Bai 1 Dai cuong ve do luong dien

MÔN HỌC: ĐO LƯỜNG ĐIỆN Bài ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐO LƯỜNG ĐIỆN KHOA ĐIỆN CÔNG NGHIỆP Nội dung  I: Khái niệm đo lường điện  II: Các sai số tính sai số “Khoa học người ta biết đo Một khoa học xác khơng có ý nghĩa thiếu đo lường” D.I Mendeleev KHOA ĐIỆN CÔNG NGHIỆP I Khái niệm đo lường điện Khái niệm đo lường 1.1 Đại lượng vật lý phép đo 1.2 Phương tiện đo đặc tính phương tiện đo KHOA ĐIỆN CÔNG NGHIỆP 1.1 Đại lượng vật lý  phép đo Khi nghiên cứu tượng vật lý tính chất vật thể, người ta dùng khái niệm đại lượng vật lý  Đại lượng vật lý:  Thuộc tính chung nhiều đối tượng mặt chất  Thuộc tính riêng đối tượng mặt lượng  Đại lượng đo: đại lượng vật lý mà giá trị chúng cần xác định phép đo  Đánh giá đại lượng vật lý: số + đơn vị  Quan hệ đại lượng vật lý phép đo:  Đại lượng vật lý đối tượng phép đo  Phép đo dùng để xác định giá trị đại lượng vật lý KHOA ĐIỆN CÔNG NGHIỆP Phép đo  Phép đo: việc xác định giá trị đại lượng vật lý thực nghiệm nhờ phương tiện kỹ thuật đặc biệt  Phân loại phép đo:  Phép đo trực tiếp  Phép đo gián tiếp  Phép đo hợp KHOA ĐIỆN CÔNG NGHIỆP Phân loại phép đo  Phép đo trực tiếp: giá trị đại lượng đo nhận trực tiếp từ số liệu thực nghiệm  VD: đo dòng điện ampe-mét; đo điện áp von-mét  Phép đo gián tiếp: giá trị đại lượng đo nhận nhờ tương quan hàm số đại lượng với đại lượng khác xác định phép đo trực tiếp X = f(X1, X2, , Xn) với X đại lượng cần đo, X1, X2, , Xn đại lượng xác định phép đo trực tiếp  VD: đo công suất phụ tải P = U.I KHOA ĐIỆN CÔNG NGHIỆP Phân loại phép đo  (tiếp theo) Phép đo hợp bộ: phép đo đồng thời số đại lượng, giá trị đại lượng đo xác định cách giải hệ phương trình liên hệ đại lượng với đại lượng đo phép đo trực tiếp gián tiếp Yi j (i = 1, 2, , n; j = 1,2, , m) đại lượng đo phép đo trực tiếp gián tiếp Các đại lượng cần đo Xi xác định qua hệ phương trình Fi (Xi , Yi )=0 j KHOA ĐIỆN CÔNG NGHIỆP 7/52 Phân loại phép đo  (tiếp theo) VD phép đo hợp bộ: đo hệ số nhiệt điện trở điện trở dây đồng  Cần đo hệ số nhiệt điện trở α điện trở R O C dây đồng  Sử dụng Ôm-mét nhiệt kế để đo điện trở dây đồng hai nhiệt độ t o t o, sau giải hệ o phương trình R1 = R0 + α t1 R2 = R0 + α t2 KHOA ĐIỆN CÔNG NGHIỆP o 1.2 Phương tiện đo đặc tính phương tiện đo  Phương tiện đo: phương tiện kỹ thuật để thực phép đo  Phân loại:  Phương tiện đo đơn giản  Mẫu đo, thiết bị so sánh, chuyển đổi đo lường  Phương tiện đo phức tạp:  Dụng cụ đo (máy đo), thiết bị đo tổng hợp, hệ thống thơng tin đo lường KHOA ĐIỆN CƠNG NGHIỆP Mẫu đo  Mẫu đo: phương tiện đo dùng để lại đại lượng vật lý có giá trị cho trước với độ xác cao  VD: thạch anh mẫu đo tần số; hộp điện trở mẫu  Chuẩn: mẫu đo có cấp xác cao quốc gia  Chuẩn có chức giữ đơn vị đo; từ chuẩn người ta sao, truyền kích thước đơn vị tới mẫu  VD: chuẩn mét thước mét chuẩn làm từ platinum- iridium đặt viện chuẩn quốc gia KHOA ĐIỆN CÔNG NGHIỆP 10/52 Khái niệm đo lường điện - Đại lượng so sánh với mẫu hay chuẩn đo - Nếu đại lượng khơng so sánh phải chuyển đổi đại lượng so sánh với mẫu hay chuẩn đo - Đo lường điện trình đánh giá định lượng đại lượng điện cần đo để có kết số so với đơn vị đo KHOA ĐIỆN CÔNG NGHIỆP Các phương pháp đo  Phương pháp đo: cách thức sử dụng nguyên lý đo phương tiện đo để thực phép đo  Phân loại:  Phương pháp đánh giá trực tiếp: giá trị đại lượng đo xác định trực thị dụng cụ đo  Đặc điểm: đơn giản, đo nhanh, độ xác không cao  VD: đo điện áp von-mét  Phương pháp so sánh: đại lượng cần đo so sánh với đại lượng mẫu loại  Đặc điểm: phức tạp, đo lâu hơn, độ xác cao  Phận loại:  Phương pháp vi sai: đại lượng cần đo so sánh với đại luợng mẫu loại, sau đo hiệu hai đại lượng  Phương pháp không: đại lượng cần đo so sánh với đại luợng mẫu loại, sau điều chỉnh cho hiệu hai đại lượng  Phương pháp thế: đại lượng cần đo thay đại luợng loại KHOA ĐIỆN CƠNG NGHIỆP II Các sai số tính sai số Khái niệm sai số Phân loại sai số Phương pháp tính sai số hạn chế sai số KHOA ĐIỆN CÔNG NGHIỆP 20/52 Khái niệm sai số  Mọi phép đo có sai số (do nhiều yếu tố ảnh hưởng)  Sai số đo: độ lệch kết đo khỏi giá trị thực đại lượng đo  Sai số lớn độ xác phép đo giảm ngược lại  Giá trị thực: giá trị đại lượng phản ánh đắn thuộc tính đối tượng lượng chất  Giá trị thực không phụ thuộc phương tiện đo, phương pháp đo xác định chúng chân lý cần đạt tới  Thực tế giá trị thực nên phải thay giá trị thực tế  Giá trị thực tế: giá trị tìm thực nghiệm có xu tiệm cận với giá trị thực KHOA ĐIỆN CÔNG NGHIỆP Phân loại sai số  Phân loại theo cách biểu diễn:  Sai số tuyệt đối: hiệu kết đo với giá trị thực  Sai số tương đối: tỷ số sai số tuyệt giá trị thực  Với phương tiện đo thường dùng sai số tương đối qui đổi KHOA ĐIỆN CÔNG NGHIỆP  Phân loại theo phụ thuộc sai số đo vào đại lượng đo:  Sai số điểm không: sai số mà giá trị chúng không phụ thuộc đại lượng đo  Sai số độ nhạy: sai số mà giá trị chúng phụ thuộc đại lượng đo  Phân loại theo qui luật thay đổi sai số đo:  Sai số hệ thống: sai số không đổi thay đổi theo qui luật định đo lặp lặp lại đại lượng  Sai số ngẫu nhiên: sai số thay đổi cách ngẫu nhiên đo lặp lặp lại đại lượng KHOA ĐIỆN CÔNG NGHIỆP  Phân loại theo vị trí gây sai số đo:  Sai số phương pháp đo: gây nên không hoàn hảo phương pháp đo  Sai số phương tiện đo: gây nên khơng hồn hảo phương tiện đo  Phân loại: sai số hệ thống; sai số ngẫu nhiên, sai số điểm không; sai số độ nhạy; sai số bản; sai số phụ; sai số động; sai số tĩnh KHOA ĐIỆN CÔNG NGHIỆP Phương pháp tính sai số hạn chế sai số Sai số hệ thống phương pháp giảm sai số hệ thống  Sai số hệ thống: sai số không đổi thay đổi theo qui luật định đo lặp lặp lại đại lượng  Khi chưa phát sai số hệ thống nguy hiểm sai số ngẫu nhiên  Phân loại:  Cách giảm sai số hệ thống:  Sai số phương tiện đo  Phương pháp loại bỏ SSHT trước đo  Sai số đặt phương tiện đo không  Phương pháp  Sai số người đọc kết đo  Phương pháp bù sại số theo dấu  Sai số phương pháp đo  Phương pháp hiệu chỉnh KHOA ĐIỆN CÔNG NGHIỆP Phương pháp giảm sai số hệ thống trước đo  Định kỳ kiểm tra, kiểm định phương tiện đo  Lắp đặt phương tiện đo qui cách  Đo điều kiện tiêu chuẩn KHOA ĐIỆN CÔNG NGHIỆP 30/52 Phương phương pháp bù  pháp sai số theo dấu Phương pháp thế: thay đại lượng cần đo đại lượng mẫu loại (trong điều kiện đo, phương tiện đo)  VD: đo điện trở cầu đo điện trở  Phương pháp bù sai số theo dấu: đo hai lần cho SSHT tác động lên kết đo lần có dấu ngược  Phương pháp hiệu chỉnh: kết đo cộng hay trừ đại lượng hiệu chỉnh (đại lượng hiệu chỉnh tính trước cho dạng bảng, đồ thị biểu thức tốn học) KHOA ĐIỆN CƠNG NGHIỆP Ví dụ Ban đầu mắc R x v phng phỏp th vào nhánh cầu, thay đổi R để cân cầu: R x =R R1 R Sau đó, thay Rx b»ng ®iƯn trë mÉu R0 cã thĨ thay đổi đ ợc Điều chỉnh R0 để cầu cân lại: R0 = R2 R1 R3 Giả sử cầu cã sai sè hƯ thèng lµ ∆R, cã Rx + ∆R = R0 + ∆R Do vËy, Rx = R0 KHOA ĐIỆN CÔNG NGHIỆP Sai số ngẫu nhiên phương pháp giảm ảnh hưởng sai số ngẫu nhiên  Sai số ngẫu nhiên: sai số thay đổi cách ngẫu nhiên đo lặp lặp lại đại lượng  Nguyên nhân gây SSNN: nhiều nguyên nhân tác động lên đối tượng đo, phương tiện đo quan hệ ngẫu nhiên nguyên nhân  Đánh giá SSNN phương pháp thống kê, mục đích để tìm ra:  Định luật phân bố sai số  Độ lệch bình phương trung bình  Khoảng tin cậy xác suất tin cậy KHOA ĐIỆN CÔNG NGHIỆP Sai số ngẫu nhiên phương pháp giảm ảnh hưởng sai số ngẫu nhiên  Sai số ngẫu nhiên: sai số thay đổi cách ngẫu nhiên đo lặp lặp lại đại lượng  Nguyên nhân gây SSNN: nhiều nguyên nhân tác động lên đối tượng đo, phương tiện đo quan hệ ngẫu nhiên nguyên nhân  Đánh giá SSNN phương pháp thống kê, mục đích để tìm ra:  Định luật phân bố sai số  Độ lệch bình phương trung bình  Khoảng tin cậy xác suất tin cậy KHOA ĐIỆN CÔNG NGHIỆP Định luật phân bố  sai số ngẫu nhiên Đo lặp đại lượng X nhiều lần, ta kết quan sát Xi (với i = 1,2, ,n)  Loại bỏ SSHT, ta SSNN lần quan sát sau:  Nếu số lần quan sát lớn kết quan sát có nhiều kết giá trị trùng dấu Chia kết quan sát thành nhóm theo giá trị dấu, khoảng giá trị nhóm lấy Z KHOA ĐIỆN CƠNG NGHIỆP Xử lý  kết quan sát Để giảm ảnh hưởng SSNN:  Tiến hành phép đo nhiều lần  Xử lý thống kê kết quan sát  Mục đích xử lý kết quan sát:  Tìm giá trị kết đo  Tìm định luật phân bố sai số  Xác định giới hạn SSNN  Xác định xác suất tin cậy khoảng tin cậy kết đo  Điều kiện cho phép xử lý kết quan sát:  Phép đo phải đồng (cùng điều kiện lần đo)  Không tồn SSHT kết SSHT) KHOA ĐIỆN CÔNG NGHIỆP quan sát (hoặc loại bỏ ... NGHIỆP I Khái niệm đo lường điện Khái niệm đo lường 1. 1 Đại lượng vật lý phép đo 1. 2 Phương tiện đo đặc tính phương tiện đo KHOA ĐIỆN CÔNG NGHIỆP 1. 1 Đại lượng vật lý  phép đo Khi nghiên cứu tượng... đo điện trở dây đồng hai nhiệt độ t o t o, sau giải hệ o phương trình R1 = R0 + α t1 R2 = R0 + α t2 KHOA ĐIỆN CÔNG NGHIỆP o 1. 2 Phương tiện đo đặc tính phương tiện đo  Phương tiện đo: phương tiện... cân cầu: R x =R R1 R Sau ®ã, thay Rx b»ng ®iƯn trë mẫu R0 thay đổi đ ợc Điều chỉnh R0 để cầu cân lại: R0 = R2 R1 R3 Giả sử cầu có sai số hệ thống lµ ∆R, cã Rx + ∆R = R0 + ∆R Do vËy, Rx = R0 KHOA