Đo lường điện chi tiết

Đây là tài slide bài giảng chi tiết dùng để giảng dạy tại trường kĩ thuật rất chi tiết Đây là tài slide bài giảng chi tiết dùng để giảng dạy tại trường kĩ thuật rất chi tiết Đây là tài slide bài giảng chi tiết dùng để giảng dạy tại trường kĩ thuật rất chi tiết Đây là tài slide bài giảng chi tiết dùng để giảng dạy tại trường kĩ thuật rất chi tiết Đây là tài slide bài giảng chi tiết dùng để giảng dạy tại trường kĩ thuật rất chi tiết Đây là tài slide bài giảng chi tiết dùng để giảng dạy tại trường kĩ thuật rất chi tiết

Mụn hc: o lng in Bi o cụng sut 1/52 Ni dung Phn I: Khỏi nim chung Phn II: Cỏc phng phỏp o 2/52 Phần I Khái niệm chung Phộp o cụng sut Cỏc n v o cụng sut Cỏc loi cụng sut 3/52 Phộp o cụng sut CS l tham s quan trng ca cỏc thit b thu phỏt thụng tin, i iu khin tờn la, trm a, ng c v mỏy phỏt in, mỏy phỏt tớn hiu o lng Phm vi o rng: t 10-18 W n 109 W Mi i tng o cú thnh phn cụng sut c trng xỏc nh 4/52 Tm quan trng ca cỏc mc CS CS l mt ch tiờu quan trng thit k v ỏnh giỏ cht lng hot ng ca cỏc h thng CS quỏ thp Tớn hiu s b che lp bi õm CS quỏ cao Mộo phi tuyn Tng phc thit k, giỏ thnh thit b, gim tin cy Cỏc thit b RF v viba thng lm vic gn c/s gii hn, nguy c hng húc cao o CS l rt cn thit RL 0.0 dBm ATTEN 10 dB 10 dB / DIV START 150 MHz RB 3.00 MHz VB 300 kHz STOP 1.150 GHz ST 13.89 msec Thm t hn! 5/52 Phộp o cụng sut cỏc tn s khỏc DC: CS thng c o giỏn tip P = U.I = U2/RL = I2.RL Tn s thp: CS thng c o giỏn tip P = U.I = U2/RL = I2.RL + U Z S R L I Z S R L V I Tn s cao (> 1GHz): CS thng c o trc tip U v I thay i theo v trớ trờn ng truyn, P khụng thay i Z S R L Z O V Inc VR 6/52 Khỏi nim cụng sut Lý thuyt mch: p(t) = u(t)i(t) I Vi ti tựy ý P = UI cos cos h s CS Vi ti thun tr P = UI p(t) + R U - Thnh phn AC ca CS nh ngha CS: nng lng truyn mt n v thi gian, ly trung bỡnh qua nhiu chu k ca tn s liờn quan thp nht Thnh phn DC (trung bỡnh) ca CS Biờn i(t) t u(t) 7/52 Cỏc n v o cụng sut n v CS: Oỏt (W) 1W = joule/sec H SI: W l mt n v c bn volt = W/A P S o CS tng i: dexibel (dB) P (dB) 10log10 P Re f D biu din bng s: VD +63 dB ữ -153 dB gn hn so vi ì 10+6 W ữ 0.5 ì 10-15 W D biu din tng ớch - suy gim ca cỏc h thng ghộp tng: thay phộp nhõn (W) = phộp cng & tr (dB) S o CS tuyt i: dBm P P (dB) 10 log10 mW 8/52 Cỏc loi cụng sut Tớn hiu liờn tc Tớn hiu iu ch xung Tớn hiu iu ch dng khỏc (VD: xung Gauss) Cụng sut trung bỡnh (Average Power) Cụng sut xung (Pulse Power) Cụng sut ng bao nh (Peak Envelope Power) 9/52 Cụng sut trung bỡnh (Average Power) Thụng dng, thun tin v thit b o v chớnh xỏc cao T CS trung bỡnh cú th suy CS xung v CS ng bao nh (nu bit dng súng) Ly trung bỡnh qua mt vi chu k iu ch thi gian Ly trung bỡnh qua nhiu xung thu c 10/52 Phơng pháp sử dụng hiệu ứng Hall Trong mạch điện chiều, nếu: Điện áp tải Ut cấp cho L Dòng điện qua tải It cấp cho D-D suất điện động Hall: eH = KHKUPt Trong mạch điện xoay chiều hình sin, nếu: Điện áp tải Ut(t) = Um sin t cấp cho L Dòng điện qua tải It(t) = Im sin (t - ) cấp cho D-D (điện áp tải dòng điện qua tải lệch pha góc ) suất điện động Hall: eH = KH KU Um Im sin t sin (t - ) = KH KU U.I cos - KH KU UI cos (2t - ) 27/52 Phơng pháp sử dụng hiệu ứng Hall Mắc CCĐ từ điện vào hai cực áp H-H số CCĐ tỷ lệ với CS trung bình mạch dòng xoay chiều cú th khc trc tiếp thang đo cấu đo từ điện theo CS Sơ đồ với uL~ It i ~ Ut 28/52 Phơng pháp sử dụng hiệu ứng Hall Đặc điểm: u điểm: Kích thớc nhỏ; hầu nh quán tính (đo nhanh); dải tần rộng (đo tới tần số siêu cao 4000 MHz) Nhợc điểm: suất điện động Hall phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ bên Sai số (nhỏ khoảng 0.5%): Do cấu tạo mạch đo Do biến thiên nhiệt độ môi trờng xung quanh Do biến thiên tần số nguồn đo CS 29/52 2.3 Phng phỏp o in ỏp trờn ti thun tr Nguyên tắc: đo CS thông qua đo điện áp tải trở có giá trị biết trớc Chế tạo oát mét tách sóng đo CS hấp thụ Dải tần tới 1000 MHz Tải mẫu điện trở bề mặt dạng khối có cấu trúc đặc biệt Còn gọi phơng pháp vôn mét 30/52 Phng phỏp o in ỏp trờn ti thun tr Đầu cắm cao tần Rtải Tới cáp đồng trục RĐo Màn chắn phối hợp V Vôn mét tách sóng biên độ Tải mẫu:điện trở bề mặt có cấu trúc đặc biệt: hình trụ lõi gốm, phủ than chì đặc biệt; chắn phối hợp nằm dọc theo chiều dài phần điện trở, đờng kính biến thiên theo hàm mũ Thiết kế đảm bảo phối hợp trở kháng tốt Oát mét tách sóng 31/52 Phng phỏp o in ỏp trờn ti thun tr Khi có phối hợp trở kháng: U U Um2 P U.I U Rt Rt 2Rt Quan h gia in ỏp o c trờn vụn tỏch súng v in ỏp trờn ti Rđo Rt Uđo U m Um Uđo Rt Rđo Nh vy, cụng sut trờn ti c xỏc nh qua Uo nh sau 2 Um Rt Rt P Uđo P Uđo 2Rt Rđo 2R đo 2Rt Khắc độ thang đo vôn mét theo đơn vị công suất 32/52 Phng phỏp o in ỏp trờn ti thun tr Sai số (tng cng 20%) Phối hợp trở kháng Sai số điện trở tải Sai số vôn mét Dải đo: tới hàng chục nghìn W Dải tần: tới hàng nghìn MHz 33/52 2.4 Phơng pháp dựa tác động học sóng điện từ Nguyên tắc: đo CS thông qua đo áp suất sóng điện từ tác động lên bề mặt ống dẫn sóng lan truyền Theo lý thuyết trờng điện từ: Sóng điện từ lan truyền ống dẫn sóng có thiết diện hình chữ nhật gây áp suất không đổi thành hẹp biến đổi theo quy luật hình sin thành rộng ống Thiết diện ống nhỏ cờng độ sóng điện từ tăng áp suất thành ống lớn Trị số áp suất nhỏ, thờng không lớn 10-12 N/m2 34/52 Phơng pháp dựa tác động học sóng điện từ Đặt thép mỏng đàn hồi thành hẹp ống dẫn sóng, gắn chuyển đổi áp điện hay điện dung tín hiệu chuyển đổi tỷ lệ với áp suất (CS cao tần) Đo CS truyền thông u điểm: Dải đo: vài chục mW đến hàng trăm KW Tổn hao CS nhỏ, quán tính nhỏ bị tải Nhợc điểm: Sai số phối hợp trở kháng Nhạy cảm với rung xóc học 35/52 o cụng sut dựng in tr nhit Bụlụmột: Rb() Rb() 200 Rb R0 aPb a, b, l cỏc h s t l 150 60 Rb=f(P) (Dây bạch kim) Rb=f(P) (Dây Volfram) 40 20 100 10 a, 15 P(mW) 40 80 120 P(mW) b, Bụlụmột l si dõy rt mnh lm t bch kim hay Volfram t bỡnh thy tinh cha khớ tr cú chõn khụng cao gim s truyn nhit mụi trng 36/58 o cụng sut dựng in tr nhit Tesmitor: Tesmitor l in tr bỏn dn cú h s nhit õm Hai dõy bch kim hoc Iridian ni vi ti ht cu lm bng bỏn dn Tt c c t bỡnh thy tinh Rt() 1000 800 600 400 200 -400C 00C 200C 600C 12 16 P(mW) 37/42 37/58 o cụng sut dựng in tr nhit da trờn mch cu khụng cõn bng Trớc đo ta cần thay đổi điện trở Tesmitor nhiệt dòng điện qua chuyển đổi (thay đổi Rdc) để cầu cần Lúc Px R1 A Rx Khi có nguồn công suất cao tần tác động lên A Tesmitor làm cho điện trở giảm dẫn đến cầu cân Lúc A xuất R3 R2 dòng điện với thang khắc độ trực tiếp qua công suất Nguồn điện áp chiều Sai số Oát mét khoản 10% phụ thuộc vào thay đổi nhiệt độ ôi trờng, không phối hợp trở kháng Oát mét với đờng truyền sai số thiết bị thị Rdc 38/58 o cụng sut dựng in tr nhit da trờn cu o cõn bng Tesmitor đợc mắc vào nhánh cầu Chọn R1=R2=R3=R4|Px=0=R Khi cha có nguồn công suất tác động lên Tesmitor ta điều chỉnh dòng điện mạch để thay đổi điện trở Rtthiết lập cầu cân thời điểm cân A mA I0 Px R1 Rx A I0 mA R3 R2 Rdc Nguồn điện áp chiều 39/58 o cụng sut dựng in tr nhit da trờn cu o cõn bng Khi có nguồn công suất tác động lên Tesmitor làm cho Rt giảm dẫn đến cầu cân ể cầu cân trở lại ta phải tang Rt cách giảm dòng điện mạch thời điểm cân mA dòng I0 Qua hai bớc điều chỉnh cân cầu, điện trở Tesmitor không đổi nên công suất tiêu thụ Tesmitor nh nên I 02 Rt I 0'2 Rt Pt Px 4 Rt Hay Px ( I I 0'2 ) 40/42 Ht bi Hi v tho lun 41/52 ... ứng Hall Trong mạch điện chi u, nếu: Điện áp tải Ut cấp cho L Dòng điện qua tải It cấp cho D-D suất điện động Hall: eH = KHKUPt Trong mạch điện xoay chi u hình sin, nếu: Điện áp tải Ut(t)... pháp sử dụng hiệu ứng Hall Mắc CCĐ từ điện vào hai cực áp H-H số CCĐ tỷ lệ với CS trung bình mạch dòng xoay chi u cú th khc trc tiếp thang đo cấu đo từ điện theo CS Sơ đồ với uL~ It i ~ Ut... biến thiên tần số nguồn đo CS 29/52 2.3 Phng phỏp o in ỏp trờn ti thun tr Nguyên tắc: đo CS thông qua đo điện áp tải trở có giá trị biết trớc Chế tạo oát mét tách sóng đo CS hấp thụ Dải tần