Chuong 2_CAM BIEN VA CHUYEN

Chương 2: C m bi n chuy n đ i Chương C M BI N VÀ CHUY N ð I 2.1 Gi i thi u C m bi n thi t b dùng ñ c m nh n bi n ñ i ñ i lư ng v t lý đ i lư ng khơng có tính ch t đi!n c∀n đo thành đ i lư ng đi!n có th đo x% lý ñư c Các ñ i lư ng c∀n ño (m) thư)ng khơng có tính ch t đi!n (nhi!t đ∗, áp su t…) tác ñ∗ng lên c m bi n cho ta m∗t đ2c trưng (s) mang tính ch t ñi!n (ñi!n áp, dòng ñi!n, tr5 kháng…) ch6a ñ7ng thơng tin cho phép ta có th xác đ nh giá tr c9a đ i lư ng đi!n đó, đ2c trưng (s) hàm c9a đ i lư ng c∀n ño (m) s = F(m) (2.1) Ngư)i ta g?i (s) ñ i lư ng ñ∀u ph n 6ng c9a c m bi n, (m) ñ i lư ng ñ∀u vào hay g?i kích thích Thơng qua đo đ c (s) cho phép nh n bi t giá tr c9a (m) Ví dD m∗t 6ng dDng c9a c m bi n đư c mơ ta mơ hình 2.1 Hình 2.1 Sensor h th ng ñi u n t ñ ng Trang 22 Chương 2: C m bi n chuy n đ i 2.2 ðư ng cong chu∀n c#a c%m bi(n 2.2.1 Khái ni m − ðư)ng cong chuΓn c m bi n ñư)ng cong bi u diΗn s7 phD thu∗c c9a ñ i lư ng ñi!n (s) ñ∀u c9a c m bi n vào giá tr c9a ñ i lư ng ño (m) ñ∀u vào − ðư)ng cong chuΓn có th bi u diΗn bΙng bi u th6c ñ i sϑ dưΚi d ng s=F(m), ho2c bΙng đΛ th Hình 2.2 (a) ðư ng cong chu!n b) ñư ng cong chu!n c%a c&m bi(n tuy(n tính hóa − D7a vào đư)ng cong chuΓn c9a c m bi n, ta có th xác đ nh giá tr mi chưa bi t c9a m thông qua giá tr ño ñư c si c9a s − ð dΗ s% dDng, ngư)i ta thư)ng ch t o c m bi n có s7 phD thu∗c n tính giΝa ñ i lư ng ñ∀u ñ i lư ng đ∀u vào, phương trình s= F(m) có d ng: s = am +b (2.2) vΚi a, b h! sϑ, đư)ng cong chuΓn đư)ng thΘng 2.2.2 Phương pháp chu n c m bi n − ChuΓn c m bi n phép ño nhΙm mDc đích xác l p mϑi quan h! giΝa giá tr s ño ñư c c9a ñ i lư ng ñi!n ñ∀u giá tr m c9a ñ i lư ng đo có tính đ n y u tϑ nh hư5ng, s5 xây d7ng ñư)ng cong chuΓn dưΚi d ng tư)ng minh (ñΛ th ho2c bi u th6c ñ i sϑ) − Khi chuΓn c m bi n, vΚi m∗t lo t giá tr ñã bi t xác mi c9a m, ño giá tr tương 6ng si c9a s d7ng ñư)ng cong chuΓn Trang 23 Chương 2: C m bi n chuy n đ i a Chu!n ñơn gi&n: Trong trư)ng h p đ i lư ng đo chΥ có m∗t ñ i lư ng v t lý nh t tác ñ∗ng lên m∗t ñ i lư ng ño xác ñ nh c m bi n s% dDng không nh y vΚi tác ñ∗ng c9a ñ i lư ng nh hư5ng, ngư)i ta dùng phương pháp chuΓn ñơn gi n Th7c ch t c9a chuΓn ñơn gi n ño giá tr c9a ñ i lư ng ñ∀u 6ng vΚi giá xác ñ nh không ñ i c9a ñ i lư ng ño ñ∀u vào.Vi!c chuΓn ti n hành theo cách: ChuΓn tr7c ti p: giá tr khác c9a ñ i lư ng ño l y tW mΞu chuΓn ho2c ph∀n t% so sánh có giá tr bi t trưΚc vΚi đ∗ xác cao ChuΓn gián ti p: k t h p c m bi n c∀n chuΓn vΚi m∗t c m bi n so sánh có sΨn ñư)ng cong chuΓn, c hai ñư c ñ2t ñiΖu ki!n làm vi!c b Chu!n nhi u l1n: Khi c m bi n có ph∀n t% b trΗ (trΗ ho2c trΗ tW), giá tr ño ñư c đ∀u phD thu∗c khơng nhΝng vào giá tr t6c th)i c9a ñ i lư ng c∀n ño ñ∀u vào mà phD thu∗c vào giá tr trưΚc ñó c9a c9a ñ i l− ng Trong trư)ng h p v y, ngư)i ta áp dDng phương pháp chuΓn nhiΖu l∀n ti n hành sau: ð2t l i ñi m c9a c m bi n: ñ i lư ng c∀n ño ñ i lư ng đ∀u có giá tr tương 6ng vΚi ñi m gϑc, m=0 s=0 ðo giá tr ñ∀u theo m∗t lo t giá tr tăng d∀n ñ n giá tr c7c ñ i c9a ñ i lư ng đo đ∀u vào L2p l i q trình ño vΚi giá tr gi m d∀n tW giá tr c7c ñ i Khi chuΓn nhiΖu l∀n cho phép xác ñ nh ñư)ng cong chuΓn theo c hai hưΚng ño tăng d∀n ño gi m d∀n 2.3 Các ñ,c trưng b%n c#a c%m bi(n 2.3.1 ð nh y c a c m bi n a Khái ni m: Trang 24 Chương 2: C m bi n chuy n đ i ðϑi vΚi c m bi n n tính, giΝa bi n thiên đ∀u ∆s bi n thiên đ∀u vào ∆m có s7 liên h! n tính: S = S m ⇒S= (2.3) S : g?i ñ∗ nh y c9a c m bi n m (2.4) Trư)ng h p t ng quát, bi u th6c xác ñ nh ñ∗ nh y S c9a c m bi n xung quanh giá tr mi c9a ñ i lư ng ño xác ñ nh b5i tχ sϑ giΝa bi n thiên ∆s c9a ñ i lư ng ñ∀u bi n thiên ∆m tương 6ng c9a ñ i lư ng ño ñ∀u vào quanh giá tr đó:  S S =   m  m=mi b (2.5) Lưu ý: ð phép ño ñ t ñ∗ xác cao, thi t k s% dDng c m bi n c∀n cho đ∗ nh y S c9a khơng đ i, nghĩa phD thu∗c nh t vào y u tϑ sau: − Giá tr c9a ñ i lư ng c∀n ño m t∀n sϑ thay ñ i c9a − Th)i gian s% dDng − γnh hư5ng c9a ñ i lư ng v t lý khác (khơng ph i đ i lư ng đo) c9a môi trư)ng xung quanh Thông thư)ng nhà s n xu t cung c p giá tr c9a ñ∗ nh y S tương 6ng vΚi nhΝng ñiΖu ki!n làm vi!c nh t ñ nh c9a c m bi n 2.3.2 ð n tính c a c m bi n a Khái ni m: − M∗t c m bi n ñư c g?i n tính m∗t d i ño xác ñ nh n u d i ch đ∗ đó, đ∗ nh y khơng phD thu∗c vào đ i lư ng ño Trang 25 Chương 2: C m bi n chuy n đ i − N u c m bi n khơng n tính, ngư)i ta ñưa vào m ch ño thi t b hi!u chΥnh cho tín hi!u đi!n nh n đư c ñ∀u tΥ l! vΚi s7 thay ñ i c9a ñ i lư ng ño ñ∀u vào S7 hi!u chΥnh đư c g?i s7 n tính hố b ðư ng th6ng t t nh7t: − Khi chuΓn c m bi n, tW k t qu th7c nghi!m ta nh n ñư c m∗t lo t ñi m tương 6ng (si ,mi) c9a ñ i lư ng ñ∀u ñ i lư ng ñ∀u vào VΖ m2t lý thuy t, ñϑi vΚi c m bi n n tính, đư)ng cong chuΓn m∗t ñư)ng thΘng Tuy nhiên, sai sϑ ño, ñi m chuΓn (mi, si) nh n ñư c bΙng th7c nghi!m thư)ng khơng nΙm m∗t đư)ng thΘng − ðư)ng thΘng ñư c xây d7ng s5 sϑ li!u th7c nghi!m cho sai sϑ bé nh t, bi u diΗn s7 n tính c9a c m bi n ñư c g?i ñư)ng thΘng tϑt nh t − Phương trình bi u diΗn ñư)ng thΘng tϑt nh t ñư c l p bΙng phương pháp bình phương bé nh t Gi s% chuΓn c m bi n ta ti n hành vΚi N m đo, phương trình có d ng: S = a.m + b vΚi a = c (2.6) N ∑ si mi − ∑ si ∑ mi N ∑ m − (∑ mi ) i s m − ∑ m s ∑ m ; b=∑ N ∑ m − (∑ m ) i i i i i i (2.7) i ð l ch tuy(n tính: ðϑi vΚi c m bi n khơng hồn tồn n tính, ngư)i ta đưa khái ni!m ñ∗ l!ch n tính, xác ñ nh b5i ñ∗ l!ch c7c ñ i giΝa ñư)ng cong chuΓn ñư)ng thΘng tϑt nh t, tính bΙng % d i ño 2.3.3 Sai s∀ ñ xác c a c m bi n a Sai s : Các b∗ c m bi n dDng cD ño lư)ng khác, ngồi đ i lư ng c∀n đo (c m nh n) cịn ch u tác đ∗ng c9a nhiΖu ñ i lư ng v t lý khác gây nên sai sϑ giΝa giá tr ño ñư c giá tr th7c c9a ñ i lư ng c∀n ño G?i ∆x ñ∗ l!ch tuy!t Trang 26