Đang tải... (xem toàn văn)
Phần 1 cuốn sách Cơ sở kỹ thuật đo lường điện tử giới thiệu tới người đọc các nội dung: Giới thiệu chung về kỹ thuật Đo lường điện tử, định giá sai số đo lường, quan sát và đo lường dạng tín hiệu, đo tần số, khoảng thời gian và đo độ đi pha. Mời các bạn cùng tham khảo.
VO QUY DIEM (Chu bien) PHAM VAN TUAN n g u y In THUY ANH DO LE PHU n g u y I n NGOC VAN o’sd ky thuat luong dien tu PGS Vu Quy Diem ( Chu bien) Pham Van Tuan, Nguyen Thuy Anh Do Le Phu, Nguyen Ngoc Van CO SO KY THUAT ■ DOLlTbNGDIENTUT ■ In Ian thit tit co sua chita va bo sung NHA X U A T BAN KHO A HOC VA K Y TH UA T HA NOI - 2007 LCfl N O I D A U Giao trinh “ Co so ky thuat luong dien tur” duoc bien soan nhim phuc vu viec hoc tap ciia sinh vien dai hoc thuoc cac nganh ky thuat Dien tir - Vi£n thong Cuon sach ciing co the dung lam tai lieu tham khao cho cac nganh ky thuat khac co sir dung ky thuat Do ludng dien tir nhu la mot phuong phap de nghien curu khoa hoc, sir dung khai thac ky thuat cua nganh minh Do sir phat trien cua nganh Dien tir - Vi6n thong va su phat trien cua ky thuat Dien tir, ky thuat Do luong dien tir cung thay doi va phat trien rat nhieu Noi ve sir phat trien cua ky thuat Do luong dien tu' tru'cfc het phai noi den nhung thay d6i co ban cua cac thiet bi co su dung cac bo vi xir ly ( microprocessors) Viec ap dung ky thuat vi xir ly va ludng da lam tang tinh nang va thong so cua thiet bi len rat nhieu, da mo cach giai quyet cac van de ma trudc chua dat duoc Cac bo vi xir ly da tro mot bo phan thiet yeu cua cac thiet bi Co bo vi xu ly cac thiet bi co the da chirc nang hon, don gian hoa viec dien khien, tir dong di6u chinh, tir dong lay chuan, tir dong kiem tra, lam tang them tin cay cua cac thong so phep do, cho phep thuc hien tfnh toan, thong ke ket qua cua phep nhanh chong va da dang hon, nhu vay da tao duoc thiet bi luong lap trinh tu dong Mot phan cua cuon sach dung de trinh bay nhung nguvcn tdc va kha nang ciia cac thiet bi co bo vi xir ly Tuy nhien, thuc te nhifiu chi can cac thiet bi don gian hon, nen rat nhieu thiet bi ky thuat hien van dang dung cac thiet bi sir dung ky thuat tuong tu cung nhu ky thuat so Cuon sach de cap den ca nhung thiet bi nhu vay va cac nguyen tac truyen thong ciia ky thuat Do luong dien tir Ky thuat Do luong dien tir la mot nganh ky thuat co pham vi rat rong ca v i doi tuong do, moi truong va dieu kien cung nhu dai tAn do, lirong trinh va cau tao mach Tham vong ciia cac tac gia la lam the nao de co the goi gon duoc ca pham vi rong Ion noi tren vao nhung van de rat co ban va cach trinh bay phai the hien duoc cac nguyen tile truygn thong cung nhu cap nhat duoc cac nguyen tac moi cuon sach ciia minh Mac dii da co ging de cuoii sach dat duoc y tuong noi tren, song chdc chdn khong tranh khoi sai sot, cac tac gia mong duoc sir gop y va chi dftn ciia ban doc Moi y kien xin giri ve: Khoa Dien tii-Vien thong, trmmg dai hoc Bach Khoa H a Noi, dien thoai 04.8692242 L&n xuat ban co nhieu chinh ly, sira chua va bo sung so voi lan xuat ban truoc (thang 10 nam 2001) Thac sy Nguyfin Thuy Anh, Thac sy D6 Le Phu, Thac sy Nguyfin Ngoc Van, giang vien giang day mon hoc “ Co so kv thuat luong dien tir” ciia Khoa Dien tir - Vig/h a/c ngh/en ct/o UZ O— U, 3- -U z- UZ Hinh 4-74 Quan he pha cua cac tin hieu Hinh 4-75 Mach di pha Tur quan he tren, ta co the xac dinh dugc goc pha bang cach true tiep tpj so dien ap tong (hay bang cach true tiep tri sd dien ap hieu) va rieng re hai dien ap hieu cua chung vori cung mot von met il Mach dien di pha theo phuong phap vf du nhu hinh 4-75 Cac dien ap dugc d 4Sy la U,, U va U ;r; tri sd di pha cp dugc tinh theo cong thuc (47) il De cho phep tfnh dugc don gian hon, cac dien ap U, va U dugc chgn bang nhau: u , = u 2= u Luc nay, ta co: U V =2U2( + coscp ) = 4U cos 2(p do: cp = arccos Ux 2U (48) Trudng hgp khong dien ap tong, ma la tri sd dien ap hieu, ta co: U 2,s =U2, + U 2 - 2U ,U2coscp (49) Khi U, = U , = U thi tri sd di pha bang: 189 cp =2arcsin H a U (50) b PInf (fug phap dung mach tach song Phep do di pha bang dien ap t6 ng va hieu eac dien ap eon co the dugc thuc hien ket hgp bang mach tach song can bang pha nhu hinh 4-76 Hai dau vao 3-4 va 5-6 dugc dua vao la hai dien ap can do di pha D6 don ft -w- i*\ gian, ta thudng lay u, = u2 = u Tren den I hai cuc D, co dien ap tong: uv ^u, + u2va tren den hai cuc D : co dien ap hieu: 11 So- = * Ui Neu hai den D, va D, dong nhat va a la loai co dac tuyen tach song duong Hinh 4-76 Do di pha dung mach tach song thang, th'i phan dien ap mot chidu duoc chinh luu tren tai giua hai diemO- la ti le vdi tri sd dien ap tong: Uv U -2 cos — (51) Cung the, phan dien ap mot chidu dugc chinh luu tren tai giua hai diem 0-1 va thi ti le vdi tri sd dien ap hieu: U \ • (P = sin — i U (52) Nhu vay, dien ap giua hai diem 1-2 dugc bang von-met, no bang hieu so giua cac dien ap d diem -1 va -2 Hinh 4-77 ve cac dudng bieu dien cua cac dien ap Dudng a la dudng bieu dien cua (51) dudng h la cua (52) va dudng c la dudng bieu dien dien tren von-met V Tu cac dudng cong bieu dien ta thay la: Khi (p = 90° thi kim chi thi cua von-mel bang khong Khi di pha (p co tri sd khac 90°, thi von-met co tri sd chi thi khac khong, cac tmh cua dien ap xac dinh hudng leh pha tu tri sd cp = 90° 190 Neu chon dong h6 chi thi cua v6 n-met la loai co diem chi thi khong a giua thang chia 36, thi dong ho cua von-met co the true tiep khac theo di pha, ta co mot pha-met doc true tiep Theo nguyen If cua phuong phap tren, co thd duoc thuc hien bang so d6 didu che [mach vong nhu hinh 4-78 / Hinh 4-77 Dien ap tren mach tach song Hinh 4-78 Do di pha bang dieu che mach vong Hai dien ap can di pha dugc dua vao hai dau vao 1-2 va 3-4 Tai hai dau vao chung deu dugc phan hai phan bang tren cac dien trd R Gia thiet la cac den tach song D,, D2, D va D co dac tuyen giong va dugc bidu didn bang: i = a0 + a,u + a2 u2 Tri sd dong dien turc thdi qua dong ho chi thi V thi bang : i, = a0 + a,(-u2 - u, ) + a2 (- u2 - u, )2 12 = a0 + a,(-u2+ u, ) + a2 (- u2 + u, 13 = a,, + a,( u2 - u, ) + a2 ( u2 - u, )2 (53) )2 14 = a0 + a,( u2 + u, ) + a2 ( u2 + u, )' Vi u, = U m) sinwt va u2 = U m2 sin(cot + (p) nen tri sd tuc thdi cua dong dien tong hgp i chay qua dong ho V la: i = i| - '2 - h+ >4 = ^a2 u, u2 (54) 191 Thay the va udc lugng eac bieu thuc, ta co trj so trung binh cua dong dien qua d6 ng hi (von-met) V la: I = 4a, U ml U m coscp (55) Tu (55) chung ta thay, neu giu cho bien cac dien ap khong doi, thi von-met V cc the khac theo don vj di pha cp Neu dien ap u, dugc dua qua bo djch pha co khac do, thi thiet bj pha dugc thuan tien hon Nho bo djch pha, ta bien doi de; cho 2u, djch pha voi 2u; mot goc 90", thi theo bieu thuc ( 5 ), d6 ng h6 chi thj chi trj so khong (chi thj can bang) Cac loai pha-met kidu tach song co dai tan sd cong tac rong hon, tdi vai tram MHz, va co chinh xac khoang chung ± ( 2^-3 )° Do di pha bdng phuong phap khoang thdi gian Nguyen ly chung cua cac phirong phap la bien doi cac dien ap co dang hinh sin cac xung nhon tirong ung vdi cac thdi diem ma dien ap bien doi qua trj sd bang khong vdi gia trj dao ham cung dau Khoang thdi gian giua hai xung gan cua hai dien ap do, ti le voi goc di pha cua chung ( xem hinh 4-79) Dung cac bieu thuc da biet: w = 2;r/T va (p = o)AT, ta co the tinh dugc goc di pha cp da dugc ti sd khoang thoi gian AT / T cp°= 360°(AT / T) (56) Phuong phap dugc diing tuong doi nhidu de pha Hau het cac loai pha-met thong dung thi ddu dugc cau Hinh 4-79 Tao cac xung danh dau di pha tao theo nguyen ly nay, su khac giua chung chi la d cach thuc khoang thoi gian Ta xet ky hon v i phuong phap 192 a Pha met dung mach trigo Cau tao cua loai nhu hinh 4-80 Pha met co hai ddu vao rieng; mdi dau vao la mot mach tao dang xung, de bien dien ap hinh sin cac xung nhon tuong ung Hinh 4-80 Mdi mach tao dang xung thudng bao gdm: bo khuyech dai, bo han che, mach vi phan va bo han che mot phfa Nhu vay, dien ap pha co dang didu hoa duoc bien cac xung nhon co cuc tfnh duong va sudn kha doc Khoang thdi gian tuong ung giua hai dien ap duoc bling co mach trigo; d tren anot mot den cua mach trigo co mac ddng hd tir dien V de chi thi Nguyen ly khoang thdi gian bang mach trigo la: d trang thai trudc do, khong co dong dien chay qua ddng hd chi thi Khi hai dau vao cua pha-met co hai dien ap hinh sin dua vao (ma ta can do di pha cua hai dien ap nay), thi d dau cua mot dudng co xuat hien mot xung duong Xung kich bo trigo, lam cho bo trigo chuyen ddi trang thai Luc bat dau co ddng dien qua ddng hd chi thi V Sau mot khoang thdi gian bang AT, tuong ung voi di pha can do, thi d dau cua dudng thu hai co xuat hien mot xung duong khac Xung lai kich bo trigo, lam cho trigo lai chuyen trang thai trd ve trang thai ban dau Dong dien qua ddng hd lai bi cat mat di Sau mot thdi gian bang chu ki T thi qua trinh lai duoc lap la i Nhu vay, tri sd trung binh ciia dong dien bang ddng hd tCr dien V la: AT I„ = Im.( — ) (57) So sanh hai bieu thuc (51) va (52), ta co: I0 cp = 360 ( — ) (58) 111 193 Tu bieu thurc (58) ta tha'y quan he giua tri sd di pha cp va I la dudng thdng Nhu vay thang d6 cua d6 ng h6 co thd true tiep khac d6 theo don vi Kha nang phan biet cua d6 ng h6 bang: Acp = ( 360 / I m) AI0 (59) Sai sd cua loai pha-met khoang chung -r 3% b Pha-met diing much da hai dong bo Hinh 4-81 Pha-met dung mach da hai dong bo Cau tao cua loai nhu hinh 4-81 Pha met loai co tinh nang tang nhay ga'pddi so vdi cac loai pha-met dung mach trigo Loai cung co hai dau vao rieng biet ca hai dau vao, dien ap co dang hinh sin duoc bien doi cac xung vuong nhd cac bo khuyech dai han che va da hai dong bo A va B Cac chu ky dao dong ban than cua bo da hai duoc chon cho no ldn hon chu kl cua dien ap co tdn sd tha'p nhat Cac xung vuong (hinh 4-82a va b) cua hai dudng cung duoc dua chung tdi mach vi phan phan bd Cac xung d dau cua mach duoc dua tdi khong che hai bo da hai d6 ng bo I va II Dau cua hai bo da hai duoc dua tdi m6 t mach tong hop, mach co d6 ng ho de khoang thdi gian lech giua cac xung, cung tuc la goc di pha cp cua hai dien ap Mach vi phan phan bd d day duoc ca'u tao cho dd cho dau cua nd dua tdi dau vao cua bo da hai dong bo I chi la cac xung nhon duong (hinh 4-82c) tuong ung vdi sudn truoc cua xung vuong dudng thu nhat va cac xung nhon am (hinh 4-82d), tuong ung vdi sudn sau cua xung vuong dudng thu hai Con dua tdi bo da hai dong bo II, thi chi la cac xung duong cua dudng thu hai va xung am cua dudng thur nhat (hinh 4-82d va c) Cac xung khong chd' cong tac cua cac mach da hai d6 ng bo I va II, va xac dinh rong cua cac xung vuong dua ra, (hinh 6-15d va e) 194 TCr hinh 4-82g ta thay: tri sd trung binh cua dong dien qua d6 ng ho tur dien, ti le vdi tri so 2AT T \u 2AT = Im( - — ) °) t/2 u So sanh (56) va (60), ta co: b) I, cp = 180 ( —^-) m u I o) U r i i i i i i AT d) L r_ * ' J ft T i i T / $ +A T doi (gom hai kenh tao dang xung va trigo tao xung co rong la AT) va bo phan dem sd xung i i 4.6.2 Pha met chi thi so d) e) No gom co hai phan: bo phan bien So cau tao cua pha-met chi thi tu sd, pha bang phuong phap dem xung duoc the hien hinh 4-83 Gian d6 uI — » 9) Im | AT \~ - AT i d / 7/ 7/ 7/ 7/ I 7/ 7/ 7/ / 7/7 n - j — ^ Hinh 4-82 Gian thdi gian thdi gian cua phuong phap nhu hinh 4-84 Qua hai kenh, hai tin hieu dien ap can do di pha duoc tao dang xung , ‘ „ nhon, kich trigo tao nen xung vuong co d6 rong AT va co chu ky lap lai la T (hinh 4-84a) Day xung vuong duoc dua tdi dau vao cua bo chon cua chon thdi gian, dau vao hai cua bo la dua vao xung dem ( hinh 4-84a va 4-84b) Ket qua la day xung vuong duoc lap day bang xung dem (hinh 4-84c) V'i dau vao cua ba bo ciia thdi gian duoc dua vao la xung Tdo, no cung duoc tao tir xung chuan la xung dem duoc chia tan, vay dau bo cua thdi gian dua tdi mach dem xung la chu6 i xung vuong duoc lap day xung den co dai la Tdo, (hinh 4-84d) day T ll0 duoc chon thoa man: Td0 » Tm„„ ma T1]m, la chu ky cua tan sd tin hieu di pha thap nhat 195 AT Hinh 4-83 Pha-met chi thi so AT a) - ft- b) Ui c) Uxg d) Hinh 4-84 Gian thdi gian Gia sir khoang thdi gian Tdo co h chu ky cua tin hieu can do di pha ( h » l ); tufc la: Td