Cơ sở đo lường điện tử t t linh

CƠ SỞ ĐO LƢỜNG ĐIỆN TỬ Giảng viên: Trần Thục Linh Khoa Kỹ thuật điện tử Học viện công nghệ bưu viễn thơng ThS Trần Thục Linh – Bộ môn KTĐT - PTIT Trang Sách tham khảo Cơ sở kỹ thuật đo lƣờng điện tử, Vũ Quý Điềm, nhà xuất KHKT, 2001 Đo lƣờng điện-vô tuyến điện, Vũ Nhƣ Giao Bùi Văn Sáng, Học viện kỹ thuật quân sự, 1996 Electronic Test Instruments, Bob Witte, 2002 Radio Electronic Measurements, G.Mirsky, Mir Publishers, Moscow, 1978 ThS Trần Thục Linh – Bộ môn KTĐT - PTIT Trang NỘI DUNG • • • • • • • • • CHƢƠNG Giới thiệu chung đo lƣờng điện tử CHƢƠNG Đánh giá sai số đo lƣờng CHƢƠNG Các cấu thị máy đo CHƢƠNG Máy sóng CHƢƠNG Đo tần số, khoảng thời gian độ di pha CHƢƠNG Đo dòng điện điện áp CHƢƠNG Đo cơng suất CHƢƠNG Phân tích phổ CHƢƠNG Đo tham số mạch điện ThS Trần Thục Linh – Bộ môn KTĐT - PTIT Trang Chƣơng Giới thiệu chung đo lƣờng điện tử Định nghĩa: đo lƣờng khoa học phép đo, phƣơng pháp công cụ để đảm bảo phƣơng pháp đo đạt đƣợc độ xác mong muốn 2.1 Các phương pháp đo: Phƣơng pháp đo trực tiếp: dùng máy đo hay mẫu đo (các chuẩn) để đánh giá số lƣợng đại lƣợng cần đo Kết đo trị số đại lƣợng cần đo X a - VD: đo điện áp vôn-mét, đo tần số tần số-mét, đo cơng suất ốt-mét, - Đặc điểm: đơn giản, nhanh chóng, loại bỏ đƣợc sai số tính tốn Đo gián tiếp: kết đo khơng phải trị số đại lƣợng cần đo, mà số liệu sở để tính trị số đại lƣợng X  F a1 , a2 , , an  - VD: đo công suất vơn-mét ampe-mét, đo hệ số sóng chạy dây đo, - Đặc điểm: nhiều phép đo thƣờng không nhận biết đƣợc kết đo ThS Trần Thục Linh – Bộ môn KTĐT - PTIT Trang Chƣơng Giới thiệu chung đo lƣờng điện tử Phƣơng pháp đo tương quan: dùng để đo q trình phức tạp, khơng thể thiết lập quan hệ hàm số đại lƣợng trình nghiên cứu - Phép đo tƣơng quan đƣợc thực cách xác định khoảng thời gian kết số thuật tốn có khả định đƣợc trị số đại lƣợng thích hợp - VD: đo tín hiệu đầu vào đầu hệ thống - Đặc điểm: cần hai phép đo mà thông số từ kết đo chúng khơng phụ thuộc lẫn Độ xác đƣợc xác định độ dài khoảng thời gian trình xét Các phƣơng pháp đo khác: - Phƣơng pháp đo thay - Phƣơng pháp hiệu số (phƣơng pháp vi sai, phƣơng pháp thị không, phƣơng pháp bù) - Phƣơng pháp thị số ThS Trần Thục Linh – Bộ môn KTĐT - PTIT Trang Chƣơng Giới thiệu chung đo lƣờng điện tử 2.2 Phương tiện đo đặc tính Phương tiện đo phƣơng tiện kĩ thuật để thực phép đo, chúng có đặc tính đo lƣờng đƣợc qui định - Phƣơng tiện đo đơn giản: mẫu, thiết bị so sánh, chuyển đổi đo lƣờng - Phƣơng tiện đo phức tạp: máy đo (dụng cụ đo), thiết bị đo tổng hợp hệ thống thông tin đo lƣờng + Mẫu: phƣơng tiện đo dùng để lại đại lƣợng vật lí có giá trị cho trƣớc với độ xác cao Chuẩn mẫu có cấp xác cao Chuẩn phƣơng tiện đo đảm bảo việc giữ đơn vị + Thiết bị so sánh: phƣơng tiện đo dùng để so sánh đại lƣợng loại để xem chúng “ = ”, “ > ”, “ < ” + Chuyển đổi đo lường: phƣơng tiện đo dùng để biến đổi tín hiệu thơng tin đo lƣờng dạng thuận tiện cho việc truyền tiếp, biến đổi tiếp, xử lí tiếp giữ lại nhƣng ngƣời quan sát nhận biết trực tiếp đƣợc (VD: KĐ đo lƣờng; biến dòng, biến áp đo lƣờng; quang điện trở, nhiệt điện trở, ) ThS Trần Thục Linh – Bộ môn KTĐT - PTIT Trang Chƣơng Giới thiệu chung đo lƣờng điện tử + Dụng cụ đo: phƣơng tiện đo dùng để biến đổi tín hiệu thơng tin đo lƣờng dạng mà ngƣời quan sát nhận biết trực tiếp đƣợc (VD: vônmét, ampe mét, ) Dụng cụ đo Mức độ tự động hóa Dụng cụ đo không tự động Dụng cụ đo tự động Dạng tín hiệu Dụng cụ đo tƣơng tự Dụng cụ đo số Phƣơng pháp biến đổi Dụng cụ đo biến đổi thẳng Các đại lƣợng đầu vào Dụng cụ đo biến đổi cân Dụng cụ đo dòng điện Dụng cụ đo tần số + Thiết bị đo tổng hợp hệ thống thông tin đo lường: phƣơng tiện đo phức tạp dùng để kiểm tra, kiểm định đo lƣờng ThS Trần Thục Linh – Bộ môn KTĐT - PTIT Trang Chƣơng Giới thiệu chung đo lƣờng điện tử Các đặc tính phương tiên đo Các đặc tính tĩnh đƣợc xác định thơng qua q trình chuẩn hố thiết bị +Hàm biến đổi: tƣơng quan hàm số đại lƣợng đầu Y đại lƣợng đầu vào X phƣơng tiện đo, Y=f(X) +Độ nhạy: tỷ số độ biến thiên tín hiệu đầu Y phƣơng tiện đo với độ biến thiên đại lƣợng đo đầu vào X tƣơng ứng Ký hiệu: S  dY dX +Phạm vi đo: phạm vi thang đo bao gồm giá trị mà sai số cho phép phƣơng tiện đo giá trị đo đƣợc qui định +Phạm vị thị : phạm vi thang đo đƣợc giới hạn giá trị đầu giá trị cuối thang đo +Cấp xác: đƣợc xác định giá trị lớn sai số thiết bị đo Thƣờng đƣợc tính tốn đại số tƣơng đối quy đổi +Độ phân giải: Chính độ chia thang đo hay giá trị nhỏ phân biệt đƣợc thang đo (mà phân biệt đƣợc biến đổi thang đo) ThS Trần Thục Linh – Bộ môn KTĐT - PTIT Trang Chƣơng Giới thiệu chung đo lƣờng điện tử Phân loại máy đo: a) Máy đo thơng số đặc tính tín hiệu: VD: Vơn mét điện tử, tần số mét, MHS, máy phân tích phổ, Sơ đồ khối chung: Đầu vào y(t) Mạch vào Thiết bị biến đổi Thiết bị thị Nguồn cung cấp - Tín hiệu cần đo đƣa tới đầu vào máy - Mạch vào: truyền dẫn tín hiệu từ đầu vào tới Thiết bị biến đổi Mạch vào thƣờng KĐ phụ tải catốt (Zvào cao), thực phối hợp trở kháng ThS Trần Thục Linh – Bộ môn KTĐT - PTIT Trang Chƣơng Giới thiệu chung đo lƣờng điện tử - Thiết bị biến đổi: thực so sánh phân tích Có thể tạo tín hiệu cần thiết để so sánh tín hiệu cần đo với tín hiệu mẫu Có thể phân tích tín hiệu đo biên độ, tần số, hay chọn lọc theo thời gian Thƣờng mạch KĐ, tách sóng, biến đổi dạng điện áp tín hiệu, chuyển đổi dạng lƣợng, - Thiết bị thị: biểu thị kết đo dƣới dạng thích hợp với giác quan giao tiếp sinh lí ngƣời hay với tin tức đƣa vào phận điều chỉnh, tính toán, VD: đồng hồ đo thị kim, ống tia điện tử, hệ thống đèn thị số, thiết bị nhớ, Nguồn cung cấp: cung cấp lƣợng cho máy, làm nguồn tạo tín hiệu chuẩn b) Máy đo đặc tính thơng số mạch điện: Mạch điện cần đo thông số: mạng cực, mạng cực, phần tử mạch điện Sơ đồ khối chung: cấu tạo gồm nguồn tín hiệu thiết bị thị, (hvẽ) VD: máy đo đặc tính tần số, máy đo đặc tính độ, máy đo hệ số phẩm chất, đo RLC, máy thử đèn điện tử, bán dẫn IC, ThS Trần Thục Linh – Bộ môn KTĐT - PTIT Trang 10 Chƣơng Đo tham số mạch điện Cầu cân khi: I  I1  I2  Z td 1.Z td     Z td  Z td  Z td  Z td VD: Mạch cầu chữ T dùng đo L Điều kiện cân bằng:   R  2   jC1   jC  C  rx  jLx  rx  R    r 2 x   Lx C 1      Lx  (*)  2  C1   C   r x  Lx C 1      Lx   ThS Trần Thục Linh – Bộ môn KTĐT - PTIT C1: tụ mẫu rx Hình 9-6 Trang 174 Chƣơng Đo thông số mạch điện Khi tần số cao,cho Từ (*),(**) ta có: Khi C1