai số Một điện trở có giá trị khoảng 1,14k – 1,26k Tính sai số của điện trở 0 Biết R = 1,2k tại 25 C, sai số 0.06 kOhm, tính giá trị lớn nhất tại 75 C, hệ số nhiệt 500ppm/ C Giải: Tại 25 C ∆R = 0,06kΩ → R = 1,2 ± 0,06 = 1,2kΩ ± 5% Khi nhiệt độ tăng C R tăng lượng: Vậy giá trị Rmax = 1,26 + 0,63.(75-25).10 5/12/17 -3 = 1,2915k 1,26.10 3.500 = 0,63Ω 10 130 Sự kết hợp sai số Một nguồn 12V được mắc với điện trở 470 ±10% Điện áp của nguồn được đo vơn kế có khoảng đo 25V độ chính xác 3% Tính công suất của điện trở sai số của phép đo Một Vơn kế có thang đo 30V độ chính xác 4%, ampe kế có thang đo 100mA độ chính xác 1% được sử dụng để đo điện áp dòng điện qua điện trở R Kết quả đo 25V 90mA Hãy tính giá trị R Pmin Pmax 5/12/17 131 Sự kết hợp sai số Bài tập 3: U2 P= R  Ta có:  Vì Vơn kế có độ chính xác 3% với khoảng đo 25V nên sai số tuyệt đối lớn nhất gặp phải được tính bằng: ∆U = 25V 3% = ±0,75V → U = 12V ± 0,75V = 12V ± 6,25% → δ (U ) = 2.6,25% = 12,5%  5/12/17 Vậy: U2 → δ ( ) = 12,5% + 10% = 22,5% R 122 P= ± 22,5% 470 132 Sự kết hợp sai số  Bài tập 4: ∆U = 30V 4% = 1,2V ⇒ U = 25V ± 1,2V = 25V ± 4,8% ∆I = 100mA.1% = 1mA ⇒ I = 90mA ± 1mA = 90mA ± 1,1% U 25 →R = = ± (4,8 + 1,1)% = 277,78Ω ± 5,9% I 0,09 → P = U I = 25.0,09 ± (4,8 + 1,1)% = 2,25W ± 5,9% = 2,25W ± 0,13W  Vậy P = 2,25 − 0,13 = 2,12W = 2,25.(1 − 0,059) P max = 2,25 + 0,13 = 2,38W = 2,25.(1 + 0,059) 5/12/17 133 Mét số biện pháp nâng cao cấp xác thiết bị đo Phơng pháp nâng cao tính xác thiết bị đo Loại trừ nguyên nhân gây sai số Giảm bớt mức ảnh hởng nguyên nhân gây sai số 134 Kết cấu công Bảo vệ chống ảnh h Hiệu chỉnh Tối thiểu hoá ảnh h Tối thiểu ho¸ sai sè b»ng nghƯ ëng ëng sai sè biƯn pháp thống kê Phơng pháp hiệu chỉnh Biện pháp hiệu chỉnh sai số Có ngời tham gia Tự động (Không cã ngêi ) HiƯu chØnh ngêi ®o HiƯu chØnh thông qua số Dùng cảm biến đo yếu Tạo nên đại lợng tỉ lệ với thực dụng tè liªn quan u tè liªn quan Céng tÝnh Phân theo không Phân theo thời Phân theo không Phân theo thêi gian gian gian gian Nh©n tÝnh Logomet (tØ sè) 135 Kiểm định phương tiện đo lường   Kiểm tra giấy phép sản xuất lưu hành  Đây kiểm tra dùng để tư vấn cho quan nhà nước cấp giấy phép sản xuất, cấp giấy chứng nhận thương hiệu  Nội dung kiểm tra theo dẫn của tiêu chuẩn nhà nước  Thiết bị nhập ngoại phải kiểm định trước đưa lưu hành Kiểm tra xuất xưởng  Hội đồng kiểm tra chất lượng sản phẩm định tiêu chuẩn cụ thể cho từng đặc tính kỹ thuật của thiết bị đo được sản xuất  Mẫu của biên bản thử nghiệm phải được hội đồng duyệt Biên bản coi phần của công tác bảo hành  Cơ quan quản lý đo lường, theo chu kỳ đột xuất , tiến hành kiểm tra sản xuất xét tính trung thực của băng thử nghiệm  Kiểm tra định kỳ  Mỗi lần kiểm tra định kỳ, thiết bị được cấp chứng kết quả đo dụng cụ ấy được coi có giá trị pháp nhân  Hội đồng tiêu chuẩn nhà nước tổ chức các trung tâm đo lường được uỷ quyền thực các phép kiểm tra cấp giấy chứng lưu hành 136 ... vật ly? ? 21 1.3 Các đặc trưng kĩ thuật đo lường  Bội số ước số của đơn vị Hệ số 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 5 /12 /17 24 21 18 15 12 Tên Ky? ? hiệu Hệ số Yotta Y 10 Zetta Z 10 Exa E 10 ... (Anh) -3 4,5 10 m Gauss 1. 10 Fynt -1 4,536 10 kg Maxwell -8 1. 10 Wb Tonne 1, 016 1 10 kg 5 /12 /17 Quy đổi SI 4,882kg/m 1, 6 018 510 kg/m -4 T 28 Sơ đồ quan hệ đơn vị 5 /12 /17 29 1. 3 Các đặc trưng kĩ thuật... Yard (Yat) -1 9 ,14 4 10 m Bari 1. 10 N/m Mille (dặm) 1, 609km0 Torr 2 1, 332 10 N/m Mille (hải ly? ?) 1, 852km Kilogam lực 9,8066N "Inch vuông -4 6,4 516 .10 m Calo 4 ,18 68J Foot vuong -2 9,290 .10 m‑ Mã