Nghiên cứu thiết lập duy trì và dẫn xuất chuẩn đơn vị điện dung Fara của Việt Nam

Nghiên cứu thiết lập duy trì và dẫn xuất chuẩn đơn vị điện dung Fara của Việt Nam Nghiên cứu thiết lập duy trì và dẫn xuất chuẩn đơn vị điện dung Fara của Việt Nam Nghiên cứu thiết lập duy trì và dẫn xuất chuẩn đơn vị điện dung Fara của Việt Nam luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI CAO XUÂN THẢO CAO XUÂN THẢO KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ NGHIÊN CỨU THIẾT LẬP, DUY TRÌ VÀ DẪN XUẤT CHUẨN ĐƠN VỊ ĐIỆN DUNG (FARA) CỦA VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ 2014B Hà Nội – 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - CAO XUÂN THẢO NGHIÊN CỨU THIẾT LẬP, DUY TRÌ VÀ DẪN XUẤT CHUẨN ĐƠN VỊ ĐIỆN DUNG (FARA) CỦA VIỆT NAM Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển tự động hoá LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HỐ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS TS HỒNG SĨ HỒNG Hà Nội – 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực không trùng lặp với đề tài khác Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Nếu có sai sót tơi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Tác giả (ký, ghi rõ họ tên) Cao Xuân Thảo LỜI CẢM ƠN Trước hết, xin gửi lời cám ơn sâu sắc tới thầy cô giáo Bộ môn Kỹ thuật đo Tin học công nghiệp - ĐHBK Hà nội đặc biệt PGS.TS Hoàng Sĩ Hồng, người giúp đỡ tơi nhiều q trình nghiên cứu thực luận văn cho ý kiến q báu q trình thực Tơi xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến chuyên gia Viện nghiên cứu chuẩn quốc gia Hàn Quốc (KRISS), người hướng dẫn giúp đỡ nhiệt tình thời gian đào tạo chuẩn đo lường KRISS Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Viện Đo lường Việt Nam, Ơng trưởng phịng Đo lường Điện – VMI tạo điều kiện mặt thời gian để tơi theo học khố học 2014-2016 Và cuối xin dành tất lịng biết ơn kính trọng sâu sắc tới cha mẹ, người sinh thành nuôi dưỡng tạo điều kiện cho học tập, nghiên cứu Xin cảm ơn gia đình tơi, người bạn ln sát cánh bên tôi, đồng nghiệp quan tâm giúp đỡ thực luận văn Trong khoảng thời gian không dài tơi nỗ lực cố gắng để hồn thành luận văn tốt nghiệp này, song chắn tránh khỏi sai xót Vì vậy, tơi mong bảo, dạy dỗ thày giáo, góp ý chun gia, đồng nghiệp bè bạn để luận văn hoàn thiện MỤC LỤC Trang Lời cam đoan……………………………… ……………… …….… Lời cảm ơn………………………………… ……………… …….… Mục lục………………………………… ……………… …….… Danh mục bảng ………………………………… …….………….… Danh mục hình vẽ……………………………………… ….………… MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẠI LƯỢNG ĐIỆN DUNG ….…….…… 11 1.1 Đại lượng đơn vị đo điện dung 11 1.2 Chuẩn đơn vị điện dung 16 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT LĨNH VỰC ĐO ĐIỆN DUNG…………… 22 2.1 Đo lường đại lượng điện dung 22 2.2 Độ không đảm bảo đo 32 Chương 3: NGHIÊN CỨU THIẾT LẬP HỆ THỐNG CHUẨN ĐO LƯỜNG ĐIỆN DUNG VÀ XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP DUY TRÌ ……………… 34 3.1 Thiết lập hệ thống chuẩn điện dung 34 3.2 Xây dựng quy trình hiệu chuẩn Chuẩn Điện dung 36 3.3 Xây dựng phương pháp trì chuẩn Điện dung 50 Chương 4: NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP DÂN XUẤT CHUẨN ĐIỆN DUNG 61 4.1 Đặt vấn đề 61 4.2 Xây dựng phương pháp kiểm tra sai số cầu xoay chiều 62 4.3 Xây dựng phương pháp hiệu chuẩn Máy đo LCR – chức đo điện dung 65 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN 71 Đánh giá nội dung đạt 71 Kết luận 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 3.1 Chuẩn thiết bị dùng hiệu chuẩn 39 Bảng 3.2 Bảng tổng hợp thành phần độ không đảm bảo đo 44 Bảng 3.3 Kết ví dụ hiệu chuẩn hai tụ chuẩn 1404-B C8002 46 Bảng 3.4 Bảng tổng hợp độ không đảm bảo đo (ví dụ) 48 Bảng 3.5 Giá trị Tụ chuẩn GR 1404-B, S/n: D2-05111073…………… 53 Bảng 3.6 Giá trị Tụ chuẩn P597, S/n: 529 54 Bảng 3.7 Giá trị Tụ chuẩn P597, S/n: 1627 55 Bảng 3.8 Giá trị Tụ chuẩn C8002, S/n: 681105 56 Bảng 3.9 Giá trị trung bình nhóm Tụ chuẩn 57 Bảng 3.10 Độ lệch chuẩn so với giá trị trung bình 58 Bảng 4.1 Chuẩn phương tiện hiệu chuẩn máy đo LCR 64 Bảng 4.2 Bảng tổng hợp độ không đảm bảo đo hiệu chuẩn máy đo LCR 67 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Cấu tạo tụ điện tính tốn………………………………… 17 Hình 1.2 Tụ điện Artifact 18 Hình 2.1 Sơ đồ vecto tổng trở 21 Hình 2.2 Tụ điện lý tưởng tụ điện thực tế 23 Hình 2.3 Đáp ứng tần số tụ điện 23 Hình 2.4 Sơ đồ thay tụ điện 23 Hình 2.5 Sơ đồ quy đổi điện dung điện cảm sang thang đo tổng trở 25 Hình 2.6 Sơ đồ đo cực 26 Hình 2.7 Sơ đồ đo cực 26 Hình 2.8 Sơ đồ đo cực 27 Hình 2.9 Sơ đồ phương pháp V-I 27 Hình 2.10 Sơ đồ phương pháp cầu Schering 28 Hình 2.11 Sơ đồ phương pháp cầu biến tỷ lệ 29 Hình 3.1a Tụ chuẩn 1404-B 35 Hình 3.1b Tụ chuẩn C8002 35 Hình 3.1c Tụ chuẩn P597-1627 35 Hình 3.1d Tụ chuẩn P597-529 35 Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý cầu biến tỷ lệ F9200 36 Hình 3.3 Sơ đồ hiệu chuẩn Tụ chuẩn 40 Hình 3.4 Hệ thống hiệu chuẩn tụ chuẩn phòng Đo lường Điện -VMI 45 Hình 3.5 Sơ đồ dẫn xuất chuẩn đo lường quốc gia đến chuẩn đo lường quốc tế 49 Hình 3.6 Sơ đồ dẫn xuất chuẩn điện dung Việt Nam……………… 50 Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn giá trị tụ chuẩn 1404-B S/n: D2-05111073 theo thời gian 53 Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn giá trị tụ chuẩn P597, S/n: 529 theo thời gian 54 Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn giá trị tụ chuẩn P597, S/n: 1627 theo thời gian 55 Hình 3.10 Đồ thị biểu diễn giá trị tụ chuẩn C8002, S/n: 681105 theo thời gian 56 Hình 3.11 Đồ thị biểu diễn giá trị trung bình nhóm tụ chuẩn theo thời gian 57 Hình 3.12 Đồ thị biểu diễn độ lệch chuẩn so với giá trị trung bình theo thời gian 58 MỞ ĐẦU Đo đại lượng điện lĩnh vực đo sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp; nghiên cứu khoa học, cơng nghệ đời sống xã hội nói chung Địi hỏi tính xác tính thống phép đo ngày tăng tăng nhanh với tiến khoa học - kỹ thuật Nước ta tiến hành công nghiệp hố, đại hố xu tồn cầu hoá hội nhập quốc tế kinh tế, đòi hỏi trở nên cấp bách Cơ sở kỹ thuật để đảm bảo tính thống độ xác cần thiết đo lường nước hệ thống chuẩn đo lường quốc gia hệ thống truyền, dẫn xuất từ chuẩn quốc gia đến chuẩn khác có độ xác thấp đến tất phương tiện đo sử dụng Đây sở để bước hội nhập với khu vực quốc tế đo lường, để tham gia vào thoả thuận công nhận lẫn (MRA) chuẩn đo lường quốc gia kết hiệu chuẩn Viện đo lường quốc gia công bố Hệ thống chuẩn điện dung Việt Nam hình thành, trước nhu cầu địi hỏi độ xác phép đo hiệu chuẩn điện dung không cao; trang thiết bị chuẩn chưa đầy đủ; điều kiện mơi trường phịng thí nghiệm chưa đảm bảo; nữa, sở lý thuyết chuẩn phương pháp đo xác điện dung chưa tìm hiểu cách đầy đủ, cặn kẽ, việc trì, bảo quản, dẫn xuất chuẩn điện dung triển khai nghiên cứu, áp dụng hạn chế Việc nghiên cứu để thiết lập, trì dẫn xuất hệ thống chuẩn điện dung với đầy đủ sở khoa học cao điều kiện cụ thể có nước ta để đáp ứng đòi hỏi cần thiết có ý nghĩa thiết thực Xuất phát từ thực tế tơi chọn đề tài “ Nghiên cứu thiết lập, trì dẫn xuất chuẩn đơn vị điện trở dung Fara Việt Nam” cho luận văn thạc sĩ Trên sở nghiên cứu, phân tích tổng hợp tồn diện vấn đề lý thuyết đại lượng, đơn vị, chuẩn đơn vị phương pháp, phương tiện đo điện dung, Hình 3.11 Đồ thị biểu diễn giá trị trung bình nhóm tụ chuẩn theo thời gian Nhận xét: Như phân tích nhận xét trên, giá trị điện dung trung bình nhóm chuẩn sau thiết lập trì có độ ổn định cao ≈ 1,5 ppm/năm dự đốn giá trị dựa vào quy luật đồ thị biểu diễn với độ tin cậy cao Bảng 3.10 Độ lệch chuẩn so với giá trị trung bình Độ lệch Độ lệch Độ lệch GR1404 so P597-529 so P597-1627 so với GTTB với GTTB với GTTB (ppm) (ppm) (ppm) 25-Oct-11 -80.94171 33.24659389 160.93351 -113.23840 31-Mar-12 -78.21711 38.87107694 151.65969 -112.31366 19-Oct-12 -73.31753 41.87073233 146.96002 -115.51323 22-Mar-13 -74.66743 47.52018264 145.41026 -118.26301 16-Oct-13 -72.14254 48.34500354 141.33539 -117.53785 20-Mar-14 -68.41792 47.07012707 138.66065 -117.31286 26-Oct-14 -67.69291 49.49481789 135.18585 -116.98775 29-Mar-15 -67.44287 54.14427966 133.03594 -119.73735 30-Oct-15 -66.29292 54.89413731 133.38575 -121.98697 17-Mar-16 -66.41783 57.16882434 133.56057 -124.31157 25-Oct-16 -68.84254 61.84329928 131.33577 -124.33653 Ngày 59 Độ lệch C8002 so với GTTB (ppm) Độ lệch tụ chuẩn so với GTTB (ppm) Đồ thị biểu diễn độ lệch chuẩn so với GTTB 200.00000 150.00000 100.00000 GR1404-B 50.00000 P597-529 P597-1627 0.00000 -50.00000 25-Oct 19-Oct 16-Oct 26-Oct 30-Oct 25-Oct C8002 -100.00000 -150.00000 Hình 3.12 Đồ thị biểu diễn độ lệch chuẩn so với giá trị trung bình theo thời gian Kết luận: Sau nghiên cứu đưa phương pháp thiết lập trì chuẩn đơn vị điện Fara, ta đạt giá trị thể đơn vị điện dung có độ ổn định ≈1,5 ppm/năm Giá trị trung bình nhóm gồm bốn tụ chuẩn đưa bảng 3.9 hình 3.11 Từ giá trị trung bình thiết lập trì ta biểu diễn độ lệch chuẩn nhóm chuẩn so với giá trị trung bình qua bảng 3.10 hình 3.12 để từ đánh giá độ ổn định chuẩn để đưa biện pháp xứ lý để trì nhóm chuẩn 60 CHƯƠNG IV NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP DẪN XUẤT CHUẨN ĐIỆN DUNG Sau xây dựng hệ thống chuẩn có quy trình đo- hiệu chuẩn để trì giá trị chuẩn nội dung quan trọng cần xây dựng phương pháp để dẫn xuất giá trị chuẩn điện dung xuống chuẩn phương tiện đo có độ xác thấp 4.1 Đặt vấn đề Hiện Việt Nam có khoảng 100 phịng thí nghiệm, hiệu chuẩn điện cơng nhận phịng thí nghiệm đạt tiêu chuẩn ISO-IEC 17025, có chức cung cấp dịch vụ hiệu chuẩn chuẩn phương tiện đo, thiết bị đo lường thử nghiệm điện tất lĩnh vực Cơng nghiệp- Nơng nghiệp- Quốc phịng Chuẩn phịng thí nghiệm cần thiết phải liên kết chuẩn tới chuẩn Quốc gia tất đại lượng Do yêu cầu chương đặt cần xây dựng đầy đủ phương pháp để truyền giá trị chuẩn quốc gia Điện dung xuống tới loại chuẩn phương tiện đo phịng thí nghiệm nước Để giải yêu cầu phân tích nhận thấy chuẩn phịng thí nghiệm điện, có liên quan tới đại lượng Điện dung nằm hai nhóm chuẩn, là: Cầu xoay chiều (AC bridge); Máy đo điện dung (Precision Capacitance meter) Tuy nhiên thực tế cho thấy máy đo Điện dung, Đại lượng Điện dung lại liên quan trực tiếp đến đại lượng Điện trở xoay chiều (AC resistance) Điện cảm (Inductance) để tạo nên Tổng trở (Impedance), nhà chế tạo thường tích hợp ba đại lượng thiết bị gọi là: Máy đo LCR (LCR meter) Do phương pháp để dẫn xuất giá trị chuẩn đo lường Quốc gia điện dung phương pháp kiểm tra sai số cầu xoay chiều hiệu chuẩn Máy đo LCR - chức đo điện dung Thông qua việc hiệu chuẩn, giá trị chuẩn Điện dung truyền tới cầu xoay chiều máy đo LCR phịng thí nghiệm 61 4.2 Xây dựng phương pháp kiểm tra sai số cầu xoay chiều Cầu xoay chiều sử dụng phân áp điện cảm chế tạo đến độ xác cao Đa số phân áp điện cảm xác cao có chức tự hiệu chuẩn cầu xoay chiều xác cao cần đánh giá độ ổn định trước tiến hành kiểm tra sai số thay đưa quy trình hiệu chuẩn 4.2.1 Đánh giá độ ổn định cầu xoay chiều Độ ổn định cầu xoay chiều ảnh hưởng trưc tiếp đến kết đo – hiệu chuẩn đặc biệt nguồn quan trọng gây độ không đảm bảo đo Độ ổn thể ổn định giá trị tỷ số Tụ chuẩn biết Tụ cần đo-hiệu chuẩn đọc cầu Do để đánh giá độ ổn định cầu xoay chiều cần xem xét dựa tỷ số tụ chuẩn biết Để đánh giá độ ổn định nhóm chuẩn tơi xin đề xuất phương pháp so sánh vòng tụ chuẩn để xác định độ ổn định cầu xoay chiều CA CB CC CD Hình 4.1 Sơ đồ so sánh vòng chuẩn Phương pháp so sánh vòng để xác định độ ổn định cầu xoay chiều cần hai Tụ chuẩn có sơ đồ đo Để loại trừ ảnh hưởng điều kiện khác, 62 phép đo yêu cầu điều kiện (ví dụ: Biên độ điện áp; tần số; nhiệt độ; độ ẩm….) Trình tự bước sau: Bước 1: Lấy hai Tụ chuẩn đưa vào so sánh xác định tỷ lệ qua cầu xoay chiều Một hai tụ chuẩn chọn tụ làm chuẩn C S tụ cịn lại Cx Bước 2: Trường hợp có hai tụ để kiểm tra đảo tụ CS thành Cx ngược lại Trường hợp có nhiều hai tụ để kiểm tra lấy Tụ chuẩn Cx phép đo bước làm tụ chuẩn CS bước Tụ Cx bước lấy tụ lại Bước 3: Thực bước đến tụ chuẩn cuối cho khép kín vịng Khi thực só sánh vịng với n chuẩn ta n tỷ số Ví dụ: có bốn Tụ chuẩn hình 4.1 Tiến hành bước từ đến ta tỷ số C A CB CC CD ; ; ; CB CC C D C A Theo lý thuyết ta có: C A C B CC C D 1 CB CC C D C A (4.1) Tuy nhiên thực tế tính ổn định cầu xoay chiều làm cho biểu thức (4.1) khơng cịn Trong độ ổn định cầu xoay chiều khơng thể tính tốn biểu thức mà ta đánh giá độ ổn định chấp nhận phép đo hay khơng dựa vào độ xác cầu so qua biểu thức: C A CB CC CD 1 CB CC CD C A  b (4.2) Trong đó:  b độ xác cầu xoay chiều Trong trường hợp độ biểu thức (4.2) không thỏa mãn lúc phải xác định sai số cầu xoay chiều 4.2.2 Kiểm tra sai số cầu xoay chiều 63 Phép kiểm tra sai số cầu xoay chiều xác định biểu thức (4.2) không thỏa mãn có nghĩa độ ổn định cầu xoay chiều vượt giới hạn cho phép Khác với phương pháp đánh giá độ ổn định cầu xoay chiều, phương pháp xác định sai số cầu xoay chiều cần hai Tụ chuẩn biết giá trị thực so sánh vịng với Khi ta biểu diễn: CA C  (1   ) B  (1   ) CB CA (4.3) Trong đó: C A Tụ chuẩn A CB Tụ chuẩn B  độ lệch từ giá trị danh định tỷ lệ CA/CB với tỷ số đo  độ lệch từ giá trị danh định tỷ lệ CB/CA với tỷ số đo Tuy nhiên xét đến sai số cầu xoay chiều biểu thức (4.3) biểu diễn lại thành: CA C  (1   ).(1   b ) B  (1   ).(1   b ) CB CA Trong đó: (4.4)  b sai số cầu xoay chiều Kết hợp hai biểu thức (4.4) ta được: C A  (1   b ) (1   ).(1   ).C A   2 b   b2  1       (4.5) (4.6) Do sai số cầu xoay chiều độ lệch từ giá trị danh định tỷ số đo nhỏ hàm bậc biểu thức (4.6) bỏ qua Do đó:  2 b  (4.7) 1    Khai triển chuỗi furie cho biểu thức (4.7) rút gọn hàm bậc ta được:  2 b   (   ) 64  b  (   ) (4.8) Như thông qua độ lệch từ giá trị danh định tỷ số hai Tụ chuẩn ta dễ dàng xác định sai số 4.3 Xây dựng phương pháp hiệu chuẩn Máy đo LCR 4.3.1 Giới thiệu máy đo LCR Máy đo LCR dụng cụ đo đại lượng, thông số mạch điện xoay chiều có đại lượng Điện dung Các máy đo LCR chủ yếu chế tạo theo nguyên lý dựa định luật Ơm xoay chiều hay nói cách khác phương pháp V-I trình bày chương Chính dựa định luật Ơm nên máy đo LCR đo đại lượng nói chung đại lượng Điện dung nói riêng quy thang đo tổng trở Z: ZC  2 fC Cùng với dự phát triển công nghệ điện tử hệ vi xử lý phần mềm máy đo LCR đo tự động, tính tốn đưa kết cách xác (đến ±0,02 %) Hình 4.1 Hình ảnh số máy đo LCR Một số đặc trưng kỹ thuật đo lường điển hình máy đo LCR nay: Phạm vi đo: Điện dung CS, CP: 1.000000 aF đến 999.9999 F 65 Điện cảm LS, LP: 1.000000 aH đến 999.9999 H Điện trở RS, RP: 1.000000 aΩ đến 999.9999 MΩ Phạm vi điện áp đo: 0V đến V rms Phạm vi tần số (typical): 10 Hz đến MHz Độ xác phép đo R; L; C (Basic): ± 0.05 % Ở nước ta nay, máy đo LCR sử dụng phổ biến công nghiệp nhu cầu dẫn xuất chuẩn Điện dung đến máy đo LCR cần thiết Để giải nhu cầu này, tơi xin trình bày quy trình hiệu chuẩn máy đo LCR – chức đo Điện dung 4.3.2 Xây dựng quy trình hiệu chuẩn máy đo LCR – Chức đo Điện dung 4.3.2.1 Các chuẩn thiết bị dùng hiệu chuẩn Bảng 4.1 Chuẩn phương tiện hiệu chuẩn máy đo LCR TT 1.1 Phương tiện Đặc trưng kỹ thuật đo lường hiệu chuẩn Kiểu/loại Chuẩn đo lường Tụ chuẩn Giá trị danh định: pF đến µF P597 Phương tiện phụ Phạm vi điện áp: đến 200 Vac 2.1 Máy đo vạn Dải tần đến 10 kHz Độ phân giải: 1/2 digits Fluke 8846A Độ xác: Vac: ± 0,03 % f: ± 0,01 % 4.3.2.2 Chuẩn bị hiệu chuẩn Kiểm tra bên để đảm bảo Tụ chuẩn UUT (Unit Under Test- Đối tượng hiệu chuẩn) đủ điều kiện làm việc bình thường Chuẩn, UUT phương tiện phụ 66 phải đặt môi trường hiệu chuẩn: Nhiệt độ: (23±1) C; Độ ẩm tương đối (50±10) %RH 48 4.3.2.3 Tiến hành hiệu chuẩn Khi hiệu chuẩn, máy đo LCR mắc với chuẩn Hình 4.2 Hình 4.2 Sơ đồ hiệu chuẩn máy đo LCR meter Việc hiệu chuẩn tiến hành thang đo, tức chuyển từ chế độ tự động – (Auto Mode) – sang thang đo – (Manual Range Mode) Đặt giá trị chuẩn tương ứng với điểm hiệu chuẩn tiến hành đo-hiệu chuẩn Kết đo được gọi Zđo Phép đo-hiệu chuẩn lặp lại 10 lần Sai số máy đo LCR sai số tuyệt đối xác định điểm hiệu chuẩn Z d  Z d  Z S Trong đó: - Zd : Giá trị thị máy đo LCR - ZS : Giá trị tương ứng chuẩn Các điểm hiệu chuẩn thang đo lấy theo yêu cầu hiệu chuẩn máy (trong tài liệu kỹ thuật máy kèm theo – phần hiệu chuẩn (calibration) máy); khơng có u cầu máy ta tiến hành hiệu chuẩn máy đo LCR theo điểm: pF; 10 pF; 100 pF; 1nF; 10 nF; 100 nF; µF Khi hiệu chuẩn máy đo LCR-chức đo Điện dung, sai số điểm hiệu chuẩn dược xác định tần số f = kHz (1000 Hz), biên độ điện áp U = V rms 67 Sai số xác định phải nằm giới hạn sai số cho phép máy đo LCRchức đo Điện dung cho đặc trưng kỹ thuật (Specification) máy đo LCR Nếu sai số xác định nằm ngồi giới hạn cho phép, phải thực việc hiệu chỉnh máy đo sau tiến hành hiệu chuẩn lại máy đo LCR Nếu máy đo LCR không hiệu chỉnh phải đưa giá trị hiệu đính điểm hiệu chuẩn theo công thức sau: Z hd  Z S  Z d 4.3.2.4 Đánh giá độ không đảm bảo đo Mơ hình tốn học phép đo: Z d  Z S  Z d  ucal  udrift  ures a Độ không đảm bảo đo loại A Nếu tiến hành đo giá trị ZX n phép đo lặp, giá trị X1, X2, X3, , Xn, giá X  trị trung bình là: n  X i ,k n k 1 n ( X i ,k  X i )  n(n  1) k 1 uA = u(X) = b Độ không đảm bảo chuẩn (ucal) Độ không đảm bảo lấy từ giấy chứng nhận hiệu chuẩn chuẩn (điện trở chuẩn, điện cảm chuẩn, điện dung chuẩn) uS; ứng với mức tin cậy P (P = 95%) hệ số tương ứng k (k = 2) độ khơng đảm bảo chuẩn là: uB1 = uS = k uS c Độ không đảm bảo độ trôi chuẩn (udrift) Độ không đảm bảo uRES lấy từ đặc trưng kỹ thuật máy đo LCR ứng với thang đo sử dụng để hiệu chuẩn Ta có: uB2 = udrift 68 d Độ không đảm bảo độ phân giải máy đo LCR (u res) Độ không đảm bảo uf lấy từ đặc trưng kỹ thuật máy đo LCR Ta có: Vậy : uB3 = uB = ures uB21  uB2  uB2 e Độ không đảm bảo tổng hợp (uC) Độ khơng đảm bảo tổng hợp tính sau: uC = u2 A + u B f Độ không đảm bảo mở rộng (U) Với xác suất tin cậy P mức P = 95 % (k = 2) thì: U = uC Bảng tổng hợp độ không đảm bảo đo Bảng 4.2 Bảng tổng hợp độ không đảm bảo đo hiệu chuẩn máy đo LCR Bậc Hệ số Độ không tự nhạy đảm bảo đo Độ không đảm bảo loại A, uA Độ không đảm bảo chuẩn, ucal ∞ Độ không đảm bảo độ phân giải máy đo, udrift ∞ Độ không đảm bảo ổn định tần số nguồn , ures ∞ Độ không đảm bảo kết hợp, uC ∞ Độ không đảm bảo mở rộng (k=2), U ∞ Nguồn gây độ không đảm bảo Kết luận: Kết hiệu chuẩn máy đo LCR sau thực theo quy trình hiệu chuẩn trung tâm đo lường khu vực, PTN ISO 17025 nhà máy, công ty công nghiệp sử dụng vào việc hiệu chuẩn – đo chuẩn điện dung 69 tụ điện thông thường Nhờ mà chuẩn điện dung vừa thiết lập trì chương truyền xuống chuẩn cấp thấp Đây ý nghĩa việc dẫn xuất chuẩn đảm bảo tính liên kết chuẩn đo lường liên tục từ cấp thấp đến chuẩn quốc gia 70 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN Đánh giá nội dung đạt Nội dung luận văn tập trung nghiên cứu thiết lập xây dựng phương pháp trì hệ thống chuẩn đo lường đơn vị Điện dung, xây dựng phương pháp dẫn xuất từ chuẩn quốc gia xuống chuẩn Điện dung sử dụng phịng thí nghiệm theo tiêu chuẩn ISO/IEC 17025, để hoàn thiện hồ sơ xin công nhận Chuẩn quốc gia Điện dung Viện đo lường Việt Nam theo nhiệm vụ giao Quy hoạch phát triển chuẩn đo lường quốc gia đến năm 2020 Thủ tướng Chính phủ Bám sát vào nội dung yêu cầu nhiệm vụ, bước đầu thiết lập đơn vị Điện dung Việt Nam Nghiên cứu đề xuất phương pháp quy trình kỹ thuật cần xây dựng để thực nội dung công việc đề Những nội dung cụ thể trình bày chi tiết chương trước Đây coi sở để hồn thiện hồ sơ cơng nhận chuẩn đo lường Quốc gia Điện dung tiến tới đưa đơn vị Điện dung nước thông theo hệ quy chiếu Do chưa đầu tư trọng tâm nên chuẩn chưa đồng kiểu loại đầu nối cần chuyển đổi Tuy nhiên kết đạt sở để định hướng trang bị thêm chuẩn tiền để để xây dựng hệ thống chuẩn đồng sau đầu tư Các kết đo đánh giá giá trị Tụ chuẩn thống kê so sánh với thông số kỹ thuật kết hiệu chuẩn theo giấy chứng nhận hiệu chuẩn chuẩn tốt phù hợp, điều khẳng định tính đắn hợp lý phương pháp, quy trình đo/ hiệu chuẩn lập Từ công việc thực mở số định hướng phát triển cho đề tài ví dụ là: nghiên cứu xây dựng cải tiến hệ thống hiệu chuẩn, dẫn xuất chuẩn quốc gia Điện dung theo hướng nghiên cứu thiết kế chế tạo thay cầu đo cân khí cầu đo cân tự động Lợi ích việc thay là: Thứ giúp tăng thời gian làm việc, rút ngắn thời gian đợi hiệu chuẩn khách hàng 71 hệ thống chạy liên tục ngồi làm việc hành Thứ hai nâng cao tính xác tin cậy, giảm sai số người thao tác Bên cạnh việc hiệu chuẩn viên không ngồi điều khiển quan sát lấy số liệu cạnh thiết bị chuẩn giúp giảm đáng kể nguồn nhiễu nhiệt nhiễu xạ điện từ từ thể hiệu chuẩn viên ảnh hưởng tới kết phép đo Kết luận Những nội dung thực trình bày đề tài đầy đủ để áp dụng triển khai xây dựng hệ thống thực tế Sau hồn thiện hệ thống chuẩn xong chúng tơi đưa hai đề xuất Thứ xin trang bị thêm hai Điện dung sử dụng điện môi vật liệu Fuse-Sillica Một gồm bảy đến mười chuẩn giá trị 100 pF để phục vụ việc trì chuẩn theo nhiều nhóm nâng cao độ xác độ tin cậy giá trị chuẩn quốc gia lên nhiều Một gồm ba tụ chuẩn giá trị 100 pF sử dụng chuẩn thường xuyên mang hiệu chuẩn nước Đề xuất thứ hai là: nghiên cứu xây dựng cải tiến hệ thống hiệu chuẩn, dẫn xuất chuẩn quốc gia Điện dung theo hướng nghiên cứu thiết kế chế tạo thay cầu đo cân khí cầu đo cân tự động 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO A.C Bridges, Chapter 16 Electrical Technology Agilent Technologies Inc (2013), Agilent Impedence Handbook – A guide to measurement technology and techniques 4th Edition Dr Bary Wood, The NRC Calculable Capacitor and Its Role in the SI, National Research Coucil of Canada, Institute of National MeasurementStandards Bureau International des Poids et Mesures (2006), The International System of Units (SI) JCGM (2008), “Evaluation of Measurement data-Guide to expression of Uncertainty in Measurement”, Working Group of the Joint Committee for Guides in Metrology (JCGM/WG 1) JONH F HERSH (1963), A Highly Stable Reference Standard Capacitor, GENERAL RADIO EXPERIMENTER Y May Chang and Summerfield B Tillett (1998), NIST MEASUREMENT SERVICES: NIST Calibration service for Capacitance Standards at Low Frequencies, NIST Special Publication 250-47, National Institute Standard and Technology Wan-Seop Kim (2014), Impedance stadards and calibration (L-4-2), 2014 APMP TCEM-DEC Training Workshop, KRISS IEC 80000-6 International standard (2008), Quantities and units – Part 6: Electromagnetism 10 TCVN 6165:2009, Từ vựng quốc tế đo lường học – Khái niệm, thuật ngữ chung (VIM) 11 Sullivan, Precision Inductive Voltage Divider F9200 catalog 73 ... 3: NGHIÊN CỨU THIẾT LẬP HỆ THỐNG CHUẨN ĐO LƯỜNG ĐIỆN DUNG VÀ XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP DUY TRÌ ……………… 34 3.1 Thiết lập hệ thống chuẩn điện dung 34 3.2 Xây dựng quy trình hiệu chuẩn Chuẩn Điện dung. .. hỏi cần thiết có ý nghĩa thiết thực Xuất phát từ thực tế tơi chọn đề tài “ Nghiên cứu thiết lập, trì dẫn xuất chuẩn đơn vị điện trở dung Fara Việt Nam? ?? cho luận văn thạc sĩ Trên sở nghiên cứu, phân...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - CAO XUÂN THẢO NGHIÊN CỨU THIẾT LẬP, DUY TRÌ VÀ DẪN XUẤT CHUẨN ĐƠN VỊ ĐIỆN DUNG (FARA) CỦA VIỆT NAM Chuyên ngành: