Bài giảng Cơ sở đo lường điện tử

[r]

-

-Đ M nh Hà ỗ ạ

BÀI GI NG

Ả

C S ĐO L

Ơ Ở

ƯỜ

NG ĐI N T

Ệ

Ử

M C L CỤ Ụ i

L I NÓI Đ UỜ Ầ v

CHƯƠNG - GI I THI U CHUNG V K THU T ĐO LỚ Ệ Ề Ỹ Ậ ƯỜNG ĐI N TỆ Ử

1.0 GI I THI U CHUNGỚ Ệ

1.1 CÁC KHÁI NI M V ĐO LỆ Ề ƯỜNG ĐI N TỆ Ử

1.2 Đ I TỐ ƯỢNG C A ĐO LỦ ƯỜNG ĐI N T Ệ Ử 11

1.3 PHÂN LO I PHÉP ĐOẠ 12

1.4 CH C NĂNG VÀ PHÂN LO I THI T B ĐOỨ Ạ Ế Ị 15

1.5 Đ N V ĐO LƠ Ị ƯỜNG, CHU N, M UẨ Ẫ 20

1.5.1 Đ n v đo lơ ị ường 20

1.5.2 C p chu n hóa ấ ẩ 21

1.6 Đ C TÍNH C B N C A THI T B ĐOẶ Ơ Ả Ủ Ế Ị 22

1.6.1 Đ c tính tĩnhặ 22

1.6.2 Đ c tính đ ngặ ộ 24

1.7 Đ C TÍNH ĐI N C A THI T B ĐO ĐI N T Ặ Ệ Ủ Ế Ị Ệ Ử 26

1.7.1 Các tham s gi i h nố 27

1.7.2 nh hẢ ưởng t iả 28

1.7.3 Can nhi u phép đo ễ 29

1.7.4 V b o v ỏ ả ệ 31

1.7.5 N i đ t ố ấ 32

1.8 SO SÁNH THI T B ĐO TẾ Ị ƯƠNG T VÀ THI T B ĐO S Ự Ế Ị Ố 33

1.9 CH N KHO NG ĐO T Đ NG VÀ ĐO T Đ NG Ọ Ả Ự Ộ Ự Ộ 35

1.10 ĐO TRONG M CH (ICT) Ạ 36

1.11 K THU T S D NG THI T B ĐO ĐI N TỸ Ậ Ử Ụ Ế Ị Ệ Ử 36

CÂU H I VÀ BÀI T PỎ Ậ 40

CHƯƠNG – ĐÁNH GIÁ SAI S ĐO LỐ ƯỜNG 41

2.1 KHÁI NIÊM V SAI SỀ Ố 41

2.2 NGUYÊN NHÂN GÂY SAI SỐ 41

2.3 PHÂN LO I SAI S Ạ Ố 42

2.3.1 Phân lo i sai s theo ngu n g c gây sai sạ ố ố ố 42

2.3.2 Phân lo i theo s ph thu c c a sai s vào đ i lạ ự ụ ộ ủ ố ượng đo 44

2.3.3 Phân lo i theo v trí sinh sai sạ ị ố 44

2.4 BI U TH C BI U DI N SAI SỂ Ứ Ể Ễ Ố 45

2.5 PHÂN TÍCH THÔNG KÊ ĐO LƯỜNG 47

2.5.5 ng d ng đ c s phân b đ xác đ nh k t qu đo t nhi u l n đo 56

2.6 ĐÁNH GIÁ SAI S C A PHÉP ĐO GIÁN TI PỐ Ủ Ế 59

CÂU H I ÔN T PỎ Ậ 62

BÀI T PẬ 64

CHƯƠNG – C S K THU T ĐO LƠ Ở Ỹ Ậ ƯỜNG ĐI N TỆ Ử 66

3.0 GI I THI U CHỚ Ệ ƯƠNG 66

3.1 C U TRÚC C B N C A MÁY ĐOẤ Ơ Ả Ủ 66

3.1.1 Máy đo tham s đ c tính c a tín hi u:ố ặ ủ ệ 67

3.1.2 Máy đo tham s đ c tính c a m ch n:ố ặ ủ ệ 70

3.1.3 Máy t o tín hi u đo lạ ệ ường 71

3.1.4 Các linh ki n đo lệ ường 73

3.2 C U TRÚC CHUNG C A MÁY ĐO SẤ Ủ Ố 73

3.2.1 S ti n tri n công ngh ch t o thi t b đoự ế ể ệ ế ế ị 73

3.2.1 S đ c u trúc chung c a máy đo sơ ấ ủ ố 74

3.2.3 u m c a máy đo sƯ ể ủ ố 77

3.3 THI T B ĐO GHÉP N I V I MÁY TÍNHẾ Ị Ố Ớ 80

3.4 M T S M CH ĐO LỘ Ố Ạ ƯỜNG VÀ GIA CƠNG TÍN HI U ĐO C B NỆ Ơ Ả 86

3.5 C C U CH TH ĐO LƠ Ấ Ỉ Ị ƯỜNG 87

3.5.1 C c u ch th kim (C c u đo n c b n - CCĐ)ơ ấ ỉ ị ấ ệ ả 88

3.5.2 Thi t b ch th dùng LEDế ị ỉ ị 101

3.5.3 Thi t b ch th dùng LCD - Liquid Crystal Displayế ị ỉ ị 108

3.5.4 ng tia n t - CRTỐ ệ 118

CÂU H I ÔN T PỎ Ậ 130

CHƯƠNG - MÁY HI N SĨNG (Ơ-XI-LƠ)Ệ 131

4.1 GI I THI U CHUNGỚ Ệ 131

4.1.1 Khái ni m chung v quan sát d ng tín hi uệ ề ệ 131

4.1.2 Các u m kh ng d ng c a ô-xi-lô.ư ể ả ứ ụ ủ 133

4.1.3 Phân lo i ơ-xi-lơ.ạ 134

4.2 Ơ-XI-LƠ TƯƠNG TỰ 135

4.2.1 S đ kh i nguyên lý làm vi c c a ô-xi-lô tơ ố ệ ủ ương t kênh.ự 135

4.2.2 Ơ-xi-lơ nhi u kênh.ề 149

4.3 ĐÂY ĐO DÙNG CHO Ô-XI-LÔ 154

4.3.1 Đây đo th đ ng tr kháng caoụ ộ 155

4.3.2 Dây đo tích c cự 156

4.4 Ô-XI-LÔ SỐ 158

4.4.1 Kh c a ôxilô sả ủ ố 158

4.4.2 C u trúc ô-xi-lô sấ ố 159

4.5 NG D NG ĐO LỨ Ụ ƯỜNG DÙNG Ô-XI-LÔ 162

4.5.3 Đo góc l ch pha 169

4.5.4 V đ c n Vôn-Ampe c a tẽ ặ ế ủ ố 171

4.5.5 V đ c n c a BJTẽ ặ ế ủ 172

CÂU H I VÀ BÀI T PỎ Ậ 172

CHƯƠNG – CÁC PHÉP ĐO ĐI N C B N Ệ Ơ Ả 175

5.1 GI I THI U CHUNGỚ Ệ 175

5.2 ĐO DÒNG ĐI NỆ 176

5.2.1 Ampe mét can thi p ệ 176

5.2.2 Ampe mét không can thi pệ 181

5.3 ĐO ĐI N ÁPỆ 185

5.3.1 Các tr s n ápị ố ệ 185

5.3.2 Gi i thi u v d ng c đo n ápớ ệ ề ụ ụ ệ 186

5.3.3 Đo n áp s d ng c c u đo t nệ ụ ấ ệ 189

5.3.4 Vôn mét n tệ 191

5.4 ĐO ĐI N TRỆ Ở 197

5.5 THI T B ĐO ĐI N T V N NĂNG (MULTIMETERS)Ế Ị Ệ Ử Ạ 200

5.5.1 Đ ng h v n tồ ương t - VOMự 200

5.5.2 Đ ng h v n s - DMM.ồ ố 202

CHƯƠNG - ĐO T N S , KHO NG TH I GIAN VÀ GÓC L CH PHAẦ Ố Ả Ờ Ệ 207

6.0 GI I THI U CHUNGỚ Ệ 207

6.1 ĐO T N SẦ Ố 209

6.1.1 Đo t n s b ng phầ ố ằ ương pháp đ m xungế 210

6.1.2 Đo t n s b ng phầ ố ằ ương pháp dùng m ch c ng hạ ộ ưởng 221

6.2 ĐO GÓC L CH PHAỆ 224

6.2.1 Khái quát phương pháp đo góc l ch phaệ 224

6.2.2 Pha mét số 227

CÂU H I ÔN T PỎ Ậ 230

CHƯƠNG – ĐO CÔNG SU TẤ 231

7.1 KHÁI NI M V ĐO CÔNG SU TỆ Ề Ấ 231

7.1.1 Các thành ph n công su tầ ấ 231

7.1.2 Đ n v công su tơ ị ấ 233

7.1.3 Các nguyên lý đo công su tấ 234

7.2 ĐO CÔNG SU T T N S TH P VÀ T N S CAOẤ Ở Ầ Ố Ấ Ầ Ố 236

7.2.1 - Phương pháp c nơ ệ 237

7.2.2 Phương pháp nệ 238

7.2.3 Phương pháp so sánh 243

8.1.1 Gi i thi u chung v máy phân tích tín hi u 252

8.1.2 Đ th ph c a tín hi uồ ị ổ ủ ệ 253

8.2 MÁY PHÂN TÍCH PHỔ 255

8.2.1 ng d ng đo lỨ ụ ường c a máy phân tích phủ ổ 255

8.2.2 Các nguyên lý máy phân tích phổ 256

8.2.3 Máy phân tích ph song songổ 257

8.2.4 Máy phân tích ph n i ti pổ ố ế 259

CHƯƠNG - ĐO THAM S C A M CH ĐI N TỐ Ủ Ạ Ệ Ử 265

9.0 GI I THI U CHUNGỚ Ệ 265

9.1 CÁC THAM S VÀ Đ C TÍNH M CH ĐI NỐ Ặ Ạ Ệ 266

9.1.1 Các tham s , đ c tính c a m ch n có ph n t t p chung.ố ặ ủ ệ ầ ậ 266

9.1.2 Các tham s đ c tính c a m ch n có ph n t phân bố ặ ủ ệ ầ ố 269

9.2 ĐO TR KHÁNG C A M CH VÀ LINH KI N ĐI N TỞ Ủ Ạ Ệ Ệ Ử 272

9.2.1 Sai s c a phép đo tr khángố ủ 272

9.2.2 Mơ hình m ch tạ ương đương c a linh ki nủ ệ 278

9.2.3 T ng quan phổ ương pháp đo tr khángở 279

9.2.2 So sánh phương pháp đo 285

9.3 NG D NG C A CÁC PHỨ Ụ Ủ ƯƠNG PHÁP ĐO TR KHÁNGỞ 289

9.3.1 Phương pháp c u nhánh cân b ngầ ằ 289

9.3.2 Phương pháp c ng hộ ưởng 296

9.3.3 Phương pháp c u t cân b ngầ ự ằ 297

9.3.4 Phương pháp bi n đ i th i gian - xungế ổ 297

9.4 ĐO THAM S VÀ Đ C TÍNH C A LINH KI N VÀ M CH PHI TUY NỐ Ặ Ủ Ệ Ạ Ế 300

9.4.1 V đ c n Vôn-Ampe.ẽ ặ ế 300

9.4.2 V đ c n biên đ t n s c a m ng c c.ẽ ặ ế ộ ầ ố ủ ự 301

9.5 ĐO LƯỜNG, KI M NGHI M CÁC M CH ĐI N T S VÀ VI X LÝỂ Ệ Ạ Ệ Ử Ố Ử 302

9.5.1 Khái ni m đ c tính chung c a m ch sệ ặ ủ ố 302

9.5.2 Các phương pháp phân tích 304

V i s phát tri n c a khoa h c k thu t công ngh , Kớ ự ể ủ ọ ỹ ậ ệ ỹ

thu t đo lậ ường nói chung, k thu t đo lỹ ậ ường n t nói riêngệ ử

đang có m t vai trị quan tr ng đ i s ng kinh t k thu tộ ọ ờ ố ế ỹ ậ

và công ngh Các máy đo lệ ường n t ngày đệ ử ược sử

d ng r t r ng rãi nhi u lĩnh v c Đ s d ng chúng cóụ ấ ộ ề ự ể ụ

hi u qu , vi c nghiên c u v lý thuy t nguyên lý đo lệ ả ệ ứ ề ế ường đi n t r t quan tr ng, nh t đ i v i k s làm vi c trongệ ử ấ ọ ấ ố ỹ ư ệ

các lĩnh v c n, n t , vi n thông Bài gi ng nh m trangự ệ ệ ử ễ ả ằ

b cho sinh viên nh ng ki n th c c b n v đo lị ữ ế ứ ơ ả ề ường n tệ ử

nh : C s k thu t đo lư ơ ỹ ậ ường n t , đánh giá sai s x lýệ ử ố ử

k t qu đo, phế ả ương pháp đo, nguyên lý xây d ng,c u trú,ự ấ

cũng nh ng d ng đo lư ứ ụ ường c a thi t b đo tham s đ củ ế ị ố ặ

tính c a tín hi u m ch n t ủ ệ ạ ệ ử

Bài gi ng g m n i dung nh sau:ả ồ ộ ư

Chương - C s lý thuy t v đo lơ ở ế ề ường n t ệ ử

Chương - Sai s đo lố ường

Chương - C s k thu t đo lơ ỹ ậ ường n tệ ử

Chương - Máy hi n sóng (Ơ-xi-lơ) ệ

Chương - Các phép đo n c b nệ ơ ả

Chương - Đo t n s , kho ng th i gian góc l chầ ố ả ờ ệ

pha

t ử

Bài gi ng đả ược th c hi n m t th i gian ng n, nên khóự ệ ộ ờ ắ

tránh kh i nh ng thi u sót Tác gi r t mong nh n đỏ ữ ế ả ấ ậ ược nh ngữ

ý ki n đóng góp đ ng nghi p đ gi ng đế ồ ệ ể ả ược hoàn thi nệ

h n M i góp ý xin vui lịng g i v B môn k thu t n t -ơ ọ ử ề ộ ỹ ậ ệ ử

Khoa K thu t Đi n t 1- H c vi n Cơng ngh B u Vi nỹ ậ ệ ử ọ ệ ệ ư ễ

thông ho c email: hadm@ptit.edu.vn Chúng xin chân thànhặ

c m n đ ng nghi p đóng góp ý ki n quý báu; xinả ơ ồ ệ ế

chân thành c m n lãnh đ o H c vi n, Phòng Đào t o vàả ơ ạ ọ ệ ạ

NCKH, Khoa K thu t Đi n t 1, t o u ki n đ chúngỹ ậ ệ ử ạ ề ệ ể

tơi hồn thành gi ng này.ả

Hà n i, tháng năm 2010ộ

CH

ƯƠ

NG - GI I THI U CHUNG V K

Ớ

Ệ

Ề Ỹ

THU T ĐO L

Ậ

ƯỜ

NG ĐI N T

Ệ

Ử

•Các khái ni m v đo lệ ề ường n tệ

•Đ i tố ượng c a đo lủ ường n tệ

•Phân lo i phép đoạ

•Ch c phân lo i thi t b đoứ ế ị

•Đ n v đo lơ ị ường, chu n, m uẩ ẫ

•Đ c tính c b n c a thi t b đoặ ả ủ ế ị

•Đ c tính n c a thi t b đo n tặ ệ ủ ế ị ệ

•So sánh thi t b đo tế ị ương t thi t b đo ế ị ố

•Ch n kho ng đo t đ ng đo t đ ngọ ả ự ộ ự ộ

•Đo m chạ

•K thu t s d ng thi t b đo n tỹ ậ ụ ế ị ệ

1.0 GI I THI U CHUNGỚ Ệ

Chương s trình bày khái quát v k thu t đo lẽ ề ỹ ậ ường nói chung, k thu t đo lỹ ậ ường n t nói riêng Nh ng khái ni mệ ữ ệ đo lường, phép đó, phương pháp đo, thi t b đo, đ c tínhế ị ặ c a thi t b đo, đ c bi t sai s đo lủ ế ị ặ ệ ố ường, phân lo i s s ,ạ ố ố tính tốn sai s … s đố ẽ ược làm sáng t chỏ ương Đó nh ng c s đ có th h c chữ ể ể ọ ương ti p theo ế

- Sau h c chọ ương sinh viên có th hi u để ể ược nh ngữ v n đ sau:ấ ề

- Phân bi t đệ ược phương pháp đo khác

- Hi u ch c c a thi t b đo, phân lo i để ứ ủ ế ị ược thi t b đo.ế ị

- Bi t đ c tính c b n c a m t thi t b đo.ế ặ ả ủ ộ ế ị - Phân bi t đệ ược Đ n v đo, chu n, m u.ơ ị ẩ ẫ

1.1 CÁC KHÁI NI M V ĐO LỆ Ề ƯỜNG ĐI N TỆ Ử

Đo lường h c (Metrology) lĩnh v c khoa h c ng d ngọ ự ọ ứ ụ liên ngành nghiên c u v đ i tứ ề ố ượng đo, phép đo, phương pháp th c hi n công c đ m b o cho chúng, kự ệ ụ ả ả ỹ thu t đo, phậ ương pháp đ đ t để ược đ xác mongộ mu n.ố

Các hướng nghiên c u c a đo lứ ủ ường bao g m:ồ • Các lý thuy t chung v phép đo.ế ề

• Các đ n v v t lý h th ng c a chúng.ơ ị ậ ệ ố ủ • Các phương pháp cơng c đo.ụ

• K thu t đoỹ ậ

• Phương pháp xác đ nh đ xác c a phép đo.ị ộ ủ

• C s b o đ m cho vi c th ng nh t gi a phép đo r tơ ả ả ệ ố ấ ữ ấ nhi u công c th c hi n nó.ề ụ ự ệ

• Cơng c đo chu n barem.ụ ẩ

• Các phương pháp đ chuy n đ n v đo t công c chu nể ể ị ụ ẩ ho c g c công c làm vi c.ặ ố ụ ệ

Ngành kĩ thu t chuyên nghiên c u áp d ng thành quậ ứ ụ ả c a đo lủ ường h c vào ph c v s n xu t vào đ i s ng g i kĩọ ụ ụ ả ấ ố ọ thu t đo lậ ường

- Đo lường (Measurement) gì? Đo lường trình th c nghi m v t lý nh m đánh giá đự ệ ậ ằ ược tham s , nh đ cố ặ tính c a đ i tủ ố ượng ch a bi t Thông thư ế ường đo lường trình so sánh đ i tố ượng ch a bi t v i m t đ i tư ế ộ ố ượng làm chu nẩ (đ i tố ượng chu n thẩ ường đ n v đo), có k t qu b ngơ ị ế ả ằ s so v i đ n v đo.ố ị

+ Ví d đo n áp: Đi n áp c a m t ngu n đo đụ ệ ệ ủ ộ ược 5V nghĩa n áp c a ngu n g p l n n áp c a m t ngu nệ ủ ấ ầ ệ ủ ộ chu n 1V.ẩ

- Đo lường n t (Electronic Measurement) : ệ ử đo lường mà đ i lạ ượng c n đo đầ ược chuy n đ i sang d ngể ổ tín hi u n mang thơng tin đo tín hi u n đệ ệ ệ ệ ược x lýử đo lường b ng d ng c m ch n t ằ ụ ụ ệ

+ N u k t h p đo lế ế ợ ượng n t b bi n đ i phi nệ ộ ế ổ ệ - n (sensor - b c m bi n) cho phép đo lệ ộ ả ế ường h uầ h t đ i lế ượng v t lý th c t ậ ự ế

- Đ i lạ ượng đo (Measurand): đ i lạ ượng v t lý ch aậ bi t c n xác đ nh tham s đ c tính nh phép đo.ế ầ ị ố ặ

- Tín hi u đo (Measuring Signal: ệ Tín hi u n mang thơngệ ệ tin đo

- Phép đo (Measurement): Là trình xác đ nh tham s vàị ố đ c tính c a đ i lặ ủ ượng v t lý ch a bi t b ng phậ ế ằ ương ti nệ k thu t đ c bi t - hay đỹ ậ ặ ệ ược g i thi t b đo.ọ ế ị

- K thu t đo (Intrumentation):ỹ ậ m t nhánh khoa h c vộ ọ ề phương pháp k thu t công ngh ng d ng đo lỹ ậ ệ ứ ụ ường u n.ề ể

- Phương pháp đo (Measuring method) : Là cách th c th ự hi n trình đo lệ ường đ xác đ nh để ị ược tham s đ c tínhố ặ c a đ i lủ ượng đo Phương pháp đo ph thu c vào nhi u y uụ ộ ề ế t : Phố ương pháp nh n thông tin đo t đ i lậ ượng đo, Phương pháp x lý thông tin đo, Phử ương pháp đánh giá, so sánh thông tin đo, Phương pháp hi n th , l u tr k t qu đo … M i lo i máyể ị ữ ế ả ỗ đo có th coi m t thi t b đo hoàn ch nh th c hi n theo m tể ộ ế ị ỉ ự ệ ộ hay m t vài phộ ương pháp đo c th đó.ụ ể

V c b n trình đo lề ả ường có th để ược chia thành

bước khác minh h a nh hình v sau:ọ ẽ

Hình 1.1 – Quá trình đo lường 1.2 Đ I TỐ ƯỢNG C A ĐO LỦ ƯỜNG ĐI N T Ệ Ử

Đo lượng n t có ph m vi ng d ng r t r ng rãi, đ iệ ứ ụ ấ ộ ố tượng đo r t r ng Tuy nhiên lĩnh v c n t - vi n thông,ấ ộ ự ệ ễ đ i tố ượng c a đo lủ ường t p ch y u vào đ i tậ ủ ế ố ượng: H th ngệ ố tham s đ c tính c a tín hi u c a m ch n t ố ặ ủ ệ ủ ệ

- H th ng tham s đ c tính c a tín hi u n t :ệ ố ố ặ ủ ệ ệ ử

+ Tham s v cố ề ường đ tín hi u n t g m: Cộ ệ ệ ường độ dòng n, Cệ ường đ n áp, Công su t tác d ng c a tín hi u ộ ệ ấ ụ ủ ệ

Thu nh nậ

thông tin đo

Bi n đ i, x lý, ế ổ ử

đánh giá, so sánh, đ nh lị ượng thông

tin đo

L u tr , ư ữ

hi n thể ị k t ế

qu đoả Đ i ạ

+ Tham s v th i gian g m: Chu kỳ, t n s c a tín hi u,ố ề ầ ố ủ ệ góc l ch pha gi a tín hi u t n s , đ r ng ph tín hi u,ệ ữ ệ ầ ố ộ ộ ổ ệ đ r ng xung, đ r ng sộ ộ ộ ộ ườn trước, sườn sau

+ Đ c tính tín hi u g m: Ph c a tín hi u, đ méo d ng c aặ ệ ổ ủ ệ ộ ủ tín hi u, h s u ch tín hi u ệ ệ ố ề ế ệ

+ Tín hi u s g m tham s : M c logic, t n s , chu kỳ ệ ố ố ứ ầ ố

- H th ng tham s đ c tính c a m ch n t :ệ ố ố ặ ủ ạ ệ ử

+ Các tham s v tr kháng: Tr kháng tố ề ở ương đương, d nẫ n p tạ ương đương, n tr , n dung, n kháng tệ ệ ệ ương đương, tr kháng sóng, h s ph n x , h s t n hao, h sở ệ ố ả ệ ố ổ ệ ố ph m ch t c a m ch ẩ ấ ủ

+ Đ c tính c a m ch: Đ c n Vôn-Ampe, Đ c nặ ủ ặ ế ặ ế bi n đ - t n s , đ c n Pha - t n s c a m ch ế ộ ầ ố ặ ế ầ ố ủ

Chú ý: Tùy theo d i t n h th ng tham s đ c tínhả ầ ệ ố ố ặ c a tín hi u c a m ch n t c n đo khác nhau.ủ ệ ủ ệ ầ

1.3 PHÂN LO I PHÉP ĐOẠ

Phép đo công vi c th c hi n c a đo lệ ự ệ ủ ường, vi c tìm giá tr v t lý b ng cách thí nghi m v i s tr giúp cệ ị ậ ằ ệ ự ợ ả công c k thu t đ c bi t Giá tr tìm đụ ỹ ậ ặ ệ ị ược g i k t quọ ế ả c a phép đo Ho t đ ng th c hi n trình đo đ cho taủ ộ ự ệ ể k t qu m t đ i lế ả ộ ượng v t lý g i trình ghi nh n k tậ ọ ậ ế qu Tùy thu c vào đ i tả ộ ố ượng nghiên c u, vào tính ch t c aứ ấ ủ công c đo ngụ ười ta c n th c hi n phép đo ghi nh n m t l nầ ự ệ ậ ộ ầ hay nhi u l n N u nh có m t lo i ghi nh n k t qu phépề ầ ế ộ ậ ế ả đo nh n đậ ược k t qu x lý k t qu t ghi nh nế ả ế ả ậ

c a phép đo đủ ược bi u di n b ng m t s t l c a đ i lể ễ ằ ộ ố ỷ ệ ủ ượng c n đo v i m t đ n v Nh v y th th c hi n phép đo, taầ ộ ị ậ ể ự ệ c n thi t l p đ n v đo, so sánh giá tr c a đ i lầ ế ậ ị ị ủ ượng c n đo v iầ đ n v ghi nh n k t qu so sánh ị ậ ế ả ược Thông thường người ta thường bi n đ i tín hi u đ n d ng thu n ti n nh t cho vi cế ổ ệ ế ậ ệ ấ ệ so sánh

Nh v y, ta có th tóm t t l i thành b n bư ậ ể ắ ố ước c aủ phép đo là: thi t l p đ n v v t lý, bi u di n tín hi u đo, so sánhế ậ ị ậ ể ễ ệ tín hi u đo v i đ n v đệ ị ượ ấc l y làm chu n ghi nh n k t quẩ ậ ế ả so sánh

Có nhi u cách phân lo i phề ương pháp đo, tùy thu c vàoộ phương pháp nh n k t qu đo, phậ ế ả ương pháp x lý thơng tin đo,ử d i trình đo, u ki n đo, sai s ả ề ệ ố

+ Đo tr c ti pự ế : Là phương pháp đo mà k t qu đo nh nế ả ậ tr c ti p thi t b đo t m t l n đo nh t Thôngự ế ế ị ộ ầ ấ thường dùng thi t b đo tế ị ương ng cho đ i tứ ố ượng c nầ đo đo

- VD: đo n áp b ng vôn-mét, đo t n s b ng t n s -mét,ệ ằ ầ ố ằ ầ ố đo công su t b ng oát-mét, ấ ằ

Đ c m c a phép đo tr c ti p trình th c hi n đ nặ ể ủ ự ế ự ệ gi n v bi n pháp k thu t, ti n hành đo đả ề ệ ỹ ậ ế ược nhanh chóng lo i tr đạ ược sai s tính tốn.ố

+ Đo gián ti pế : Là phương pháp đo mà k t qu đo nh nế ả ậ đượ ểc t bi u th c tính tốn k t qu c a phép đo tr c ti pứ ế ả ủ ự ế đ i lạ ượng v t lý khác nhau.ậ

Trong k thu t đo lỹ ậ ường, thông thường người ta mu n tránhố phương pháp đo gián ti p, trế ước h t u c u ti n hànhế ầ ế nhi u phép đo (ít nh t hai phép đo) thề ấ ường không nh nậ bi t đế ược k t qu đo Song m t s trế ả ộ ố ường h p thìợ khơng th tránh để ược phương pháp

+ Đo th ng kê:ố Là phương pháp th c hi n đo nhi u l n m tự ệ ề ầ ộ đ i lạ ượng đo v i thi t b đo n ki n đo, k tớ ế ị ệ ệ ế qu đo đả ược tính giá tr trung bình th ng kê c a c a l n đoị ố ủ ủ ầ đo

Đ c m: Phặ ể ương pháp cho phép lo i tr sai sạ ố ng u nhiên thẫ ường dùng ki m chu n thi t b đo.ể ẩ ế ị

Hi n nay, k thu t đo lệ ỹ ậ ường phát tri n nhi u v phể ề ề ương pháp đo tương quan Nó m t phộ ương pháp riêng, không n mằ phương pháp đo tr c ti p hay phự ế ương pháp đo gián ti p.ế Phương pháp tương quan dùng nh ng trữ ường h p c n đoợ ầ trình ph c t p, mà không th thi t l p m t quanứ ể ế ậ ộ h hàm s gi a đ i lệ ố ữ ượng thông s c a m t quáố ủ ộ trình nghiên c u Ví d : tín hi u đ u vào tín hi u đ u c aứ ụ ệ ầ ệ ầ ủ m t h th ng đó.ộ ệ ố

Ngồi phép đo c b n nói trên, m t s phơ ả ộ ố ương pháp đo khác thường th c hi n trình ti n hành đoự ệ ế lường nh sau:ư

Phép đo thay thế: Phép đo ti n hành hai l n, m t l nế ầ ộ ầ v i đ i lớ ượng c n đo m t l n v i đ i lầ ộ ầ ượng đo m u Đi uẫ ề ch nh đ hai trỉ ể ường h p đo có k t qu ch th nh nhau.ợ ế ả ỉ ị

Phép đo hi u sệ ố: Phép đo ti n hành b ng cách đánhế ằ giá hi u s tr s c a đ i lệ ố ị ố ủ ượng c n đo đ i lầ ượng m u.ẫ

Phép đo vi sai, phương pháp ch th không, ỉ ị phương pháp bù, cũng nh ng trữ ường h p riêng c a phợ ủ ương pháp hi u s ệ ố Chúng thường dùng m ch c u đo hay cácạ ầ m ch bù.ạ

Phép đo th ngẳ : k t qu đo đế ả ược đ nh lị ượng tr c ti p trênự ế đ c a thi t b ch th T t nhiên s kh c đ c a thangộ ủ ế ị ỉ ị ấ ự ắ ộ ủ đ độ ượ ấc l y chu n trẩ ước v i đ i lớ ượng m u lo iẫ v i đ i lớ ượng đo

Phép đo r i r c hóaờ ạ (ch th s ): đ i lỉ ị ố ượng c n đầ ược đo bi n đ i thành tin t c xung r i r c Tr s c a đ iế ổ ứ ị ố ủ lượng c n đo đầ ược tính b ng s xung tằ ố ương ng này.ứ

1.4 CH C NĂNG VÀ PHÂN LO I THI T B ĐOỨ Ạ Ế Ị

H u h t thi t b đo có ch c cung c p cho chúng taầ ế ế ị ứ ấ k t q a đo đế ủ ược đ i lạ ượng kh o sát K t qu đả ế ả ược th ho c đị ặ ược ghi l i su t trình đo, ho c đạ ố ặ ược dùng để t đ ng u n đ i lự ộ ề ể ượng đo

Nói chung thi t b đo lế ị ường có ch c quan tr ng làứ ọ ki m tra s ho t đ ng c a h th ng t u n, nghĩa làể ự ộ ủ ệ ố ự ề ể đo lường q trình cơng nghi p (Industrial processệ measurements) Đây môn h c ngành t đ ng hóa ọ ự ộ

- Phân lo i thi t b đo: ạ ế ị G m nhóm chínhồ

Thi t b đo đ n gi n: m u, thi t b so sánh, chuy n đ i đoế ị ả ẫ ế ị ể ổ lường

Thi t b đo ph c t p: máy đo, thi t b đo t ng h p hế ị ứ ế ị ổ ợ ệ th ng thông tin đo lố ường

+ Thi t b chu n: Chu n m u có c p xác cao nh t.ế ị ẩ ẩ ẫ ấ ấ Chu n phẩ ương ti n đo đ m b o vi c gi đ n v đo tiêuệ ả ả ệ ữ ị chu n.ẩ

+ Thi t b m u: thi t b đo dùng đ l i đ i lế ị ẫ ế ị ể ạ ượng v tậ lí có giá tr cho trị ước v i đớ ộ

chính xác cao

+ Thi t b so sánh: thi t b đo dùng đ so sánh đ i lế ị ế ị ể ượng lo i

+ Thi t b chuy n đ i đo lế ị ể ổ ường: Thi t b đo dùng đ bi nế ị ể ế đ i tín hi u mang thơng tin đo lổ ệ ường v d ng thu n ti n choề ậ ệ vi c truy n ti p, bi n đ i ti p, x lí ti p gi l i, nh ngệ ề ế ế ổ ế ế ữ người quan sát ch a th nh n bi t tr c ti p đư ể ậ ế ự ế ược k t qu đoế ả (VD: b KĐ đo lộ ường; b bi n dòng, bi n áp đo lộ ế ế ường; sensor, quang n tr , nhi t n tr , ADC )ệ ệ ệ

+ Thi t b đo t ng h p: thi t b đo ph c t p, đa năngế ị ổ ợ ế ị ứ dùng đ ki m tra, ki m chu n đo lể ể ể ẩ ường, đo lường tham số ph c t p.ứ

+ H th ng thông tin đo lệ ố ường: H th ng m ng k t n i c aệ ố ế ố ủ nhi u thi t b đo, cho phép đo lề ế ị ường u n t xa, đoề ể lường phân tán

V i nhi u cách th c đo đa d ng khác cho nhi u đ iớ ề ứ ề lượng có nh ng đ c tính riêng bi t, m t cách t ng quát chúng taữ ặ ệ ộ ổ có th phân bi t d ng thi t b đo ph thu c vào đ c tính.ể ệ ế ị ụ ộ ặ

Ví d :ụ đ đo để ộ d n nẫ ệ dùng thi t b đo dòngế ị n thu n túy n micro ampe k ho c mili ampe k Nh ngệ ầ ệ ế ặ ế n u dùng thi t b đo có s k t h p m ch n t đ đoế ế ị ự ế ợ ệ ể đ d n n lúc b y gi ph i bi n đ i dòng n đo thànhộ ẫ ệ ấ ả ế ổ ệ n áp đo Sau m ch đo n t đo dịng n dệ ệ ệ ưới d ngạ n áp Nh v y có đ c tính khác gi a ệ ậ ặ ữ thi t b đoế ị

đi n ệ thi t b đo n t ế ị ệ ử Ho c có nh ng thi t b đo ch th k tặ ữ ế ị ỉ ị ế qu b ng ả ằ kim ch th ỉ ị (thi t b đo d ng analog), hi n thi t bế ị ệ ế ị đo ch th b ng ỉ ị ằ hi n s ệ ố (thi t b đo d ng digital) Đây làế ị m t đ c tính phân bi t c a thi t b đo.ộ ặ ệ ủ ế ị

Ngoài thi t b đo lế ị ường cịn mang đ c tính c a m t thi tặ ủ ộ ế b n t (n u thi t b đo n t ) nh : t ng tr vào cao, đị ệ ế ế ị ệ ổ ộ nh y cao, h s khuy ch đ i n đ nh có đ tin c y đ m b oạ ệ ố ế ổ ị ộ ậ ả ả cho k t qu đo Cịn có thêm ch c năng, truy n nh n tín hi uế ả ứ ề ậ ệ đo lường t xaừ (telemetry) Đây môn h c quan tr ngọ ọ lĩnh v cự đo lường u n t xa.ề ể ừ

Thi t b đoế ị

M c đ t đ ng ứ ộ ự ộ hóa

Thi t b đo ế ị

không t đ ngự ộ Thi t b đo t ế ị ự đ ngộ

D ng c a tín hi uạ ủ ệ

Thi t b đo ế ị tương tự

Thi t b đo ế ị số

Phương pháp bi n đ iế ổ

Thi t b đo ế ị bi n đ i ế ổ

th ngẳ

Thi t b đo ế ị bi n đ i ế ổ cân b ngằ

Các đ i lạ ượng đ u vàoầ

Thi t b đo ế ị

1.5 Đ N V ĐO LƠ Ị ƯỜNG, CHU N, M UẨ Ẫ

1.5.1 Đ n v đo lơ ị ường

+ Đ n v đo: ơ ị Là m t giá đ n v tiêu chu n v m t đ iộ ị ẩ ề ộ lượng đo qu c t quy đ nh.ố ế ị

Trên th gi i ngế ười ta ch t o nh ng đ n v tiêu chu nế ữ ị ẩ g i chu n.ọ ẩ

Ví d : Chu n Ơm qu c t n tr c a m t c th y ngânụ ẩ ố ế ệ ủ ộ ộ ủ thi t di n 1mmế ệ 2 , dài 106,300 cm, 0ở 0C có kh i lố ượng là

14,4521 g

H đ n v đ n v đo lệ ị ị ường ph bi n đổ ế ược dùng Vi tở ệ N m h SI H SI g m đ n v đo c b n đ n v đo kéoạ ệ ệ ị ả ị theo:

+ Đ n v đo c b nơ ị ơ ả : Được th hi n b ng đ n v chu nể ệ ằ ị ẩ v i đ xác cao nh t mà khoa h c k thu t hi n đ i có thớ ộ ấ ọ ỹ ậ ệ ể th c hi n đự ệ ược, g m đ n v đo : m (đ n v đo kho ngồ ị ị ả cách) , kg (đ n v đo kh i lơ ị ố ượng, S (đ n v đo th i gian), A (đ nơ ị v đo cị ường đ dòng n), K (đ n v đo nhi t đ ), mol (đ n vộ ệ ị ệ ộ ị đo lượng ch t), Cd (Candela - đ n v đo cấ ị ường đ ánh sáng).ộ

+ Đ n v kéo theo:ơ ị đ n v có li n quan đ n đ n v ị ệ ế ị b n b i nh ng lu t th hi n b ng bi u th c, ví d : [Hz] = 1/ả ữ ậ ể ệ ằ ể ứ ụ [S], [C]= [A.S], [V]= [A.S/m]

Ngồi h SI cịn s d ng h s ệ ụ ệ ố ướ ố ủc s c a đ nơ v :ị

T G K h da D c m µ n p f a

1012 109 106 103 10 10-1 10-2 10-3 10-6 10-9 10 -12

10 -15

+ M u: Phẫ ương ti n đo dùng đ l i đ i lệ ể ạ ượng v t lýậ v i giá tr cho trớ ị ước v i đ xác cao V i m i qu c gia,ớ ộ ỗ ố m u có c p xác cao nh t g i chu n c a qu c gia đó.ẫ ấ ấ ọ ẩ ủ ố

1.5.2 C p chu n hóa ấ ẩ

Khi s d ng thi t b đo lử ụ ế ị ường, mong mu n thi tố ế b đị ược ki m chu n để ẩ ược xu t xấ ưởng nghĩa chu n hóa v i thi t bẩ ế ị đo lường chu n ẩ (standard Instrument) Vi c chu n hóa thi t b đo lệ ẩ ế ị ường xác đ nh theo c p nhị ấ sau:

C p 1:ấ Chu n qu c tẩ ố ế (International standard) thi t b đoế ị lường c p chu n qu c t đấ ẩ ố ế ược th c hi n đ nh chu n t i ự ệ ị ẩ Trung tâm đo lường qu c tố ế đ t t i Paris (Pháp), thi t b đo lặ ế ị ường chu n hóa c p theo đ nh kỳ đẩ ấ ị ược đánh giá ki m tra l iể theo tr s đo t đ i c a đ n v c b n v t lý đị ố ệ ố ủ ị ả ậ ược h iộ ngh qu c t v đo lị ố ế ề ường gi i thi u ch p nh n đớ ệ ấ ậ ược

C p 2: ấ Chu n qu c gia ẩ ố Các thi t b đo lế ị ường t i Vi nệ

đ nh chu n qu c giaị ẩ ố qu c gia khác th gi i cácở ố ế thi t b đế ị ược chu n hóa theo ẩ chu n qu c tẩ ố ế thi t b đo lế ị ường chu n hóa t i ẩ vi n đ nh chu n qu cệ ị ẩ ố

gia.

C p 3:ấ Chu n khu v c.ẩ ự Trong m t qu c gia có th có nhi uộ ố ể ề trung tâm đ nh chu nị ẩ cho t ng khu v c (standard zone center).ừ ự Các thi t b đo lế ị ường t i trung tâm đạ ương nhiên ph iả mang chu n qu c giaẩ ố (National standard) Nh ng thi t b đữ ế ị ược đo lường đ nh chu n t i trung tâm đ nh chu n sị ẩ ị ẩ ẽ mang chu n khu v c ẩ ự (Zone standard)

các thi t b đế ị ược chu n hóa t i phịng thí nghi m s cóẩ ệ ẽ chu n hóa c a phịng thí nghi mẩ ủ ệ Do thi t b đo lế ị ường s n xu t đả ấ ược chu n hóa c p s mang ch tẩ ấ ẽ ấ lượng tiêu chu n đo lẩ ường c a c p đó.ủ ấ

Còn thi t b đo lế ị ường t i trung tâm đo lạ ường, vi nệ đ nh chu n qu c gia, ph i đị ẩ ố ả ược chu n hóa mang tiêuẩ chu n c p cao h n Thí d phịng thí nghi m ph i trang b cácẩ ấ ụ ệ ả ị thi t b đo lế ị ường có tiêu chu n c a ẩ ủ chu n vùngẩ ho c ặ chu nẩ

qu c giaố Còn thi t b đo lế ị ường t i vi n đ nh chu n qu c giaạ ệ ị ẩ ố ph i có ả chu n qu c t ẩ ố ế Ngoài theo đ nh kỳ đị ược đ t raặ ph i đả ược ki m tra chu n hóa l i thi t b đo lể ẩ ế ị ường

1.6 Đ C TÍNH C B N C A THI T B ĐOẶ Ơ Ả Ủ Ế Ị

Có nhi u đ c tính c b n c a thi t b đo, c n ph i xác đ nhề ặ ả ủ ế ị ầ ả ị chúng đ l a ch n xác thi t b đo Có lo i đ c tính: Đ cể ự ọ ế ị ặ ặ tĩnh tính đ c tính đ ng.ặ ộ

1.6.1 Đ c tính tĩnhặ

Các đ c tính tĩnh đặ ược xác đ nh thơng q trình ki m chu nị ể ẩ (Calibration Test) thi t b Ki m chu n trình so sánh thi tế ị ể ẩ ế b đo v i m t thi t b chu n (thi t b m u) đ nh m m c đíchị ộ ế ị ẩ ế ị ẫ ể ằ ụ ki m tra kh c đ thi t b đo (Xác đ nh m i quan h gi a thangể ắ ộ ế ị ị ố ệ ữ ch th c a thi t b đo giá tr c a thi t b m u, chu n),ỉ ị ủ ế ị ị ủ ế ị ẫ ẩ nh xác đ nh đ c tính c a thi t b đo.ư ị ặ ủ ế ị

Các đ c tĩnh tính c b n c a thi t b đo nh sau:ặ ả ủ ế ị

+ Đ nh y (ộ ạ Sensitivity): Là t s giỷ ố ữa đ bi n thiên c aộ ế ủ đ u Y c a phầ ủ ương ti n đo v i đ bi n thiên c a đ i lệ ộ ế ủ ượng đo đ u vào X tầ ương ng ứ

Ký hi u: ệ S = dXdY

+ Ph m vi đo (ạ Range):Là ph m vi thang đo bao g m nh ngạ ữ giá tr mà sai s c a phép đo n m gi i h n cho trị ố ủ ằ ước

+ Ph m v ch th (ạ ị ỉ ị Display Range): ph m vi thang đoạ gi i h n b i giá tr đ u giá tr cu i c a thang đo ị ầ ị ố ủ

+ C p xác (ấ Accuracy-Level): xác đ nh b i giá trị ị l n nh t c a sai s thi t b đo.ớ ấ ủ ố ế ị

Thường tính tốn b ng gi i h n c a sai s tằ ủ ố ương đ iố quy đ i: ổ max 100

max

đm q

X X

∆ =

δ

+ Đ xác (ộ Accuracy): M c đ g n giá tr th c c aứ ộ ầ ị ự ủ đ i lạ ượng đo giá tr đo đị ược

+ Đ rõ (ộ Precision) : M c đ sai khác c a k t qu đo c aứ ộ ủ ế ả ủ phép đo liên ti p m t đ i lế ộ ượng đo khơng đ i v i máyổ

B ng sau minh h a s khác gi a Đ xác Đả ọ ự ữ ộ ộ rõ:

B ng 1.1 ả – Minh h a s khác gi a đ xác đ rõọ ự ữ ộ ộ

K t quế ả

b n biaắ Đ chínhộ xác

+ Đ phân gi i (ộ ả Resolution): giá tr nh nh t có th phânị ỏ ấ ể bi t đệ ượ ự ếc s bi n đ i c a đ i lổ ủ ượng đo thi t b Thế ị ường g m đ chia nh nh t c a thang đo hay giá tr nh nh t có thồ ộ ỏ ấ ủ ị ỏ ấ ể phân bi t đệ ược thang đo (mà có th phân bi t để ệ ượ ự ếc s bi n đ i thang đo).ổ

+ Đ n đ nh (ộ ổ ị Stability) : S bi n đ i không nhi u c aự ế ổ ề ủ giá tr đo u ki n đo khác nhau.ị ề ệ

1.6.2 Đ c tính đ ngặ ộ

M t s r t thi t b đo đáp ng t c th iộ ố ấ ế ị ứ ứ ờ v i đ iớ lượng đo thay đ i Ph n l n ổ ầ đáp ng ch mứ ậ ho c không theoặ k p s thay đ i c a đ i lị ự ổ ủ ượng đo S ch m ch p ph thu cự ậ ụ ộ đ c tính c a thi t b đo nh tính quán tính, nhi t dung ho c nặ ủ ế ị ệ ặ ệ dung… th hi n qua th i gian tr c a thi t b đo Do đóể ệ ễ ủ ế ị s ho t đ ng tr ng thái đ ng ho c tr ng thái giao th i c aự ộ ộ ặ ủ thi t b đo quan tr ng nh tr ng thái tĩnh.ế ị ọ

Đ i v i đ i lố ượng đo có d ng thay đ i nh sau:ạ ổ

-Thay đ i có d ng hàm bổ ước theo th i gian.ờ -Thay đ i có d ng hàm n tính theo th i gian.ổ ế -Thay đ i có d ng hàm u hòa theo th i gian.ổ ề

Đ c n đ ng c a thi t b đoặ ế ộ ủ ế ị

-T c đ đáp ng.ố ộ ứ -Đ trung th c.ộ ự

-Tính tr ễ

-Sai s đ ngố ộ

M t cách t ng quát tín hi u đo tín hi u c a thi t b đoộ ổ ệ ệ ủ ế ị di n t theo phễ ả ương trình sau đây:

0 1 1 0 1 1

0 b x

dt dx b dt x d b dt x d b x a dt dx a dt x d a dt x d a i m i m m m i m m n n n n n

n + + + + = + − + + +

− − −

− −

Trong đó: xo: tín hi u c a thi t b đo; xệ ủ ế ị 1: tín hi u đo.ệ

ao ÷ an: thơng s c a h th ng đo gi s khôngố ủ ệ ố ả

thay đ i.ổ

bo ÷ bn: thông s c a h th ng đo gi s khôngố ủ ệ ố ả

thay đ i.ổ

Khi ao, bo khác không (≠ 0) giá tr a, b khác b ngị ằ

khơng (=0)

Phương trình vi phân cịn l i:ạ 0 0 0

0 ; ;

a b K x a b x x b x

a = = i = : đ nh y tĩnhộ ạ

Nh v y trư ậ ường h p đ i lợ ượng vào đ i lạ ượng không ph thu c vào th i gian, u ki n lý tụ ộ ề ệ ưởng c a tr ngủ thái đ ng Thí d nh s thay đ i v trí ch y c a bi n trộ ụ ự ổ ị ủ ế n tính theo đ i lế ượng đo

⇒ Đáp ng đ ng b c 1ứ ộ ở ậ

Khi giá tr aị 1, b1, a0, b0 khác khơng (≠ 0), cịn giá trị

cịn l i b ng khơng (=0): ằ dt a x b xi

dx

a 0 0 0

1 + =

B t kỳ thi t b đo th a mãn cho phấ ế ị ỏ ương trình g i ọ thi t b b c nh tế ị ậ ấ Chia hai v cho aế phương trình ta

có: i x a b x dt dx a a 0 0

1 + =

Ho c: ặ xi

a b x dt dx 0 0 + =

τ ; (τD+1)x0 =Kxi

Th i h ng ằ τ có đ n v th i gian Trong đ nh yơ ị ờ ộ ạ tĩnh K đ n v c a tín hi u ra/tín hi u vào.ơ ị ủ ệ ệ

Hàm truy n ho t đ ng (Transfer function) c a b t kỳ thi tề ộ ủ ấ ế bị đo b c nh t:ậ ấ 1

+ = D K x x i τ

Thí d c th c a thi t b đo b c nh t nhi t k th yụ ụ ể ủ ế ị ậ ấ ệ ế ủ ngân

⇒Đáp ng đ ng c a thi t b b c 2, đứ ộ ủ ế ị ậ ược đ nh nghĩa theoị

phương trình:

i x b x a dt dx a dt x d

a 0 0 0

1

0

2 + + =

Phương trình rút g n l i: ọ i

n n Kx x D D =     + + 2 ω ξ ω a a n =

ω : t n s không đ m t nhiên (đ n v : radian/th iầ ố ệ ự ơ ị ờ gian)

ξ: t s đ m; ỉ ố ệ

2 a a a =

ξ ; K=

0 a b

B t kỳ thi t b đo th a cho phấ ế ị ỏ ương trình g i thi tọ ế b đo b c Thí d :ị ậ ụ

Lo i cân dùng lò xo đàn h i (l c k ), thông thạ ự ế ường lo iạ thi t b đo b c ch ho t đ ng đo v i đ i lế ị ậ ỉ ộ ượng có lượng

Nhi t k có lệ ế ượng nhi t năng, lo i thi tệ ế b b c có s trao đ i gi a hai d ng lị ậ ự ổ ữ ượng Thí d : năngụ lượng tĩnh n t n m ch LC, c th nh s ch thệ ệ ụ ể ự ỉ ị c c u t n k t h p v i m ch khu ch đ i.ơ ấ ệ ế ợ ế

1.7 Đ C TÍNH ĐI N C A THI T B ĐO ĐI N T Ặ Ệ Ủ Ế Ị Ệ Ử

1.7.1 Các tham s gi i h nố ạ

+ Gi i h n v thang đo: ạ ề M i thi t b đo có kho ng đo l nỗ ế ị ả nh t v m t thông s c n đo Kho ng đo s đấ ề ộ ố ầ ả ẽ ược chia thành thang đo nh thích h p Ví d , m t Voltmeter có th đo cao nh tỏ ợ ụ ộ ể ấ 300V chia thành thang đo ph : 3V, 10V, 30V, 100V 300V.ụ Chuy n m ch thang đo s thi t l p t i v trí xác tuỳể ẽ ế ậ ị thu c vào giá tr đo yêu c u Gi s phép đo n áp 9V thìộ ị ầ ả ệ s s d ng thang đo 10V Các thang đo c n ph i có choẽ ụ ầ ả t t c thông s c n đo C n ph i ch n thang đo choấ ả ố ầ ầ ả ọ m i thông s đo thích h p N u đo n áp thang đo dòngỗ ố ợ ế ệ n, đ ng h đo s h h ng ệ ồ ẽ ỏ

+ Đ m r ng thang đoộ ở ộ : Là thu t ng đậ ữ ược s d ng chử ụ ỉ s chênh l ch gi a giá tr l n nh t giá tr nh nh t c a m tự ệ ữ ị ấ ị ỏ ấ ủ ộ thang đo Đ i v i giá tr đo c a đ ng h m c nh nh t làố ị ủ ồ ứ ỏ ấ 10mA 100mA m c cao nh t, đ m r ng c a thang đo làở ứ ấ ộ ộ ủ 100mA - 10mA = 90mA M t đ ng h đo n áp có m c 0V ộ ồ ệ ứ gi a, v i + 10V m t bên - 10V phía khác, s có đ m r ngữ ộ ẽ ộ ộ thang đo 20V

+ Gi i h n v công su t:ớ ạ ề ấ M i thi t b đo đ u có kh năngỗ ế ị ề ả x lý cơng su t l n nh t, nên công su t c a tín hi u vào khơngử ấ ấ ấ ủ ệ vượt gi i h n công su t đo Công su t vớ ấ ấ ượt làm h ng đ ng h đo hay m ch khuy ch đ i bên đ ng hỏ ồ ế ồ đo

hi u có t n s lên đ n 1000Hz (do n c m n i ti p), cệ ầ ố ế ệ ả ố ế c u đo t n (có b ch nh l u) có th s d ng đ đo tín hi uấ ệ ộ ỉ ể ụ ể ệ có t n s lên đ n 10000Hz, millivoltmeter xoay chi u có th đoầ ố ế ề ể tín hi u có t n s lên đ n m t vài MHz Các h n ch t n sệ ầ ố ế ộ ế ầ ố khác có th gây n dung song song Máy hi n sóng cóể ệ ệ th s d ng đ đo tín hi u có t n s dãi Megahertz, nh ngể ụ ể ệ ầ ố giá thành s tăng c n đ r ng băng t n cao h n Máy hi nẽ ầ ộ ộ ầ ệ sóng khơng s d ng cu n dây h th ng ch th kim, v yử ụ ộ ệ ố ỉ ị ậ

nh h ng b t l i ph n l n c c u đo s đ c h n ch

ả ưở ấ ợ ầ ấ ẽ ượ ế

và lo i b ỏ

+ Gi i h n v tr kháng:ớ ạ ề ở Các thi t b đo đế ị ược dùng đ đoể tín hi u ệ AC, có tr kháng ph thu c vào m ch c aở ụ ộ ủ transistor đượ ục s d ng M t máy phát tín hi u t n s cao có thộ ệ ầ ố ể có tr kháng 75ở Ω hay 50Ω đ phù h p v i tr kháng vào c aể ợ ủ h th ng c n đo Các thi t b đo n áp nh voltmeter máyệ ố ầ ế ị ệ hi n sóng có tr kháng vào cao M t voltmeter t t v a ph i cóệ ộ ố ả th có tr kháng vào kho ng 20000ể ả Ω/V, m t máy hi nộ ệ sóng đ ng h đo s hay đ ng h đo n t có th có trồ ố ồ ệ ể kháng vài megohm Thi t b đo n áp có tr kháng cao h n sế ị ệ ẽ cho đ xác c a phép đo cao h n, hay có nh hộ ủ ả ưởng t iả h n Tr kháng c a c c u đo cu n dây đ ng tuỳ thu ủ ấ ộ ộ ộ vào đ nh y c a đ ng h , tr kháng c a máy hi n sóngộ ủ ồ ủ ệ ki u ng tia ph thu c vào tr kháng vào c a b khuy ch đ iể ố ụ ộ ủ ộ ế d c s d ng máy hi n sóng ọ ụ ệ

1.7.2 nh hẢ ưởng t iả

nh h ng t i có nghĩa

Ả ưở ả s suy gi m v tr s c aự ả ề ị ố ủ

trong m ch c n đo Tạ ầ ương t , m t voltmeter m c song songự ộ ắ v i m ch có n tr cao, th c hi n vai trò nh m t n trớ ệ ự ệ ộ ệ song song [shunt], nên s làm gi m n tr c a m ch Đi u nàyẽ ả ệ ủ ề t o m c n áp th p t i đ c đạ ứ ệ ấ ả ọ ược đ ng h đo Doồ đó, đ ng h s ch th m c n áp th p h n so v i n áp th c,ồ ẽ ỉ ị ứ ệ ấ ệ ự nghĩa c n ph i l y m c n áp cao h n đ có đ l ch đúng.ầ ả ấ ứ ệ ể ộ ệ Nh v y, nh hư ậ ả ưởng t i s h n ch đ nh y đóả ẽ ế ộ g i ọ gi i h n đ nh yớ ạ ộ ạ Nh ng nh hữ ả ưởng nh c l i ph n đo n áp dòng n.ắ ầ ệ ệ

1.7.3 Can nhi u phép đo ễ ở

So v i t p nhi u bên đớ ễ ượ ạc t o b i g n sóng c aở ợ ủ ngu n cung c p, hay b ng s di chuy n l n m t cách ng uồ ấ ằ ự ể ộ ẫ nhiên v c s lề ả ố ượng v n t c c a n t c uậ ố ủ ệ ấ ki n ch đ ng th đ ng (g i nhi u Johnson hay nhi uệ ủ ộ ụ ộ ọ ễ ễ tr ng, nhi u v ch), ho c trình đ gây b i sắ ễ ặ ộ ự gi m đ t ng t thông lả ộ ộ ượng qua m t n c m, thi t b đo cóộ ệ ả ế ị th b can nhi u t bên để ị ễ ược gi i thích nh sau ả

1 Can nhi u t n s th p ễ ầ ố ấ Khi dây d n n ngu n cungẫ ệ c p ấ ac ch y song song g n v i đ u dây tín hi u đo, thìạ ầ ầ ệ nhi u m nh ễ ac (t n s 50Hz) s can nhi u vào đ u tín hi u đoầ ố ẽ ễ ầ ệ hi u ng n dung gi a dây d n ệ ứ ệ ữ ẫ

phát di đ ng công su t cao, độ ấ ượ ắc l p đ t g n thi t bặ ầ ế ị đo t o tín hi u t n s cao Các tín hi u cao t n đóạ ệ ầ ố ệ ầ đ u có th can nhi u vào thi t b đo, tín hi u cao t n có thề ể ễ ế ị ệ ầ ể ch nh l u b ng c u ki n bán d n có thi t bỉ ằ ấ ệ ẫ ế ị đo, nh v y s tác đ ng đ n k t qu đo n áp khôngư ậ ẽ ộ ế ế ả ệ mong mu n th hi n dố ể ệ ưới d ng khác phép đo,ạ làm cho k t qu đo sai hoàn toàn M t s phép đo ế ả ộ ố dc ti n hành ế m đo m ch có c n áp ể ả ệ dc và n áp c a tínệ ủ hi u t n s cao Các phép đo n áp ệ ầ ố ệ dc s khơng xác n uẽ ế không l c b n áp cao t n trọ ỏ ệ ầ ước tín hi u đo đệ ược ch l u thi t b đo ế ị

Các cách phòng ng a kh c ph c phép đo đ lo iừ ắ ụ ở ể ạ

b can nhi u cao t n ỏ ễ ầ

1 Trước tiên bao b c có hi u qu thi t b đo đ không bọ ệ ả ế ị ể ị can nhi u tr c ti p vào thi t b đo ễ ự ế ế ị

2 Thi t b đo ph i đế ị ả ược n i đ t ố ấ

tuy n) s có t i đ u dế ẽ ầ ướ ại d ng n áp dc Các đài phátệ qu ng bá đ a phả ị ương th nh tho ng nghe đỉ ả ược ngố nghe n tho i can nhi u ệ ễ

Hình 1.3 – M ch b m t n i đ t d u vàoạ ị ấ ố ấ ầ

4 Khi th c hi n phép đo ự ệ dc t i m có c n áp ể ả ệ dc cũng nh n áp cao t n, n áp cao t n có th gây m c dịngư ệ ầ ệ ầ ể ứ n l n ch y qua đ u que đo b i đ u que đo g n nh đệ ả ầ ầ ầ ược ng n m ch v i b máy đ i v i tín hi u cao t n thông qua nhắ ệ ố ệ ầ ả hưởng n dung, có th làm nóng đ u que đo (th c t x yệ ể ầ ự ế ả đo n áp ệ dc trong máy phát) M c n i ti p cu n c mắ ố ế ộ ả RF v i đ u que đo đ lo i b tình tr ng S d ng m ầ ể ỏ ụ khuy ch đ i thu t toán ch đ vi sai s làm gi m tín hi uế ậ ế ộ ẽ ả ệ nhi u đ ng kênh r t c b n, có th lo i b nhi u đ ng kênh lênễ ấ ả ể ỏ ễ đ n m c 100dB (N u m c dù có d phòng nhi u cao t nế ứ ế ặ ự ễ ầ trên, h hõng h th ng có th t t ng đ n t ng khác, thìư ệ ố ể ầ ế ầ nguyên nhân có th v b o v , n i đ t, m ch l c cu nể ỏ ả ệ ố ấ ọ ộ c m cao t n, c n ph i ki m tra k v n đ đó) ả ầ ầ ả ể ỹ ầ ề

1.7.4 V b o v ỏ ả ệ

(i) ki u l p b o v , (ii) đ c tính c a v t li u làm l p b o vể ả ệ ặ ủ ậ ệ ả ệ (iii) đ h c a l p b o v ộ ủ ả ệ

Trường nhi u có th n trễ ể ệ ường ho c t trặ ường Các l pớ b o v b ng t tính s d ng v t li u s t t nh s t Các l pả ệ ằ ụ ậ ệ ắ ắ b o v tĩnh n s d ng v t li u d n n không nhi m t nhả ệ ệ ụ ậ ệ ẫ ệ ễ nhôm Các v t li u d n n có đ c tính n mơi nên sậ ệ ẫ ệ ặ ệ ẽ h p th nhi u n trấ ụ ễ ệ ường tĩnh Ngoài vi c h p th ,ệ ấ ụ nhi u s gi m s ph n x c a n trễ ẽ ả ự ả ủ ệ ường kh i l pỏ b o v Đ h p th nhi u t l v i đ dày c a v t li u Sả ệ ộ ấ ụ ễ ỷ ệ ộ ủ ậ ệ ự ph n x s x y có gián đo n tr kháng đ c tr ng gi a l pả ẽ ả ặ ữ b o v môi trả ệ ường xung quanh l p b o v ả ệ

1.7.5 N i đ t ố ấ

Có đường d n tr l i m c đ t b ng m ch in, thẫ ứ ấ ả ường đường m ch r ng có n tr r t th p Dây tín hi u c n ph iạ ộ ệ ấ ấ ệ ầ ả đ t g n v i đặ ầ ường n i đ t đ gi m nh hố ấ ể ả ả ưởng n c m.ệ ả Đường m c đ t m ch b ng m ch s đứ ấ ả ẽ ược n i v i đố ường đ t hi u d ng ấ ệ ụ

M c đ t, nh m ch ứ ấ , khơng đúng, b i n áp đở ệ ược b c l chi u dài ọ ộ ề Zp ph n t II s đầ ẽ ược n i tr l i ph nố ầ t I nh Ả ưởng s x u n u ph n t I có đ nh y cao, ho c n uẽ ấ ế ầ ộ ặ ế ph n t II thi t b công su t l n ầ ế ị ấ

Các cách n i đ t nh m ch ố ấ a b, thích h p, nh t làợ ấ đ i v i tín hi u có t n s 10MHz, n u ý ch n đ tránhố ệ ầ ố ế ọ ể vi c hình thành vịng đ t ệ ấ

Hình 1.5 - N i đ t đúngố ấ

1.8 SO SÁNH THI T B ĐO TẾ Ị ƯƠNG T VÀ THI T B ĐOỰ Ế Ị

S Ố

Các thi t b đo tế ị ương t s d ng đ l ch c a kim ch th doự ụ ộ ệ ủ ỉ ị tương tác gi a dòng n t trữ ệ ường, ho c gi a hai t trặ ữ ường Đa s b ph n c c u đ ng đ u có ma sát, nên có nhi u h nố ộ ậ ấ ộ ề ề ch (nh gi i h n t n s cao, đ nh y, sai s t i) cácế ầ ố ộ ố ả sai s Trong đ ng h đo s , không liên quan đ n s làmố ồ ố ế ự l ch, s ch th đệ ố ỉ ị ược đ c b hi n th (hi n th b ng tinh thọ ộ ể ị ể ị ằ ể l ng hay b ng LED), nên đ ng h đo s khơng có sai sỏ ằ ồ ố ố nh c a đ ng h đo tư ủ ồ ương t Các u m c a thi t b đoự ể ủ ế ị s so v i lo i đ ng h đo tố ồ ương t nh sau a) u m c aự Ư ể ủ đ ng h đo s so v i đ ng h đo tồ ố ồ ương t ự

1 Đ xác cao (thông d ng 0,0005% hay 5ppm) ộ ụ

2 Đ rõ cao (khi s lộ ố ượng đo th hi n b ng ch s ,ể ệ ằ ữ ố nên s không thay đ i giá tr c a nó) (đi n hình 1ppm) ẽ ổ ị ủ ể

3 Đ phân gi i t t h n (tình tr ng khơng rõ ràng ch b gi iộ ả ố ỉ ị h n nhi u nh t m t ch s ) ề ấ ộ ữ ố

4 Khơng có sai s th sai ố ị

10Mvà n dung vào th p 40pF) v y sai s t iệ ấ ậ ố ả không đáng k ể

7 Tr kháng vào h u nh không thay đ i t t c cácở ầ ổ ấ ả thang đo

8 S đ nh chu n t ngu n m u bên đ ng h làự ị ẩ ẫ ồ hoàn toàn n đ nh ổ ị

9 Khơng có sai s d ng sóng tín hi u ố ệ

10 Hi n th c c tính t đ ng, có kh t đ ng ch nh 0ể ị ự ự ộ ả ự ộ ỉ t đ ng chuy n thang đo Các thang đo thay đ i theo n cự ộ ể ổ ấ th p phân thay thang đo , nên có s lậ ố ượng thang đo h n, khơ ả m r ng thang đo l n h n ộ

11 Có kh x lý s đo b ng máy tính Các s li u đoả ố ằ ố ệ có th để ượ ưc l u tr truy su t b t kỳ lúc ữ ấ ấ

12 Có kh x lý tín hi u đo dãi t n s r ng h n.ả ệ ầ ố ộ 13 Thao tác đo đ n gi n, ch c n n nút n đ thi t l p l iơ ả ỉ ầ ấ ấ ể ế ậ t đ ng xác thi t b đo cho s li u đo m i ự ộ ế ị ố ệ

14 Có kh k t h p nhi u thi t b đo vào m t thi t bả ế ợ ề ế ị ộ ế ị b ng k thu t s Có th l p trình phép đo d dàng ằ ỹ ậ ố ể ậ ễ

15 Thi t b đo g n k t c u ch c ch n h n.ế ị ọ ế ấ ắ ắ b) Các nhược m c a đ ng h đo s ể ủ ồ ố

1 C n ph i có ngu n cung c p s d ng vi m chầ ả ấ ụ (IC)

2 Các đ i lạ ượng thay đ i ch m, nh n p t không thổ ậ ụ ể quan sát Các đ ng h tồ ương t có th quan sát bi nự ể ế thiên nh đo th t n phân ụ ệ

đích đo th diode m t s đ ng h đo s (t c ch c đoử ộ ố ồ ố ứ ứ m c s t áp ti p giáp ứ ụ ế pn)

4 Giá thành cao, nh ng giá thành s gi m xu ng theo sư ẽ ả ố ự phát tri n c a công ngh ch t o IC m i V n nhi uể ủ ệ ế ẫ ề tranh lu n gi a l i th c a thi t b đo tậ ữ ợ ế ủ ế ị ương t so v i cácự hi n th s Tuy nhiên, u m c a thi t b đo s có ph nể ị ố ể ủ ế ị ố ầ tr ng h n lo i thi t b đo tọ ế ị ương t , nên thi t b đoự ế ị s ngày tr nên thông d ng h n, nh t giá thành c aố ụ ấ ủ thi t b đo s gi m xu ng Trong h th ng đo r t ph c t p,ế ị ố ả ố ệ ố ấ ứ c c u đo tơ ấ ương t ch th kim có th th hi n b ng hình v trênự ỉ ị ể ể ệ ằ ẽ máy tính ngồi hi n th s ể ị ố

1.9 CH N KHO NG ĐO T Đ NG VÀ ĐO T Đ NG Ọ Ả Ự Ộ Ự Ộ Kho ng đo t đ ng s đ nh v d u ch m th p phân m tả ự ộ ẽ ị ị ấ ấ ậ ộ cách t đ ng đ nh n đự ộ ể ậ ược đ phân gi i t i u N u s ch thộ ả ố ế ố ỉ ị 200, thi t b đo s ½ - ch s s t đ ng đế ị ố ữ ố ẽ ự ộ ược chuy nể m ch đ n thang đo có đ nh y cao h n, n u giá tr hi n thạ ế ộ ế ị ể ị cao h n 1999, thang đo có đ nh y h n ti p theo s ộ ế ẽ ược ch n B đ m b gi i mã s thay đ i v trí d u ch m th pọ ộ ế ộ ả ẽ ổ ị ấ ấ ậ phân yêu c u kho ng đo t đ ng M t đ ng h đo t đ ngầ ả ự ộ ộ ồ ự ộ hồn tồn ch c n tín hi u c n đo có t i hai đ u vào c a đ ng hỉ ầ ệ ầ ầ ủ ồ đo u ch nh đ đo thơng s nào, cịn sau tồn b ti nề ỉ ể ố ộ ế trình đo (chính 0, ch th c c tính, thang đo, hi n th ) s đỉ ị ự ể ị ẽ ược ti nế hành t đ ng Đ i v i thi t b đo hi n đ i, xu hự ộ ố ế ị ệ ướng k tế h p nhi u thi t b đo vào m t thi t b Ví d , H th ng giám sátợ ề ế ị ộ ế ị ụ ệ ố thơng tin có thi t b đo nh sau: ế ị

1 Máy t o tín hi u RF ệ Máy t o tín hi u AF ệ

ồ ấ

4 Voltmeter s ố

5 Đ ng h đo công su t AFồ ấ

9 Máy phân tích ph ổ 10 Máy hi n sóng nh sệ ố

B t kỳ thi t b đo s thi t b đo có thấ ế ị ố ế ị ể hình thành ho t đ ng theo l p trình Ch đ làm vi c đạ ộ ậ ế ộ ệ ược ch n, thi t b đo s đọ ế ị ẽ ược ch n, lo i phép đo yêu c u đọ ầ ược l p trình theo l nh, nên tín hi u s đậ ệ ệ ẽ ược hi n th hay để ị ược in ra, toàn b độ ược u n b ng bàn phím Phép đo theoề ể ằ chương trình máy tính g i đo t đ ng ọ ự ộ

1.10 ĐO TRONG M CH (ICT) Ạ

Vi c đo th m ch có th đo th IC m c đ nh hayệ ể ứ ộ ỏ trung bình mà không c n tháo IC kh i m ch Đi m m u ch tầ ỏ ể ấ ố c a ICT giao di n BON Các đ u k p đ u que đo bủ ệ ầ ẹ ầ ộ giao ti p s đế ẽ ược b t đ g n đậ ể ắ ượ ảc t i, n i ch c ch n đ n mố ắ ắ ế ể c n đo th Chầ ương trình đo th t đ ng s cung c p d li uử ự ộ ẽ ấ ữ ệ vào đ đo th linh ki n Ví d , đ đo th m t IC, b đo thể ệ ụ ể ộ ộ m ch s truy xu t b ng tr ng thái cho IC t RAM c aạ ẽ ấ ả ủ thi t b đo th t đ ng (ATE), s so sánh v i d li u c aế ị ự ộ ẽ ữ ệ ủ IC c n đo th v i b ng tr ng thái xác ầ ả

1.11 K THU T S D NG THI T B ĐO ĐI N TỸ Ậ Ử Ụ Ế Ị Ệ Ử

Phép đo c n ph i đầ ả ược th c hi n m t cách c n th n ệ ộ ẩ ậ ự th hi n s li u đo ph i phù h p sau có tính tốn đ nể ệ ố ệ ả ợ ế gi i h n v đ nh y, đ xác kh c a thi t ề ộ ộ ả ủ ế ị đo

hi m cho s an toàn c a ngể ự ủ ười đo thi t b đo Các k thu t đoế ị ỹ ậ sau c n ph i tuân theo đo th hay th c hi n phép đoầ ả ự ệ vi c ch n đoán h h ng, s a ch a b o dệ ẩ ỏ ữ ả ưỡng thi tế b n t ị ệ

1 N i thi t b đ n ngu n n lố ế ị ế ệ ướ ố ơi, t t h n h t thông quaế đ u n i ba chân, th c hi n b t ngu n cho h th ng theo trìnhầ ố ự ệ ậ ệ ố t sau: Các m quan tr ng đự ể ọ ược chuy n m ch ON đ u tiên,ể ầ ti p theo đóng [ON] ngu n cung c p, sau đóng [ON] thi tế ấ ế b đo, cu i đóng ngu n cung c p cho m ch c n đo th ị ố ấ ầ Khi t t (chuy n m ch sang OFF), trình t ngắ ể ự ượ ạc l i, trình t ph i đự ả ược th c hi n ngự ệ ượ ạc l i: trước tiên t t ngu nắ cung c p cho m ch c n đo, ti p theo t t thi t b đo, sau t tấ ầ ế ắ ế ị ắ ngu n cung c p cu i ng t n lồ ấ ố ắ ệ ưới Đi u s b oề ẽ ả v thi t b đo thi t b c n đo kh i xung đ Khôngệ ế ị ế ị ầ ỏ ộ hàn hay tháo m i hàn linh ki n ngu n cung c p b t ố ệ ấ ậ

2 B t kỳ lúc ph i t t thi t b đo n u thi t bấ ả ắ ế ị ế ế ị đo chuy n m ch sang đóng [on] sau c n ph iể ầ ả có kho ng th i gian đáng k đ cho phép t thi t x ả ể ể ụ ế ả

3 Các thi t b đo th c n ph i đế ị ầ ả ược n i đ t m t cách hi uố ấ ộ ệ qu đ gi m thi u bi n thiên c a nhi u ả ể ả ể ế ủ ễ

5 Khi giá tr đo b ng 0, đ ng h đo c n ph i ch th b ngị ằ ồ ầ ả ỉ ị ằ 0, n u khơng c n ph i đế ầ ả ược ch nh phù h p ỉ ợ

6 Không s d ng đ u đo có kích thử ụ ầ ướ ớc l n chúng có th gây ng n m ch Các đ u que đo c n ph i nh n nh t n u cóể ắ ầ ầ ả ọ ấ ế th để ược

7 Đi m quan tr ng k t n i phép đo t i m đo th :ể ọ ế ố ể hãng ch t o thi t b ế ị ường quy đ nh m đo th t iị ể v trí thu n ti n b ng m ch in Đi n tr , m c n ápị ậ ệ ả ệ ứ ệ dc, m c n áp tín hi u d ng sóng c a tín hi u s đứ ệ ệ ủ ệ ẽ ược quy đ nh cho m i m đo th (đi m đo th thị ỗ ể ể ường ch t l pố ắ đ ng b ng m ch in) Các m đo th có m ch đ m t tứ ả ể ệ ố nh t đ tránh nguy hi m t i cho m ch c n đo Các m đoấ ể ể ả ầ ể th đử ược thi t k b i nhà chun mơn có kinh nghi m, khiế ế ệ c n kh o sát thi t b , không đầ ả ế ị ược b qua m đo th trongỏ ể trình s a ch a ữ

8 Thông thường đ u que đo mang d u dầ ấ ương âm đ iố v i phép đo n áp dòng n m ch Ngu n pin bênớ ệ ệ đ ng h đo s có c c tính ngồ ẽ ự ượ ức l i, t c đ u que đo âmầ c a ngu n pin đ ng h đo s đủ ồ ẽ ược n i đ u que đố ầ ược đánh d u dấ ương (que đo màu đen) ngượ ạc l i, nh th hi n ể ệ Th c t c n ph i nh đo th diode, t n phân,ự ế ầ ả ụ ệ transistor vi m ch

9 N u m đo th không cho trế ể ước, ho c n u cácặ ế phép đo th c hi n t i m khác nhau, c n ph iự ệ ể ầ ả ý m nh sau: a) Khi đo n áp ể ệ dc, phép đo c nầ ph i đả ược th c hi n t i linh ki n th c t , đ i v i viự ệ ệ ự ế ố m ch đo tr c ti p chân b) S d ng đ u k p đo th ICạ ự ế ụ ầ ẹ đ th c hi n phép đo chân c a IC c) Khi c n đo tínể ự ệ ủ ầ hi u m ch in b ng m ch, nên k p đ u đo chânệ ả ẹ ầ c a c u ki n n t đủ ấ ệ ệ ược n i v i đố ường m ch in d) Khi th cạ ự hi n phép đo b ng m ch, c n ph i đ m b o r ng ICệ ả ầ ả ả ả ằ khơng b n tích tĩnh thi t b đo e) Khi ki m tra h m ch,ị ệ ế ị ể tháo m t đ u c a c u ki n n t r i th c hi n phép đo.ộ ầ ủ ấ ệ ệ ự ệ N u c u ki n không đế ấ ệ ược tháo m t đ u, c u ki n khácộ ầ ấ ệ m c song song v i c u ki n nghi ng s ch th không đáng tinắ ấ ệ ẽ ỉ ị c y Có th ki m tra c u ki n nghi ng b ng c u đo Khi tháoậ ể ể ấ ệ ằ ầ m i hàn kh i b ng m ch in khó khăn có th c t đố ỏ ả ể ắ ường m ch in liên quan, d dàng hàn l i v t c t h n so v i vi cạ ễ ế ắ ệ tháo m i hàn c u ki n đ đo r i hàn l i, nh ng hàn l i v tố ấ ệ ể ế c t, c n đ phòng m i hàn b n t không x y ắ ầ ề ố ị ứ ả

f) Vi c tháo hàn IC m t trình ph c t p c nệ ộ ứ ầ ph i h t s c c n th n C n ph i tháo m i hàn cho IC đ đo thả ế ứ ẩ ậ ầ ả ố ể ch xác minh ch c ch n phép đo b ng m ch cho th yỉ ắ ắ ả ấ IC th c s h ng ự ự ỏ

CÂU H I VÀ BÀI T PỎ Ậ

1 Th phế ương pháp đo tr c ti p (khái ni m, bi u th c,ự ế ệ ể ứ ví d )?ụ

2 Th phế ương pháp đo gián ti p (khái ni m, bi uế ệ ể th c, ví d )?ứ ụ

3 Th phế ương pháp đo tương quan (khái ni m, đ cệ ặ m, ví d )?ể ụ

4 Nêu m t s phộ ố ương pháp đo khác?

5 Đ nh nghĩa thi t b đo?ị ế ị

6 Nêu tên thi t b đo đ n gi n?ế ị ả Nêu tên thi t b đo ph c t p?ế ị ứ

8 Nêu đ nh nghĩa m u chu n? Chúng thu c thi t b đo đ nị ẫ ẩ ộ ế ị

gi n hay ph c t p?ả ứ

9 Nêu đ nh nghĩa thi t b chuy n đ i đo lị ế ị ể ổ ường? Nó thu cộ

thi t b đo đ n gi n hay ph c t p?ế ị ả ứ

10.Nêu đ nh nghĩa thi t b so sánh? Nó thu c thi t b đo đ nị ế ị ộ ế ị

gi n hay ph c t p?ả ứ

11.Nêu đ nh nghĩa d ng c đo? Nó thu c thi t b đo đ n gi nị ụ ụ ộ ế ị ả

hay ph c t p?ứ

12.Nêu tên nh t đ c tính c b n c a thi t b đo?ấ ặ ả ủ ế ị 13.Nêu đ nh nghĩa đ nh y c a thi t b đo, bi u th c đị ộ ủ ế ị ể ứ ộ

nh y?ạ

CH

ƯƠ

NG – ĐÁNH GIÁ SAI S ĐO L

Ố

ƯỜ

NG

2.1 KHÁI NIÊM V SAI SỀ Ố

Đo lường s so sánh đ i lự ượng ch a bi t (đ i lư ế ượng đo) v i đ i lớ ượng chu n hóa (đ i lẩ ượng m u ho c đ i lẫ ặ ượng chu n) Quá trình so sánh nh v y bao gi có sai l ch.ẩ ậ ệ Trong th c t khó xác đ nh tr s th c đ i lự ế ị ị ố ự ượng đo Vì v yậ tr s đị ố ược đo cho b i thi t b đo đở ế ị ược g i tr s tin c y đọ ị ố ậ ược (expected value) B t kỳ đ i lấ ượng b nh hị ả ưởng nhi uề thơng s Do k t qu ph n ánh tr s tin c yố ế ả ả ị ố ậ Cho nên có nhi u h s (factor) nh ệ ố ả ưởng đo lường liên quan đ n thi t b đo Ngồi có nh ng h s khácế ế ị ữ ệ ố liên quan đ n ngế ườ ụi s d ng thi t b đo Nh v y đ chínhế ị ậ ộ xác c a thi t b đo đủ ế ị ược di n t dễ ả ưới hình th c sai sứ ố

Khái ni m sai s :ệ ố đ chênh l ch gi a k t qu đo giáộ ệ ữ ế ả tr th c c a đ i lị ự ủ ượng đo Nó ph thu c vào nhi u y u t nh :ụ ộ ề ế ố thi t b đo, phế ị ương th c đo, ngứ ười đo… Sai s có ý nghĩaố quan tr ng khơng k t qu đo, cho phép đánh giá đọ ế ả ược độ tin c y c a k t qu đo ậ ủ ế ả

2.2 NGUYÊN NHÂN GÂY SAI SỐ Các nguyên nhân gây sai s g m:ố

- Nguyên nhân ch quan:ủ sai l m c a ngầ ủ ười đo, nh đ cư ọ k t qu đo sai, thi u thành th o thao tác, phế ả ế ương pháp ti n hành đo khơng h p lí, ế ợ

* Các ngu n sai s : ồ ố Thi t b đo không đo đế ị ược tr s chínhị ố xác nh ng lý sau:ữ

-Không n m v ng nh ng thông s đo u ki n thi tắ ữ ữ ố ề ệ ế

k ế

-Thi t k nhi u khuy t m.ế ế ề ế ể

-Thi t b đo không n đ nh s ho t đ ng.ế ị ổ ị ự ộ -B o trì thi t b đo kém.ả ế ị

-Do ngườ ậi v n hành thi t b đo không đúng.ế ị

-Do nh ng gi i h n c a thi t k ữ ủ ế ế

2.3 PHÂN LO I SAI S Ạ Ố

Có nhi u cách phân lo i sai s khác nhau: phân lo i theoề ố ngu n g c,nguyên nhân ố

2.3.1 Phân lo i sai s theo ngu n g c gây sai sạ ố ồ ố ố

+ Sai s thơ: ố Các sai s thơ có th quy cho gi i h n c a cácố ể ủ thi t b đo ho c sai s ngế ị ặ ố ười đo:

• Sai l m (Gross error):ầ m t cách t ng quát sai s doộ ổ ố l i l m c a ngỗ ầ ủ ườ ụi s d ng thi t b đo nh vi c đ c saiế ị ệ ọ k t qu , ho c ghi sai, ho c s d ng sai không theoế ả ặ ặ ụ qui trình ho t đ ng ộ

+ Sai s h th ng (Systematic error):ố ệ ố Sai s nh ng y uố ữ ế t thố ường xuyên hay y u t có quy lu t tác đ ng, làm choế ố ậ ộ sai s c a l n đo gi ng ho c thay đ i theo quyố ủ ầ ố ặ ổ lu t, Ngun nhân thậ ường tính khơng hồn h o c a thi t b ,ả ủ ế ị u ki n môi trề ệ ường tác đ ng ộ

Sai s thi t b đo:ố ế ị Các ph n t c a thi t b đo có sai sầ ủ ế ị ố cơng ngh ch t o, s lão hóa s d ng Đ làm gi m saiệ ế ự ụ ể ả s b ng cách b o trì đ nh kỳ cho thi t b đo.ố ằ ả ị ế ị

Sai s nh hố ả ưởng u ki n môi trề ệ ường: c th nhụ ể nhi t đ tăng cao, áp su t tăng, đ m tăng, cệ ộ ấ ộ ẩ ường đ nộ ệ trường ho c t trặ ường tăng đ u nh ả ưởng đ n sai s c aế ố ủ thi t b đo lế ị ường Gi m sai s b ng cách gi cho uả ố ằ ữ ề ki n mơi trệ ường thay đ i ho c b (compensation) đ iổ ặ ổ ố v i nhi t đ đ m Và dùng bi n pháp b o v ch ng nhớ ệ ộ ộ ẩ ệ ả ệ ố ả hưởng tĩnh n t trệ ường nhi u Sai s h th ng đ u có nhễ ố ệ ố ề ả hưởng khác tr ng thái tĩnh tr ng thái đ ng:Ở ạ ộ

Ở tr ng thái tĩnhạ sai s h th ng ph thu c vào gi i h nố ệ ố ụ ộ c a thi t b đo ho c qui lu t v t lý chi ph i s ho t đ ng c aủ ế ị ặ ậ ậ ố ự ộ ủ

tr ng thái đ ng

Ở ạ ộ sai s h th ng s không đáp ng theoố ệ ố ự ứ t c đ thay đ i nhanh theo đ i lố ộ ổ ượng đo

Đ i v i sai s h th ng: x lí b ng cách c ng đ i s giá trố ố ệ ố ằ ộ ố ị c a sai s h th ng vào k t qu đo, ho c hi u ch nh l i máyủ ố ệ ố ế ả ặ ệ ỉ móc, thi t b đo v i máy m uế ị ẫ

đo S n y sinh sai s ng u nhiên nhi u nguyên nhân kháchự ả ố ẫ ề quan tác đ ng lên đ i tộ ố ượng đo, thi t b đo, ngế ị ười đo

Ví d :ụ gi s n áp đả ệ ược đo b i m t vôn k đở ộ ế ược đ cọ cách kho ng phút M c dù vôn k ho t đ ng u ki nả ặ ế ộ ề ệ môi trường không thay đ i đổ ược chu n hóa trẩ ước đo đ i lạ ượng n áp xem nh khơng thay đ i Khi tr s đ cệ ổ ị ố ọ c a vơn k có thay đ i chút S thay đ i khơng đủ ế ổ ự ổ ược hi uệ ch nh b i b t kỳ phỉ ấ ương pháp đ nh chu n khác, sai sị ẩ ố ng u nhiên gây ra.ẫ

+Sai s gi i h n (Limiting Error) ố ớ ạ sai s tố ương đ i khiố k t qu đo v tr l ch toàn thang:ế ả ị ị ệ

[%] 100

max

max X

X

M

∆ =

δ , Xmax: giá tr toàn thang.ị

Khi k t qu đo v trí thang đo nh h n v trí l ch toànế ả ị ỏ ị ệ thang sai s tố ương đ i tăng lên Nh v y m t y u t quanố ậ ộ ế ố tr ng đo lọ ường k t qu đo g n v trí tồn thang càngế ả ầ ị t t.ố

Ví dụ: Dùng vơn mét thang đo 300V, c p xác 2%, tínhấ sai s tố ương đ i đo n áp 120V? ố ệ

2.3.2 Phân lo i theo s ph thu c c a sai s vào đ i lạ ự ụ ộ ủ ố ạ ượng đo

- Sai s m (sai s c ng) sai s không ph thu c vàoố ể ố ộ ố ụ ộ giá tr đ i lị ượng đo

- Sai s đ nh y (sai s nhân) sai s ph thu c vào giá trố ộ ố ố ụ ộ ị đ i lạ ượng đo

2.3.3 Phân lo i theo v trí sinh sai sạ ị ố

- Sai s phố ương ti n đo sai s phệ ố ương ti n đo khơngệ hồn h o G m: sai s h th ng, sai s ng u nhiên, sai s mả ố ệ ố ố ẫ ố ể 0, sai s đ nh y, sai s c b n, sai s ph , sai s đ ng, sai số ộ ậ ố ả ố ụ ố ộ ố tĩnh

- Sai s c b n c a phố ả ủ ương ti n đo sai s c a phệ ố ủ ương ti n đo s d ng u ki n tiêu chu nệ ụ ề ệ ẩ

- Sai s ph c a phố ụ ủ ương ti n đo sai s sinh s d ngệ ố ụ phương ti n đo u ki n không tiêu chu nệ ề ệ ẩ

- Sai s tĩnh sai s c a phố ố ủ ương ti n đo đ i lệ ượng đo không bi n đ i theo th i gianế ổ

- Sai s đ ng sai s c a phố ộ ố ủ ương ti n đo đ i lệ ượng đo bi n đ i theo th i gianế ổ

2.4 BI U TH C BI U DI N SAI SỂ Ứ Ể Ễ Ố

- Sai s t đ i:ố ệ ố hi u gi a k t qu đo đệ ữ ế ả ược v i giá trớ ị th c c a đ i lự ủ ượng đo

t

đo X

X

X = −

∆

- Sai s tố ương đ i chân th c:ố ự giá tr t đ i c a t sị ệ ố ủ ỉ ố gi a sai s t đ i vàữ ố ệ ố

giá tr th c c a đ i lị ự ủ ượng đo

[%] 100

t

X X ∆ = δ

- Sai s tố ương đ i danh đ nh:ố ị

[%] 100

đ d

X X ∆ = δ

[%] 100 đm q X X ∆ = δ

Trong đó: Xdm= Xmax -Xmin : giá tr đ nh m c c a thang đo.ị ị ứ ủ

N u giá tr thang đo: 0ế ị ÷ Xmax Xđm=Xmax (giá tr tồn thang -ị

full-scale)

+ Đ xác (Accurate) : ộ M c đ g n giá tr th c c aứ ộ ầ ị ự ủ đ i lạ ượng đo giá tr đo đị ược:

t đo t X X X 1

A= − − .100 [%]

+ Đ tộ ương đ i: ố = − − 100=100−δ

t đo t X X X 100 a

Ví d :ụ n áp đ u n tr có tr s ệ ầ ệ ị ố tin c yậ 50V Dùng vôn k đo đế ược 49 V

Nh v y sai s t đ i:ư ậ ố ệ ố ∆U =1V

Sai s tố ương đ i:ố 100% 2%

50V 1V

ct = × =

δ

Đ xác:ộ A=1−0,02=0,98; a=98%=100%−2% + Đ rõ (Precision): Đánh giá m c đ gi ng c a m iộ ứ ộ ố ủ ỗ k t qu đo v i nhi u k t qu đo khác c a m t đ i lế ả ề ế ả ủ ộ ượng đo nh t v i máy đo u ki n đo:ấ ề ệ

n n X X − − =1 Xi

i

P

n

X : tr s trung bình c a n l n đo, Xị ố ủ ầ i - k t qu c a l nế ả ủ ầ đo th i.ứ

Ví d :ụ X5= 97 – K t qu đo c a l n đo th 5ế ả ủ ầ ứ

n

X =101,1 - tr s trung bình c a 10 l n đoị ố ủ ầ

Tính xác c a k t qu đo Xủ ế ả i : 101,1 0,96 96%

1 , 101 97

2.5 PHÂN TÍCH THƠNG KÊ ĐO LƯỜNG

ng d ng hàm phân b ng u nhiên đ đánh giá sai s

Ứ ụ ố ẫ ể ố

ng u nhiên.ẫ

Thông thường sai s ng u nhiên m t s l n nh ng tácố ẫ ộ ố ữ đ ng nh nh hộ ỏ ả ưởng, thường tính tốn đo lường có đ xác cao Đ i v i sai s ng u nhiên khơng x líộ ố ố ẫ được, ch có th đ nh lỉ ể ị ượng giá tr sai s ng u nhiên b ngị ố ẫ ằ lí thuy t xác su t th ng kê.ế ấ ố

V i sai s c a m i l n đo riêng bi t, sau lo i b saiớ ố ủ ỗ ầ ệ ỏ s h th ng hồn tồn có tính ch t c a m t s ki n ng uố ệ ố ấ ủ ộ ự ệ ẫ nhiên K t qu c a l n đo khơng ph thu c v i k t quế ả ủ ầ ụ ộ ế ả đo c a l n khác, ủ ầ su tấ hi n hoàn toàn ng u nhiên Tuyệ ẫ nhiên mu n áp d ng xác su t thông kê đ nghiên c u đánh giá,ố ụ ấ ể ứ tính tốn sai s ng u nhiên, c n th c hi n u ki nố ẫ ầ ự ệ ề ệ sau:

- T t c l n đo đ ph i ti n hành v i đ xácấ ả ầ ể ả ế ộ nh nhau: Nghĩa không nh ng đo m t máy, cùngư ữ ộ u ki n, mà v i c s th n tr ng, chu đáo nh Sai s ệ ả ự ậ ọ ố ệ th ng ph i nh h n so v i sai s ng u nhiên.ố ả ỏ ố ẫ

- Ph i đo nhi u l n, phép tính xác su t ch có m tả ề ầ ấ ỉ ộ s nhi u s ki n.ố ề ự ệ

2.5.1 Hàm phân b chu n sai số ẩ ố

Đ đánh giá sai s ng u nhiên ta c n bi n s ki n su t hi nể ố ẫ ầ ế ự ệ ấ ệ sai s thành m t s ki n ng u nhiên tuân theo m t s hàmố ộ ự ệ ẫ ộ ố phân b xác su t đó.ố ấ

hoàn toàn ng u nhiên aẫ 1, a2, a3, , an, sai s t đ i tố ế ố ương

ng x

ứ 1, x2, x3, , xn (xi=ai-X (i=1 n)

S p x p sai s theo giá tr đ l n thành t ng nhóm riêngắ ế ố ị ộ bi t Gi s có nệ ả sai s có tr s t 0÷0,01; n2 sai s có tr s tố ị ố ố ị ố

0,01÷0,02; T n su t xu t hi n m i nhóm sai s tầ ấ ấ ệ ỗ ố ương ng

ứ ν1=n1/n, ν2=n2/n Nh v y ta v đư ậ ẽ ược bi u đ phân bể ố

t n su t xu t hiên s theo đ l n sai s ầ ấ ấ ố ộ ố ν=ν(x) nh Hình 2.1.ư N u ti n hành r t nhi u l n đo hay s l n đo n ế ế ấ ề ầ ố ầ →∞, gi n đả

ν=ν(x) ti n t i đế ường cong trung bình p(x) nh hình v Hàm sư ẽ ố p(x) hàm phân b tiêu chu n sai s bi u th theo quy lu tố ẩ ố ể ị ậ phân b tiêu chu n có d ng hàm Gauss Trong ph n l nố ẩ ầ trường h p sai s đo lợ ố ường n t th c t đ u thích h pệ ự ế ề ợ v i quy lu t Bi u th c c a p(x) nh sau:ớ ậ ể ứ ủ

2

)

(x h e h x

p = −

π

Trong h tham s ph m ch t ố ẩ ấ (thơng s đo xác),ố Hình 2.2 bi u di n m t s d ng để ễ ộ ố ường cong p(x) v i thamớ s h khác nhau, h l n đố ường cong h p nh n, cóẹ ọ nghĩa xác su t sai s có tr s bé l n h n Thi t b ngấ ố ị ố ế ị ứ v i đớ ường cong có h l n có đ xác cao h n.ớ ộ

x

ν(x)

p(x)= lim ν(x) n→∞

-0,05 -0,01 0,01 0,05

Hình 2.1 - Bi u đ t n su t xu t hi n sai ể ồ ầ ấ ấ ệ

s ố Hình 2.2 - Hàm phân b tiêu chu n sai s ố ẩ ố

x p(x)

h1

0

2.5.2 H q a c a hàm phân b chu n sai s ệ ủ ủ ố ẩ ố

T hàm phân b sai s rút k t lu n nh sau:ừ ố ố ế ậ

- Xác su t xu t hi n sai s không ph thu c vào d u:ấ ấ ệ ố ụ ộ ấ p(xi)= p(-xi)

- Sai s có tr s bé xác su t xu t hi n l n:ố ị ố ấ ấ ệ n u |xế 1|<|x2| p(x1)>p(x2)

- Giá tr trung bình c a t t c sai s ng u nhiên n ị ủ ấ ả ố ẫ → ∞ b ng 0.ằ

+ Bi u th c vi phân c a hàm phân b sai s :ể ứ ủ ố ố

S lố ượng sai s có giá tr n m kho ng dx gi a x vàố ị ằ ả ữ x+dx dn=p(x).n.dx V y xác su t xu t hi n sai s có giá trậ ấ ấ ệ ố ị n m kho ng xằ ả ÷ x+dx là:

dx e h dx x p n dn

dp h2x2

)

( = − =

=

π - Bi u th c vi phân hàm phân b saiể ứ ố s ố

+ Bi u th c tích phân c a hàm phân b sai sể ứ ủ ố ố

- Xác su t xu t hi n sai s kho ng xấ ấ ệ ố ả 1÷ x2 tính

nh sau:ư

∫

∫

= − = < < 2 2 x x x2) x P(x1 x x h x dx e h dp π

- Xác su t xu t hi n sai s không vấ ấ ệ ố ượt tr s xị ố i>0

nào là:

∫

∫

∫

= − = −

=

< i i i

(Bi u th c để ứ ượ ục s d ng đ đánh giá đ tin c y c aể ộ ậ ủ

k t qu đo)ế ả

- Xác su t xu t hi n sai s kho ng - ấ ấ ệ ố ả ∞÷∞ b ng đoằ ta có:

1 ) (−∞ < x<∞ = P

- Nh v y P(|x|>xư ậ i) = - P(|x|<xi)

2.5.3 Chu n hóa hàm phân b sai sẩ ố ố

Nh ta bi t ế xác su t xu t hi n sai s có giá tr khơngấ ấ ệ ố ị vượt qua tr s xị ố i>0 là: < =

∫

−

i x x h dx e h i 2 ) x | x P(|

π - bi u th cể ứ dướ ấi d u tích phân khơng có ngun hàm, hàm tích phân phụ thu c vào tham s h xộ ố i, đ thu n ti n cho tính tốn ta lo iể ậ ệ

b b t tham s h b ng cách th c hi n chu n hóa hàm phân bỏ ố ằ ự ệ ẩ ố nh sau:ư

Thay x= ht2 vào bi u th c tính phân ta để ứ ược:

∫

∫

− = −

= < =

< i i

t t t

t

i dt e dt

h e h 2 i 2 2 ) t | t P(| ) x | x P(| π π

(trong ti =xih - g i h s phân b )ọ ệ ố ố

Đ t ặ i = ∫tie−t dt

0 2 ) (t π

φ - Hàm m t đ Laplace.ậ ộ

Ý nghĩa: Nh v y n u bi t đư ậ ế ế ược s phân b sai s , ta cóự ố ố th tính để ược xác su t xu t hi n nh ng l n đo có sai s mà trấ ấ ệ ữ ầ ố ị s c a l n h n hay bé h n m t giá tr sai s cho trố ủ ơ ộ ị ố ước Đi u có ý nghĩa th c t k t qu đo ta c n l y gi i h nề ự ế ế ả ầ ấ c a tr s sai s ph i b ng đ m b o xác v iủ ị ố ố ả ằ ả ả đ tin c y đó.ộ ậ

2.5.4 Các đ c s phân b ng d ng đo lặ ố ố ứ ụ ường

a Sai s trung bình bình phố ương

Gi s đo nhi u l n m t đ i lả ề ầ ộ ượng X, k t qu nh n đế ả ậ ượ ởc n l n đo tầ ương ng aứ 1, a2, , an sai s tố ương ng xứ 1,

x2, , xn

Xác su t xu t hi n sai s t i giá tr xấ ấ ệ ố ị i l n c n c a là:ậ ậ ủ

i x h i e dx

h dp = − i2

π

Xác su t xu t hi n c a c n l n đo coi nh xác su tấ ấ ệ ủ ả ầ ấ c a m t s ki n ph c h p, theo lý thuy t xác su t tính b ng tíchủ ộ ự ệ ứ ợ ế ấ ằ s c a xác su t c a s ki n đ c l p riêng r :ố ủ ấ ủ ự ệ ộ ậ ẽ

n x x x h n n

ph e dxdx dx

h dp

dp dp

P n

2 ) ( 2 2 2 + + +

−       = = π

Tìm u ki n c c tr c a hàm Pề ệ ự ị ủ ph, (coi h tham s bi n s ố ế ố

0 2 = − ⇔ =

∑

= n i i ph x h n dh dP

Do =

∑

= =σ

n x h n i i 2

1 - G i sai s trung bình bình phọ ố ương

Hàm phân b tiêu chu n sai s tr thànhố ẩ ố 2 2 ) ( σ π σ i x e x

p = −

Ta có σ

2 t

h t

x= = , v y sai s t đ i có th vi t xậ ố ệ ố ể ế i=tiσ k t qu đo có th vi t ế ả ể ế X=ai ± tiσ

N u ch n xế ọ i=σ hay ti=1 đ tin c y c a k t qu đo là:ộ ậ ủ ế ả

( ) (t ) (1) 0,683

1 2 = = = =

<

∫

e− dt

x

P i t

π φ

φ

N u ch n xế ọ i=3σ hay ti=3 đ tin c y c a k t qu đo là:ộ ậ ủ ế ả

( ) (t ) (3) 0,997

3 2 = = = =

<

∫

e− dt

x

P i t

π φ

φ

σ - đ tin c y cao.ộ ậ

Có nghĩa s 1000 l n đo m t đ i lố ầ ộ ượng có kho ng l n có sai s vả ầ ố ượt 3σ Người ta g i M=3ọ σ sai s c c đ i.ố ự

Tóm l iạ : - Giá tr trung bình bình phị ương:

n x n i i ∑ = = σ

- Sai s c c đ i: M=3ố ự σ b Tr s trung bình c ngị ố ộ

G i X giá tr th c c a đ i lọ ị ự ủ ượng đo, ta có sai s t đ iố ệ ố c a m i k t qu đo là: xủ ỗ ế ả i=ai-X (i=2 n)

Th c t không xác đ nh đự ế ị ược xi, nên X không xác đ nhị

được mà ch xác đ nh m t k t qu đo g n v i giá tr th cỉ ị ộ ế ả ầ ị ự t nh t, g i giá tr aế ấ ọ ị tb ph i giá tr có xác su t xu tả ị ấ ấ

hi n l n nh t, c n tìm giá tr này.ệ ấ ầ ị

Đ aể tb có xác su t l n nh t t t c sai s xấ ấ ấ ả ố 1, x2, , xn

cũng ph i có xác su t l n nh t, v y ả ấ ấ ậ

∑

= n i i x

ph i c c ti u Vì aả ự ể tb

g n v i tr s th c X nên có th thay aầ ị ố ự ể tb cho X bi u th cể ứ

tính xi

( )

∑

∑

= = − = = n i tb i n i

i a a

x f 2 Đ ể

∑

= n i i x

c c ti u ự ể =−

∑

− = ⇔

= ) ( n i tb i tb a a da df n a a a a n tb + + +

= -

Nh v y aư ậ tb có tr s b ng trung bình c ng c a t t c cácị ố ằ ộ ủ ấ ả

l n đo, tr s có xác su t l n nh t, t c g n tr s th cầ ị ố ấ ấ ứ ầ ị ố ự nh t ti n hành đo nhi u l n m t đ i lấ ế ề ầ ộ ượng c n đo X.ầ

N u l y aế ấ tb làm k t qu đo, xác đ nh đ xác đế ả ị ộ ộ

tin c y c a k t qu nh th nào?ậ ủ ế ả ế

Xác su t c a sai s có tr s không vấ ủ ố ị ố ượt qua m t giá trộ ị

µ cho trước là:

∫

− = = < − i t t i

tb X e dt

a P 2 ) (t ) ( π φ

µ ,

tb a i t σ µ =

Nh v y n u cho trư ậ ế ước đ tin c y, có nghĩa bi t xác su tộ ậ ế ấ P(|atb-X|<µ), t tra b ng xác đ nh đừ ả ị ược ti suy sai s ph iố ả

l a ch n ự ọ µ=tiσatb đ k t qu đo đ m b o đ tin c y cho.ể ế ả ả ả ộ ậ

Kho ng tin c y là: (aả ậ tb-µ, atb+µ)

S ki n l y aự ệ ấ tb k t qu đo có th coi nh m t s ki nế ả ể ộ ự ệ

ph c h p Xứ ợ tb xác đ nh t s ki n xu t hi n k t qu đoị ự ệ ấ ệ ế ả

ai Xi:

n X X X X n tb + + + =

Theo lý thuy t xác su t thơng kê ta có th tính sai s trungế ấ ể ố bình bình phương (phương sai) c a s ki n Xủ ự ệ tb theo công th

sau: n tb a σ σ =

c Sai s dố ư

Trên th c t tính tốn, khơng bi t X nên ta khơng bi tự ế ế ế sai s xố i, ta ch có th tính đỉ ể ược sai s t đ i gi aố ệ ố ữ

các l n đo so v i aầ tb, g i sai s d ọ ố Sai s d c a k t đoố ủ ế

εi=ai-atb (i=2 n)

Ta có :

∑

∑

= = = − = n i tb i n i

i a na

1

ε M t khác ặ

n x x a x X n i i i tb i i

∑

= − = − + = ε

Nh v y : ậ

∑

∑

∑

= = =       − = n i n i i i n

i i n

x x 2 ε Khai tri n ể

2      

∑

= n i i

x ta được:

∑

∑

∑

≠ = = + =       j i j i n i i n i

i x x x

x

1 2

1

Theo quy lu t phân b chu n, sai s có tr s t đ iậ ố ẩ ố ị ố ệ ố b ng nh ng trái d u có xác su t nh Nh v yằ ấ ấ ư ậ n u ti n hành đo m t s l n đ l n sai s y s t ng đôiế ế ộ ố ầ ủ ố ấ ẽ m t tri t tiêu nhau: ộ ệ

∑

i≠jxixj →0 đó:

∑

∑

= = =       n i i n i i x x 2

1 thay k t qu vào bi u th c ta có:ế ả ể ứ

∑ ∑ ∑ ∑ = = = = − =       − = n i i n i n i i i n i i x n n n x x 2 2 ε

Nh v y sai s trung bình bình phư ậ ố ương có th tính theo saiể s d nh sau:ố ư

2.5.5 ng d ng đ c s phân b đ xác đ nh k t qu đoỨ ụ ặ ố ố ể ị ế ả

t nhi u l n đoừ ề ầ

Gi s đo n l n m t đ i lả ầ ộ ượng X v i k t qu tớ ế ả ương ng làứ

a1, a2, , anđã lo i tr sai s h th ng, xác đ nh k t qu đoạ ố ệ ố ị ế ả

v i đ tin c y ộ ậ Ptc, nghĩa xác đ nh k t qu đo sai sô tị ế ả ệ

đ i tố ương ng cho xác su t xu t hi n sai s nh h n saiứ ấ ấ ệ ố ỏ s ch n không vố ọ ượt Ptc

D a vào k t qu đ c s trên, ta có th th c hi nự ế ả ặ ố ể ự ệ x lý k t qu đo t nhi u l n đo theo bử ế ả ề ầ ước nh sau:ư

Bước 1: L p b ng ghi ậ ả n k t qu đo nh n đế ả ậ ược:

i ai εi εi2

1 a1 ε1 ε12

2 a2 ε2 ε22

… … … …

n an εn εn2

Bước 2: Tính giá tr trung bình:ị n a a a a n tb + + + =

Bước 3: Tính sai s d n vào b ng trên:ố ề ả

εi=ai-atb (i=2 n)

Ki m tra sai s tính tốn: Ki m tra xem ể ố ể

∑

= = n i i

ε có

không, n u không ki m tra l i tính tốn t bế ể ước

Bước 4: Tính sai s trung bình bình phố ương:

Bước 5: Ch n h s phân b tọ ệ ố ố i: T đ tin c y ộ ậ Ptcvà s l nố ầ

đo n tra b ng phân b laplace xác đ nh đả ố ị ược h s phân b tệ ố ố i

Tuy nhiên thông thường n u s l n đo nh (1<n<11) ố ầ ỏ ường dùng phân b student đ x lý k t qu , tố ể ế ả i tra t b ngừ ả phân b Student B ng phân b Laplace Student có th xemố ả ố ể ph n ph l c.ầ ụ ụ

Ví d : Khi Pụ tc=0,997 b ng phân b c a tả ố ủ i thay đ i theoổ

s l n đo nh sau:ố ầ

n 10 15 20 ∞

ti 5,2 4,6 4,2 3,6 3,2 3,1

(Ptc=0,997, n=7 ) tra b ng ta có tả i=4,2

B ng 2.2 ả – B ng giá tr tả ị i ng v i xác su t tin c y Pứ ớ ấ ậ TC số

l n đo n khác nhauầ

Bước 6: Tính sai s c c đ i : M=tố ự i.σ

Bước 7: Ki m tra sai s thơ hay khơng: N u có |ể ố ế εi|>M

k t qu đo aế ả i có sai s thơ ố

N u khơng có b t kỳ sai s thơ th c hi n ti p bế ấ ố ự ệ ế ước

Bước 8: Xác đ nh sai s trung bình bình phị ố ương c a aủ tb:

n tb

a

σ σ =

Bước 9: Bi u di n k t qu đo:ể ễ ế ả

tb

a i

tb t

a

X = ± σ

Chú ý: Cu i cùng, ta ph i ý t i vi t hàng chố ả ế ữ s c a k t qu cu i cách tính t i sai s đo catalogố ủ ế ả ố ố s d ng c a máy đó.ử ụ ủ

Cách vi t hàng ch s c a k t qu sai s : ế ữ ố ủ ế ả ố

- Khi l y ấ tiσatbch c n l y v i hai s , b n thân m tỉ ầ ấ ố ả ộ đ i lạ ượng g n có tr s bé.ầ ị ố

- L y k qu aấ ế ả tb ph i ý l y s ch s sau d u ph y saoả ấ ố ữ ố ấ ả

cho b c c a s cu i c a khơng đậ ủ ố ố ủ ược th p h n b c c a 2ấ ậ ủ hai s c a ố ủ tiσatb

Ví d X=234,56ụ ± 1,06 ph i vi t l i là: X=234,7ả ế ± 1,1 Cách x lý sai s c a máy đo:ử ố ủ

Tr s sai s catalog c a máy đo sai s c c đ i Nóị ố ố ủ ố ự bi u th kh sai s có th g p ph i ti n hành đo lể ị ả ố ể ặ ả ế ường u ki n tiêu chu n quy đ nh cho máy Nh v y, n u

ở ề ệ ẩ ị ậ ế

2.6 ĐÁNH GIÁ SAI S C A PHÉP ĐO GIÁN TI PỐ Ủ Ế

Trong nhi u trề ường h p, đ i lợ ượng c n đo không th đầ ể ược bi u th tr c ti p ngay, mà ph i tính tốn gián ti p b ng côngể ị ự ế ả ế ằ th c thông qua đ i lứ ượng đo tr c ti p khác Ví d cơng su tự ế ụ ấ tác d ng c a dòng m t chi u m ch P=U.I, ta th c hi nụ ủ ộ ề ự ệ b ng cách đo tr c ti p n áp U dòng n I m ch.ằ ự ế ệ ệ Trường h p sai s c a phép đo P c n đợ ố ủ ầ ược tính nh th nào?ư ế

Xét trường h p t ng quát đ i lợ ổ ượng c n đo R đầ ược tính gián ti p t k t qu c a n đ i lế ế ả ủ ượng đo tr c ti p X1, X2, Xnự ế nh sau:ư

R = f(X1, X2, , Xn)

Sai s t đ i ố ệ ố

Gi s đo giá tr X1, X2, Xn đo đả ị ược có giá tr làị g p ph i sai s h th ng tặ ả ố ệ ố ương ng ứ ∆X1, ∆X2, , ∆Xn, ph i tính sai s h th ng c a Y, gi s sai s ả ố ệ ố ủ ả ố ∆Y, d a vào khai tri n Taylor c a hàm nhi u bi n, b qua vôự ể ủ ề ế ỏ bé b c cao, ta có ta có:ậ

R+∆R= f(X1+∆X1, X2+∆X2, , Xn+∆Xn)

( ) Xn

Xn f X X f X X f Xn X X f R ∆ ∂ ∂ + + ∆ ∂ ∂ + ∆ ∂ ∂ + ≈ ∆

+

2 1 , , , R

V y: ậ Xn

Xn f X X f X X f R ∆ ∂ ∂ + + ∆ ∂ ∂ + ∆ ∂ ∂ =

∆

2

1 - Đây công th

t ng quát đ xác đ nh sai s t đ i c a phép đo gián ti p tổ ể ị ố ệ ố ủ ế sai s t đ c a n đ i lố ệ ố ủ ượng đo tr c ti p.ự ế

Thông thường có th xác đ nh gi i h n c a sai sể ị ủ ố t đ i nh sau:ệ ố

max

2

1 Xn Xn R

f X X f X X f

R ∆ =∆

[ ]% 100 R R R ∆ = δ

Sai s trung bình bình phố ương

Gi s X1, X2, X2 đả ược đo b ng nhi u l n đo khácằ ề ầ nhau:

- Khi đo X1, ti n hành đo m1 l n có sai s ng u nhiênế ầ ố ẫ là: x1,1, x1,2, , x1,m1, tương ng sai s trung bình bình phứ ố ương

c a X1 ủ σ2

- Khi đo X2, ti n hành đo m2 l n có sai s ng u nhiênế ầ ố ẫ là: x2,1, x2,2, , x2,m2 , tương ng sai s trung bình bình phứ ố ương

c a X2 ủ σ2

- Khi đo Xn, ti n hành đo mế n l n có sai s ng u nhiênầ ố ẫ

là: xn,1, xn,2, , xn,mn, tương ng sai s trung bình bình phứ ố ương

c a Xn ủ σn

Tương ứng:

( )

1 , 1 m x m i i

∑

= = σ ,

( )

, 2 , 2 m x m i i

∑

= = σ ,

( )

n m i i n n m x n

∑

= = , σ

Theo lý thuy t xác su t thơng kê, sai s trung bình bìnhế ấ ố phương c a R ủ σR tính nh sau:ư

Nh v y, sai s c a m t đ i lư ậ ố ủ ộ ượng ph i đo gián ti p thìả ế b ng tr s trung bình bình phằ ị ố ương c a sai s m i đ i lủ ố ỗ ượng c c b đo tr c ti p.ụ ộ ự ế

T phép c ng trung bình bình phừ ộ ương, ta có nh n xét là: saiậ s c a đ i lố ủ ượng tính tốn gián ti p ch y u đế ủ ế ược xác đ nhị b ng thành ph n sai s c c b có giá tr l n, mà phằ ầ ố ụ ộ ị ụ thu c vào thành ph n sai s c c b có tr s bé Đi uộ ầ ố ụ ộ ị ố ề cho ta m t ý c n thi t đo là: tăng đ xác c aộ ầ ế ộ ủ phép đo tr c ti p nh ng đ i lự ế ữ ượng c c b có vai trị quy tụ ộ ế đ nh h n; nh có th b qua nh ng thành ph n sai s c cị ể ỏ ữ ầ ố ụ b bé h n ba l n so v i thành ph n sai s c c b l n nh tộ ầ ầ ố ụ ộ ấ đ cho phép tính để ược đ n gi n h n.ơ ả

M t s trộ ố ường h p riêngợ :

- Gi s quan h hàm có d ng R=a.X+b.Y+c.Z, sai sả ệ ố t đ i c a phép đo gián ti p đệ ố ủ ế ược tính nh sau:ư

∆R= a.∆X+b ∆Y+c.∆Z

Thơng thường có th l y gi i h n c a sai s t đ iể ấ ủ ố ệ ố cho phép đo R:

|∆R|max = |a.∆X|+|b ∆Y|+|c.∆Z|

- Gi s quan h hàm có d ng R=Xả ệ m.Yn.Zp, (gi s m, n, p ả ≠ -1) sai s t đ i c a phép đo gián ti p s là:ố ệ ố ủ ế ẽ

∆R= m.Xm-2.Yn.Zp ∆X+n.Xm.Yn-2.Zp ∆Y+p.Xm.Yn.Zp-2.∆Z Bi u th c ph c t p không thu n ti n cho vi c tínhể ứ ứ ậ ệ ệ toán Trong th c t ngự ế ười ta dùng sai s tố ương đ i:ố

Z Z p Y

Y n X

X m R

R = ∆ + ∆ + ∆ ∆

[ ]%

X Y Z

R mδ nδ p δ

δ = + +

CÂU H I ÔN T PỎ Ậ

18 Sai s gì? Nguyên nhân gây sai s ? ố ố

19 N u phân lo i theo cách bi u di n sai s có nh ng lo iế ể ễ ố ữ sai s (k tên)?ố ể

20 Nêu khái ni m, bi u th c di n đ t sai s t đ i?ệ ể ứ ễ ố ệ ố 21 Nêu khái ni m, bi u th c di n đ t sai s tệ ể ứ ễ ố ương đ i chânố

th c?ự

22 Nêu khái ni m, bi u th c di n đ t sai s tệ ể ứ ễ ố ương đ i danhố đ nh?ị

23 Nêu khái ni m, bi u th c di n đ t sai s tệ ể ứ ễ ố ương đ i quiố đ i?ổ

24 N u phân lo i theo qui lu t xu t hi n sai s có nh ngế ậ ấ ệ ố ữ lo i sai s (k tên)?ạ ố ể

25 Nêu khái ni m sai s h th ng? nêu m t s nguyên nhânệ ố ệ ố ộ ố gây sai s h th ng?ố ệ ố

26 Nêu khái ni m sai s ng u nhiên? nêu m t s nguyên nhânệ ố ẫ ộ ố gây sai s ng u nhiên?ố ẫ

27 Nêu khái ni m tr s đo sai?ệ ị ố

28 Nêu v n t t cách x lí sai s h th ng?ắ ắ ố ệ ố

29 p(x) hàm s phân b tiêu chu n sai s (hàm chínhố ố ẩ ố t c).ắ

( ) h h x2 p x = e−

π (hàm Gauss) h thơng s đo xác.ố

b h1> h2> h3

30 Cũng gi ng câu h i 32, thi t b đo tố ỏ ế ị ương ng giá tr h nàoứ ị

có đ xác cao nh t?ộ ấ

Hình 8.1 thi t b đo tế ị ương ng h1ứ Hình 8.2 thi t b đo tế ị ương ng h2ứ Hình 8.3 thi t b đo tế ị ương ng h3ứ

31 Nêu qui t c phân b sai s ?ắ ố ố

32 Đo n l n m t đ i lầ ộ ượng X thu n k t qu đo có saiế ả

s t đ i tố ệ ố ương ng xứ 1,x2,…,xn Bi u th c tính sai sể ứ ố

trung bình bình phương là: a/ n i i x n = σ = −

∑

b/ n i

i

x n

=

σ =

∑

c/

n i i n = ε σ = −

∑

d/ n i i n = ε σ = −

∑

16 Sai s trung bình bình phố ương c a ủ a là:

a/ a

n

σ

σ = b/ a

n

σ σ =

− c/

2

a n 1

σ σ =

− d/ a n

σ σ =

17 K t qu đo v i n >10 đế ả ược xác đ nh theo bi u th c sau:ị ể ứ a/ X a t= ± δs b/X a t= ± δs a c/X a t= ± δa d/X a t= ± δ

18 K t qu đo v i ế ả ≤ n ≤ 10 xác đ nh theo bi u th cị ể ứ sau:

a/ X a t= ± δs b/X a t= ± δs a c/X a t= ± δa d/X a t= ± δ

khi đo Y,V,Z; ∆X sai s h th ng xác đ nh X Gi số ệ ố ị ả sai s có giá tr nh , vi t bi u th c tính ố ị ỏ ế ể ứ ∆X theo ∆Y,

∆V, ∆Z

20 X đ i lạ ượng c n đo b ng phép đo gián ti p; Y,V,Z làầ ằ ế đ i lạ ương đo b ng phép đo tr c ti p thành ph n,ằ ự ế ầ X=aY+bV+cZ; ∆Y, ∆V, ∆Z sai s h th ng tố ệ ố ương

ng đo Y,V,Z;

ứ ∆X sai s h th ng xác đ nh X Giố ệ ố ị ả

s sai s có giá tr nh , vi t bi u th c tính ố ị ỏ ế ể ứ ∆X theo ∆Y,

∆V, ∆Z

21 X đ i lạ ượng c n đo b ng phép đo gián ti p; Y,V,Z làầ ằ ế đ i lạ ương đo b ng phép đo tr c ti p thành ph n,ằ ự ế ầ

X KY V Z= α β γ; δ

Y, δV, δZ sai s tố ương đ i tố ương ng khiứ

đo Y,V,Z; δX sai s tố ương đ i xác đ nh X Vi t bi uố ị ế ể

th c tính ứ δX theo δY, δV, δZ

BÀI T PẬ

1. Đo n áp c a m t ngu n n m t chi u l n, thu đệ ủ ộ ệ ộ ề ầ ược k t qu tế ả ương ng v i l n đo l n lứ ầ ầ ượt là: 110,50 V; 112,20 V; 107,55 V; 97,10 V; 105,75 V; 113,35V Hãy xác đ nhị k t qu đo kho ng tin c y bi t xác su t tin c y 0,95 ế ả ả ậ ế ấ ậ

2. Có vôn mét m t chi u:ộ ề

+ Vơn mét th nh t có thang đo đ nh m c 20V, 30V, 50Vứ ấ ị ứ v i c p xác 0,5.ớ ấ

+ Vơn mét th hai có thang đo đ nh m c 50V, 75V, 100Vứ ị ứ v i c p xác 0,2 ấ

- Sai s đo nh nh tố ỏ ấ

CH

ƯƠ

NG – C S K THU T ĐO L

Ơ Ở Ỹ

Ậ

ƯỜ

NG

ĐI N T

Ệ

Ử

•C u trúc c b n c a máy đoấ ả ủ

•C u trúc chung c a máy đo sấ ủ ố •Thi t b đo ghép n i v i máy tínhế ị ố

•M t s m ch đo lộ ố ường gia cơng tín hi u đo c b nệ ả

•C c u ch th đo lơ ấ ỉ ị ường

3.0 GI I THI U CHỚ Ệ ƯƠNG

Chương s trình bày nh ng v n đ k thu t c s choẽ ữ ấ ề ỹ ậ k thu t đo lỹ ậ ường n t nh : C u trúc chung c a máy đo, cácệ ấ ủ k thu t, thi t b ch th , m ch n t dùng đo lỹ ậ ế ị ỉ ị ệ ường … Đây nh ng ti n đ cho vi c nghiên c u nguyên lý đo cũngữ ề ề ệ ứ nh nguyên lý c u t o c a máy đo.ư ấ ủ

3.1 C U TRÚC C B N C A MÁY ĐOẤ Ơ Ả Ủ

D a vào đ i tự ố ượng mà đo lường n t c n gi iệ ầ ả quy t, máy đo có th phân lo i t ng thành nhómế ể ổ máy đo nh sau:ư

Máy đo tham s đ c tính c a tín hi u.ố ặ ủ ệ

Máy đo tham s đ c tính c a m ch n t ố ặ ủ ệ Máy t o tín hi u.ạ ệ

Các linh ki n đo lệ ường

3.1.1 Máy đo tham s đ c tính c a tín hi u:ố ặ ủ ệ

Hình 3.1 – C u trúc máy đo tham s đ c tính c a tín hi u.ấ ố ặ ủ ệ

Nhi m v c a máy đo xác đ nh đệ ụ ủ ị ược tham số đ c tính c a tín hi u n Các tham s và đ c tính c a tínặ ủ ệ ệ ố ặ ủ hi u n có th đ i lệ ệ ể ượng c n đo ho c chúng l i giánầ ặ ti p mang thông tin đo cho m t đ i lế ộ ượng n hay phi nệ ệ khác Các máy đo thu c l i ví d nh : Vơn mét; Ampe mét;ộ ụ Máy đ m t n; Pha mét; Ơ-xi-lơ; Máy phân tích méo d ng; Máyế ầ phân tích ph ; Máy phân tích lu ng thơng tin (Phân tích giaoổ th c)… Lo i máy đo đ u có c u trúc chung nh ứ ề ấ

- Tín hi u n x(t) mang thông tin c n đo c n đo đ a t iệ ệ ầ ầ đ u vào.ầ

- M ch vàoạ : (Signal Condition) Có nhi m v nh n tín hi uệ ụ ậ ệ truy n d n tín hi u t i ề ẫ ệ Thi t b bi n đ iế ị ế ổ Ngồi cịn có

M ch vàoạ Thi t b ế ị

bi n đ iế ổ Thi t b ch thỉ ịế ị

Ngu n ồ

cung c pấ

Tín hi u ệ mang thông tin

đ i, suy gi m, gi i h n băng t n, l c nhi u, ph i h p tr kháng,ạ ả ầ ọ ễ ố ợ … nh ng không làm m t thông tin đo M ch vào thư ấ ường KĐ ph t i cat t (Zvào cao), th c hi n ph i h p tr kháng, cóụ ả ố ự ệ ố ợ b suy gi m, b dây làm ch m… Nhi u ch c m chộ ả ộ ậ ề ứ vào có l a ch n b i ngự ọ ười s d ng thông qua nh ngử ụ ữ chuy n m ch, công tác u ch nh đ a đ a m t máy đo.ể ề ỉ ư ặ M ch vào quy t đ nh m c đ nh hạ ế ị ứ ộ ả ưởng c a máy đo v i chủ ế đ công tác c a đ i tộ ủ ố ượng đo ph m vi t n s th p cao thìỞ ầ ố ấ đ c tính đặ ược bi u th b ng tr kháng vào c a máy siêuể ị ằ ủ Ở cao t n đ c tính đầ ặ ược bi u th b ng công su t mà máy đoể ị ằ ấ h p th đấ ụ ược

- Thi t b bi n đ i:ế ị ế ổ Đây b ph n trung tâm c a máy đo,ộ ậ ủ có nhi m v th c hi n so sánh, bi n đ i phân tích tín hi uệ ụ ự ệ ế ổ ệ theo m t thu t tốn đ đánh giá độ ậ ể ược tham s đ c tínhố ặ c n đo mang tín hi u, xác đ nh m i qua h gi a thang chầ ệ ị ố ệ ữ ỉ th c a thi t b ch th đ i lị ủ ế ị ỉ ị ượng đo t o tín hi u phù h pạ ệ ợ đ a t i Thi t b ch th Trong b n thân thi t b có th t o raư ế ị ỉ ị ả ế ị ể tín hi u c n thi t đ so sánh tín hi u c n đo v i tín hi u m u.ệ ầ ế ể ệ ầ ệ ẫ Có th phân tích tín hi u đo v biên đ , t n s , hay ch n l cể ệ ề ộ ầ ố ọ ọ theo th i gian Thờ ường m ch khu ch đ i, tách sóng, bi nạ ế ế đ i d ng n áp tín hi u, chuy n đ i d ng lổ ệ ệ ể ổ ượng, tín tốn x lý tín hi u tử ệ ượng t s .ự ố

Hình 3.2 - Ví d v m i qua h gi a phím u n vàụ ề ố ệ ữ ề ể

m ch vào c a máy đo.ạ ủ

- Ngu n cung c pồ ấ : cung c p lấ ượng cho máy, làm ngu n t o tín hi u chu n.ồ ệ ẩ

3.1.2 Máy đo tham s đ c tính c a m ch n:ố ặ ủ ạ ệ

Hình 3.3 – C u trúc máy đo tham s đ c tính c a m chấ ố ặ ủ ạ

M ch n c n đo thông s nh : m ng c c, m ng c c,ạ ệ ầ ố ự ự ph n t c a m ch n, đầ ủ ệ ường truy n d n, h th ng, thi tề ẫ ệ ố ế b n t … Các lo i máy đo thu c nhóm nh : máy đo đ cị ệ ộ ặ tính t n s m ch hay thi t b n t ; máy đo đ c tính đ ;ầ ố ế ị ệ ặ ộ máy đo h s ph m ch t; đo n c m; n dung; n tr ; máyệ ố ẩ ấ ệ ả ệ ệ th đèn n t , linh ki n bán d n, hay IC; máy phân tích đử ệ ệ ẫ ường truy n; máy phân tích logic; máy phân tích m ng c c…ề ự

Đ đo để ược tham s đ c tính, m ch n c n ph iố ặ ệ ầ ả ho t đ ng ch đ th c ho c ch đ tín hi u th Máy đoạ ộ ế ộ ự ặ ế ộ ệ s th c hi n x lý, phân tích so sánh tín hi u c a m ch v iẽ ự ệ ệ ủ tín hi u vào m ch đ đánh giá đệ ể ược tham s đ c tính đóố ặ

Ngu n tín

hi u thệ Thi t b bi n đ i, x lý tín ổế ị ếử

hi u ệ

Thi t b ế ị

ch thỉ ị

Ngu n

cung c pấ

M ch c n đo ầ

tham s , đ c ố ặ

tính

(a) – C u trúc máy đo tham s đ c tính c a m ch có ngu n tín ấ ố ặ ủ

hi u thệ

(a) – C u trúc máy đo tham s đ c tính c a m ch có ngu n tín hi u th ấ ố ặ ủ ệ

đ c l pộ ậ

M ch vàoạ Thi t b bi n ế ị ế

đ i, x lý tín ổ

hi u ệ

Thi t b ế ị

ch thỉ ị

Ngu n

cung c pấ

M ch c n đo ầ

tham s , đ c ố ặ

tính Ngu n tín

c a m ch Tín hi u th m ch thủ ệ ường đượ ạc t o hay uề n b i máy đo Ngu n tín hi u th có th để ệ ể ược xây d ng kèm theo máy đo ho c thi t b t o tín hi u đ c l p,ự ặ ế ị ệ ộ ậ nh v y c u trúc chung c a lo i máy đo thu c nhóm cóư ậ ấ ủ ộ d ng khác nh

V c b n c u trúc c a máy đo tham s đ c tính c aề ả ấ ủ ố ặ ủ m ch khơng khác nhi u c u trúc máy đo tham s đ c tínhạ ề ấ ố ặ c a tín hi u, ngồi vi c có s d ng thêm ngu n tín hi u th ủ ệ ệ ụ ệ Máy đo t o tín hi u th phù h p v i yêu c u đo đ a t i m chạ ệ ợ ầ c n đo, sau nh n tín hi u c a m ch th c hi n đo thamầ ậ ệ ủ ự ệ s c a tín hi u hay so sánh v i tham s c a tín hi u th tố ủ ệ ố ủ ệ đánh giá tham s đ c tính c a m ch n c nố ặ ủ ệ ầ đo

3.1.3 Máy t o tín hi u đo lạ ệ ường

Hình 3.4 – C u trúc máy t o tín hi u đo lấ ạ ệ ường

S đ kh i chung c a nhóm máy nh ố ủ

- B t o sóng chu n:ộ ạ ẩ Là b ph n ch y u, xác đ nh cácộ ậ ủ ế ị đ c tính ch y u c a tín hi u nh d ng t n s dao đ ng.ặ ủ ế ủ ệ ầ ố ộ Thông thường t o sóng hình sinh hay lo i tín hi u xung.ạ ệ

- B bi n đ iộ ế ổ : đ nâng cao m c lể ứ ượng c a tín hi uủ ệ hay tăng thêm đ xác l p c a d ng tín hi u Nó thộ ậ ủ ệ ường khu ch đ i n áp, khu ch đ i công su t, b u ch , thi t bế ệ ế ấ ộ ề ế ế ị t o d ng xung Các máy phát tín hi u siêu cao t n thạ ệ ầ ường khơng có b bi n đ i đ t gi a b t o sóng ch đ u hayộ ế ổ ặ ữ ộ ủ ầ dùng b u ch tr c ti p đ kh ng ch d o đ ng chu n.ộ ề ế ự ế ể ố ế ộ ẩ

- M ch ra: ạ đ u ch nh m c tín hi u ra, bi n đ i trể ề ỉ ứ ệ ế ổ kháng c a máy Thủ ường m ch có b suy gi m (b phânạ ộ ả ộ áp), bi n áp ph i h p tr kháng, hay m ch khu ch đ i CC… ế ố ợ ế

- Thi t b đo:ế ị ki m tra thông s c a tín hi u đ u Thi t bể ố ủ ệ ầ ế ị đo thường đượ ục s d ng đ ki m tra thông s c a tín hi u đ uể ể ố ủ ệ ầ Thường vôn mét n t , thi t b đo công su t, đo h sệ ế ị ấ ệ ố u ch , đo t n s …ề ế ầ ố

- Ngu n:ồ cung c p ngu n cho b ph n, thấ ộ ậ ường làm nhi m v bi n đ i n áp xoay chi u c a m ng lệ ụ ế ổ ệ ề ủ ưới nệ thành n áp chi u có đ n đ nh cao.ệ ề ộ ổ ị

M ch

ra

Thi t b đoế ị

Ngu n

cung c pấ

B u ộ ề

chế

B t o ộ

sóng chủ

B bi n ộ ế

đ iổ

3.1.4 Các linh ki n đo lệ ường

Nhóm bao g m linh ki n l , ph thêm v i máy đoồ ệ ẻ ụ đ t o nên m ch đo c n thi t Chúng linh ki n tiêuể ạ ầ ế ệ chu n cao đ làm m u (nh n tr , n c m, n dungẩ ể ẫ ệ ệ ả ệ m u), hay linh ki n đ ghép gi a b ph n c a m ch đo.ẫ ệ ể ữ ộ ậ ủ Các linh ki n ch y u hay dùng đo lệ ủ ế ường siêu cao t n nh bầ ộ suy gi m, b d ch pha, b phân m ch đ nh ộ ị ộ ị ướng, b c mộ ả bi n công su t ế ấ

3.2 C U TRÚC CHUNG C A MÁY ĐO SẤ Ủ Ố

3.2.1 S ti n tri n công ngh ch t o thi t b đoự ế ể ệ ế ạ ế ị

Ngày công ngh k thu t n t ti n ti n nh t đ uệ ỹ ậ ệ ế ế ấ ề đ a vào vi c ch t o thi t b đo.ư ệ ế ế ị

S phát tri n c a n t s công ngh ch t o vi m chự ể ủ ệ ố ệ ế ạ cho phép ch t o nhi u vi m ch tích h p cao nh VLSI Đi nế ề ợ ể hình b vi x lý v i kh tính tốn cao đ i làmộ ả thay đ i quan ni m, cơng ngh c c u, tính c a thi t bổ ệ ệ ấ ủ ế ị đo lường n t ệ

Các thi t b đo s d ng công ngh s hi n khác v iế ị ụ ệ ố ệ thi t b đo tế ị ương t ch th kim, ng tia n t … ch y u ự ỉ ị ố ệ ủ ế phương pháp bi n đ i x lý tín hi u mang thơng tin đo c aế ổ ệ ủ đ i lạ ượng c n đo.ầ

- Thi t b đo tế ị ương t :ự Là thi t b đo bi n đ i liên t c cácế ị ế ổ ụ đ i lạ ượng c n đo, đ k t qu hi n th đ u bi n đ iầ ể ế ả ể ị ầ ế ổ liên t c, tụ ương t nh giá tr đ u vào Vi c x lý tín h u vàự ị ầ ệ ệ đo lường th c hi n b ng m ch n t tự ệ ằ ệ ương t ự

V n đ tin h c hóa phấ ề ọ ương pháp đo, s hoá c u trúc thi t bố ấ ế ị đo làm thay đ i ch t lổ ấ ượng c a trình đo lủ ường, mà uề quan tr ng h n c nâng cao đọ ả ược v đ xác c a thi t bề ộ ủ ế ị đo t đ ng hóa đự ộ ược q trình đo

Các thi t b đo lế ị ường s có xu hố ướng d n thay th cácầ ế thi t b đo tế ị ương t Tuy v y, thi t b đo s v n cịn cóự ậ ế ị ố ẫ nh ng h n ch phữ ế ương pháp đo s c u trúc c số ấ c a m ch đo gây (ví d nh sai s không đ ng b , sai sủ ụ ố ộ ố đ tr c a ph n t logic, sai s lộ ễ ủ ầ ố ượng t …).ử

3.2.1 S đ c u trúc chung c a máy đo sơ ấ ủ ố

Máy đo s hi n thố ệ ường thi t k d a h viế ế ự ệ x lý, hay h vi u n có c u trúc nh m t máy tính chuyênử ệ ề ể ấ ộ d ng S đ c u trúc t ng quát c a m t thi t b đo s (c máyụ ấ ổ ủ ộ ế ị ố ả đo thi t b t o tín hi u) nh sau:ế ị ệ

Trong s đ trên, tín hi u mang thơng tin đo ho c tín hi uố ệ ặ ệ t o đạ ược đ a vào ho c đ a t b chuy n đ i /M chư ặ ộ ể ổ vào(ra)

Hình 3.5 – S đ c u trúc thi t b đo sơ ấ ế ị ố B chuy n ộ ể

đ iổ

/M ch

vào(ra)

X lý tín

hi u tệ ương tự

Giao di n ệ

ngườ ửi s d ngụ

ADC /DAC

Ngu n

nuôi

RA M

RO M

I/O Vi x lý (ử µP) Kh i x lý số ố

Tín hi u ệ

vào ho c raặ

Giao di n sệ ố

Tín hi u ệ

tương tự

Tín hi u ệ

đi u ề

khi nể

Thông tin

- B chuy n đ i ộ ể ổ (Transducer)/ M ch vào(ra):ạ Bi n đ i cácế ổ đ i lạ ượng phi n thành đ i lệ ượng n, ho c bi n đ i cácệ ặ ế ổ d ng lạ ượng đ u vào thành tín hi u n… N u đ u vàoở ầ ệ ệ ế ầ ho c đ u tín hi u n kh i M ch vào, n u làặ ầ ệ ệ ố ế thi t b t o tín hi u M ch Ví d b chuy n đ iế ị ệ ụ ộ ể ổ dùng đo lường nh sau: C p nhi t n, Đi n tr nhi t,ư ặ ệ ệ ệ ệ tinh th áp n (bi n đ i áp su t thành n áp), bi n đ i côngể ệ ế ổ ấ ệ ế ổ su t siêu cao t n thành tín hi u n, lo i b c m bi nấ ầ ệ ệ ộ ả ế sensor…

- Kh i x lý tín hi u tố ử ệ ương t :ự Th c hi n ti n x lýự ệ ề v i tín hi u tớ ệ ương t khu ch đ i, l c nhi u, ph i h p tr kháng,ự ế ọ ễ ố ợ đ i t n, phân áp, suy gi m, khuy ch đ i công su t, l y m u vàổ ầ ả ế ấ ấ ẫ gi m u… S d ng nh ng m ch riêng bi t đ tách nh ng đ cữ ẫ ụ ữ ệ ể ữ ặ tính riêng d ng tín hi u vào có th có ch c quanạ ệ ể ứ tr ng n a so sánh tín h u tọ ữ ệ ương t v i m t tín hi u chu nự ộ ệ ẩ tương t , t o tín hi u có t l biên đ , t n s , d ng … phùự ệ ỉ ệ ộ ầ ố h p v i đ u vào c a t ng ti p theo.ợ ầ ủ ầ ế

- ADC/DAC: Trong trường h p thi t b đo th c hi nợ ế ị ự ệ ch c ADC - bi n đ i tín hi u tứ ế ổ ệ ương t - tín hi u s Cònự ệ ố trường h p máy t o tín hi u th c hi n ch c DACợ ệ ự ệ ứ - bi n đ i tín hi u s thành tín hi u tế ổ ệ ố ệ ương t ự

lường theo m t thu t toán Các thao tác x lý tín hi u sộ ậ ệ ố ch y u kh i có th là:ủ ế ố ể

+ Ch n l c thơng tin: ví d nh tính tốn biên đ , chu kỳ tínọ ọ ụ ộ hi u…ệ

+ Chuy n đ i thơng tin thành d ng có ý nghĩa h n víể ổ d nh th c hi n DFT bi n đ i s li u bi u di n mi nụ ự ệ ế ổ ố ệ ể ễ ề th i gian thành s li u bi u di n mi n t n s ố ệ ể ễ ề ầ ố

+ K t h p v i nh ng thơng tín thích h p.ế ợ ữ ợ

+ Đ nh d ng thông tin cho truy n thông qua giao di n thôngị ề ệ tin: giao di n ngệ ườ ụi s d ng, giao di n máy tính…, ví d nh sệ ụ ố li u chi u có th miêu t b ng hình chi u …ệ ề ể ả ằ ề

Ch c khác c a kh i ng d ng nh ng h sứ ủ ố ứ ụ ữ ệ ố chu n hóa cho s li u, th c hi u k t h p bù sai s , h s chu nẩ ố ệ ự ệ ế ợ ố ệ ố ẩ hóa v i thơng tin đ làm tăng đ xác, đ n tính, đ tinớ ể ộ ộ ế ộ c y c a phép đo Bên c nh kh i cịn th c hi n uậ ủ ố ự ệ ề n kh i khác.ể ố

- Giao di n ngệ ườ ụi s d ng: Th c hi n ch th k t quự ệ ỉ ị ế ả đo, hay nh n thao tác u n thi t b t ngậ ề ể ế ị ườ ụi s d ng nh u n t bàn phím, núm xoay, chu t , yêu c u c aư ề ể ộ ầ ủ kh i ph i hi n th k t qu d dàng cho ngố ả ể ị ế ả ễ ườ ụi s d ng, tránh hi u sai thông tin đ a b i máy đo Màn hình ch thể ỉ ị thường dùng c c u ch th s nh hình LCD v i nhi u sơ ấ ỉ ị ố ề ố nhi u dịng văn b n, hình ma tr n, hình ng tia nề ả ậ ố ệ t …ử

c u trúc d li u đ th c hi n trao đ i thông tin u nấ ữ ệ ể ự ệ ổ ề ể gi a máy đo máy tính ữ

3.2.3 u m c a máy đo sƯ ể ủ ố

+ Tăng ch c đo cho thi t bứ ế ị

Nh ng máy đo nhi u ch c khơng có vi x lý trữ ề ứ ước đây, ph i chuy n ch c đo b ng chuy n m ch, quy ả ể ứ ằ ể tình ch t o c đ nh, nên không thay đ i đế ố ị ổ ược, ph n c ng vàầ ứ m ch logic c đ nh.ạ ố ị

Khi có s d ng vi x lý, có th đ i thi t b năngử ụ ể ổ ế ị ch t o b ng m ch logic c đ nh trế ằ ố ị ước thành thi t b đoế ị có chương trình hóa, b ng cách cài đ t chằ ặ ương trình u hànhề b nh ROM khác nhau.ộ

Các máy đo có l u tr chư ữ ương trình nh v y làm tăngư ậ kh m m d o c a máy th a mãn yêu c u đo mà khôngả ề ẻ ủ ỏ ầ ph i thay đ i m ch n.ả ổ ệ

Đ ng th i, logic chồ ương trình hóa làm gi m đáng kả ể giá thành c a máy đo.ủ

+ Nâng cao đ xác đo lộ ường

Đ xác c a thi t b đo ph thu c vào c p xácộ ủ ế ị ụ ộ ấ c a Sai s c a thi t b cịn ph thu c vào đ c tính đo lủ ố ủ ế ị ụ ộ ặ ường c a thi t b đo Có nhi u cách đ nâng cao đ xác, xongủ ế ị ề ể ộ v i b n thân máy đo kh nh :ớ ả ả

Th c hi n t lo i b sai s h th ng, ví d kh tự ệ ự ỏ ố ệ ố ụ ả ự đ ng xác đ nh m không b t đ u đo.ộ ị ể ắ ầ

Máy đo s dùng vi x lý có kh th c hi n yêu c uố ả ự ệ ầ

+ M r ng kh đoở ộ ả

C u trúc c a máy đo s cho phép m r ng phát tri n khấ ủ ố ộ ể ả đo lường c a máy đ thích h p v i d ng yêu c u khácủ ể ợ ầ c a k thu t đo, ví d yêu c u đo gián ti p m t đ i lủ ỹ ậ ụ ầ ế ộ ượng v t lý đó.ậ

M t đ i lộ ượngv t lý ph i đo gián ti p đậ ả ế ược th c hi nự ệ thơng qua tính tốn b ng nh ng quan h toán h c gi a đ iằ ữ ệ ọ ữ lượng đo tr c ti p, ví d : H s khu ch đ i c a m t m chự ế ụ ệ ố ế ủ ộ tính tốn t tr s đo c a n áp đ u vào đ u ra.ừ ị ố ủ ệ ầ ầ T ng quat h n, m t đ i lổ ộ ượng v t lý R c n có m i quan hậ ầ ố ệ v i đ i lớ ượng X1, X2,…, Xn (mà đ i lạ ượng đo tr c ti p đự ế ược): R=f(X1, X2,…, Xn) V i máy đo s có thớ ố ể thi t k đ cho phép đo đ i lế ế ể ượng khác đó, m i phépỗ đo có th để ược chương trình hóa l u vào b nh chư ộ ương trình, vi c l u tr k t qu th c hi n tính tốn d dàng,ệ ữ ế ả ự ệ ễ đ c bi t v i t c đ tính tốn c a Vi x lý hi n nay.ặ ệ ố ộ ủ ệ

+ Đi u n đ n gi nề ể ơ ả

Máy đo s có th th c hi n nhi u ch c năng, nhiênố ể ự ệ ề ứ nh ng ch c đữ ứ ược chương trình hóa vi c uệ ề n để ược th c hi n t đ ng, nên m t máy đự ệ ự ộ ặ ược đ nơ gi n nhi u.ả ề

thi t b báo l i ngế ị ỗ ười đo có nh m l n có hầ ẫ ướng d n cáchẫ th c hi n hi n th c a máy.ự ệ ể ị ủ

+ Th c hi n đự ệ ược phép tính mong mu n cho k t qu đoố ế ả

Nhi u trề ường h p ngợ ười đo mong mu n th c hi n m t hàmố ự ệ ộ s toán h c cho k t qu đo h n ch bi t bàn thân k tố ọ ế ả ỉ ế ế qu riêng bi t Máy đo có vi x lý cho kh chả ệ ả ương trình hóa đ th c hi n bi n đ i k t qu Nh yêu c uể ự ệ ế ổ ế ả ầ hi u ch nh k t qu , xác đ nh sai s , bi n đ i đ n v đo, t o m iệ ỉ ế ả ị ố ế ổ ị ố quan h n tính, hay th c hi n phân tích thơng kê đo lệ ế ự ệ ường + Có t i thi u hóa c u hình thi t bố ể ấ ế ị

Nh kh chờ ả ương trình hóa kh tích h p viả ợ m ch v i m t đ cao nên c u hình ph n c ng c a máy đo gi mạ ậ ộ ấ ầ ứ ủ ả nh ỏ

+ Máy đo có giá thành ngày gi mả

Giá h c u hình thi t b nh , giá thành ch t o gi m nh ,ạ ấ ế ị ỏ ế ả ỏ nh ng ch c l i tăngư ứ

+ Có th nâng cao để ược đ tin c yộ ậ

C u hình ph n c ng gi m nh , s d ng linh ki n nên đấ ầ ứ ả ỏ ụ ệ ộ tin c y tăng lên.ậ

+ Gi m th i gian đoả ờ

Vì có th vi n m u, chư ệ ẫ ương trình con, nên thao tác ph nầ m m làm đ n gi n, th i gian tính tốn thu t tốn ph cề ả ậ ứ t p gi m Tính thông minh c a máy làm gi m b t th i gianạ ả ủ ả u n máy c a ngề ể ủ ười đo

+ Ph i h p t ch c đố ợ ổ ứ ược h th ng đo, m ng đoệ ố ạ

3.3 THI T B ĐO GHÉP N I V I MÁY TÍNHẾ Ị Ố Ớ

Các h th ng đo lệ ố ường ghép n i v i máy tính đố ượ ửc s d ng r ng rãi nhi u ng d ng Các h th ng đụ ộ ề ứ ụ ệ ố ượ ửc s d ng r t nhi u lý do: Quá trình u n đo nhanh h n, quáụ ấ ề ề ể trình t đ ng hóa cao h n, xác h n, gi m nh sai l m c aự ộ ơ ả ỏ ầ ủ ngườ ụi s d ng Nhi u phép đo, q trình đo ph c t p có thề ứ ể th c hi n nh s tr giúp c a máy tính Có nhi u m c đự ệ ự ợ ủ ề ứ ộ u n khác c a máy tính đ n máy đo, đ n h th ngề ể ủ ế ế ệ ố đo Nhi u máy đo có vai trị nh h th ng thu th p s li u hayề ệ ố ậ ố ệ đo lường đa năng, ph n m m cài đ t máy tính v a có nhi mầ ề ặ ệ v u n máy đo v a thu th p s li u, nh v a cóụ ề ể ậ ố ệ nhi m v tính tốn, phân tích, đo lệ ụ ường, đánh giá s li u thuố ệ nh n đậ ượ ừc t máy đo bi u di n k t qu dể ễ ế ả ưới d ng mongạ mu n c a ngố ủ ườ ụi s d ng Máy tính cịn có vai trị u n tề ể máy đo, thu th p k t qu t nhi u máy đo khác hậ ế ả ề ệ th ng đo lố ường th c hi n phân tích k t qu đo lự ệ ế ả ường c a hủ ệ th ng đo đó… H th ng thu th p s li u - DAS m t mơ hìnhố ệ ố ậ ố ệ ộ h th ng đo ghép n i v i máy tính n hình, q trình đo lệ ố ố ể ường th c hi n ch y u ph n m m.ự ệ ủ ế ầ ề

Các mơ hình ghép n i máy đo v i máy tính n hình nh ố ể : – Máy đo ghép n i v i máy tínhố

(a) – Máy đo ghép n i v i máy tínhố

(b) - N i m ng máy đo thành h th ng đo lố ệ ố ường

(c) – H th ng thu th p s li u DASệ ố ậ ố ệ

DUT

3631A – Ngu n Ph n m m: VEE : Ph n ầ ề ầ

m m đo lề ường o l p trình ả ậ

b ng đ h aằ ọ

82357B giao ti p ế

GPIB - USB 33220A Máy t o sóngạ

34405A Đ ng h v n sồ ồ ạ ố

3000 Series-Máy hi n sóngệ

Hub

1

2

3

4

5

6

7

M ch n t c n đoạ ệ ầ

+ H th ng thu th p s li u ệ ố ậ ố ệ

H th ng thu th p s li u DAS (ệ ố ậ ố ệ Data acquisition (DAQ) systems) h th ng thu th p tín hi u đo lệ ố ậ ệ ường t nhi u ngu nừ ề khác nhau, th c hi n s hóa r i th c hi n l u tr , phân tích, đoự ệ ố ự ệ ữ lường, đánh giá, bi u di n máy tính DAS g m thànhể ễ ph n nh ầ :

Sensor or Transducer

Signal

Conditioning ADC  Computer

Process or Test

Computer Interface

DAQ – Data Acquisition

Hình 3.7 - H th ng thu th p s li u DASệ ố ậ ố ệ

1 Sensor or Transducer - Thi t b c m bi n ho c Chuy nế ị ả ế ặ ể

đ iổ : Thu nh n đ i lậ ượng v t lý th c t c n đo nhậ ự ế ầ nhi t đ , cệ ộ ường đ sáng, áp su t, l c c h c, v v , th c hi nộ ấ ự ọ ự ệ bi n đ i đ i lế ổ ượng v t lý phi n thành tín hi u n cóậ ệ ệ ệ th đo để ược nh tín hi u n áp ho c tín hi u dòng n Kháiư ệ ệ ặ ệ ệ ni m C m bi n Chuy n đ i đòng nghĩa v i hệ ả ế ể ổ ệ th ng DAS Có nhi u d ng Thi t b Chuy n đ i khác khau,ố ề ế ị ể ổ b ng sau gi i thi u m t s lo i thi t b Chuy n đ i cho đ iả ệ ộ ố ế ị ể ổ lượng v t lý ph bi n:ậ ổ ế

Đ i lạ ượng Thi t b chuy n đ iế ị ể ổ Nhi t đệ ộ C p nhi t n, RTD, Đi nặ ệ ệ ệ

tr nhi tở ệ

Ánh sáng C m bi n ánh sángả ế

Âm thanh Microphone

L c Áp l cự ự Strain Gage Chuy n đ i áp nể ổ ệ

Encoder

Gia t cố Accelerometer

pH pH Electrode

2 Signal Conditioning – Thi t b gia công thông tin đo (G iế ị ọ

Hình 3.8 - Các lo i thi t b m ch vàoạ ế ị ạ

B ng 3.1ả – Các lo i thi t b c m bi n thông d ngạ ế ị ả ể ụ

Sensor Đ c tính nặ ệ Yêu c u m ch vàoầ ạ Thermocouple

(C p nhi tặ ệ n)ệ

Đ u n áp th pầ ệ ấ Đ nh y th pộ ấ

Đ u phi nầ ế

C m bi n nhi t chu nả ế ệ ẩ M ch khu ch đ i hạ ế ệ s l nố

M ch n tính hóaạ ế

RTD Tr kháng th p (phở ấ ổ

bi n 100ế Ω) Đ nh y th pộ ấ Đ u phi nầ ế

u c u dịng kích thíchầ C u hình 4-dây/3-dâyấ M ch n tính hóaạ ế Strain gauge Thi t b tr kháng th pế ị ấ

Đ nh y th pộ ấ Đ u phi nầ ế

Yêu c u dòng ho cầ ặ n áp kích thíchệ M ch khu ch đ i hạ ế ệ s l nố

Các nhánh c uầ

M ch n tính hóaạ ế Đi n tr s n tiêu chu nệ ẩ Thermistor

(Đi n trệ nhi t)ệ

Đi n trệ

Tr kháng đ nh yở ộ cao

Đ u phi nầ ế

C n dòng n ápầ ệ kích thích v i ệ tr chu nở ẩ

M ch ch nh n tínhạ ỉ ế Active

Accelerometers

High-level voltage or current output Linear output Power source Moderate amplification AC Linear Variable Differential Transformer (LVDT)

AC voltage output AC excitation

Demodulation Linearization

bên Thi t b thu th p s li u có nhi m v ch y u sế ị ậ ố ệ ệ ụ ủ ế ố hóa tín hi u tệ ương t (bi n đ i ADC) t o chu n giao ti pự ế ổ ẩ ế s v i máy tính ố

Thi t b thu th p s li u Thi t b m ch có th đế ị ậ ố ệ ế ị ể ược chế t o riêng, nhiên có th đạ ể ược ghép chung g i Bọ ộ thu th p s li u DAQ.ậ ố ệ

4 Máy tính cài ph n m m u n đo lầ ề ề ể ường: Máy tính ghép n i v i Thi t b thu th p s li u thông qua chu nố ế ị ậ ố ệ ẩ giao ti p s n hình nh GPIB, USB, Ethernet, RS232,ế ố ể RS485, các ph n m m u n thi t b cũngầ ề ề ể ế ị nh ph n m m đo lư ầ ề ường Các trình l u tr s li u ữ ố ệ th c hi n x lý s li u, tính tốn đo lự ệ ố ệ ường, nh hi n thư ể ị k t qu đế ả ược th c hi n ph n m m đo lự ệ ầ ề ường Ngồi hi n có có nhi u ph n m m cho phép ngệ ề ầ ề ườ ụi s d ng l pậ trình đ t o ch c u n đo lể ứ ề ể ường m i, ể hình nh t ph n m m LABVIEW c a NI.ấ ầ ề ủ

3.4 M T S M CH ĐO LỘ Ố Ạ ƯỜNG VÀ GIA CƠNG TÍN HI U ĐO C B NỆ Ơ Ả

Trong k thu t đo lỹ ậ ường n t , trình đo lệ ường th c hi n nh m ch đo lự ệ ường gia cơng tín hi u Chúng cácệ m ch n th c hi n vi c thu nh n tín hi u đo, bi n đ i, giaạ ệ ự ệ ệ ậ ệ ế ổ cơng, so sánh, tính tốn … tín hi u đo đệ ược ph i h p v i nhauố ợ m t h v t lý th ng nh t t o thi t b đo, máy đo, hộ ệ ậ ố ấ ế ị ệ th ng đo.ố

Theo ch c c a m ch đo gia cơng tín hi u ta cóứ ủ ệ th phân lo i thành nhi u lo i m ch đo nh sau:ể ề ạ

chia dòng), bi n áp, bi n dịng, m ch ghép chia cơng su t,ế ế ấ v v

- M ch khu ch đ iạ ế ạ : Cũng gi ng nh m ch t l , m chố ỉ ệ khu ch đ i có nhi m v nhân thêm tham s c a tín hi uế ệ ụ ố ủ ệ v i m t h s K (h s khu ch đ i), nhiên m ch khu ộ ệ ố ệ ố ế ế đ i cơng su t l n h n công su t vào (đi u ngạ ấ ấ ề ược v iớ m ch t l ), nghĩa đ i lạ ỉ ệ ượng đ u vào u n đ i lầ ề ể ượng ra)

- M ch gia cơng tính tốnạ : bao b m m ch th c hi nồ ự ệ phép tính đ i s nh c ng, tr , nhân, chia, tích phân, vi phân,ạ ố ộ v v

- M ch so sánh tạ ương t :ự m ch so sánh gi a n áp.ạ ữ ệ - M ch c uạ ầ

- M ch t o hàmạ ạ : Là m ch t o nh ng hàm s theo yêu c uạ ữ ố ầ c a phép đo nh m m c đích n tính hóa đ c tính c a tínủ ằ ụ ế ặ ủ hi u đo đ u b ph n c m bi n, ví d nh m chệ ầ ộ ậ ả ế ụ bình phương, lũy th a (exp), logarit (log), v v

- M ch bi n đ i A/D, D/A, m ch S&H (l y m u giạ ế ổ ạ ấ ẫ ữ

m u)ẫ

- M ch l c m ch c ng hạ ọ ạ ộ ưởng tương tự - M ch s vi x lýạ ố ử

M ch n đạ ệ ược s d ng đo lử ụ ường n t r t đaệ ấ d ng, m t s m ch đo đ c thù đo lạ ộ ố ặ ường m i đớ ược trình bày ph n này.ầ

3.5 C C U CH TH ĐO LƠ Ấ Ỉ Ị ƯỜNG

h p v i kh nh n bi t c a ngợ ả ậ ế ủ ười C c u ch th cũngơ ấ ỉ ị

nh h ng đ n đ xác, t c đ c a máy đo… Trong th c

ả ưở ế ộ ố ộ ủ ự

t có nhi u d ng c c u ch th khác dùng cho đo lế ề ấ ỉ ị ường, m i lo i c c u đo có nh ng u nhi u m khác v kỗ ấ ữ ể ể ề ỹ thu t đo, giá thành, v công ngh ch t o… Các lo i c c u chậ ề ệ ế ạ ấ ỉ th ph bi n nh sau:ị ổ ế

+ Các c c u ch th kim.ơ ấ ỉ ị + ng tia n t CRTỐ ệ

+ C c u ch th s (dùng LED đo n hay LCD đo n).ơ ấ ỉ ị ố ạ + Màn hình ma tr n (LED, LCD, Flasma, OLED…).ậ

3.5.1 C c u ch th kim (C c u đo n c b n - CCĐ)ơ ấ ỉ ị ơ ấ ệ ơ ả C c u ch th kim hay g i c c u đo n c b nơ ấ ỉ ị ọ ấ ệ ả (CCĐ) dùng nhi u thi t b đo n (nh đo dòng n,ề ế ị ệ ệ đo n áp, đo công su t, đo n tr , …) t n s th p Đây làệ ấ ệ ở ầ ố ấ nh ng d ng c đo bi n đ i th ng Đ i lữ ụ ụ ế ổ ẳ ượng n c n đo Xệ ầ (dòng n mang thông tin c a đ i tệ ủ ố ượng đo) bi n đ iế ổ thành góc quay c a ph n đ ng (ph n có g n kim ch th ) ủ ầ ộ ầ ắ ỉ ị α so v i ph n tĩnh ầ α=f(X)

Nguyên lý c u t o chung c a CCĐ:ấ ạ ủ

C u t o c a CCĐ bao b m thành ph n c b n : ph n tĩnhấ ủ ầ ả ầ ph n đ ng CCĐ ho t đ ng theo nguyên t c bi n đ i liên t cầ ộ ộ ắ ế ổ ụ n thành c làm quay ph n đ ng c a Trong quáệ ầ ộ ủ trình quay l c c sinh cơng c h c m t ph n th ng l c ma sát,ự ơ ọ ộ ầ ắ ự m t ph n làm bi n đ i th ph n đ ng.ộ ầ ế ổ ế ầ ộ

Quá trình bi n đ i lế ổ ượng CCĐ nh sau: Khi cóư dịng n Iệ x (ho c n áp Uặ ệ x) vào CCĐ s có s bi n đ i thànhẽ ự ế ổ

và ph n tĩnh t o Momen quay Mầ q làm quay ph n đ ng m tầ ộ ộ

góc α t l v i f(Iỷ ệ x) ho c f(Uặ x)

Gi s c c u đo có n ph n tĩnh n (mang n tích) nả ấ ầ ệ ệ cu n dây.ộ

Thông thường n áp đệ ược đ a vào cu n dây Năng lư ộ ượng n t sinh đệ ược xác đ nh nh sau:ị

∑

∑

∑

= − = − = = = =− = − = = + +

= j n

n i i j i j i ij n i i i jn i i j i ij ij

e C U LI M I I

W 1 1 11 1 2 2 Trong đó:

+ i : cu n dây th i.ộ ứ

+ j : ph n t mang n tích th j.ầ ệ ứ

+CijUijđi n áp n dung gi a ph n t tích n i j.ệ ệ ữ ầ ệ +IiIj : dòng n cu n dây i j.ệ ộ

+Li: n c m c cu n dây iệ ả ử ộ

+Mij :h c m gi a hai cu n dây i jỗ ả ữ ộ

Năng lượng n t sinh ph thu c vào n áp, nệ ụ ộ ệ ệ dung, dòng n, cu n c m, h c m.ệ ộ ả ỗ ả

Tương tác gi a ph n tĩnh ph n đ ng t o momenữ ầ ầ ộ quay b ng s bi n thiên c a lằ ự ế ủ ượng t s bi n thiênừ ự ế góc quay.M dWdαe

q =

Đ t o s ph thu c gi a góc quay giá tr đo, khiể ự ụ ộ ữ ị đo người ta s d ng thêm lò xo ph n kháng đ t o momenử ụ ả ể ph n kháng ch ng l i s chuy n đ ng c a ph n đ ng.ả ố ự ể ộ ủ ầ ộ

α

D Mpk =−

Kim ch th s d ng l i v trí cân b ng khi:ỉ ị ẽ ị ằ

q pk M

M =−

α α

α α

d dW D d

dW

D = e ⇒ = e

⇔

We : ph thu c vào n áp Uụ ộ ệ X , dòng n Iệ X đ t vào cu nặ ộ

dây

Bi u th c để ứ ược g i phọ ương trình đ c tr ng c aặ ủ thang đo, cho ta bi t đ c tính c a thang đo tính ch t c a CCĐ.ế ặ ủ ấ ủ Ngoài momen c b n trên, th c th ph n đ cònơ ả ự ế ầ ộ ch u tác d ng c a nhi u momen khác nh momen ma sát, momenị ụ ủ ề c n d u, momen đ ng lả ị ộ ượng …

M i d ng c c u đo có cách t o lỗ ấ ượng n t vàệ cách bi n đ i thành c t o momen quay khác D aế ổ ự vào bi n đ i ngế ổ ười ta phân chia CCĐ thành lo i khácạ nh sau:ư

Lo i c c u đoạ ấ Ký hi uệ

C c u đo t nơ ấ ừ ệ

C c u đo n tơ ấ ệ ừ

C c u đo n đ ngơ ấ ệ ộ

C c u đo tĩnh nơ ấ ệ

C c u đo c m ngơ ấ ả ứ

Logô mét n đ ngệ ộ

Logô mét n tệ ừ

a C c u đo t nơ ấ ừ ệ

C c u đo t nơ ấ ệ ho t đ ng theo nguyên lý bi n đ i nạ ộ ế ổ ệ thành c t o momen quay nh s tơ ự ương tác gi a tữ trường c a nam châm vĩnh c u t trủ ường c a dòng n Iủ ệ qua khung dây đ ng.ộ

Hình 3.9 – C u t o c a c c u đo t nấ ạ ủ ơ ấ ừ ệ

C u t oấ ạ

Ph n tĩnhầ : G m nam châm vĩnh c u (1)ử hình ch U đữ ược ch t o b ng thép đ c bi t nh h p kim Vônfram, h p kimế ằ ặ ệ ợ ợ Crôm, má c c t (2),ự ừ lõi s t t hình tr (3)ắ ừ ụ Gi a (2) (3) t oữ thành khe h p hình vành khuyên cho phép khung dây quay xungẹ quanh có t trừ ường đ ng hồ ướng tâm, khe h p có đ tẹ ộ c m B đ ng đ u.ả ề

Ph n đ ngầ ộ : G m :ồ

- Khung quay (4) – khung ch nh t b ng nhơm, khungữ ậ ằ có cu n dây đ ng n (c 0,03 ố ệ ỡ ÷ 0,2mm) cho phép dòng n I ch y qua Toàn b kh i lệ ộ ố ượng khung quay ph i nhả ỏ t t cho momen quán tính r t nh Khung quay đố ấ ỏ ược đ tặ tr c quay ho c b i dây treo Dòng n I đụ ặ ệ ược đ a vàoư khung dây thông qua tr c c a khung dây.ụ ủ

- Kim ch th (5)ỉ ị g n ch t tr c quay ho c dây treo.ắ ặ ụ ặ Phía sau kim ch th có mang đ i tr ng đ cho tr ng tâm c aỉ ị ố ọ ể ọ ủ kim ch n m tr c quay ho c dây treo ngồi cịn có vítỉ ằ ụ ặ u ch nh l ch không (Đi u n zero).ề ỉ ệ ề ể

- Lò xo ph n kháng (6) ả m t đ u g n vào tr c quay đ u kiaộ ầ ắ ụ ầ gi c đ nh có nhi m v kéo kim ch th v v trí ban đ uữ ố ị ệ ụ ỉ ị ề ị ầ ho c t o lo xo ph n kháng gi kim ch th t i ví trí cân b ng.ặ ả ữ ỉ ị ằ

Nguyên lý ho t đ ngạ ộ

Khi có dịng n I qua khung dây s t o nên lệ ẽ ượng n t tệ ương tác v i t trớ ường B c a nam châm vĩnh c u t oủ momen quay:

α φ

α d

d I d dW

M e

q = =

Trong đó: dφ đ bi n thiên c a t thông qua khung dây Nộ ế ủ vịng, di n tích S:ệ

+ dα : d bi n thiên góc quay c a khung dây.ộ ế ủ =>Mq =I.B.N.S

Mômen quay Mq làm quay khung dây, gi s kim ch th l chả ỉ ị ệ

m t góc ộ α, momen ph n kháng lị xo (6) sinh tác đ ngả ộ lên khung dây tăng: Mpk =−D.α (D- H s c a lò xo ph n kháng).ệ ố ủ ả

Kim ch th s d ng l i v trí cân b ng khi:ỉ ị ẽ ị ằ

I S I D S N B D S N B I M Mq pk

= = ⇔ = ⇔ − = α α

Trong u ki n tiêu chu n ề ệ ẩ const D

S N B

S0 = = - g i đọ ộ nh y c a CCĐ t n.ạ ủ ệ

K t lu n:ế ậ Đ l ch góc quay c a kim ch th ộ ệ ủ ỉ ị α t l nỷ ệ ế tính v i cớ ường đ dịng n qua khung dây Nh v y, có thộ ệ ậ ể kh c đ thang đo c a dịng n I n tính theo góc quay c aắ ộ ủ ệ ế ủ kim ch th ỉ ị

Đ c tính c a c c u đo t n:ặ ủ ơ ấ ừ ệ

- Thang đo n tính.ế

- Ch làm vi c v i dòng chi u qua khung dây.ỉ ệ ề - Đ nh y dòng n c a c c u đo t n: ộ ệ ủ ấ ệ

0 S dI d Si = α =

Nghĩa đ nh y dòng n độ ệ ượ ươc t ng ng v i s bi nứ ự ế thiên c a góc quay có s bi n thiên c a dịng n Trongủ ự ế ủ ệ th c t ngự ế ười ta thường dùng tham s dòng n toàn thang Iố ệ tt –

- Dịng tồn thang (Itt) r t nh (vài ấ ỏ µA)

- Đ nh y n áp c a c c u: ộ ệ ủ ấ SV = dUdα N u n i tr c aế ộ ủ khung dây Ri thì:

i i i

V S

R dI R

d

S = α =

u m c a c c u đo t n: CCĐ t n có u m

Ư ể ủ ấ ệ ệ ể

so v i nh ng CCĐ khác nh nh ng m sau đâu:ớ ữ ữ ể

- Đ xác cao, có th t o thang đo có c p chínhộ ể ấ xác t i 0,5%, t trớ ường c a nam châm vĩnh c u m nh nên đủ ộ nh y b nh hạ ị ả ưởng c a t trủ ường bên ngồi

- Cơng su t tiêu th nh , tùy theo dịng Iấ ụ ỏ tt mà cơng su t tiêuấ

th kho ng t 25ụ ả µW đ n 200ế µW

- Phương trình đ c tính n tính nên có th t o thang đoặ ế ể n tính.ế

Nhược m c a c c u đo t nể ủ ấ ệ

- Cu n dây c a khung quay thộ ủ ường ch u đ ng t i nhị ự ả ỏ nên thường d b h h ng n u có dịng n q l n qua.ễ ị ỏ ế ệ

- Ch s d ng v i dòng m t chi u.ỉ ụ ộ ề

- C u t o ph c t p, d b h h ng có va đ p m nh.ấ ứ ễ ị ỏ ậ

ng d ng: Ứ ụ

Hình 3.7 - M t s thi t b đo n s d ng CCĐ t nộ ố ế ị ệ ụ ệ

b C c u đo n tơ ấ ệ ừ

C c u đo n t ho t đ ng theo nguyên lý: lơ ấ ệ ộ ượng n t đệ ược bi n đ i liên t c thành c nh s tế ổ ụ ự ương tác gi a t trữ ường c a cu n dây tĩnh có dòng n qua v iủ ộ ệ ph n đ ng c a c c u s t t ầ ộ ủ ấ ắ

CCĐ n t có lo i:ệ

Lo i l c hút (lo i cu n dây hình d t)có c u t o nh ự ộ ẹ ấ Lo i l c đ y (lo i cu n dây hình trịn) có c u t o nh ự ẩ ộ ấ

C u t oấ ạ

Hình 3.10 - C c u n t lo i cu n dây hình trịnơ ấ ệ ạ ộ

- Ph n tĩnh: cu n dây hình tr , phía thành ng cóầ ộ ụ ố g n s t t m m u n quanh.ắ ắ ề ố

- Ph n đ ng: g m s t t đầ ộ ắ ược u n cong g nố ắ vào tr c quay n m đ i di n Trên tr c quay có g n kim ch th vàụ ằ ố ệ ụ ắ ỉ ị lò xo ph n kháng.ả

Hình 3.11 – C c u n t lo i cu n dây d tơ ấ ệ ạ ộ ẹ

- Ph n tĩnh: g m cu n dây d t, gi a có khe h p.ầ ộ ẹ ữ ẹ

- Ph n đ ng: G m đĩa s t t đầ ộ ắ ược g n l ch tâm, ch 1ắ ệ ỉ ph n n m khe h p có th quay xung quanh tr c Trênầ ằ ẹ ể ụ tr c c a đĩa s t t có g n kim ch th lò xo ph n kháng.ụ ủ ắ ắ ỉ ị ả

Nguyên lý ho t đ ng chung:ạ ộ

Cu n d y tĩnh có dịng n I (m t chi u ho c xoayộ ậ ệ ộ ề ặ chi u) qua s t o lề ẽ ượng t :ừ

2

2

LI Wdt =

Trong đó: L n c m cu n dây, tuỳ thu c vào v trí tệ ả ộ ộ ị ương đ i c a s t t đ ng tĩnh L=f(x).ố ủ ắ ộ

Momen quay là: M dWdαdt q =

Khi kim ch th quay, mômen ph n kháng tăng: Mỉ ị ả pk=-Dα

T i v trí cân b ng:ạ ị ằ

2 0 2 , 2 I S d dL D S I d dL D d dL I d dW D M M dt q pk = ⇒ = = ⇔ = = ⇔ − = α α α α α α α

Hình 3.12 – Đ ng h đo n áp cao s d ng CCĐ n tồ ồ ệ ử ụ ệ ừ

Đ c m c a CCĐ n t :ặ ể ủ ệ ừ

- Tiêu th lụ ượng nhi u h n c c u đo t n.ề ơ ấ ệ

- Làm vi c đệ ược v i c dòng n m t chi u xoay chi u.ớ ả ệ ộ ề ề - Thang đo phi n.ế

- Công ngh ch t o d dàng h n, c c u v ng ch c, khệ ế ễ ơ ấ ữ ắ ả ch u t i t t.ị ả ố

- Đ nh y t trộ ường ph n tĩnh y u.ầ ế

- Có hi n tệ ượng t d s t non nên xácừ ắ h n c c u đo t n.ơ ấ ệ

- Do t trừ ường t o b i cu n dây nh nên d b nhạ ộ ỏ ễ ị ả hưởng b i t trở ường bên ngoài, c n ph i b o v b ng cáchầ ả ả ệ ằ ch n t cho c c u.ắ ấ

- Đ xác th p d b nh hộ ấ ễ ị ả ưởng c a t trủ ường bên t n hao c a s t t l n Tuy nhiên v n đổ ủ ắ ẫ ược dùng nhi u lo i đ ng h đo n áp cao.ề ồ ệ

c C c u đo n đ ngơ ấ ệ ộ

thành c nh s tơ ự ương tác gi a t trữ ường c a cu n dâyủ ộ tĩnh cu n dây đ ng có dịng n qua.ộ ộ ệ

C u t oấ ạ

C c u đo n đ ng có lo i C c u n đ ng (a)ơ ấ ệ ộ ấ ệ ộ c c u s t n đ ng (b), c u t o nh ấ ắ ệ ộ ấ

C u t o c c u n đ ng g m có cu n dây tĩnh cu nấ ấ ệ ộ ộ ộ dây đ ng (khung quay) Thông thộ ường cu n dây đ ng khơng cóộ ộ lõi s t non tránh đắ ược hi n tệ ượng t tr dịng n xốy.ừ ễ ệ Cu n đ ng n m vùng t trộ ộ ằ ường đượ ạc t o b i cu n tính.ở ộ N u cu n tĩnh đế ộ ược cu n m t lõi s t t c c u s tố ộ ắ ấ ắ n đ ng.ệ ộ

(a) = (b)

Hình 3.13 – C c u đo n đ ngơ ấ ệ ộ Nguyên lý ho t đ ngạ ộ

Khi có dịng n Iệ 1, I2 (m t chi u ho c xoay chi u) vàoộ ề ặ ề

cu n dây đ ng cu n tĩnh s t o momen quay:ộ ộ ộ ẽ Mq=KqI1I2=NBSI1I2 (dòng n DC)ệ

V y góc quay ậ I1I2 D Kq =

α ho c ặ

    

  

=

∫

ii dt T

D Kq

2

1

α

Trong D h s c a lị xo ph n kháng ho c c a dâyệ ố ủ ả ặ ủ treo

Đ thang đo n tính theo Iể ế 1I2 Kq/Dlà h ng s ằ ố

Đ c m c a c c u đo n đ ngặ ể ủ ơ ấ ệ ộ

C c u đo n đ ng có u m nhơ ấ ệ ộ ể ược m c a c c uể ủ ấ t n c c u n từ ệ ấ ệ

Thường dùng làm b ch th cho Vônmét ho c Ampemét hayộ ỉ ị ặ Watt mét công su t t i pha hay pha.ấ ả

Ngồi người ta cịn s d ng đ ch t o t s k nử ụ ể ế ỷ ố ế ệ đ ng dùng đo h s công su t cosộ ệ ố ấ ϕ

Chi u quay c a có c u n đ ng s t n đ ng đề ủ ấ ệ ộ ắ ệ ộ ược xác đ nh trị ước ho t đ ng v i dòng xoay chi u (nh ộ ề ) Như v y kim ch th c a c c u b l ch ngậ ỉ ị ủ ấ ị ệ ược ph i đ i c ổ ự tính c a cu n dây đ kim ch th quay thu nủ ộ ể ỉ ị ậ

Hình 3.14 – Chi u quay c a kim ch th ph thu c vào chi uề ủ ỉ ị ụ ộ ề

dịng nệ

Hình 3.15 – Đ ng h đo công su t n áp cao dùng CCĐ nồ ồ ấ ệ ệ

đ ng.ộ

3.5.2 Thi t b ch th dùng LEDế ị ỉ ị

a C c u ch th dùng LED- Light emitting diodeơ ấ ỉ ị

a.1 LED đ nơ

LED m t ti p xúc p-n, v t li u ch t o đ u liên k tộ ế ậ ệ ế ề ế c a nguyên t nhóm nhóm c a b ng h th ng tu n hoànủ ố ủ ả ệ ố ầ

Mendeleev nh GaAs (LED có m u đ ), GaP (LED có màu đư ầ ỏ ỏ ho c màu l c), GaAsP (LED có m u đ ho c vàng).ặ ụ ầ ỏ ặ

Hình 3.16 – LED đ nơ

sang n) chúng g p s tái h p phát sinh photon ánhặ ẽ ợ sáng Cường đ phát sáng c a LED t l v i dịng n qua điơt ộ ủ ỉ ệ ệ Đ s t áp phân c c thu n t 1,2V dòng thu n cóộ ụ ự ậ ố ậ đ chói h p lí 20mA.ộ ợ

Đ có ánh sáng có màu khác s d ng lo i bán d nể ụ ẫ khác ho c dùng nh a b c có màu khác nhau.Thơng thặ ự ọ ường LED phát tia h ng ngo i hên ngồ ười ta thường bao quanh LED m t l p Phosphor v y b c x c a Phosphor nhìn th y taộ ậ ứ ủ ấ nh n đậ ược ánh sáng phát

Nhược m c a LEDể ủ c nầ dòng tương đối l , nh ng uư m c a nguể ủ ồn nệ áp m tộ chi uề th pấ , khả chuy nể m chạ nhanh, b nề , kích thước nh ỏ

 Tính ch t c a LEDấ ủ

Tùy theo m c lứ ượng gi i phóng cao hay th p màả ấ bước sóng ánh sáng phát khác (t c ứ màu s cắ c a LED sủ ẽ khác nhau) M c lứ ượng (và màu s c c a LED) hoàn toànắ ủ ph thu c vào c u trúc lụ ộ ấ ượng c a nguyên t ch t bánủ ấ d n.ẫ

LED thường có n th phân c c thu n cao h n t thôngệ ế ự ậ ố thường, kho ng 1,5 đ n 3ả ế

Volt Nh ng n th phân c c ngh ch LED khơng cao.ư ệ ế ự ị Do đó, LED r t d b h h ng n th ngấ ễ ị ỏ ệ ế ược gây

 Cách xác đ nh hai c c c a LEDị ự ủ

LED sáng, c c c a LED n i que dự ủ ố ương c c dự ương, c cự c c âm ự

Hai c c c a LED có th phân bi t b ng cách nhìn vào 2ự ủ ể ệ ằ kh i bán d n n m bên LED, to h n c c âm, nhố ẫ ằ ự ỏ h n c c dơ ự ương

 Ch n n tr cho LEDọ ệ ở

Vi c m c n i ti p R đ h n ch dòng n qua LED làệ ắ ố ế ể ế ệ c n thi t Dòng n s quy t đ nh cầ ế ệ ẽ ế ị ường đ sáng c a LED, cóộ ủ nghĩa tăng dịng lên LED s sáng m nh h n, thôngẽ thường t 10 đ n 20mA.ừ ế

Khi có dịng ch y qua, n áp r i LED kho ngạ ệ ả 1,6V Vì v y nên l p thêm R đ u n dòng - u ch nh đậ ắ ể ề ể ề ỉ ộ sáng theo mong mu n.ố

Thông s c b n ch n LED:ố ả ọ

Màu Đi n ápệ Infrared 1.6 V

Red 1.8 V ÷ 2.1 V

Orange 2.2 V Yellow 2.4 V

Green 2.6 V

Blue 3.0 V ÷÷ 3.5 V White 3.0 V ÷ 3.5

V Ultraviolet 3.5 V

- ng d ng c a LED.Ứ ụ ủ

LED h u nh khơng nung nóng mơi trầ ường xung quanh; ánh sáng đèn LED n đ nh, khơng gây chói, m i m t, không phát tia c cổ ị ỏ ắ ự tím; đèn LED có tu i th lên đ n 80.000 – 100.000 gi Vì v y,ổ ọ ế ậ đèn LED ngày đượ ức ng d ng nhi u th c t LEDụ ề ự ế dùng đ làm b ph n hi n th thi t b n, nể ộ ậ ể ị ế ị ệ ệ t , bi n qu ng cáo, đèn trang trí, đèn giao thơng… Đèn chi uử ể ả ế sáng b ng LED có u m b n, g n nh , ti t ki m lằ ể ề ọ ẹ ế ệ ượng + LED dùng làm b ph n hi n th thi t bộ ậ ể ị ế ị

đi n tệ ử

a.2 LED đo nạ

             

Hình 3.17 - C c u LED đo nơ ấ ạ

Các cách m c LED thông d ng: LED đo n sáng An tắ ụ ố chung, LED đo n sáng Kat t chung.ạ ố

LED đo n sáng Kat t chung: ạ ố Kat t c a t t c tố ủ ấ ả ố đ u đề ược n i chung v i m có n th b ng (hay c c âmố ể ệ ế ằ ự c a ngu n) Tác đ ng vào đ u vào (An t) c a t m c logic 1ủ ộ ầ ố ủ ố ứ t sáng ố

a.3 Màn hình ma tr n LEDậ

Các m LED để ượ ắc s p x p thành ma tr n m sáng Víế ậ ể d ma tr n LED8x8 nh ụ ậ , tín hi u u n hàngệ ề ể Ri n i v i Anode c a t t c LED m t hàng,ố ủ ấ ả ộ

cịn tín hi u u n c t Cệ ể ể ộ i n i v i Cathodeố

c a t t c LED m t c t Khi có m t tín hi u uủ ấ ả ộ ộ ộ ệ ề n c t hàng, chân Anode c a led hàng tể ộ ủ ương ng đ c c p n áp cao, đ ng th i chân Cathode c a

ứ ượ ấ ệ ủ

led c t tộ ương ng đứ ược c p n áp th p Tuy nhiênấ ệ ấ lúc ch có m t LED sáng, có đ ng th i n th cao trênỉ ộ ệ ế Anode n th th p Cathode Nh v y có m t tínệ ế ấ ậ ộ hi u u n hàng c t, t i m t th i m ch có duyệ ề ể ộ ộ ể ỉ nh t m t led t i ch g p c a hàng c t sáng Các b ngấ ộ ỗ ặ ủ ộ ả quang báo v i s lớ ố ượng led l n h n đớ ược k t n i theo c uế ố ấ trúc nh v y.ư ậ

Hình 3.19 - Ví d m ch u n ma trân LEDụ ạ ề ể

Hình 3.20 - S đ chân ma tr n LED8x8 hai m uơ ồ ậ ầ

(M23088C/DEG)

khi n c t (ho c hàng ) chung cho c hai màu, 16 chân cịn l i thìể ộ ặ ả chân dùng đ u n hàngể ề ể (ho c c t) c a màu th nh t, 8ặ ộ ủ ứ ấ chân l i dùng u n hàngạ ề ể (ho c c t) c a màu th 2.ặ ộ ủ ứ

3.5.3 Thi t b ch th dùng LCD - ế ị ỉ ị Liquid Crystal Display

a Nguyên lý c a hình LCD ủ

Tinh th l ng tên tr ng thái c a m t vài h p ch t h u cể ỏ ủ ộ ợ ấ ữ đ c bi t Các ch t nóng ch y tr ng thái: lúc đ u tr ngặ ệ ấ ả ầ thái nóng ch y liên t c, sau n u nhi t đ ti p t c tăng thìả ụ ế ệ ộ ế ụ chuy n sang ch t l ng đ ng hể ấ ỏ ẳ ướng bình thường Pha trung gian gi a hai tr ng thái tr ng thái tinh th l ng (v a có tínhữ ạ ể ỏ ch t l ng v a có tính ch t tinh th ).ấ ỏ ấ ể

● Các ph n t tinh th l ng s p x p d c theo khe rãnh ầ ể ỏ ắ ế ọ - tr ng thái t nhiên, ph n t tinh th l ng s p x pỞ ự ầ ể ỏ ắ ế không theo tr t t c ậ ự ả

- Khi ti p c n v i b m t có khe rãnh, ph n tế ậ ề ặ ầ tinh th l ng s p x p song song d c theo khe rãnh ể ỏ ắ ế ọ

Hình 3.21 - Tr ng thái t nhiên Khi ti p c n v i b m t có kheạ ự ế ậ ớ ề ặ

rãnh

Hình 3.22 - S p x p phân c c c a tinh th l ngắ ế ự ủ ể ỏ

Các ph n t phía d c theo chi u "a" cịn phía dầ ọ ề ướ ọi d c theo chi u khác "b" đ y tinh th l ng s p x p theo m t c uề ẩ ể ỏ ắ ế ộ ấ trúc xoay 90o

● Ánh sáng xuyên qua vùng không gian (kho ng tr ng) c aả ố ủ ph n t s p x p ầ ắ ế

a Khi ch a có ngu n phân c c b Khi có ngu nư ự phân c cự

Hình 3.23 - S lan truy n ánh sáng l p tinh th lòngự ề ớ ể

● Ánh sáng xoay xuyên su t, h t nh tinh thố ệ ể l ng xoay ỏ

● Ánh sáng b u n cong 90ẻ ố o nh phân t xoay ư ử

● Các ph n t s p x p có n trầ ắ ế ệ ường đ t vào ặ

Khi có n trệ ường đ t vào, tinh th l ng c u trúc l i làmặ ể ỏ ấ xoay ánh sáng xuyên qua

● C u trúc phân t tinh th l ng s p x p m tấ ể ỏ ắ ế ộ cách d dàng có n trễ ệ ường đ t vào ho c n c c Anotặ ặ ệ ự tác d ng Khi có n áp đ t, phân t t s p x p theoụ ệ ặ ự ắ ế chi u d c (d c theo n trề ọ ọ ệ ường) ánh sáng xuyên su tố d c theo chi u s p x p c a phân t ọ ề ắ ế ủ

● Ch n sáng v i b l c phân c c (Polarizing filters - bắ ộ ọ ự ộ l c phân c c) ọ ự

- Khi có n áp đ t vào, k t h p c b l c phân c c làmệ ặ ế ợ ả ộ ọ ự xoay tinh th l ng tr thành hi n th LCD.ể ỏ ể ị

- Ánh sáng s xuyên qua hai b l c phân c c s p x pẽ ộ ọ ự ắ ế v i tr c phân c c nh hình v trái ụ ự ẽ

- Ánh sáng s b ch n b l c phân c c s p x p v iẽ ị ặ ộ ọ ự ắ ế tr c phân ụ c cự nh hình v ph i ẽ ả

b C u t o c a Màn hình LCD ấ ạ ủ

K t h p c hai b l c phân c c s xoay c a tinh ợ ả ộ ọ ự ự ủ ể l ng t o lên m t hình tinh th l ng ỏ ộ ể ỏ

Hình 3.25 - Nguyên lý c u t o hình LCDấ ạ

•Polarizing Filters: B l c phân c c ộ ọ ự •Alighnment layers: S p x p l p ắ ế

•Voltage: Đi n áp ệ •Light: Ánh sang

•Khi hai b l c phân c c s p x p d c su t theo hộ ọ ự ắ ế ọ ố ướng vng góc v i tr c n c c, ánh sáng vào t phía trên,ớ ụ ệ ự đ i hổ ướng 90o d c theo họ ướng đường hình so n c c a cácắ ố ủ

phân t tinh th l ng, v y ánh sáng xuyên qua b l cử ể ỏ ậ ộ ọ

•Khi có n áp đ t vào, phân t tinh th l ng n n th ngệ ặ ể ỏ ắ ẳ đường t hình đừ ường so n c d ng, đ i hắ ố ổ ướng rẽ c a ánh sáng, v y ngăn c n ánh sáng xuyên qua b l củ ậ ả ộ ọ (b l c th p) ộ ọ ấ

c c (phân c c) Khi có n áp đ t vào ánh sáng b ch n vàự ự ệ ặ ị ắ hình xu t hi n đen ấ ệ

c Các h th ng hi n th ệ ố ể ị

Có hai ki u c u t o hình tinh th l ng chính, khác nhauể ấ ể ỏ thi t k ngu n sáng

ở ế ế

Trong ki u th nh t, ánh sáng để ứ ấ ược phát t m t đèn n n,ừ ộ ề có vơ s phố ương phân c c nh ánh sáng t nhiên Ánh sángự ự cho l t qua l p kính l c phân c c th nh t, tr thànhọ ọ ự ứ ấ ánh sáng phân c c ph ng ch có phự ẳ ỉ ương th ng đ ng Ánh sángẳ ứ phân c c ph ng đự ẳ ược ti p t c cho truy n qua t m th y tinhế ụ ề ấ ủ l p n c c su t đ đ n l p tinh th l ng Sau đó,ớ ệ ự ố ể ế ể ỏ chúng ti p t c t i kính l c phân c c th hai; có phế ụ ọ ự ứ ương phân c c vng góc v i kính l c th nh t, r i t i m t ngự ọ ứ ấ ắ ười quan sát Ki u hình thể ường áp d ng cho hình màu máyụ tính hay TV Đ t o màu s c, l p cùng, trể ắ ước ánh sáng đ n m t ngế ắ ười, có kính l c màu.ọ

lo i hình tinh th l ng th hai, chúng s d ng ánh

Ở ể ỏ ứ ụ

sáng t nhiên vào t m t có gự ặ ương ph n x n m sau,ả ằ d i ánh sáng l i cho ngộ ười xem Đây c u t o thấ ường g pặ

lo i hình tinh th l ng đen tr ng thi t b b

ở ể ỏ ắ ế ị ỏ

túi Do không c n ngu n sáng nên chúng ti t ki m lầ ế ệ ượng Các nguyên lý hi n th ể ị

● Các ký t , ch s đ ho đự ữ ố ược hi n th c b n d aể ị ả ự theo phương pháp hi n th : ể ị

1 H th ng đo n ệ ố ạ

2 H th ng ma tr n m (hi n th ký t ) ệ ố ậ ể ể ị ự

Hi n th s p x p thao hàng c t đ hi n th ký t ể ị ắ ế ộ ể ể ị ự

H th ng ma tr n m (hi n th đ ho ) ệ ố ậ ể ể ị ồ ạ

Hi n th s p x p theo hàng c t đ hi n th để ị ắ ế ộ ể ể ị ho

c Nguyên lý hi n th m u ể ị ầ

● M u đầ ược hi n th nh b l c m u dành cho m iể ị ộ ọ ầ ỗ thành ph n hi n th , h th ng ma tr n m, m m uầ ể ị ệ ố ậ ể ể ầ đ (R) , xanh (G), xanh dỏ ương (B) nh n đậ ược s d ng cácử ụ b l c m u, ba m u c b n k t h p l i cho ta m t mộ ọ ầ ầ ả ế ợ ộ ể

nh, m i m m u s cho m t m u có c ng đ sáng

ả ỗ ể ầ ẽ ộ ầ ườ ộ

khác nhau, m t m nh có th cho vô s m u m uộ ể ả ể ố ầ ầ t ng h p đổ ợ ượ ừc t ba m u c b n ầ ả

Hình 3.26 - C u trúc hình LCD m uấ ầ

C u trúc hình LCD m u nh ấ ầ , g m:ồ

1 Polarizing filter (B l c phân c c) Đi u n ánh sáng điộ ọ ự ề ể vào thoát

3 Glass substrate (H p ch t thu tinh đ c bi t) L c ch nợ ấ ỷ ặ ệ ọ ặ n t n c c ệ ệ ự

3 Transparent electrodes (Đi n c c su t) Là thanhệ ự ố d n n su t cho phép ánh sáng xuyên qua ẫ ệ ố

4 Alignment layer (S p x p l p) Là hai b m t có rãnh, ắ ế ề ặ gi a phân t tinh th l ng, Các phân t đữ ể ỏ ượ ắc s p x p theoế hình so n c 90o ắ ố

5 Liquid crystals (Các tinh th l ng) ể ỏ

6 Spacer (Kho ng tr ng) Duy trì kho ng cách đ u gi a cácả ố ả ề ữ t m kính ấ

8 Backlighting (Ánh sáng phía sau) Ánh sáng chi u tế phía sau hình xuyên qua

l p trên, hình n tho i, ngớ ệ ười ta s d ng ánh sángử ụ chi u t xung quanh sau dùng l p ph n x đ hế ả ể ướng ánh sáng chi u th ng góc v i hình t sau v phía trế ẳ ề ước

Nguyên t c ho t đ ng ắ ạ ộ

+ Active element (Transistor) - Ph n t tích c c (Transistor) ầ ự + X Electronic - Đi n c c X ệ ự

+ Y Electronic - Đi n c c Y ệ ự + Light - Ánh sang

Hình 3.27 - C u t o ph n t u n m nhấ ạ ầ ề ể ể ả

C u t o ph n t u n m nh cho hìnhấ ầ ề ể ể ả LCD nh Trong đó:

- Các n c c X Y s p x p thành hàng dãy, m i mệ ự ắ ế ỗ ể giao có m t Transistor trộ ường, chân S đ u vào n c c Y,ấ ệ ự chân G đ u vào n c c X , Transistor d n chân D s cóấ ệ ự ẫ ẽ n áp b ng n c c Y t o m t n áp chênh l ch v i đệ ằ ệ ự ộ ệ ệ ế c a LCD ủ

● M i m m u m t Transistor u n, m i mỗ ể ầ ộ ề ể ỗ ể m u s phát m t m u có cầ ẽ ộ ầ ường đ sáng khác nhau, cộ ường độ sáng ph thu c vào tín hi u Video đ t vào n c c Y ụ ộ ệ ặ ệ ự

● Ba m m u mang ba m u khác R(đ ), G (Xanh lá)ể ầ ầ ỏ B (Xanh l ) t o lên m t m nh, thay đ i ộ ể ả ổ ường độ sáng c a m m u s t o cho m nh có vô s m uủ ể ầ ẽ ể ả ố ầ s c khác (Nguyên lý tr n m u t nhiên) ắ ộ ầ ự

● Màn hình n tho i có đ phân gi i 96 x 128 nghĩa làệ ộ ả s có 96 x 128 = 12338 m nh <=> ho c có 12338x3 = 37014ẽ ể ả ặ m m u ể ầ

d Phân lo i hình LCDạ LCD ma tr n th đ ngậ ụ ộ

Hitachi theo m t hộ ướng khác, c i ti n gi i thu t phânả ế ả ậ tích tín hi u đ u vào nh m kh c ph c h n ch c a DSTNệ ầ ằ ắ ụ ế ủ LCD, nhiên hướng v c b n ch a đ t đề ả ược k t quế ả đáng ý

LCD ma tr n ch đ ngậ ủ ộ

LCD ma tr n ch đ n thay th lậ ủ ộ ế ưới n c c u nệ ự ề ể b ng lo i ma tr n Transistor phi n m ng (thin film transistor,ằ ậ ế ỏ TFT LCD) có th i gian đáp ng nhanh ch t lờ ứ ấ ượng hình nhả vượt xa DSTN LCD Các m nh để ả ược u n đ c l pề ể ộ ậ b i m t transistor đở ộ ược đánh d u đ a ch phân bi t, nấ ị ỉ ệ ế tr ng thái c a t ng m nh có th u n đ c l p, đ ngạ ủ ể ả ể ề ể ộ ậ th i tránh đờ ược bóng ma thường g p DSTN LCD.ặ

M t s hình nh Màn hình LCD th c tộ ố ả ự ế

+ Màn hình ký t LCD 4x16ự

Màn hình ma tr n LCDậ

3.5.4 ng tia n t - CRTỐ ệ ử

ng tia n t - CRT (Cathode Ray Tube), hay đ c s

Ố ệ ượ

d ng ph bi n g i ng tia âm c c đụ ổ ế ọ ố ự ược máy đo lường n t (nh Ơ-xi-lơ, máy phân tích ph , máy v đ c tínhệ ổ ẽ ặ biên đ - t n s …), cho phép hi n th d ng tín hi u mànộ ầ ố ể ị ệ hình

Nguyên lý chung c a CRT:ủ

Cho chùm tia e- bay chân không qua l n lầ ượt b nả

đ ng nh n tín hi u n áp x đ p ứ ậ ệ ệ ậ t iờ huỳnh quang (Như ) Do e- ch u tác d ng c a n trị ụ ủ ệ ường t o b i c p b n kimạ ở ặ ả

lo i nên eạ - s ph i bay l ch theo phẽ ả ệ ương x y, đ l ch theoộ ệ

phương y t l v i tín hi u y, đ l ch theo phỉ ệ ệ ộ ệ ương x t l v i tínỉ ệ hi u x K t qu v t sáng huỳnh quang s n m t i toệ ế ả ế ẽ ằ ạ đ (x,y) Khi tín hi u x y thay đ i v t sáng v m t độ ệ ổ ế ẽ ộ ường dao đ ng đ hình.ộ

y

x y

x e

-Màn huỳnh quang Cp lỏ i ng

Cặp i ngang

Hình 3.28 – Nguyên t c chung c a CRTắ ủ

Nh v y, CRT m t lo i d ng c n t mà cóư ậ ộ ụ ụ ệ chùm n t e- đệ ược b c x t Kat t b nung nóng, chúng đứ ố ị ược gia t c, h i t b ng n trố ộ ụ ằ ệ ường hay t trừ ường, t o thành m tạ ộ chùm n t nh g n b n t i huỳnh ệ ỏ ọ ắ quan (h p ch t c aợ ấ ủ Phosphor), phát sáng t i m có n t b n t i Chùmạ ể ệ ắ n t đệ ược làm l ch theo chi u đ ng chi u ngang mànệ ề ứ ề hình theo quy lu t n áp đ t vào t m làm l ch, t o d ngậ ệ ặ ấ ệ ạ hình nh (d ng ả dao đ ng độ ồ) hình Dao đ ng đ có thộ ể d ng tín hi u (waveforms), hình nh (pictures)…ạ ệ ả

Có nhi u lo i CRT: Lo i CRT kh ng ch b ng t trề ạ ố ế ằ ường (màn hình ti vi hình máy vi tính); Lo i CRT kh ng chạ ố ế b ng n trằ ệ ường (dùng nhi u thi t b đo).ề ế ị

CRT kh ng ch b ng n trố ế ằ ệ ường

cao (áp su t kho ng t 10ấ ả -5v÷ 10-4mN/cm2) – đ khơng ngăn c nể ả

s chuy n đ ng c a chùm n t t Katot t i hình) Đ uử ể ộ ủ ệ ầ ng hình tr trịn có ch a súng n t h th ng lái tia, phía

ố ụ ứ ệ ệ ố

cu i loe hình nón c t, m t đáy đố ụ ặ ược ph l p huỳnh quangủ t o thành hình C u t o c a CRT g m ph n chính: mànạ ấ ủ ầ huỳnh quang, súng n t , h th ng lái tia.ệ ệ ố

Hình 3.29 – C u t o CRT kh ng ch b ng n trấ ạ ố ế ằ ệ ường A3 (Ah uậ) L p than chìớ

X1

X2 Y1

Y2

Màn ch nắ

S i đ t ợ ố

F

Kat t Kố

Lưới u ề

ch Gế

An t h i t ố ộ ụ

A1

An t gia t c ố ố

A2

EK

-2,05kV Rbright R1 Rfocus R2

Súng n tệ H th ng lái ệ ố

tia

a Màn huỳnh quang

L p huỳnh quang thớ ường h p ch t c a Phosphor (P) Khiợ ấ ủ có n t b n t i hình, t i v trí va đ p, n t s truy nệ ắ ị ậ ệ ẽ ề đ ng cho n t l p c a nguyên t P, n tộ ệ ủ ệ s nh y t m c lẽ ả ứ ượng th p lên m c lấ ứ ượng cao t n t i th i gian r t ng n r i t nh y v m c năngồ ấ ắ ự ả ề ứ lượng th p ban đ u phát photon ánh sáng Ví trí b b nấ ầ ị ắ phá ví trí phát sáng, ánh sáng đượ ạc l u l i m tộ kho ng th i gian nh t đ nh (g i đ d huy c a hình),ả ấ ị ọ ộ ủ c ng v i đ l u nh c a võng m c, làm cho ngộ ộ ả ủ ười qua sát có c m giác m sáng t n l i l u hình, hình nh daoả ể ả đ ng đ độ ược quan sát nh liên t c.ư ụ

Màu s c ánh sáng phát tùy thu c vào h p ch t c a P,ắ ộ ợ ấ ủ thường màu xanh nh y c m v i m t ngạ ả ắ ười (h p ch t cóợ ấ ch a Silicat K m), ánh sáng màu tím (h p ch t c a Vơnframátứ ẽ ợ ấ ủ Canxi) tích c c v i thu c nh.ự ố ả

Đ d huy c a hình s ph thu c vào ch t huỳnhộ ủ ẽ ụ ộ ấ quang, thơng thường kho ng t vài ả µs đ n vài s Khi quan sát tínế hi u có t n s th p dùng hình có đ d huy l n, khiệ ầ ố ấ ộ quan sát tín hi u t n s cao dùng hình có đ d huy nh ệ ầ ố ộ ỏ Ch t huỳnh quang cách n phát x n t th c p có tiaấ ệ ệ ứ ấ

đi n t b n t i, n t th c p ph i đệ ắ ệ ứ ấ ả ược thu gom b ngằ An t h u (l p than chì xung quanh hình) đ khơng t o thànhố ậ ể l p n t che l p hình, ngăn c n chuy n đ ng c a chùmớ ệ ấ ả ể ộ ủ tia n t ệ

cường đ sáng n i tiêu nhi t làm tăng tu i thộ ệ ổ ọ cho hình

b Súng n tệ ử

Súng n t : Có nhi m v t o, gia t c h i t chùm tiaệ ệ ụ ố ộ ụ n t C u t o g m: s i đ t F, Kat t K bao quanh s i đ t,ệ ấ ợ ố ố ợ ố lưới u ch G, An t h i t Aề ế ố ộ ụ 1, An t gia t c Aố ố Các n c cệ ự

có d ng hình tr có l nh gi a, làm b ng Niken, riêng K cóạ ụ ỗ ỏ ữ ằ ph m t l p ôxit kim lo i đáy đ tăng kh b c x nủ ộ ể ả ứ ệ t Các n c c phía sau (theo chi u chuy n đ ng c a chùm tiaử ệ ự ề ể ộ ủ n t ) thệ ường có vành r ng h n n c c phía trộ ệ ự ước có nhi u vách ngăn có tác d ng đ chùm n t không quáề ụ ể ệ xa tr c ng, vi c h i t s d dàng h n V i c u t o đ c bi tụ ố ệ ộ ụ ẽ ễ ấ ặ ệ c a n c c nh v y s t o n trủ ệ ự ậ ẽ ệ ường không đ uề đ c bi t có th h i t gia t c chùm tia.ặ ệ ể ộ ụ ố

Các n c c đệ ự ược c p ngu n nh phân áp nh hình vấ ẽ (UK=-2kV, UKG=0÷ 50V, UA2=0V, UA1=50V÷ 300V) Tri t ápế

Rbright u ch nh n áp Uề ỉ ệ GK làm thay đ i lổ ượng n t b n t iệ ắ

màn huỳnh quanh, làm thay đ i đ sáng c a dao đ ng đ Tri tổ ộ ủ ộ ế áp thường đ a m t máy ký hi u “ư ặ ệ Bright

hay Intensity” Tri t áp Rế focus thay đ i n áp A1 làm thayổ ệ

đ i đ t c a chùm tia n t đổ ộ ụ ủ ệ ược đ a m tư ặ máy ký hi u “ệ Focus”

Lưới u ch G đề ế ược cung c p n áp âm h n so v i K vàấ ệ ghép sát K đ d dàng cho vi c u ch nh cể ễ ệ ề ỉ ường đ c aộ ủ chùm n t b n t i hình.ệ ắ

An t Aố (An t gia t c) thố ố ường n i đ t đ tránh méoố ấ ể

Xét qu đ o chuy n đ ng c a chùm n t quaỹ ạ ể ộ ủ ệ ử

đi n trệ ường c a n c củ ệ ự

Quy lu t chuy n đ ng c a h t mang n nậ ể ộ ủ ệ ệ trường t trừ ường v c b n gi ng quy lu t lan truy nề ả ố ậ ề ánh sáng môi trường quang h c Quy lu t chuy n đ ng c aọ ậ ể ộ ủ n t n trệ ệ ường tĩnh tuân theo quy lu t sau:ậ

+ Đi n t chuy n đ ng th ng vùng có th khơng đ i.ệ ể ộ ẳ ế ổ + N u chùm n t chuy n đ ng vùng n trế ệ ể ộ ệ ường khơng đ ng đ u có th b khúc x hay ph n x khiồ ề ể ị ả chuy n đ ng qua m t đ ng th N u b ph n x góc ph n xể ộ ặ ẳ ế ế ị ả ả b ng góc t i N u b khúc x n t chuy n đ ng tằ ế ị ệ ệ ộ vùng có n th U1 sang vùng có n th U2 hệ ế ệ ế ướng đ l nộ v n t c c a n t thay đ i đậ ố ủ ệ ổ ược xác đ nh theo quy lu tị ậ khúc x nh sau:ạ

1

2

sin sin

U U v

v =

=

θ θ

N u Uế 2>U1 v2>v1 n t đệ ược tăng t c.ố

Xét qu đ o chuy n đ ng c a chùm tia n t qua nỹ ể ộ ủ ệ ệ

U1 U2

v1

v2

M t đ ng thặ ẳ ế

θ1 θ2

Màn hình

C

Các m t đ ng ặ ẳ

thế

L c tác d ng lên n ự ụ ệ

Chùm n tệ

G A1 A2

Hình 3.30 – Chùm n t chuy n đ ng qua n trệ ử ể ộ ệ ường gi aữ

các n c cệ ự

Trong không gian gi a A1 A2 hình thành m t đ ngữ ặ ẳ th , l c tác d ng c a n trế ự ụ ủ ệ ường lên n t t i m t v trí nàoệ ộ ị là: F=qE M t đ ng th hặ ẳ ế ướng b l i v phía Katot có tácề ề d ng h i t chùm tia, m t đ ng th có hụ ộ ụ ặ ẳ ế ướng lõm quay phía Katot có tác d ng phân kỳ chùm tia Nh ng t ng h p l i thìụ ổ ợ n trệ ường gi a A1-A2 có tác d ng h i t chùm tia (tữ ụ ộ ụ ương đương v i m t th u kính n h i t ).ớ ộ ấ ệ ộ ụ

C c u G, A1, A2 tơ ấ ương t nh m t h th ng kính đự ộ ệ ố ược thi t k cho n trế ế ệ ường không đ u gi a chúng có tác d ngề ữ ụ gia t c h i t chùm tia n t t o thành chùm n t nhố ộ ụ ệ ệ ỏ g n, m nh b n t i huỳnh quang.ọ ả ắ

c H th ng lái tia ệ ố

H th ng lái tia có nhi m v làm l ch chùm tia n t b nệ ố ệ ụ ệ ệ ắ t i hình theo chi u đ ng ho c chi u ngang c a hình.ớ ề ứ ặ ề ủ

C u t o g m c p phi n làm l ch đấ ặ ế ệ ược đ t trặ ước, sau bao quanh tr c c a ng.ụ ủ ố

+ C p lái đ ng Yặ ứ 1Y2 : phi n kim lo i đ t song song v iế ặ

nhau theo phương n m ngang.ằ

+ C p lái ngang Xặ 1X2: phi n kim lo i đ t song song v iế ặ

nhau theo phương th ng đ ng.ẳ ứ

Gi a c p phi n làm l ch t o n trữ ặ ế ệ ệ ường đ u có tácề d ng làm l ch qu đ o chuy n đ ng c a chùm tia n t khiụ ệ ỹ ể ộ ủ ệ qua

Hình 3.31 – Qu đ o chuy n đ ng c a chùm n t qua c pỹ ạ ể ộ ủ ệ ử ặ

lái đ ngứ

- Khi Uy=0, tia n t b n th ng t i gi a hình t iệ ắ ẳ ữ

đi m O.ể

- Khi Uy≠ 0, n trệ ường gi a phi n làm l ch s làmữ ế ệ ẽ

l ch qu đ o c a tia n t theo chi u đ ng b n t i mànệ ỹ ủ ệ ề ứ ắ hình t i v trí M, l ch kho ng theo chi u đ ng y so v i mạ ị ệ ả ề ứ ể O

Kho ng l ch đ ng y t l thu n v i ệ ứ ỉ ệ ậ ường đ n trộ ệ ường c p lái đ ng Eặ ứ y (mà Ey [V/mm] = Uy/dy – đó: Uy – nệ

áp gi a Y1 Y2, y [mm] - kho ng cách gi a Y1 Y2) đả ữ ộ

dài c a phi n làm l ch lủ ế ệ y [mm], th i gian bay c a n t ủ ệ

Th i gian bay t l ngh ch v i v n t c c a chùm tia hay t lờ ỉ ệ ị ậ ố ủ ỉ ệ ngh ch v i n áp gia t c Uị ệ ố A (ph thu c ch y u vào Uụ ộ ủ ế A2K) tỉ

l thu n v i kho ng cách t c p lái tia t i hình Lệ ậ ả ặ y [mm]

Nh v y đ l ch đ ng hình đư ậ ộ ệ ứ ược xác đ nh nh sau:ị

A y y y U dy l L U y

= hay y =S0y.Uy

const U d l L U y V mm S A y y y y

y = =2 . =

]

/ [

0 - g i đ nh y c a ngọ ộ ủ ố

d

y

A2

U

y Y1

Y ly Ly y M O chùm e

-+

theo mm n áp đ t vào c p lái đ ng V Thơng thệ ặ ặ ứ ường S0y=0,1÷ 1mm/V

Trong nhi u trề ường h p, mu n tăng đ nh y mà không thợ ố ộ ể tăng chi u dài lề y khơng th tăng m c chi u dài c a ng tiaể ứ ề ủ ố

nên c p lái tia thặ ường đượ ấ ạc c u t o loe đ u cu i ch khôngở ầ ố ứ ph i b n ph ng hoàn toàn.ả ả ẳ

Tương t , ta có đ l ch c a tia n t theo chi u ngang.ự ộ ệ ủ ệ ề

A x x x x U d l L U x

= hay x=S0x.Ux const U d l L U x V mm S A x x x x

x = = =

] / [

0 - g i đ nh y c a ngọ ộ ủ ố

tia n t theo phệ ương ngang S0x đ c tr ng cho đ c tính c aặ ặ ủ

CRT đ l ch ngang c a tia n t b n t i hìnhộ ệ ủ ệ ắ tính theo mm n áp đ t vào c p lái ngang V Thôngệ ặ ặ thường S0x=0,1÷ 1mm/V

K t lu nế ậ : Đ l ch tia n t hình theo phộ ệ ệ ương đ ng phứ ương ngang t l n tính v i n áp tỉ ệ ế ệ ương ngứ đ t vào c p lái đ ng c p lái ngang tặ ặ ứ ặ ương ng.ứ

V n đ gây méo dao đ ng đấ ề ộ ồ

nh h ng Đó lý t i mà th c hi n u ch đ

ả ưở ự ệ ề ế ộ

sáng ta ch đỉ ược dùng n áp biên đ nh Vì n u c c G cóệ ộ ỏ ế ự n th dệ ế ương l n không nh ng đ sáng c a dao đông đớ ữ ộ ủ tăng m nh mà gây méo dao đ ng đ đ t gi mạ ộ ộ ụ ả Phép đo v y có sai s ậ ố

Đ sáng c a dao đ ng đ tăng tăng n áp A2,ộ ủ ộ ệ nh ng tăng n áp A2 đ nh y gi m Đ kh cư ệ ộ ả ể ắ ph c mâu thu n này, CRT thụ ẫ ường c u t o thêmấ An t h u A3 sau phi n làm l ch C u t o c a A3 l pố ậ ế ệ ấ ủ than chì d n n đẫ ệ ược ph xung quanh thành ng g n sát mànủ ố ầ hình Đi n áp A3, thệ ường l n g p đôi n áp Uớ ấ ệ A2K Dưới

tác d ng c a n trụ ủ ệ ường này, n t đệ ược gia t c thêm nh ngố đ nh y h u nh không b nh hộ ầ ị ả ưởng Tuy nhiên, n tệ v n đẫ ược tăng t c qua c p phi n tác d ng c aố ặ ế ụ ủ A3, nh ng kho ng th i gian không đáng k so v i kho ngư ả ể ả th i gian n t t c p phi n lái tia đ n hình H n n a,ờ ệ ặ ế ế ữ s gi m đ nh y A3 có th đự ả ộ ể ược bù l i b ng cách gi m nạ ằ ả ệ áp UA2K

UA2+Um/2, đ nh y có giá tr nh nh t, đ t gi m đi.ộ ị ỏ ấ ộ ụ ả

ng v i U

Ứ y =-Um có tr s âm, n th t i m gi a phi nị ố ệ ế ể ữ ế

là: UA2-Um/2, đ nh y l i có tr s cao nh t, đ t gi mộ ạ ị ố ấ ộ ụ ả

đi Dao đ ng đ bi u di n tín hi u hình sin Uộ ể ễ ệ y s khơng cịn đ iẽ ố

x ng v i tr s trung bình n a.ứ ị ố ữ

Hình 3.32 – Méo dao đ ng đ cung c p n áp không đ iộ ồ ấ ệ ố

x ng cho c p lái tiaứ ặ

Vì đ h i t ph thu c vào n trộ ộ ụ ụ ộ ệ ường gi a phi n vàữ ế A2, trường h p chúng có thay đ i, nên s h i t chợ ổ ự ộ ụ ỉ th c hi n đự ệ ượ ố ức t t ng v i m t th i m mà thơi Nêuớ ộ ể n u nh đ t t t nh t Uế ộ ụ ố ấ y=0, đ t s gi m ngộ ụ ẽ ả ứ

v i th i m n áp Uớ ể ệ y=± Um

Đ kh hi n tể ệ ượng méo dao đ ng đ này, ngộ ười ta th cự hi n n i đ t A2 đ ng th i cung c p n áp đ i x ng cho cácệ ố ấ ấ ệ ố ứ c p lái tia (t c n áp c p phi n đ ng th i l ch phaặ ứ ệ ặ ế ệ 1800) Nh v y n th t i m gi a c pư ậ ệ ế ạ ể ữ ặ

phi n khơng đ i có n áp đ t vào Đ th c hi n đế ỏ ệ ặ ể ự ệ ược u này, t ng khu ch đ i tín hi u cu i trề ầ ế ệ ố ước đ a vàoư c p lái tia b khu ch đ i x ng dùng ki u khu ch đ iặ ộ ế ố ứ ể ế đ y kéo hay t đ ng đ o pha.ẩ ự ộ ả

b/ ng d ng c a CRT:ứ ụ ủ

Thường làm hình ch th cho máy hi n sóng, máyỉ ị ệ phân tích ph , máy v đ c n biên đ , t n s …ổ ẽ ặ ế ộ ầ ố

U

y

A

2

Uy

Dao đ ng ộ

(a) (b)

(a): CRT kh ng ch b ng n trố ế ằ ệ ường ng d ng cho máyứ ụ đo

(b): CRT kh ng ch b ng t trố ế ằ ường ng d ng cho hìnhứ ụ máy vi tính

CÂU H I ÔN T PỎ Ậ

1 Trong c c u đo ch th kim, kim ch th s d ng l i v tríơ ấ ỉ ị ỉ ị ẽ ị cân b ng có s cân b ng c a mơmen nào, vi t phằ ự ằ ủ ế ương trình cân b ng c a mơmen đó.ằ ủ

2 Nêu nguyên t c ho t đ ng c a b ch th ki u t n?ắ ộ ủ ộ ỉ ị ể ệ Nêu nguyên t c ho t đ ng c a b ch th ki u n t ?ắ ộ ủ ộ ỉ ị ể ệ 4.Nêu c u t o, ho t đ ng đ c m c a c c u đo nấ ạ ộ ặ ể ủ ấ ệ t ?ừ

5.Nêu c u t o, ho t đ ng đ c m c a c c u đo tấ ạ ộ ặ ể ủ ấ n?ệ

6.S đ kh i nguyên lí ho t đ ng chung c a c c u ch thơ ố ộ ủ ấ ỉ ị s ?ố

7.Các u m, ể ược m c a c c u ch th s ?ể ủ ấ ỉ ị ố 8.K tên l b ch th s thể ọ ộ ỉ ị ố ường dùng?

9 Khái ni m LED đo n sáng Kat t chung? Mu n hi n th sệ ố ố ể ị ố

0, ph i làm gì?ả

10 Khái ni m LED đo n sáng An t chung? Mu n hi n thệ ố ố ể ị s 3, ph i làm gì?ố ả

CH

ƯƠ

NG - MÁY HI N SĨNG (Ơ-XI-LƠ)

Ệ

4.1 GI I THI U CHUNGỚ Ệ

4.1.1 Khái ni m chung v quan sát d ng tín hi uệ ề ạ ệ

Hình 4.1 - Hình nh Máy hi n sóng (Ơ-xi-lơ)ả ệ

Các tín hi u thệ ường bi u di n theo m i quan h bi nể ễ ố ệ ế thiên theo th i gian hay theo t n s Gi s tín hi u đờ ầ ố ả ệ ược bi uể di n theo th i gian nh sau u=f(t) N u ta có tín hi u y=b.f(t) vàễ ế ệ tín hi u x=a.t có th bi u di n y=b.f(x/a) Do v y quan hệ ể ể ễ ậ ệ gi a y x t l nh quan h gi a u t N u có thi t b vữ ỉ ệ ệ ữ ế ế ị ẽ tr c ti p đ th c a y=b.f(x/a) ta nh n đự ế ị ủ ậ ược đ thồ ị bi n thiên c a tín hi u theo th i gian Nh v y vi c quanế ủ ệ ậ ệ sát tr c ti p d ng tín hi u ta cịn đo lự ế ệ ường thông s cố ường đ (Uộ m) thông s th i gian (Chu kỳ T) c a tínố ủ

hi u.ệ

Ngồi ta có th xác đ nh để ị ược tín hi u bi t đệ ế ược phổ c a (Theo bi n đ i Fuerier ngủ ế ổ ược) Gi s tín hi u có m t đả ệ ậ ộ ph S(ổ ω) N u ta tìm đế ược tín hi u y=b.S(ệ ω) tín hi u x=a.ệ ω

t xác đ nh đừ ị ược thông s khác c a tín hi u nhố ủ ệ lượng ph , d i t n ổ ả ầ

Tóm l i ta có th bi u di n tín hi u theo th i gian hay theoạ ể ể ễ ệ t n s màng hình ph ng Đo lầ ố ẳ ường b ng phằ ương pháp quan sát d ng tín hi u nh v y có nhi u hi u qu , ta có th xác đ nhạ ệ ậ ề ệ ả ể ị đ nh tính tín hi u m t cách nhanh chóng, ị ệ ộ phân bi t đệ ược lo i tínạ

hi uệ có th đ nh lể ị ượng xác đ i lạ ượng c n đo c aầ ủ tín hi u Thi t b quan sát d ng sóng tín hi u thệ ế ị ệ ường sử d ng r t ph bi n k thu t đo.ụ ấ ổ ế ỹ ậ

Thi t b tr c ti p dùng đ nghiên c u d ng c a tín hi u làế ị ự ế ể ứ ủ ệ Ơ-xi-lơ, cịn g i ọ máy hi n sóng (oscillocope) ệ hay th c tự ế thường g i theo phiên âm ti ng ế ước ngồi ơ-xi-lơ Ơ-xi-lơ th c hi n v dao đ ng đ c a tín hi u hình.ự ệ ẽ ộ ủ ệ

4.1.2 Các u m kh ng d ng c a ô-xi-lô.ư ể ả ứ ụ ủ

Ơ-xi-lơ lo i thi t b đo đa năng: vi c cho phép quanạ ế ị ệ sát d ng tín hi u, cịn có th đo đạ ệ ể ược h u h t thông s c aầ ế ố ủ lo i tín hi u n Ngồi cịn có th ghi l i đạ ệ ệ ể ược phim nh giá tr t c th i c a tín hi u n bi n đ i có chu kỳ

ả ị ứ ủ ệ ệ ế ổ

hay phi chu kỳ

Ơ-xi-lơ lo i máy đo có nhi u tính t t nh : tr khángạ ề ố vào l n; đ nh y cao (đo đớ ộ ược n áp t vài ệ µV t i hàng tr cớ ụ kV); quán tính ít, d i t n r ng (t Hz t i vài tr c GHz), mànả ầ ộ ụ ch th (có th dùng ng tia n t ) s c nét hìnhỉ ị ể ố ệ ắ r ng (t 70-150mm) máy l n ch t lộ ấ ượng cao sáng hi n th l n ệ ị

trong m ch, bên c nh cịn cho phép đo tham s c a tínạ ố ủ hi u nh : Các tr s n áp, chu kỳ, t n s , góc l ch pha, đệ ị ố ệ ầ ố ệ ộ méo d ng, h s u ch , Ngoài k t h p v i m t sạ ệ ố ề ế ế ợ ộ ố thi t b chuy n đ i d ng lế ị ể ổ ượng Ơ-xi-lơ có th đo lể ường nhi u d ng đ i lề ạ ượng v t lý bi n đ i khác nh trongậ ế ổ c h c, sinh h c, y h c ọ ọ ọ

Bên c nh k t h p v i m t s thi t b ph tr khác thìạ ế ợ ộ ố ế ị ụ ợ Ơ-xi-lơ có th tr thành máy đo thông s c a m ch n t ể ố ủ ệ (Ví d v đ c n biên đ t n s c a m ch ).ụ ẽ ặ ế ộ ầ ố ủ

Tóm l i Ơ-xi-lơ m t thi t b đo v n không nh ngạ ộ ế ị ữ dùng r ng rãi lĩnh v c Đi n t - Vi n thông màộ ự ệ ễ cịn dùng nhi u ngành cơng nghi p khác n a.ề ệ ữ

4.1.3 Phân lo i ơ-xi-lơ.ạ

Có nhi u cách phân lo i ô-xi-lô khác tuỳ theo ng d ngề ứ ụ c u t o ấ

Phân lo i theo ch đ đ ng b :ạ ế ộ ộ

•Ơ-xi-lơ khơng đ ng b dùng đ quan sát nh ng tínồ ộ ể ữ hi u phi chu kỳ.ệ

•Ơ-xi-lơ đ ng b dùng đ quan sát tín hi u có chu kỳ.ồ ộ ể ệ Phân lo i theo d i t n làm vi c: ả ầ ệ

•Ơ-xi-lơ t n s th p.ầ ố ấ

•Ơ-xi-lơ t n s cao,ầ ố

•Ơ-xi-lơ t n s siêu cao ầ ố Phân lo i theo c u t o: ấ

•Ơ-xi-lơ kênh

•Ơ-xi-lơ h n h p (2 kênh tỗ ợ ương t +16 kênh tín hi uự ệ s )).ố

Ơ-xi-lơ có nh ki u tớ ể ương t hay ki u s ự ể ố

Ơ-xi-lơ xung đ quan sát tín hi u có kho ng th i gian t n t iể ệ ả ng n.ắ

4.2 Ô-XI-LÔ TƯƠNG TỰ

4.2.1 S đ kh i nguyên lý làm vi c c a ô-xi-lô tơ ồ ố ệ ủ ương tự

1 kênh.

Nh xét trên, có r t nhi u lo i ô-xi-lô khác nhau: ô-xi-ư ấ ề lô s , ô-xi-lô tố ương t , ô-xi-lô tia hay tia nh ng sau taự ch xét chi ti t c u t o nguyên lý ho t đ ng c a ô-xi-lô tỉ ế ấ ạ ộ ủ ương t tia.ự

a C u trúc chung c a Ơ-xi-lơ tấ ủ ương t dùng CRTự

Attenuator: B phân ápộ

Vertical Amplifier:Khu chế đ i l ch đ ng Yạ ệ ứ

ngang X

Sweep Generator: B t o nộ ệ áp quét

Horizontal Amplifier: Khu chế đ i l ch ngangạ ệ

Display System: Kênh uề ch nh đ sáng Zỉ ộ

Hình 4.2 - C u trúc chung c a Ơ-xi-lơ tấ ủ ương t kênhự

C u trúc chung c a Ơ-xi-lơ tấ ủ ương t kênh dùng CRT g m:ự

+ CRT: Màn ch th ng tia n t kh ng ch b ng nỉ ị ố ệ ố ế ằ ệ trường Có nhi m v hi n th d ng sóng hình Đây bệ ụ ể ị ộ ph n trung tâm c a Ơ-xi-lơ Và đ i tậ ủ ố ượng u n chínhề ể ơ-xi-lơ

V c u t o ng tia n t m t ng chân không v thuề ấ ố ệ ộ ố ỏ ỷ tinh, bên có ch a n c c Đ u ng hình tr có ch aứ ệ ự ầ ố ụ ứ súng n t c p phi n làm l ch Đ u cu i ng loe to hìnhệ ặ ế ệ ầ ố ố nón c t, đáy ng huỳnh quang có tác d ng phát sáng khiụ ố ụ có tia e- đ p vào ng n t có nhi m v t o tia eậ ố ệ ử ệ ụ ạ - xu t phátấ

t Catot đ n hình t o v t sáng có d ng ph thu c vàoừ ế ệ ụ ộ quy lu t c a tín hi u đ a đ n phi n làm l ch Y1Y2 vàậ ủ ệ ế ế ệ X1X2 c a ng tia Các kh i khác c a Ơ-xi-lơ Đi n áp uủ ố ố ủ ệ ề n c p lái đ ng Uể ặ ứ Y1Y2 c p lái ngang Uặ X1X2

+ Kênh l ch đ ng Y (Vertical System)ệ ứ : Có nhi m v nh nệ ụ ậ tín hi u c n quan sát Uệ ầ th đ a vào t dây đo (Probe) th cự

hi n ch c bi n đ i tín hi u t o tín hi u phù h pệ ứ ế ổ ệ ệ ợ (d ng n áp đ i x ng) đ a t i c p lái đ ng Y1Y2 c a CRT.ạ ệ ố ứ ặ ứ ủ

+ Kh i đ ng b (Triger System)ố ồ ộ : hay cịn g i làọ Kh i kích kh i, có nhi m v nh n tín hi u đ ng b (tín hi uố ệ ụ ậ ệ ộ ệ kích kh i) Uở đb t o xung đ ng b Uạ ộ xđb đ u n kênh lêchể ề ể

+ Kênh l ch ngang X (Horizontal System): ệ T o n ápạ ệ quét c a hay nh n tín hi u quét t bên (qua đ u vàoư ậ ệ ầ Ext) đ t o n áp quét ngang đ a t i c p lái ngang X1X2ể ệ ặ c a CRT.ủ

Tùy theo d ng n áp quét mà hình nh sáng CRT cóạ ệ ả d ng khác nhau:ạ

+ N u Uế q n áp c a n tính dao đ ng đ làệ ế ộ

d ng tín hi u theo th i gian.ạ ệ

+ Uq gi ng d ng tín hi u vào dao đ ng đ hình nhố ệ ộ ả

ph c t p d ng cánh hoa, đứ ạ ược g i dao đ ng đ Lissajous.ọ ộ

b Nguyên lý phương pháp quét

Đưa nệ áp c aủ tín hi uệ c nầ nghiên c uứ lên c pặ phi nế l chệ Y, nệ áp quét cưa lên c pặ phi nế l chệ X Do tác d ngụ đ ngồ thời c aủ hai nệ trường lên c pặ phi nế mà tia nệ tử d ch chuyị ển theo phương tr cụ X Y Quỹ đ oạ c aủ tia nệ tử d chị chuy nể v chạ nên hình dáng c aủ nệ áp nghiên c uứ bi nế thiên theo thời gian N u đế i nệ áp quét hàm liên t cụ theo thời gian g i quọ ét liên t c, n u đụ ế i nệ áp quét hàm gián đo nạ theo thời gian g i quọ ét đợi

b.1 Nguyên lý quét nế tính liên t cụ

Đi n áp qt n tính liên t c có tác d ng lái tia n tệ ế ụ ụ ệ d ch chuy n l p l p l i cách liên t c theo phị ể ặ ặ ụ ương ngang tỷ l b c nh t v i th i gian Đ quét n tính liên t c c n ph iệ ậ ấ ể ế ụ ầ ả dùng n áp bi n đ i n tính liên t c (tăng n tính hayệ ế ổ ế ụ ế gi m n tính).ả ế

Gi s :ả

+ Uq =a.t đ a t i c p lái ngang Xư ặ 1X2 -> n áp c pệ ặ lái tia nh sau:ư

y S th U y y U y

U = =

x S q U x x U x

U = 1 2 =

Trong đó: + Sy =KySoy: đ nh y c a kênh Yộ ủ + Sx =KxSox:đ nh y c a kênh Xộ ủ

+ KX KY h s khuy ch đ i t ng c ng c aệ ố ế ổ ộ ủ

kênh Y X

Nh v y đ l ch tia hình theo chi u chi u đ ng vàư ậ ộ ệ ề ề ứ chi u ngang ề

) ( sin sin sin sin mx m Y y a ox S x K x m Y t m Y y t a ox S x K ox S x K q U ox S x U x t m U oy S y K oy S y K th U oy S y U y Ω = ⇒ = = ⇒ = = = = = = ω ω ω Trong đó: a ox S x K m m U oy S y K m Y ω = Ω =

Bi u th c (1) đ th c a dao đ ng đ hình,ể ứ ị ủ ộ có d ng gi ng d ng ố Uth c n quan sát Nh v y n ápầ ậ ệ quét đ a vào c p lái ngang Xư ặ 1X2 n áp n tính thìệ ế

Hình 4.3 –Minh h a nguyên lý quét n tínhọ ế

N u tế à∞ tia n t vệ ượt gi i h n hình n ápớ ệ quét s d ng ph i d ng n áp quét c a nử ụ ả ệ ế tính Đi n áp quét c a lý tệ ưởng th i gian quyét ngờ ược τng=0

trường h p s khơng có tia quét ngợ ẽ ược Tuy nhiên th cự t ế τng#0 Tq =τ +th τng Do t n t i th i gian quét ngu c nên mồ ợ ể

sáng hình s chuy n ngẽ ể ượ ừc t trái qua ph i t o nên 1ả đường quét ngược không mong mu n, đ lo i tr ch n Tố ể ọ th

>>τng Đ lo i tr hoàn toàn, th i gian quét ngể ược người ta

t o xung âm đ a t i c c u ch G c a CRT đ xoá tiaạ ự ề ế ủ ể quét ngược

N uế t nầ số quét đủ cao, huỳnh quang có độ dư huy đủ mức c nầ thi tế có Uq đ tặ vào c pặ phi nế X1X2 có m tộ đường sáng theo phương ngang Khi có Uth đ tặ vào c pặ phi nế Y n uế Tq = nTth xu tấ hi nệ dao đ ngộ đồ c aủ m tộ hay vài chu kì c aủ nệ áp nghiên c uứ (Uth)

8

2

5

1

0 X

Y Y

t

X

1 4 8

Y

1 Y7

1

Hình 4.4 –Minh h a nguyên lý t o nh hìnhọ ạ ả

Đ có nh quan sát v i ch t lể ả ấ ượng cao c n ch n: ầ ọ

τng << τth hay Tq ≈ τth

Đi u ki n đ ng b ph i tho mãn: Tq = nTthề ệ ộ ả ả

b.2 Nguyên lí quét đ iợ

Quét đ i ch đ quét n tính mà n áp quét khôngợ ế ộ ế ệ xu t hi n liên t c, tu n hoàn mà ch xu t hi n tín hi u vàoấ ệ ụ ầ ỉ ấ ệ ệ c n quan sát đầ ược đ a t i kênh Y c a c a Ơ-xi-lơ đ t đư ủ ủ ược biên

τth

Uq

τng

Tq

t

U

G t

đ c c tính nh t đ nh Ch đ thộ ự ấ ị ế ộ ường dung đ quan sátể d ng xung có đ x p l n (h s l p đ y ộ ố ệ ố ấ ầ τ/T bé), ho c tínặ hi u xung khơng tu n hồn ệ ầ Ví d minh h a ngun lý quét đ iụ ọ ợ nh

Hình 4.5 - Minh h a ch đ quét đ iọ ế ộ ợ

Gi s tín hi u xung Uả ệ th có h s l p đ y nh ệ ố ấ ầ ỏ τ<<T, hình

nh dao đ ng đ t ng ng v i tr ng h p khác c a

ả ộ ươ ứ ườ ợ ủ

đi n áp quét nh ệ

(a): Uq liên l c Tụ q = Tth : xung ch xu t hi n m tỉ ấ ệ ộ

th i gian r t bé (ờ ấ τ << Tth) nên r t khó quan sát đo lấ ường

(b): Uq liên l c Tq ụ ≈ τ: Hình dáng xung khu chế

(c): Uq d ng n áp quét đ i: ch có n áp quét cóạ ệ ợ ỉ ệ

xung, nh v y hình dáng xung đư ậ ược khu ch đ i ra, d dàngế ễ quan sát h n, đ quan sát toàn b xung nghiên c u nên uơ ể ộ ứ ề ch nh đ ỉ ểτq > τ m t chút.ộ

c Nguyên lý đ ng b phồ ộ ương pháp kích kh iở

+ Hi n tệ ượng m t đ ng b :ấ ồ ộ

Trong trường h p quan sát ô-xi-lô ợ ch đ n tính liên t c th y có x y hi n tế ộ ế ụ ấ ả ệ ượng dao đ ng đ không đ ng yên mà có c m giác nh chuy n đ ngộ ứ ả ể ộ hình, ho c hình nh dao đ ng đ khơng ph n ánh trungặ ả ồ ả th c d ng tín hi u Hi n tụ ệ ệ ượng g i hi n tọ ệ ượng m t đ ngấ b Đ dao đ ng đ đ ng yên ta ph i th c hi n nguyên lý đ ngộ ể ộ ứ ả ự ệ b ộ

+ Đi u ki n đ ng b :ề ệ ồ ộ

Đ rút u ki n đ ng b , ta xét dao đ ng đ c a tínể ề ệ ộ ộ ủ hi u Uệ th d ng n áp hình sin trạ ệ ường h p chu kỳợ

đi n áp quét n tính liên t c khác sau:ệ ế ụ (a) Tq Tth

2

= (b) Tq Tth

5

= (c)Tq =Tth

Hình 4.6 - Hình nh dao đ ng đ v i trả ộ ồ ớ ường h p Tợ q khác nhau

(a): Tq Tth

2

(b) Tq Tth

5

= : ng v i chu kỳ quét liên ti p dao đ ng đỨ ớ ế ộ ồ xu t hi n v trí khác I, II, III, IV, V, nh v y daoấ ệ ị ậ đ ng đ l p l i sau kho ng th i gian r t l n, b ng chu kỳộ ặ ả ấ ằ n áp quét, quan sát dao đ ng đ s chuy n đ ngệ ộ ẽ ể ộ hình -> Ơ-xi-lơ m t đ ng b ấ ộ

(c) Tq =Tth: Qua m i chu kỳ quét dao đ ng đ dao đ ng đỗ ộ ồ

xu t hi n hình m t đấ ệ ộ ường nh t, nh v y daoấ ậ đ ng đ quan sát độ ượ ổc n đ nh, rõ nét, nh v y Ơ-xi-lơ đ t uị ậ ề ki n đ ng b ệ ộ

Tóm l i u ki n đ ng b đ i v i ch đ quét n tínhạ ề ệ ộ ố ế ộ ế liên t c nh sau:ụ

Tq = n.Tth (n: nguyên dương)

Nh v y đ th a mãn n ki n đ ng b , chu kỳ n ápư ậ ể ỏ ề ệ ộ ệ quét n tính liên t c ph i b ng s nguyên l n chu kỳ tín hi uế ụ ả ằ ố ầ ệ c n quan sát.ầ

Quá trình thi t l p trì u ki n trìnhế ậ ề ệ đ ng b c a Ơ-xi-lơ Q trình đồ ộ ủ ược th c hi n theo s đự ệ đ ng b ộ

+

Các ch đ đ ng b :ế ộ ồ ộ

- Đ ng b trong: tín hi u đ ng b l y t kênh Y c a Ô-XI-ồ ộ ệ ộ ấ ủ LƠ

- Đ ng b ngồi (EXT)ồ ộ - Đ ng b n lồ ộ ệ ưới (LINE)

d S đ kh i chi ti t c a ô-xi-lô tơ ồ ố ế ủ ương t ự

+ Ch c kh i s đ c u t o c a ô-xi-lô tứ ố ơ ấ ạ ủ ương t ự

Màn hình ng tia CRT:ố

Kênh l ch đ ng y (Kênh tín hi u):ệ ứ ệ

M ch

vào phân áp

Y

Ti n ề

khu ch ế

đ iạ Dây trễ

Khu ch ế

đ i Y

đ i ố

x ngứ

T o

xung chu nẩ

K/đ i

đ ng b ộ

và t o

d ngạ

T o

xung đ ng bồ ộ

T o

đi n áp ệ

quét Đ iợ

liên t cụ

M ch

vào KĐ X

K/đ i X

đ i x ngố ứ

Ch n ọ

c c tínhự K/đ iZạ

Kênh l ch đ ng Yệ ứ

Kênh l ch ngang X đ ng bệ ồ ộ

Kênh Z

T i G c aớ ủ CRT

UZ

Ux Uquét

S3 S2 S1 AC DC GND Uth Vpp CH EXT LINE AC 50Hz

Uđb Ux

U xđb CRT X

1 X2

Y1

Có tác d ng bi n đ i n áp tín hi u c n nghiên c u phùụ ế ổ ệ ệ ầ ứ h p v i đ l ch tia theo chi u đ ng Kênh l ch đ ng y bao g m:ợ ộ ệ ề ứ ệ ứ + Kh i suy gi m hay b phân áp vàoố ả ộ thường m ch nạ ệ dung-đi n tr có h s phân áp không đ i d i t n r ngệ ệ ố ổ ả ầ ộ đ đ a n áp có giá tr biên đ thích h p vào m ch vào t ngể ệ ị ộ ợ ầ khu ch đ i kênh y đ có th m r ng lế ể ể ộ ượng trình n áp c nệ ầ đo Chuy n m ch c a b phân áp để ủ ộ ược ghi m t máyặ Volts/Div (Div đ chia d c).ộ ọ

Ví d s đ tụ ương tương khâu suy gi m R-C nh hình vả ẽ (a): (a) R1 C1 R C U1 U2 (b)

Hình 4.7 – Chuy n m ch phân ápể ạ

H s chia áp c a khâu phân áp RC là:ệ ố ủ 2 Z Z Z U U

H = = +

Trong Z1, Z2 tr kháng tở ương đương c a m i khâuủ ỗ

phân áp

1 1

1 j RC R Z

ω +

=

2 2

1 j R C R Z

ω + =

Đ h s phân áp không ph thu c t n s , ch n Rể ệ ố ụ ộ ầ ố ọ 1C1=R2C2,

2

R R R

H = + - không ph thu c vào t n s ụ ộ ầ ố ω.

+ Kh i m ch vào ti n khu ch đ i yố ạ ề ế ạ : Tăng Zv c a kênh yủ

(hay c a ô-xi-lô) đ ph i h p tr kháng vào c a kênh yủ ể ố ợ ủ v i tr kháng sóng c a cáp d n tín hi u đ n Ti n KĐ y đ làmớ ủ ẫ ệ ế ề ể tăng đ nh y kênh y: (Kộ t ngổ =Kti n KĐyề +KKĐ đ i x ngố ứ ) M ch cịnạ tham gia vào d i thơng t n c a kênh y (M ch vào thả ầ ủ ường t ng KĐ dùng dalinhtor m c CC, JFET, MOS-FET, sau ti nầ ắ ề KĐ y KĐTT m c vi sai) Tri t áp u ch nh đ a m t máyắ ế ề ỉ ặ đ bi n đ i Kể ế ổ ti n KĐề đ dao đ ng đ bi n thiên theo chi u y.ể ộ ế ề

+ Kh i dây trố ễ : thường chu i ph n t LC dùng khiỗ ầ tín hi u Uệ y d ng xung, đ t o tr gi a xung vào đ a đ nạ ể ễ ữ ế

phi n làm l ch đ ng v i n áp đ a đ n phi n l ch ngang đế ệ ứ ệ ế ế ệ ể quan sát tín hi u không b m t xệ ị ấ ườn trước c a xung, sủ d ng trụ ương h p quét đ i.ợ ợ

+ B khu ch đ i y đ i x ngộ ế ạ ố ứ : làm tăng đ nh y chung c aộ ủ kênh y, th c hi n đ o pha tín hi u đ cung c p đ i x ng choự ệ ả ệ ể ấ ố ứ c p phi n làm l ch đ tiêu t chùm tia t i m i t t, đ nh y m iặ ế ệ ộ ụ ớ ố ộ đ i x ng đ i v i tr c x, không làm méo d ng đ th daoố ứ ố ụ ị đ ng cách cung c p tín hi u không đ i x ng gây nên.ộ ấ ệ ố ứ

+ Kh i t o dao đ ng có biên đ chu nố ạ ộ ộ ẩ Upp c đ nh ố ị đ ki mể ể chu n thang kh c đ c a chuy n m ch phân áp y trẩ ắ ộ ủ ể ước th cự hi n phép đo biên đ n áp Thệ ộ ệ ường là b dao đ ng đa hàiộ ộ đ i x ng t dao đ ng ố ứ ự ộ

Kênh l ch ngang x.ệ

+ Trường h p qt có : ợ B t o n áp quét răngộ ạ ệ

c aư (quét n i ) tăng hay gi m n tính (có th n áp răngộ ả ế ể ệ c a quét liên t c hay quét đ i) ụ ợ

+ Trường h p qt ngồi c n có :ợ ầ

- M ch vào ti n khu ch đ i ạ ề ế ạ thường b ph i h p trộ ố ợ kháng suy gi m đ gi m nh biên đ n áp quét đ nả ể ả ỏ ộ ệ ế m c c n thi t.ứ ầ ế

+ B khu ch đ i đ i x ng kênh Xộ ế ạ ố ứ đ khu ch đ i n ápể ế ệ quét hay quét đ n m c c n thi t.ế ứ ầ ế

Kh i đ ng bố ồ ộ

Gi i quy t v n đ pha c a tín hi u c n quan sát Uq v i tínả ế ấ ề ủ ệ ầ hi u quét ngang, đ đệ ể ược dao đ ng đ c đ nh trung th c, rõộ ố ị ự ràng Có lo i tín hi u đ ng b đ a đ n chuy n m ch S1:ạ ệ ộ ế ể

- Đ ng b ngoàiồ ộ : Tín hi u đ ng b ngồi cho qua b đ oệ ộ ộ ả c c tính, sau t i khu ch đ i t o d ng xung đ ng b , ti pự ế ạ ộ ế qua b t o xung kích phát qt , xố, chi u sáng, ti p đóộ ế ế t i b t o quét (liên t c hay đ i) cu i đ a t i ộ ụ ợ ố ộ khu ch đ i X đ i x ng Trế ố ứ ường h p dùng quan sát tínợ hi u xung có đ r ng h p, t n s xung l n.ệ ộ ộ ẹ ầ ố

dùng đ quan sát tín hi u Uy sin ho c xung d i t n sể ệ ặ ả ầ ố th p, cao.ấ

- Đ ng b 50 Hz xoay chi uồ ộ ề : L y m t ph n tín hi u nấ ộ ầ ệ ệ áp xoay chi u ngu i nuôi 50Hz đ a vào chuy n m ch đ ng b ề ể ộ Dùng đ quan sát tín hi u ph m vi t n s th p, t n s côngể ệ ầ ố ấ ầ ố nghi p d ng sin ệ

Kênh khu ch đ iế ạ z :

Bao g m m ch vào, đ i c c tính, khu ch đ i z vào c cồ ổ ự ế ự u ch G đ thay đ i đ sáng S d ng trề ế ể ổ ộ ụ ường h p có tín hi u u ch đ sáng vào.ợ ệ ề ế ộ

Kh i ngu n nuôiố ồ :

Đ m b o c p ngu n cho toàn b máy hi n sóng.ả ả ấ ộ ệ

M

tộ s ố ch ế đ l àmộ vi cệ :

- Quét liên t cụ đ ngồ (ngoài): Dùng đ quan sát nhể ả c a tín hi u liên t c theo th i gian đo tham s c a chúng.ủ ệ ụ ố ủ S2 v trí CH (ho c EXT n u đ ng b ngồi), S3 v trí 2.ở ị ặ ế ộ ị Tín hi u t l i vào kênh Y, qua M ch vào b phân áp Y đệ ố ộ ược khu ch đ i t i m t m c nh t đ nh, sau đế ộ ứ ấ ị ược gi ch m l iữ ậ r i đ a qua B KĐ Y đ i x ng đ t o tín hi u có biên đ đồ ộ ố ứ ể ệ ộ ủ l n, đ o pha đ a t i phi n đ ngớ ả ế ứ

- Quét đợi đ ngồ trong: Dùng đ quan sát đo tham sể ố c a dãy xung khơng tu n hồn ho c dãy xung tu n hồn có đủ ầ ặ ầ ộ h ng l n S2 v trí CH, S3 v trí Quá trình ho t đ ng:ổ ị ị ộ gi ng ch đ 1ố ế ộ

trong ng t kh i q trình ho t đ ng Ơ-XI-LƠ làm vi cắ ỏ ộ ệ theo kênh đ c l p X,Y đ u vào X đ u vào tín hi u.ộ ậ ầ ầ ệ

4.2.2 Ơ-xi-lơ nhi u kênh.ề

Trong nh ng trữ ường h p c n so sánh nhi u tín hi u c nợ ầ ề ệ ầ đo, ta ph i kh o sát hai hay nhi u q trình m t Ơ-xi-lơ.ả ả ề ộ V n đ đấ ề ược gi i quy t b ng bi n pháp:ả ế ằ ệ

- M i trình nghiên c u đỗ ứ ược dùng m t tia n t riêngộ ệ bi t.ệ

- Ch dùng m t tia n t đ ghi c hai trình nh ngỉ ộ ệ ể ả làm cho tia n t thay đ i có chu kỳ đ ghi t trình nàyệ ổ ể sang qúa trình khác

Phương pháp th nh t ph i dùng nhi u Ơ-xi-lơ khác nhau,ứ ấ ả ề m i Ơ-xi-lơ nghiên c u m t q trình riêng bi t Cách th c hi nỗ ứ ộ ệ ự ệ nh v y r t t n kém, ph i dùng nhi u Ơ-xi-lơ H n n a, vìư ậ ấ ố ả ề ữ đ nh y c a ng tia n t khác nhau, t l xích v th iộ ủ ố ệ ỷ ệ ề gian khơng gi ng nhau, nên phố ương pháp dùng

Trên th c t , ngự ế ười ta dùng Ơ-xi-lơ nhi u tia, mà ph bi nề ổ ế lo i hai tia Trong lo i Ơ-xi-lơ này, ng tia n t đạ ố ệ ược c u t o theo hai cách.ấ

- Lo i ng tia có ngăn đôi (ho c nhi u h n), h th ng súngạ ố ặ ề ệ ố n t Nh ng h th ng t o nên hai tia n t (hay nhi uệ ữ ệ ố ệ ề tia) tác d ng lên m t hình.ụ ộ

- Lo i ng có tia n t phát t m t cat t m t sạ ố ệ ộ ố ộ ố tia

trình có t n s , có th kh o sát đ ng th i c a m tầ ố ể ả ủ ộ Ơ-xi-lơ có ng tia n t có m t tia Cách đố ệ ộ ược th c hi nự ệ theo bi n pháp th hai nói trên; đệ ứ ược kèm theo m t ộ ph n ph c a Ơ-xi-lơ n a chuy n m ch n t ậ ụ ủ ữ ể ệ

Chuy n m ch n t thi t b dùng đèn n t ho c đènể ệ ế ị ệ ặ bán d n, đ u vào đẫ ầ ược đ a t i c hai trình n áp c nư ả ệ ầ nghiên c u Đ u c a đ a t i c p phi n l ch Y (hay bứ ầ ủ ặ ế ệ ộ khuy ch đ i y) c a Ơ-xi-lơ.ế ủ

Tác d ng c a chuy n m ch n t làm cho tia n tụ ủ ể ệ ệ chuy n đ i th i gian quét đ ghi trình c n nghiên c u nàyể ổ ể ầ ứ sang trình c n nghiên c u khác S chuy n m ch đầ ứ ự ể ược th c hi n s kh ng ch dao đ ng xung vuông đ i x ng đự ệ ự ố ế ộ ố ứ ược t o t m t b đa hài Đi n áp chuy n m ch c n yêu c u d ngạ ộ ộ ệ ể ầ ầ xung c a g n vng góc, có nh v y s chuy n tr ng tháiủ ầ ậ ự ể m i t c th i, không gây m r i dao đ ng đ c n quan sát Xungớ ứ ờ ố ộ ầ n áp c n ph i đ i x ng, t c th i gian hai kho ng chu kỳệ ầ ả ố ứ ứ ả dương âm ph i b ng nhau, có nh v y đ sáng c a haiả ằ ậ ộ ủ dao đ ng đ m i b ng nhau.ộ ằ

a Ô-xi-lô kênh dùng CRT tia

Hình 4.8 - CRT tia

b Ơ-xi-lơ kênh dùng CRT tia k t h p chuy n m ch nế ợ ể ạ ệ

tử

Hình 4.9 - Hình nh c a Ơ-xi-lơ tả ủ ương t kênh dùng CRT tiaự

S đ nguyên lý c a Ơ-xi-lơ kênh dùng CRT tia k t h pơ ủ ế ợ chuy n m ch n t nh ể ệ 153 Trong hai tín hi u c n quanệ ầ sát (U1(t), U2(t)) s đẽ ược đ a vào kênh l ch đ ng riêng bi tư ệ ứ ệ gi ng r i đ a t i chuy n m ch n t Chuy n m chố ể ệ ể n t s đệ ẽ ược u n đ t i th i m ch có tín hi uề ể ể ể ỉ ệ qua đ a t i khuy ch đ i Y đ i x ng đ đ a t i c p láiư ế ố ứ ể ặ đ ng Yứ 1Y2 tín hi u s đệ ẽ ược hi n th hình.Hai tínể ị

hi u s đệ ẽ ượ ầ ược l n l t hi n th hình theo ch đ quét:ể ị ế ộ quét tu n t quét xen k ầ ự ẽ

+Ch đ quét tu n t (ế ộ ầ ự Alt Mode): Nguyên lý: l n lầ ượt qua m i chu kỳ quét, tín hi u Uỗ ệ 1(t) (gi s d ng n áp hìnhả ệ

sin) U2(t) (gi s d ng n áp tam giác) đả ệ ược đ a quaư

chuy n m ch n t đ a qua khu ch đ i Y đ i x ng đ l nể ệ ế ố ứ ể ầ lượt hi n th hình Gi s chu kỳ quét l Uể ị ả ẻ

đượng hi n th chu kỳ quét ch n Uể ị ẵ hi n th ể ị

u m c a ch đ quét tu n t t c đ chuy n m ch

Ư ể ủ ế ộ ầ ự ố ộ ể

không c n l n, r t phù h p đ quan sát nh ng tín hi u có t n sầ ấ ợ ể ệ ầ ố cao, nhược m m t n s tín hi u quan sát nh , Tể ể ầ ố ệ ỏ q l

dao đ ng đ quan sát khơng n đ nh.ộ ổ ị

Hình 4.10 - S đ nguyên lý ô-xi-lô kênhơ ồ

+ Ch đ quét xen k (ế ộ ẽ Chop Mode): Trong chu kỳ Tq, người ta chia làm nhi u kho ng th i gian b ng ề ả ằ τ L n lầ ượt qua m i kho ng th i gian tín hi u Uỗ ả ệ 1, U2 đ a quaư

chuy n m ch n t đ a t i k/đ i Y đ i x ng đ hi n thể ệ ố ứ ể ể ị lên hình Gi s kho ng th i gian l Uả ả ẻ hi n th ,ể ị

trong kho ng th i gian ch n Uả ẵ hi n th Nh v y, 1ể ị ậ

chu kỳ Tq, c tín hi u đ u đả ệ ề ược hi n th hình để ị ưới

Kênh l ch đ ng CH1ệ ứ

U1

DC AC GND

Volts/div

VAR Y_Pos

Phân

áp Ti n KĐề D ch m cịứ

Kênh l ch đ ng CH2ệ ứ

U2

DC AC GND

Volts/Div

VAR Y_Pos Phân

áp Ti n KĐề D ch m cịứ

Chuy n ể

m ch ạ

đi n tệ ử

CRT 1 tia Kh i ố

đ ng bồ ộ

UExt AC 50Hz

Source Vertical

Mode Chop /Alt

Trig Level

X-Y T o n ạ ệ

Slope+/-nh ng ch đ t nét d ng sóng t o ng n t i m c khôngữ ỗ ứ ạ ắ ứ th nh n chúng t n s chuy n m ch cao Khi tín hi uể ậ ầ ố ể ệ nghiên c u t n s th p tín hi u hi n hình máyứ ầ ố ấ ệ ệ xem sóng g n nh liên t c Khi tín hi u nghiên c u t n s cao,ầ ụ ệ ứ ầ ố th c hi n không đ ng b (ch n Tự ệ ộ ọ q≠ τ) đo n ng t b l p doạ ắ ị ấ

đ d huy c a ng đ l u nh c a m t ộ ủ ố ộ ả ủ ắ

Đ kh c ph c nhể ắ ụ ược m c a ki u luân phiên đ i v iể ủ ể ố t n s th p ta s d ng chuy n m ch ng t quãng B i nh ngầ ố ấ ụ ể ắ ữ ch đ t quãng t ng v t ng n t i m c không th nhìn th yỗ ế ắ ứ ể ấ được, n c hai d ng sóng tín hi u đ u đế ả ệ ề ược hi n hình m tệ ộ cách liên t c, d dàng cho vi c quan sát so sánh.ụ ễ ệ

u m c a ch đ quét xen k dao đ ng đ n đ nh

Ư ể ủ ế ộ ẽ ộ ổ ị

quan sát nh ng tín hi u có t n s nh , nh ng nhữ ệ ầ ố ỏ ược m t cể ố đ chuy n m ch làm vi c ph i l n, khơng phù h p khiộ ể ệ ả ợ quan sát nh ng tín hi u có t n s l n.ữ ệ ầ ố

Hình 4.11 - Minh h a ch đ quétọ ế ộ 4.3 ĐÂY ĐO DÙNG CHO Ô-XI-LÔ

Dây đo (Probe) s d ng đ đ a tín hi u vào máyử ụ ể ệ đo nói chung hay Ơ-xi-lơ nói riêng Dây đo thường c u t oấ g m đ u dò (thồ ầ ường đ u móc vào m đo m ch), cácầ ể phân ti n x lý (phân áp, ho c khu ch đ i,…), cáp d n đ ngề ặ ế ẫ

U1

t U2

t Uq

t

U1

U2

U1

U2

Ch đ quét tu n t (ế ộ ầ ự Alt) Ch đ quét xen k ế ộ ẽ

tr c, connector chu n BNC Dây đo có vai trò quan tr ngụ ẩ ọ nh ưởng l n đ n sai s c a phép đó.ớ ế ố ủ

Có d ng dây đo chính:ạ + Dây đo th đ ng.ụ ộ + Dây đo tích c c ự

4.3.1 Đây đo th đ ng tr kháng caoụ ộ ở

Hình 4.12 - Hình nh c a dây đo th đ ngả ủ ụ ộ

Dây đo th đ ng tr kháng cao thụ ộ ường có ch đ làmế ộ vi c: Không suy gi m (ví tr x1) có suy gi m (v trí x10 – làmệ ả ị ả ị suy gi m tín hi u vào 10 l n) S đ tả ệ ầ ương tương c a dây đoủ lo i trạ ường h p nh ợ

(b)- Dây đo có suy gi m (vi trí x10)ả

Hình 4.13 - S đ tơ ương tương dây đo th đ ng có khâu suy gi mụ ộ ả

(x1|x10)

4.3.2 Dây đo tích c cự

Dây đo tích c c thự ường tích h p thêm b khu chợ ộ ế đ i tín hi u, hay b bi n dòng vào đ u đo n áp Các d ng dâyạ ệ ộ ế ầ ệ đo dòng nh

Hình 4.14 – Dây đo dịng dùng n tr Shunệ ở

M t b chuy n đ i t o n th đ u vào t l v i dòngộ ộ ể ổ ệ ế ầ ỷ ệ m ch n s d ng đạ ệ ụ ược g i "Đ u dò dòng n ".ọ ầ ệ M t n tr m t đ u dò n th 1:1 nh ộ ệ ộ ầ ệ ế chúng phương th c s d ng tr ng thái ch c ch n Tuy th vi c xenứ ụ ắ ắ ế ệ n tr vào m ch n s d ng có m t vài b t l i S t o raệ ệ ụ ộ ấ ợ ự s t áp đ l n trụ ủ ước n tr tệ ương ng Ơ-xi-lơ s có b tứ ẽ ấ l i nh h ng đ n s v n hành m ch n ph i k t n i đ u raợ ả ế ự ậ ệ ả ế ố ầ

Rin

Vin Đ u vào máy hi n sóngầ ệ

R

Rin 50Ω

đ t c a máy dò t i m ch n m dòng n đấ ủ ệ ể ệ ược giám sát S d ng đ u dò vi sai s cho phép đo dòng vào c a nút màử ụ ầ ẽ ủ khơng n i đ t.ố ấ

Đ u dò dòng n th c hi n đầ ệ ự ệ ược n u s d ng bi n áp cóế ụ ế hi u qu , cho n tr nh vào m ch n s d ng ệ ả ệ ỏ ệ ụ , đ t đúngặ vào đ u dị m t bi n áp có cu n dây th c p nầ ộ ế ộ ứ ấ s vòng cáp uề

khi n đ u dò 50ể ầ Ω mà đ u cu i ví d n tr 50ầ ố ụ ệ Ω n i t i đ uố ầ vào Ơ-xi-lơ Dịng n đệ ược đo m ch s d ng đạ ụ ược d nẫ qua cu n dây s c p vịng, ph thu c vào bi n áp,ộ ấ ụ ộ ế phương pháp khơng đo dịng n DC, i, e b ghépệ ị AC Phương trình cho bi n áp đế ược trình bày rõ ràng nh sau:ư

(1) is = iu/ns

(2) Đ nh y c a đ u dò Rộ ủ ầ in/ns V/A

(3) Đi n tr c a cu n s c p dĩ nhiên Rệ ủ ộ ấ in/ns

Khi bi n áp đ u dò dòng n s d ng chi u m ch n trênế ầ ệ ụ ề ệ dây n i m ch n s d ng, điên tr Rố ệ ụ in/ns2 bi u di nể ễ

thêm vào dây mà nh ưởng t i c a dịng n đo khơng th làả ủ ệ ể cu i cùng.ố

Đáng ti c đ u dò ch t o ầ ế ường xuyên g p tình tr ng sặ ố vòng qu n c a cu n th c p máy bi n áp không rõ ràng,ấ ủ ộ ứ ấ ế nh ng có th đ a l i n tr đ u cu i đ nh y, s vòngư ể ệ ầ ố ộ ậ ố cu n th c p có th tính tốn d dàng.ộ ứ ấ ể ễ

Đ u dò dòng n ghép ph i h p v i m t bi n áp m t bầ ệ ố ợ ộ ế ộ ộ t o đ ng l n đ a vào m t kh i tích phân ph i h p đ u raạ ộ ộ ố ố ợ ầ đ cung c p nh ng đ c tr ng nh t c a hai ki u Đ r ngể ấ ữ ặ ấ ủ ể ộ ộ băng đo có giá tr x p x 50MHz Trong ki u dò dòngị ấ ỉ ể n bi n áp có m t đo n dây ng n qua lõi bi n áp dây nàyệ ế ộ ắ ế xen vào nhánh c a m ch n s d ng c n đo Có ki uủ ệ ụ ầ ể s p đ t lõi bi n áp đ a vào hai ph n di chuy n đắ ặ ế ầ ể ược song bi nế áp có th có ph m vi xung quanh vịng dây, để ược tách r iờ đ u T s vòng dây bi n áp đ nh y đ u dị có th thayầ ỷ ố ế ộ ầ ể đ i b i hai vòng ho c nhi u vòng c a dây mang dòng n quaổ ặ ề ủ ệ bi n áp C ng ho c tr dòng n nhánh khác c aế ộ ặ ệ ủ m ch n s d ng có th th c hi n b ng s liên k t dòngạ ệ ụ ể ự ệ ằ ự ế n đ ng th i qua đ u dò dòng n, nh ng s có vài phép đoệ ầ ệ ẽ c p chéo gi a nhánh.ặ ữ

Hình 4.15 - Đ u dị bi n đ i dịngầ ế ổ 4.4 Ơ-XI-LƠ SỐ

4.4.1 Kh c a ơxilơ sả ủ ố

Ơxilơ n t s có u m là:ệ ố ể

- Duy trì hình nh d ng c a tín hi u hình v iả ủ ệ kho ng th i gian không h n ch ả ế

- T c đ đ c có th thay đ i gi i h n r ng.ố ộ ọ ể ổ ộ

Rin Vin Đ u vào máy hi n sóngầ ệ

Rin 50Ω

is iu

- Các đo n hình nh l u gi có th xem l i đạ ả ữ ể ượ ốc t c độ th p h n nhi u, t c đ quét có th t i 1cm/1h.ấ ề ố ộ ể

- T o đạ ược hình nh dao đ ng đ t t h n, tả ộ ố ương ph n h nả lo i ôxilô tạ ương t ự

- Đ n gi n h n s d ng, v n hành.ơ ả ụ ậ

- Có th truy n tr c ti p s li u c a tín hi u c n quan sátể ề ự ế ố ệ ủ ệ ầ dướ ại d ng s , ghép tr c ti p v i máy tính hay đố ự ế ược x lý trongử ôxilô

4.4.2 C u trúc ô-xi-lô sấ ố

S đ kh i c u t o c a ôxilô (có nh ) s , ố ấ ủ ố ược v c b nẽ ả nh

Hình 4.16 - S đ kh i ngun lý c u t o Ơ-xi-lơ sơ ồ ố ấ ạ ố

Khi chuy n m ch S đ t v trí ơxilơ làm vi c m tể ặ ị ệ ộ ơxilơ có nh s Đi n áp tín hi u c n quan sát đớ ố ệ ệ ầ ược đ a vào đ uư ầ vào Y, t i b bi n đ i tớ ộ ế ổ ương t - s ADC T i th i m (t1),ự ố ể kh i u n g i m t l nh t i đ u vào u n c a bố ề ể ộ ệ ầ ề ể ủ ộ ADC kh i đ ng trình bi n đ i K t qu n áp tínở ộ ế ổ ế ả ệ hi u đệ ượ ốc s hóa, có nghĩa b bi n đ i l y m u d ng tín h uộ ế ổ ấ ẫ ệ nhi u m bi n đ i giá tr t c th i c a biên đ t i m i

ở ề ể ế ổ ị ứ ủ ộ ỗ

đi m thành giá tr mã nh phân t l v i biên đ T i th iể ị ị ỷ ệ ộ m k t thúc trình bi n đ i, b ADC g i tín hi u k t thúcể ế ế ổ ộ ệ ế t i b u n.ớ ộ ề ể

M i s nh phân đỗ ố ị ược chuy n t i b nh để ộ ược nh vớ ị trí nh riêng bi t B i b nh không linh ho t (cớ ệ ộ ố đ nh – nonvolatile memory) nên có th l u tr lị ể ữ ượng l u trư ữ l n s nh phân v i b t kỳ đ dài th i gian Khi c ố ị ấ ộ ầ thi t, m t l nh t kh i u n có th làm cho s nhế ộ ệ ố ề ể ể ố ị phân đượ ắc s p x p theo chu i l i theo th t xác đ nh vàế ỗ ứ ự ị đ a t i b bi n đ i DAC B bi n đ i s - tư ộ ế ổ ộ ế ổ ố ương t ẽ bi n giá tr nh phân thành n áp tế ị ị ệ ương t , n áp nàyự ệ đ a qua b khu ch đ i Y t i c p phi n làm l ch Y c aư ộ ế ặ ế ệ ủ

ng tia n t

ố ệ

Do b nh độ ược liên ti p quét nhi u l n m t giây nênế ề ầ ộ hình sáng liên t c hi n lên d ng sóng hình v cácụ ệ ẽ m sáng, bi u th d ng sóng c n quan sát.ể ể ị ầ

Đ đ t để ược m t độ ường sáng liên t c, cịn có th có thêmụ ể m t m ch n i suy (làm mộ ộ ượt) gi a b DAC b khu ch đ iữ ộ ộ ế Y

G n đây, ơxilơ có nh s có d i t n r ng đầ ố ả ầ ộ ược phát tri n nh có cài đ t microprocessor, b bi n đ i ADC có t cể ặ ộ ế ổ ố đ bi n đ i nhanh h n, k thu t s hóa m i h n, cách n i suyộ ế ổ ỹ ậ ố ộ phương pháp th hi n tín hi u.ể ệ ệ

M t lo i ơxilơ có nh khác độ ược trình bày nh

Hình 4.17 - - S đ kh i ngun lý c u t o Ơ-xi-lơ s s d ng Viơ ồ ố ấ ạ ố ụ

x lýử

S đ khác v i s đ ch b dao đ ng quét th c s làở ỗ ộ ộ ự ự b bi n đ i DAC kênh X, độ ế ổ ược u n t s li u c a Vi xề ể ố ệ ủ lý Đ u b DAC t o n áp nh y b c, cho s nh yầ ộ ệ ả ậ ự ả b c thang không khác bi t qúa nhi u so v i n áp b c thangậ ệ ề ệ ậ đượ ộc t o t b dao đ ng quét tộ ương t ự

V i ADC lo i 10 bit, s ố ước nh y 2ả 10=1024 Toàn bộ

đo n n áp đạ ệ ược chia thành 1023 bước riêng bi t, sệ ự l ch ngang c a tia n t th c t t l theo th i gian T c đệ ủ ệ ự ế ỷ ệ ố ộ bi n đ i DAC b u n quét quy t đ nh t c đ quét c cế ổ ộ ề ể ế ị ố ộ ự đ i T c đ quét có th u ch nh đạ ố ộ ể ề ỉ ược b ng vi c thay đ i sằ ệ ổ ố đ n đ u vào s c a b DAC.ế ầ ố ủ ộ

4.5 NG D NG ĐO LỨ Ụ ƯỜNG DÙNG Ô-XI-LÔ

Ô-xi-lô m t lo i thi t b đo r t thông d ng đa năng,ộ ế ị ấ ụ ch c hi n th d ng tín hi u hình choứ ể ị ệ phép đo tham s c a M i lo i Ơ-xi-lơ khác có cáchố ủ ỗ u ch nh khác đ th c hi n phép đo, nhiên v c b nề ỉ ể ự ệ ề ả chúng đ u có nh ng nguyên lý đo gi ng Đ hi u rõ h nề ữ ố ể ể phép đo dùng Ơ-xi-lơ gi ng có gi i thi u m t lo i Ơ-xi-lơả ệ ộ tương t c th hự ụ ể ướng d n cách th c hi n phép đo theo Ơ-xi-ẫ ự ệ lơ

+ Gi i thi u v lo i ô-xi-lô tớ ệ ề ạ ương t kênh dùng CRT 1ự

tia

CRT

-Núm INTENSITY: u ch nh đ sáng c a dao đ ng đ trênề ỉ ộ ủ ộ hình

-Núm FOCUS : u ch nh đ h i t c a chùm tia n t ,ề ỉ ộ ộ ụ ủ ệ thay đ i đ nét c a dao đ ng đ ổ ộ ủ ộ

KÊNH L CH Đ NG Y (CH1 CH2)Ệ Ứ - Vert Mode: Thay đ i ch đ hi n thổ ế ộ ể ị

- Chuy n m ch k t n i đ u vào: g m AC, GND, DC.ể ế ố ầ

• Khi chuy n m ch đ t DC: c thành ph n xoay chi u 1ể ặ ả ầ ề chi u c a tín hi u đề ủ ệ ược hi n th màn.ể ị

• Khi chuy n m ch đ t GND: tín hi u GND để ặ ệ ược đ a vàoư l i vào c a MHS.ố ủ

- Núm VOLTS/DIV thay đ h s phân áp c a kênh Y.ổ ệ ố ủ - VAR : Thay đ i h s khu ch đ i c a m ch ti n KĐổ ệ ố ế ủ ề

Chú ý: khi tính biên đ c a tín hi u d a vào s ô tộ ủ ệ ự ố ương ng v i biên đ c a tín hi u c n tính h s volts/div, c n

ứ ớ ộ ủ ệ ầ ệ ố ầ

đi u ch nh núm VAR (màu đ n m phía núm volts/div về ỉ ỏ ằ ề

v trí chu n (CAL) c a (xoay theo chi u kim đ ng h v vị ẩ ủ ề ồ ồ ề ị

trí t n cùng).ậ

-Núm X-Y: n nút đ chuy n sang ch đ khu ch đ i,ấ ể ể ế ộ ế nh hình hình Lixazu Chú ý:

ả thơng thường trong chế

đ chuy n m ch SOURCE l a ch n tín hi u đ a vàoộ ể ạ ự ọ ệ ư

kênh X, chuy n m ch VERTICAL MODE l a ch n tín hi u đ aể ạ ự ọ ệ ư

vào kênh Y.

-Núm POS↕ đ d ch nh theo chi u d c.ể ị ả ề ọ

KÊNH L CH NGANG XỆ

-Núm Time/Div:thay đ i chu kỳ quét thích h p.ổ ợ

- VAR SWEEP : Thay đ i liên l c th i gian quét thu nổ ụ ậ

Chú ý: tính chu kỳ c a tín hi u d a vào s ô 1ủ ệ ự ố

chu kỳ h s time/div, c n u ch nh núm VARWSEEP vệ ố ầ ề ỉ ề

v trí chu n (CAL) c a (xoay theo chi u kim đ ng h v vị ẩ ủ ề ồ ồ ề ị

trí t n cùng).ậ

Đ NG B VÀ KÍCH KH IỒ Ộ Ở

-Núm TRIG LEVEL: Đi u ch nh m c kích kh iề ỉ ứ

-Chuy n m ch COUPLING: l a ch n ch đ kích kh i ể ự ọ ế ộ

• AUTO: ch đ kích kh i đ ng t đ ng Tín hi u quét đế ộ ộ ự ộ ệ ược t o khơng có tín hi u kích kh i phù h p t đ ngạ ệ ợ ự ộ tr l i ho t đ ng quét có kích kh i có tín hi u kíchở ạ ộ ệ kh i phù h p.ở ợ

• NORM: ch đ kích kh i bình ộ ường, tín hi u quét chệ ỉ đượ ạc t o có tín hi u kích kh i phù h p ệ ợ

• TV-V: ph m vi băng thơng kích kh i DC-1khzạ

• TV-H: ph m vi băng thơng kích kh i 1khz-100khzạ -Chuy n m ch SOURCE: Ngu n tín hi u đ ng bể ệ ộ

• CH1: tín hi u t kênh CH1 tr thành ngu n kích kh iệ ở không quan tâm đ n vi c l a ch n chuy n m chế ệ ự ọ ể VERTICAL MODE

• CH2: tín hi u t kênh CH2 tr thành ngu n kích kh i.ệ ở

• Khi CM v trí CH1 ho c CH2 ta có ị ặ đ ng b (tồ ộ ự

đ ng b )ồ ộ

• LINE: tín hi u xoay chi u t lệ ề ưới n dệ ược dùng làm ngu n kích kh i (đ ng b v i lồ ộ ưới n, t n s 50Hz).ệ ầ ố

4.5.1 Đo tham s tín hi u n ápố ệ ệ

(a)

U(t) Ch1

+ - +Ch2

-Ơ-xi-lơ

(b)

Hình 4.18 - Đo tham s c a tín hi u n áp U(t)ố ủ ệ ệ

Gi s s d ng Ơ-xi-lơ tả ử ụ ương t kênh đ đo tham s c aự ể ố ủ tín hi u n áp Đ a tín hi u n áp c n đo U(t) (gi s làệ ệ ệ ệ ầ ả d ng n áp hình sin) vào đ u vào kênh CH1 ho c CH2 c a Ơ-ạ ệ ầ ặ ủ xi-lơ Đi u ch nh Ơ-xi-lơ ch đ qt n tính liên t cề ỉ ế ộ ế ụ đ ng b cho có nh t m t chu kỳ tín hi u hi n th trênồ ộ ấ ộ ệ ể ị hình v i biên đ đ l n n m gi i h n hình (víớ ộ ủ ằ d hình nh dao đ ng đ nh hình ụ ả ộ -b) Gi s h s l chả ệ ố ệ đ ng ngang c a Ơ-xi-lơ là: Volts/div = 2mV/div,ứ ủ Time/div=1ms

+ Đo n áp đ nh – đ nh Uệ ỉ ỉ pp: D a vào dao đ ng đ , xácự ộ

đ nh đ l ch theo chi u đ ng gi a đ nh đ nh dị ộ ệ ề ứ ữ ỉ ỉ ưới H(div) hình v ẽ

Upp=H(div) x [Volts/div]

L

V i U(t) d ng n áp hình sin: =>Biên đ Uớ ệ ộ m=Upp/2; giá

tr hi u d ng ị ệ ụ

2 URMS = Upp .

+ Đo chu kỳ T: D a vào dao đ ng đ , xác đ nh đ l ch theoự ộ ị ộ ệ chi u ngang c a chu kỳ tín hi u L (div) (ví d đ l ch gi a 2ề ủ ệ ụ ộ ệ ữ đ nh liên ti p.ỉ ế

T=L(div)x[Time/div] => f=1/T

+ Đo thành ph n chi u Uầ ề DC: có th th c hi n theo cáchể ự ệ

sau đây:

- Xác đ nh ví trí đị ường n áp 0V (GND) b ng cách đ aệ ằ chuy n m ch (AC-GND-DC)->GND, sau đ a l i chuy nể ể m ch v v trí DC, thành ph n m t chi u kho ng nạ ề ị ầ ộ ề ả ệ áp gi a đữ ường 0V đường trung bình c a d ng n áp hi nủ ệ ể th hình ch đ DC.ị ế ộ

- Đ a chuy n m ch (AC-GND-DC)->AC, đánh d u m tư ể ấ ộ đ nh b t kỳ c a dao đ ng đ , sau đ a chuy n m ch v v tríỉ ấ ủ ộ ể ề ị DC, xác đ nh đ d ch chuy n c a đ nh ị ộ ị ể ủ ỉ ∆H(div)

[ ]

[Volts div]

div H

div Volts div H

/ ) (

/ ) ( UDC

∆ −

∆ +

= - N u đ nh d ch chuy n lênế ỉ ị ể

trên

- N u đ nh d ch chuy nế ỉ ị ể xu ng dố ưới

4.5.2 Đo t n s b ng phầ ố ằ ương pháp Lissajous

phương pháp Lissajous (phương pháp quét X-Y, hay phương pháp khu ch đ i).ế

B n ch t c a đo t n s b ng phả ấ ủ ầ ố ằ ương pháp phương pháp so sánh t n s c a tín hi u ch a bi t v i m t t n s chu n đãầ ố ủ ệ ế ộ ầ ố ẩ bi t có đ xác cao thơng qua hình nh c a dao đ ng đế ộ ả ủ ộ Lissajous S đ đo c a phơ ủ ương pháp nh

Ch1

+ - +Ch2 -Ơ-xi-lơ

+

Ufx

+

Uch fch=100 MHz

(a)- S đ đo (b)- K t qu đoơ ế ả

Hình 4.19 - Đo t n s b ng phầ ố ằ ương pháp Lissajous

Gi s ta đo b ng Lissajous Ơ-xi-lơ kênh, ta ph i uả ằ ả ề ch nh:ỉ

+ Tín hi u c n đo t n s :Uệ ầ ầ ố fxà Kênh CH1à Kênh Y

+ Đi n áp chu n Uệ ẩ fchà Kênh CH2à Kênh X

+ Đi u ch nh Oxilo làm vi c ch đ quét Lissajous (Uề ỉ ệ ế ộ fxà

Y1-Y2; Ufchà X1-X2)

• Ch n chuy n m ch X-Yọ ể

• Vert.Mode CH1  UCH1àKênh Y

• Source CH2  UCH2àKênh X

+Đi u ch nh chuy n m ch Volts/div (CHề ỉ ể CH2

đ nh n để ậ ược dao đ ng đ Lissajous n m gi a vàộ ằ ữ gi i h n hình.ớ

+Thay đ i t n s chu n fch đ nh n đổ ầ ố ẩ ể ậ ược dao đ ng độ Lissajous n đ nh hình.ổ ị

Xác đ nh fị x:

• Xác đ nh s m c t dao đ ng đ c a m t c t nị ố ể ắ ộ ủ ộ ắ ế n m ngang (phằ ương X) b t kỳ : nấ X

• Xác đ nh s m c t dao đ ng đ c a m t c t nị ố ể ắ ộ ủ ộ ắ ế th ng đ ng (phẳ ứ ương Y) b t kỳ : nấ Y

• T s gi a t n s c a tín hi u d a vào kênh X t nỷ ố ữ ầ ố ủ ệ ầ s c a tín hi u đ a vào kênh Y s l ngh ch v i t số ủ ệ ẽ ệ ị ỷ ố c a s m c t dao đ ng đ c a cát n theoủ ố ể ắ ộ ủ ế phương X phương Y tương ng:ứ

X Y Y X n n f f = Gi s k t qu đo nh ả ế ả -b, ta có:

Y X X Y CH CH ch x n n f f f f f f = = = => MHz n n f f Y X ch x 200 100 = = =

Phép đo t n s b ng phầ ố ằ ương pháp Lissajous có đ xácộ b ng v i đ xác c a t n s fằ ộ ủ ầ ố ch, gi i h n t n s đo đớ ầ ố ược

l n, b ng gi i h n t n s c a kênh l ch đ ng ằ ầ ố ủ ệ ứ

4.5.3 Đo góc l ch phaệ

Gi thi t đo đ di pha c a tín hi u qua m ng c c (M4C)ả ế ộ ủ ệ ự s d ng Ơ-xi-lơ kênh.ử ụ

a S d ng phử ụ ương pháp quét n tínhế

S đ đo nh : Đi n áp vào hình sin Uệ 1(t) đ a vàoư kênh CH1, Đi n áp U2(t) đệ ược đ a vào kênh CH2

+ Đi u ch nh Ơ-xi-lơ ch đ hi n th kênh, quét trongề ỉ ế ộ ể ị n tính liên t c.ế ụ

+ Đi u ch nh h s l ch tia v trí cho nh n đề ỉ ệ ố ệ ị ậ ược nh t m t chu kỳ c a tín hi u, biên đ đ l n n m trongấ ộ ủ ệ ộ ủ ằ gi i h n hình Gi s k t qu hi n th nh ả ế ả ể ị -a

Hình 4.20 - S đ đo đ di pha c a m ng c ồ ộ ủ ạ ự

b S d ng phử ụ ương pháp quét lissajous

S đ đo nh : Đi n áp vào hình sin Uệ 1(t) đ a vàoư kênh CH1, Đi n áp U2(t) đệ ược đ a vào kênh CH2 Đi u ch ề ỉ Ô-xi-lô ch đ quét Lissajous cho: ế ộ

• U1(t)à kênh CH1 kênh Y

• U2(t)à kênh CH2 kênh X

Đi u ch nh chuy n m ch nh sau:ề ỉ ể

• Ch n chuy n m ch X-Y (chuy n sang ch đ quétọ ể ể ế ộ lissajous)

• Vert.Mode CH1 = UCH1àKênh Y

• Source CH2 = UCH2àKênh X

+ Đi u ch nh h s Volts/div (CHề ỉ ệ ố CH2), POS-Y

(CH1), POS-X đ nh n để ậ ược dao đ ng đ Lissajous n m chínhộ ằ

gi a gi i h n hình Dao đ ng đ s có đữ ộ ẽ ường th ng ho c đẳ ặ ường Elip hay đường tròn

+ Xác đ nh g c trung tâm c a dao đ ng đ : đ a chuy nị ố ủ ộ ể m ch k t n i đ u vào c a c kênh v v trí GND, mànạ ế ố ầ ủ ả ề ị hình s m sáng, d ch chuy n m sáng v gi aẽ ể ị ể ể ề ữ hình (đi m O).ể

+ Đ a chuy n m ch k t n i đ u vào v v trí AC, đóư ể ế ố ầ ề ị s nh n đẽ ậ ược dao đ ng đ có d ng độ ường th ng ho c Elip Giẳ ặ ả s k t qu đử ế ả ường Elip nh -b

+Xác đ nh góc l ch pha: Xác đ nh kho ng l ch không vàị ệ ị ả ệ c c đ i (Y0 Ym) ho c (X0 Xm).ự ặ

Xm X Ym Y0 sin∆ϕ = =

=> 

     =

      =

∆

Xm X Ym

Y

arcsin

arcsin

Tuỳ theo t ng d ng dao đ ng đ mà cách đ nh giá tr ộ ị ị ∆ϕ

khác Phương pháp không xác đ nh đị ược d u c a gócấ ủ l ch pha Mu n xác đ nh đệ ố ị ược d u c a ấ ủ ∆ϕ hay mu n bi t tínố ế hi u s m pha hay ch m pha h n, ta s chuy n sang quan sátệ ậ ẽ ể r t nhanh ch đ quét t tính.ấ ế ộ ế

4.5.4 V đ c n Vôn-Ampe c a tẽ ặ ế ủ ố

D

N

1

1

8

3

R

1

0

0

+ +Ch1- +Ch2 -Ơ-xi-lơ

(a) – S đ đo (b)- K t qu đoơ ế ả

Hình 4.22 - V đ c n Vôn-Ampe c a Đi tẽ ặ ế ủ ố

+ Ch n R1=100ọ Ω ho c 1kặ Ω

+ Đi u ch nh máy t o sóng phát xung tam giác, u ch nhề ỉ ề ỉ biên đ xung (kho ng 10V) m c n áp m t chi u c a xungộ ả ứ ệ ộ ề ủ (phím OFFSET) b ng 0V, t n s c a xung kho ng 200-300 Hz.ằ ầ ố ủ ả

+ Th c hi n bự ệ ước u ch nh đ v đ c n V-A c aề ỉ ể ẽ ặ ế ủ Đi t theo lý thuy t h c.ố ế ọ

+ Chuy n ôxilô sang ch đ đo x-y (ch đ quét Lissajous).ể ế ộ ế ộ + Đ o c c tính kênh : Pull (POS_Y c a kênh CH2).ả ự ủ

+ Xác đ nh g c to đ b ng cách n phím GND c a cị ố ộ ằ ấ ủ ả hai kênh CH1, CH2 chuy n sang ch đ DCể ế ộ

+ Xác đ nh n áp thông c a điôt.ị ệ ủ

4.5.5 V đ c n c a BJTẽ ặ ế ủ M c m ch đo nh ắ -a

R

c

1

0

0

+

Ch1

+ - +Ch2

-Ơ-xi-lơ

2N2222

E

VR 100k R1 1k

A

+

(a)- S đ đo (b)- K t qu đoơ ế ả

Hình 4.23 - V đ c n c a BJTẽ ặ ế ủ

+ Đi u ch nh máy t o sóng phát xung tam giác, u ch nhề ỉ ề ỉ biên đ xung (kho ng 10V) m c n áp m t chi u c a xungộ ả ứ ệ ộ ề ủ (phím OFFSET) b ng 0V, t n s c a xung kho ng 200-300 Hz.ằ ầ ố ủ ả

+ Th c hi n bự ệ ước u ch nh đ v đ c n c aề ỉ ể ẽ ặ ế ủ BJT theo lý thuy t h c.ế ọ

+ Chuy n ôxilô sang ch đ đo x-y (ch đ quét Lissajous).ể ế ộ ế ộ + Đ o c c tính kênh : Pull (POS_Y c a kênh CH2).ả ự ủ

+ Xác đ nh g c to đ b ng cách n phím GND c a cị ố ộ ằ ấ ủ ả hai kênh CH1, CH2 chuy n sang ch đ ể ế ộ

+ B t máy phát xung u ch nh biên đ ho c m c m tậ ề ỉ ộ ặ ứ ộ chi u c a xung đ nh n đề ủ ể ậ ược d ng đ c n c a BJT Vạ ặ ế ủ ẽ d ng đ c n đo đạ ặ ế ược

+ Thay đ i bi n tr VR đ v đ c n ng v i giáổ ế ể ẽ ặ ế ứ tr dòng Iị B khác

CÂU H I VÀ BÀI T PỎ Ậ

2 Đ nh y (h s lái tia theo chi u d c) c a m t MHSộ ệ ố ề ọ ủ ộ 20mV/cm cho ta bi t u gì?ế ề

3 Đ nh y (h s lái tia theo chi u d c) c a m t MHSộ ệ ố ề ọ ủ ộ 500mm/V cho ta bi t u gì?ế ề

4 Có nh n xét quan sát dao đ ng đ MHSậ ộ

n u có ế Tq =nTth (n nguyên dương)?

5 Khi MHS làm vi c ch đ khu ch đ i, b t o quétệ ế ộ ế ộ ho t đ ng ch đ quét liên t c hay quét đ i?ạ ộ ế ộ ụ ợ Ở MHS kênh dùng ng tia n t tia chuy nố ệ ể

m ch n t c n quan sát tín hi u cao t n taạ ệ ầ ệ ầ nên dùng chuy n m ch n t ki u ng t quãng hayể ệ ể ắ chuy n m ch n t ki u luân phiên?ể ệ ể

7 Các yêu c u đ nh quan sát có ch t lầ ể ả ấ ượng cao?

8 Khi quét đ i đợ ược s d ng? Nêu v n t t kháiử ụ ắ ắ ni m quét đ i?ệ ợ

9 Khi quan sát tín hi u MHS nh b trôi, nháyệ ả ị nguyên nhân gì? Cách kh c ph c?ắ ụ

10.Có nh n xét quan sát dao đ ng đ MHSậ ộ

n u có ế q th

a

T T

b

= (a,b nguyên dương) 11 Trong MHS, kênh Z có nhi m v gì?ệ ụ 12 Trong MHS, kênh Y có nhi m v gì?ệ ụ 13 Trong MHS, kênh X có nhi m v gì?ệ ụ 14 Nêu ch đ đ ng b MHS?ế ộ ộ

17 Nêu tên b ph n c b n c u t o nên ng tia nộ ậ ả ấ ố ệ t ?ử

18 Nêu nhi m v c u t o c a súng n t ngệ ụ ấ ủ ệ ố tia n t ?ệ

CH

ƯƠ

NG – CÁC PHÉP ĐO ĐI N C B N

Ệ

Ơ Ả

5.1 GI I THI U CHUNGỚ Ệ

Đo n áp, đo cệ ường đ dòng n, đo n tr nh ngộ ệ ệ ữ phép đo c b n ả ượ ục s d ng nhi u không ch k thu t màề ỉ ỹ ậ c cu c s ng hàng ngày Các tham s có th đả ộ ố ố ể ược đo tr c ti p, gián ti p so sánh.ự ế ế

Phương pháp đo tr c ti p: dùng d ng c đo tự ế ụ ụ ương ngứ nh Vôn mét (đ đo n áp) , Ampe mét (đ đo dòng n), Ômư ể ệ ể ệ mét (đ đo n tr ), k t qu đ c tr c ti p d ng c đo.ể ệ ế ả ọ ự ế ụ ụ D ng c đo đ n ch c đụ ụ ứ ược ch t o tế ương ng v i m iứ ỗ đ i lạ ượng, tên c a d ng c đo thủ ụ ụ ường đ t theo tên c aạ ủ đ n v đo c a đ i lơ ị ủ ương đo Hi n đ t i u vi c đo cũngệ ể ố ệ nh tăng đ xác nh gi i h n đo mà ngư ộ ười ta có ta ch t o nh ng d ng c đo đ n ch c nh v y ví d ;ế ữ ụ ụ ứ ậ ụ picoampe mét, Megaohm mét, Microohm mét…

Phương pháp gián ti p: Theo đ nh lu t ôm U=I.R, nh v yế ị ậ ậ có th th c hi n đo gián ti p đ i lể ự ệ ế ượng n áp, dòngệ n, n tr thông qua đo giá tr c a m t đ i lệ ệ ị ủ ộ ượng m t đ i lộ ượng m u áp d ng cơng th c tính tốn đ xác đ nhẫ ụ ứ ể ị đ i lạ ượng c n đo cịn l i Ví d đo dòng m t n tr m uầ ụ ộ ệ ẫ s xác đ nh đẽ ị ược n áp đ t n tr Uệ ặ ệ c n đoầ =Iđo được.Rm uẫ Nh tính ch t mà hi n ngờ ấ ệ ười ta thường ch t o lo iế ạ d ng c đo v n cho phép đo đụ ụ ược c đ i lả ượng c b nơ ả nói (Multimeters)

thơng qua thi t b so sánh tr ng thái cân b ng, đ i lế ị Ở ằ ượng c n đo thầ ường b ng v i đ i lằ ượng m u.ẫ

Có nhi u phề ương pháp đo n áp, dòng n, n tr khácệ ệ ệ nhau, ph n s trình bày t ng quan v phầ ẽ ổ ề ương pháp kỹ thu t đo n áp, dòng n, n tr ậ ệ ệ ệ

5.2 ĐO DỊNG ĐI NỆ

Phép đo dịng n có ph m vi đo r ng (t vài pA đ n vàiệ ộ ế MA), d i t n r ng (t đo dòng chi u đ n đo dòng xoay chi uả ầ ộ ề ế ề t n s t i hàng GHz) Tùy ph m vi đo d i t n đo l i s d ngầ ố ả ầ ụ phương pháp đo khác Tuy nhiên th c t phép đoự ế dòng n thệ ường ch đỉ ược th c hi n d i t n t i hàng trămự ệ ả ầ MHz, d i t n s siêu cao ngở ả ầ ố ười ta thường đo cơng su t.ấ

D ng c đo dịng n đụ ụ ệ ược g i Ampe mét (Ampe k ),ọ ế v i đ ng h v n đ ch c đo dòng đớ ồ ể ứ ược g i Ampe mét Ký hi u c a Ampe mét s đ m tọ ệ ủ ộ vịng trịn có ch A gi a có th thêm ký hi u c c ữ ể ệ ự ương âm hai bên cho dòng n m t chi u:ệ ộ ề

Có d ng Ampe mét khác nhau: Ampe mét can thi p vàạ ệ Ampe mét không can thi p.ệ

5.2.1 Ampe mét can thi p ệ

Khi đo dòng n ch y m t dây n Ampe mét ph iệ ộ ệ ả m c n i ti p v i dây n, s tiêu th m t hi u nắ ố ế ệ ẽ ụ ộ ệ ệ th nh n i ti p m ch n.ế ỏ ố ế ệ

Đ gi m nh hể ả ả ưởng đ n m ch n c n đo, hi u n ệ ầ ệ ệ ế tiêu th m ch c a ampe k ph i nh t t Đi uụ ủ ế ả ỏ ố ề nghĩa tr kháng tở ương đương c a ampe mét m chủ n ph i r t nh so v i n tr c a m ch.ệ ả ấ ỏ ệ ủ

-Khi m c ampe mét vào m ch n m t chi u, ý n i cácắ ệ ộ ề ố c c n theo chi u dịng n Ln ch n thang đo phùự ệ ề ệ ọ h p trợ ước đo: ch n thang l n nh t trọ ấ ước, r i h d n cho đ nồ ầ ế thu k t qu n m thang đo.ế ả ằ

M i Ampe mét đ u có kháng trong, dịng m tỗ ề ộ chi u xoay chi u t n s th p, có th coi tr kháng c a ampeề ề ầ ố ấ ể ủ mét thu n tr Raầ (-b) Nh ng t n s cao tr kháng tư ầ ố ương đương c a ampe mét cịn c n ph i tính đ n các thành ph nủ ầ ả ế ầ n dung n c m ký sinh, s đ tệ ệ ả ương đương nh -a (trong đó: La- n c m c a cu n dây, Ca- n dung gi a đ uệ ả ủ ộ ệ ữ ầ ampe mét, Cd- n dung gi a đ u ampe mét v i đ t) ệ ữ ầ ấ

Cd Cd

Ca

La Ra

(a) (b) (c)

Hình 5.1 - Tr kháng tở ương đương c a ampe mét.ủ

Đ gi m sai s n dung ký sinh t n s cao ngể ả ố ệ ầ ố ười ta m c ampe mét vào v trí có n th th p nh t so v i đ t Víắ ị ệ ế ấ ấ ấ

Ra

Zn

A En

d nh cách m c ụ ắ -c, Zn – tr kháng c a ngu n, Zở ủ t –

tr kháng ph t i.ở ụ ả

Khi m c ampe mét vào m ch đo bao gi làm cho dòngắ n qua m ch thay đ i so v i giá tr th c Iệ ổ ị ự x

t n

n x Z Z

E I

+ =

Sau m c ampe mét vào m ch dòng n mà ampe mét chắ ệ ỉ th là:ị

A t n n đo Z Z Z E I + + =

Sai s tố ương đ i nh hố ả ưởng c a tr kháng ampeủ mét xác đ nh nh sau:ị

[ ]% 100 1 100 a n t x đo x I Z Z Z Z I I I + + = − = δ

Đ gi m nh sai s tể ả ỏ ố ương đ i c n ch n ampe mét có trố ầ ọ kháng nh ỏ

Đ m r ng thang đo dòng n cho ampe mét m ch m tể ộ ệ ộ chi u t n s th p ngề ầ ố ấ ười ta m c ampe mét song song v i nắ ệ tr Shunt v i tác d ng phân chia dòng n t n s cao nhở ụ ệ Ở ầ ố ả hưởng c a hi u ng b m t, Shunt n tr đủ ệ ứ ề ặ ệ ược thay b ngằ Shunt n c m, Shunt n dung hay bi n dòng đo lệ ả ệ ế ường cao t n.ầ

Các phương pháp c b n dòng n theo ki u can thi pơ ả ệ ể ệ nh sau:ư

a Đo dòng n dùng c c u đo t nệ ơ ấ ừ ệ

a.1 Đo dòng n m t chi u DC dùng c c u t nệ ộ ề ơ ấ ệ

C c u đo t n làm vi c v i dòng m t chi u, nh ngơ ấ ệ ệ ộ ề dòng tồn thang Itt nh , ph i m r ng thang đo cho phùỏ ả ộ

h p b ng cách m c CCĐ song song v i n tr Shunt Rợ ằ ắ ệ s

Rs + Rm, Itt Im Is Ix R2 + AM1 R1 R3 Rm, Itt Ix I1 I2 I3

(a) – S đ m t thang đo (b) – S đ nhi u thangơ ộ ề đo ki u Shunt Ayrtonể

Hình 5.2 – S đ thang đo dịng m t chi u dùng CCĐ t nơ ồ ộ ề ừ ệ

S đ thang đo dòng m t chi u dùng CCĐ t n nh ộ ề ệ -a Dòng n đo:ệ

Ix = Im + Is

Dòng n đo đệ ượ ớc l n nh t c a thang đo Iấ ủ max Khi Ix = Imax

thì Im=Itt, dó n tr Shunt đệ ược xác đ nh nh sau:ị

1 − = n R R m

s , v i tt

x ma

I I

n= - h s m r ng thang đo.ệ ố ộ V i Ampe mét có nhi u thang đo dùng nhi u n trớ ề ề ệ Shunt, thông thương n tr Shunt đệ ược m c n i ti p theoắ ố ế ki u Shunt Ayrton nh ể -b v i thang đo Iớ 1, I2, I3, h s mệ ố

r ng c a m i thang đo nộ ủ ỗ k (k=1,2,3)

1 − = k mk Sk n R

R , v i ớ

+ Thang đo I3: Rs3=R1+R2+R3, Rm3=Rm

a.2 Đo dòng n xoay chi u AC dùng c c u t nệ ề ơ ấ ệ

C c u đo t n ch làm vi c v i dòng m t chi u , đoơ ấ ệ ỉ ệ ộ ề đo dòng xoay chi u AC ph i bi n đ i dòng AC thành dòngề ả ế ổ DC qua CCĐ theo cách khác nh : Dùng phư ương pháp ch nh l u b ng Đi t, Dùng phỉ ằ ố ương pháp bi n đ i nhi tế ổ ệ n.ệ

- Dùng phương pháp ch nh l u b ng Đi t:ỉ ư ằ ố

Ví d thang đo dịng AC dùng m ch ch nh l u ½ chu kỳ nhụ ỉ ư -a, dùng m ch ch nh l u c u nh ỉ ầ -b Xây d ng thang đo tr ị ố hi u d ng c a dịng n xoay chi u hình sin cho thang đoệ ụ ủ ệ ề Gi s dòng n AC iả ệ ac=Imsinωt

N u gi i h n c a thang đo Iế ủ max, dịng n AC cóệ

giá tr hi u d ng Iị ệ ụ RMS=Imax dịng n trung bình qua CCĐ làệ

imtb=Itt

Hình 5.3 – Thang đo dòng xoay chi uề

Rs

+

AM2

D Rm, Itt

iac

im is

(a)

D

3

D

4

D

1

D

2

+

AM4 Rs

Rm, Itt

im idc

is iac

(c)

- Tính t i v trí tồn thang:ạ ị

2

max I Im =

tt m mtb I

I

i = =

π '

=> Im Itt

' =π => ' ' m m D m m S I I U R I R − + = (d)

- Tính t i v trí toàn thang:ạ ị

2

max

I Im =

tt m

mtb I

I

i = =

π '

2

=> ' 2 tt m

I I =π

=> ' ' m m m m

S I I

R I R

− = 5.2.2 Ampe mét không can thi pệ

Ampe mét can thi p có nhệ ược m c n ph i để ầ ả ượ ắc l p đ t nh m t thành ph n m ch n Chúng không dùngặ ộ ầ ệ cho m ch n đạ ệ ược ch t o khó thay đ i Đ i v iế ổ ố m ch n này, ngạ ệ ười ta có th đo đ c t trể ường sinh b iở dòng n đ suy cệ ể ường đ dòng n Phộ ệ ương pháp đo v y không gây nh hậ ả ưởng đ n m ch n, an tồn, nh ng đơiế ệ đ xác khơng cao b ng phộ ằ ương pháp can thi p ệ

a Đo dòng n b ng hi u ng Hallệ ằ ệ ứ

Hi u ng Hall m t hi u ng v t lý đệ ứ ộ ệ ứ ậ ược th c hi n ápự ệ d ng m t t trụ ộ ường vng góc lên m t b n làm b ng kim lo iộ ả ằ hay ch t bán d n hay ch t d n n nói chung (thanh Hall) đangấ ẫ ấ ẫ ệ có dịng n ch y qua Lúc ngệ ười ta nh n đậ ược hi u nệ ệ th (hi u th Hall) sinh t i hai m t đ i di n c a Hall.ế ệ ế ặ ố ệ ủ

là n tr Hall, đ c tr ng cho v t li u làm nên Hall Hi uệ ặ ậ ệ ệ ng đ c khám phá b i Edwin Herbert Hall vào năm 1879

ứ ượ

Hi u ng Hall đệ ứ ược gi i thích d a vào b n ch t c a dòngả ự ả ấ ủ n ch y v t d n n Dòng n s chuy nệ ậ ẫ ệ ệ ự ể đ ng c a n tích (ví d nh electron kim lo i) Khiộ ủ ệ ụ ch y qua t trạ ường, n tích ch u l c Lorentz b đ y v m tệ ị ự ị ẩ ề ộ hai phía c a Hall, tùy theo n tích chuy n đ ng đóủ ệ ể ộ âm hay dương S t p trung n tích v m t phía t o nênự ậ ệ ề ộ s tích n trái d u m t c a Hall, gây hi u nự ệ ầ ặ ủ ệ ệ th Hall.ế

Công th c liên h gi a hi u th Hall, dòng n tứ ệ ữ ệ ế ệ trường là: VH = (I.B)/(d.e.n), VH hi u th Hall, I làệ ế

cường đ dòng n, B cộ ệ ường đ t trộ ường, d đ dày c aộ ủ Hall, e n tích c a h t mang n chuy n đ ng trongệ ủ ệ ể ộ Hall, n m t đ h t Hall.ậ ộ

Phương pháp đo s d ng hi u ng Hall t o m t hi uử ụ ệ ứ ộ ệ n th t l thu n (v i h s t l bi t trệ ế ỷ ệ ậ ệ ố ỷ ệ ế ước) v i cớ ường độ dòng n c n đo.ệ ầ

A

Ido

IA W1

W2

S đ m ch n c a m t đ u đo ệ ủ ộ ầ ường đ dòng n sộ ệ d ng hi u ng Hall S d ng lõi s t t , Hall, b khuy chụ ệ ứ ụ ắ ộ ế đ i n, n tr Đi n th vạ ệ ệ ệ ế M t l v i cỷ ệ ường đ dòng nộ ệ

vào ip

Tuy nhiên hi n tệ ượng t tr khơng n tính s t t cóừ ễ ế ắ th làm gi m đ xác c a phép đo Trên th c t ngể ả ộ ủ ự ế ười ta có th s d ng m t m ch n h i ti p đ gi cho t thông trongể ụ ộ ệ ế ể ữ lõi s t x p x không, gi m thi u hi u ng t tr tăng đắ ấ ỉ ả ể ệ ễ ộ nh y c a đ u đo, nh hình v Dòng n h i ti p iạ ủ ầ ẽ ệ ế S

chuy n hóa thành hi u n th vể ệ ệ ế S nh b khuy ch đ i n.ờ ộ ế ệ

T l gi a s vòng cu n lõi s t t m (thỷ ệ ữ ố ố ắ ường kho ngả t 1000 đ n 10000) cho phép liên h gi a dòng c n đo dòngừ ế ệ ữ ầ h i ti p: iồ ế S = 1/m.iP

Các u m:ư ể

Hi u n th tiêu th đo n dây cu n vào đ u đo chệ ệ ế ụ ố ầ ỉ ch ng vài mV

H th ng r t an toàn đệ ố ấ ược cách n v i m ch n ệ ệ H th ng có th đo dịng n xoay chi u có t n s t 0ệ ố ể ệ ề ầ ố (t c n m t chi u) đ n 100kHz ứ ệ ộ ề ế

H th ng đệ ố ượ ức ng d ng đ ng h v n năngụ ồ n t , hay th m chí máy hi n sóng.ệ ậ ệ

b Đ u dò bi n đ i dòng – n ápầ ế ổ ệ dùng bi n thế ế

bi n đ i dòng – n áp dùng bi n th theo nguyên lý nh hìnhế ổ ệ ế ế v bên:ẽ

n W W I

I

A

đo = =

1

, W1- s vòng dây c a cu n s c p ố ủ ộ ấ

W2- s vòng dây c a cu n th c p.ố ủ ộ ứ ấ

A đo nI

I =

⇒ , n được g i h s bi n dịng.ọ ệ ố ế

* Ampe mét khơng can thi p s d ng đ u dò dòng hi uệ ụ ầ ệ h ng hall ho c đ u dò bi n đ i dòng - n áp dùng bi n thứ ặ ầ ế ổ ệ ế ế thường ch t o dế ướ ại d ng Ampe kìm (clamp Ampemeter)

(a) (b)

(c): Đ u dò dòng dùng bi n áp (d) Đ u dò dòngầ ế ầ dùng hi u ng Hallệ ứ

5.3 ĐO ĐI N ÁPỆ

Phép đo n áp có ph m vi đo r ng (t vài ệ ộ µV đ n vàiế kV), d i t n r ng (t đo dòng chi u đ n đo dòng xoay chi uả ầ ộ ề ế ề t n s t i hàng GHz) Tùy ph m vi đo d i t n đo l i s d ngầ ố ả ầ ụ phương pháp đo khác Tuy nhiên th c t phép đoự ế n áp thệ ường ch đỉ ược th c hi n d i t n t i hàng trăm MHz,ự ệ ả ầ d i t n s siêu cao ngở ả ầ ố ười ta thường đo công su t.ấ

5.3.1 Các tr s n ápị ố ệ

Trong th c t tín hi u n áp bi n thiên có nhi u d ngự ế ệ ệ ế ề nhau, tr s n áp c a khác Phép đoị ố ệ ủ n áp phép đo đ xác đ nh tr s n áp Gi s tínệ ể ị ị ố ệ ả hi u n áp tu n hồn theo chu kỳ T, ví d d ng n áp nh ệ ệ ầ ụ ệ

Hình 5.5 – Đ th tín hi u n ápồ ị ệ ệ

+ Biên đ n áp:ộ ệ

- Biên đ n áp dộ ệ ương: Um+

- Biên đ n áp âm: Uộ ệ

m-N u n áp có Uế ệ m+=-Um-=Um, ch c n đo bi n đ n ápỉ ầ ệ ộ ệ

Um

+ Thành ph n n áp m t chi u Uầ ệ ộ ề DC hay U0

∫

+

=

= 0 ( )

t T

t DC

o

dt t u U

U

+ Tr s n áp trung bình Uị ố ệ hay U

u(t)

t U

m+

U m-0

∫

+

=

= ( )

t T t tb o dt t u U U

+ Tr s n áp hi u d ng Uị ố ệ ệ ụ hd hay URMS

∫

+

=

= 2( )

t T t hd RMS o dt t u T U U

+ H s biên đệ ố ộ

RMS m b U U k =

+ H s d ngệ ố

tb RMS d U U k =

Ví d n áp u hịa hình sin: u(t)=Uụ ệ ề msinωt(V) Các tr sị ố

đi n áp là:ệ

Um+=-Um-=Um

UDC=0 V

) ( V U U m RMS = ) ( V U U m

tb = π

11 , 2 = ≈

= m d b U k k π

Trong n áp d ng xung vng chu n có kệ ẩ b=kd=1

5.3.2 Gi i thi u v d ng c đo n ápớ ệ ề ụ ụ ệ

Khi đo n áp ph i đệ ả ược m c song song Vôn met v i đo nắ m ch c n đo n áp Đ gi m nh hạ ầ ệ ể ả ả ưởng đ n m ch n c nế ệ ầ đo, dòng n m ch c a Vôn mét ph i nh t t.ệ ủ ả ỏ ố Đi u nghĩa tr kháng tề ương đương c a Vôn mét Zủ V

m ch n ph i l n h n r t nhi u tr kháng tạ ệ ả ấ ề ương đương c aủ đo n m ch c n đo n áp.ạ ầ ệ

Khi m c Vôn mét vào m ch n m t chi u, ý n i cácắ ệ ộ ề ố c c n theo chi u n áp Luôn ch n thang đo phù h pự ệ ề ệ ọ ợ trước đo: ch n thang l n nh t trọ ấ ước, r i h d n cho đ n khiồ ầ ế thu k t qu n m thang đo.ế ả ằ

M i Vôn mét đ u có tr kháng h u h n, nỗ ề ữ ệ áp m t chi u xoay chi u t n s th p, có th coi tr khángộ ề ề ầ ố ấ ể c a Vôn mét thu n tr Rủ ầ V (-b) Nh ng t n s cao tr khángư ầ ố

tương đương c a ampe mét cịn c n ph i tính đ n các thànhủ ầ ả ế ph n n dung n c m ký sinh, s đ tầ ệ ệ ả ương đương nh - a (trong đó: LV- n c m c a cu n dây, Cệ ả ủ ộ V- n dung gi a đ uệ ữ ầ

Vôn mét, Cd- n dung gi a đ u Vôn mét v i đ t) ệ ữ ầ ấ

(a) (b) (c)

Hình 5.6 - Tr kháng tở ương đương c a Vơn métủ

Ví d nh cách m c Vơn mét đo n áp t i Zụ ắ ệ ả nh –c,

Cd Cd

CV

LV R

V

RV

Zn

V E

Zt Z

V

Khi m c Vôn mét vào m ch đo bao gi làm cho n ápắ ệ t i thay đ i so v i giá tr th c Uả ổ ị ự x

t n t x Z Z Z E U + =

Sau m c Vôn mét vào m ch n áp mà Vôn mét ch thắ ệ ỉ ị là: tđ n tđ đo Z Z Z E U +

= đó

V t V t tđ Z Z Z Z Z + =

Sai s tố ương đ i nh hố ả ưởng c a tr kháng ampeủ mét xác đ nh nh sau:ị

[ ]% 100 1 100 t V n V x đo x I Z Z Z Z U U U + + = − = δ

Đ gi m nh sai s tể ả ỏ ố ương đ i c n ch n Vơn mét có trố ầ ọ kháng l n t t.ớ ố

Các Vôn mét dùng đo lường n t đệ ược phân lo iạ c vào tính sau đây:ứ

- D ng ch th : Vôn mét ch th kim hay Vôn mét ch th s ỉ ị ỉ ị ỉ ị ố - Thông s c a n áp đo: Vôn mét đo n áp đ nh, n ápố ủ ệ ệ ỉ ệ trung binh hay n áp hi u d ng.ệ ệ ụ

- D i tr s n áp đo: Micro Vôn mét, Mili Vôn mét hayả ị ố ệ Kilô Vôn mét

- M c đích s d ng: Vơn mét m u (đ làm chu n), Vôn métụ ụ ẫ ể ẩ xoay chi u, Vôn mét m t chi u, Vơn mét xung hay Vơn mét cóề ộ ề tính đ c bi t (Vôn mét nh y pha, Vôn mét ch n l c ).ặ ệ ọ ọ

Các phương pháp c b n đo n áp:ơ ả ệ - Đo n áp dùng c c u đo.ệ ấ

…

5.3.3 Đo n áp s d ng c c u đo t nệ ử ụ ơ ấ ừ ệ

a Đo n áp m t chi u DCệ ộ ề

C c u đo t n làm vi c v i n áp m t chi u, nh ngơ ấ ệ ệ ệ ộ ề n áp toàn thang nh Uệ ỏ tt=Rm.Itt, nên ph i m r ngả ộ

thang đo n áp cho phù h p b ng cách m c CCĐ n i ti p v iệ ợ ằ ắ ố ế n tr ph Rệ ụ p

+

Rp Rm, Itt

Ux

+

R1 R2

R3 Rm, Itt

Ux U3 U2 U1

(a) – S đ m t thang đo (b) – S đ nhi u thangơ ộ ề n ápệ

Hình 5.7 – S đ thang đo n áp m t chi u dùng CCĐ t nơ ồ ệ ộ ề ừ ệ

S đ thang đo n áp m t chi u dùng CCĐ t n nh ệ ộ ề ệ -a Đi n áp đo:ệ

Ux = URp + Um

Đi n áp đo đệ ượ ớc l n nh t c a thang đo Uấ ủ max Khi Ux =

Umax Im=Itt, dó n tr ph đệ ụ ược xác đ nh nh sau:ị

) ( − =R n

Rp m , v i ớ

m tt x ma tt x ma R I U U U

n = = - h s m r ng thang đo.ệ ố ộ V i Vơn mét có nhi u thang đo dùng nhi u n tr ph ,ớ ề ề ệ ụ thông thương n tr ph đệ ụ ược m c theo ki u n i ti p nhắ ể ố ế -b v i thang đo Uớ 1, U2, U3, h s m r ng c a m i thang đoệ ố ộ ủ ỗ

là nk (k=1,2,3)

1 − = k m pk n R

R , v i ớ

m tt k tt k R I U U U k

+ Thang đo U2: Rp2=R1+R2

+ Thang đo U3: Rp3=R1+R2+R3

Chú ý: Trong trường h p Iợ tt nh , có th m c thêm n trỏ ể ắ ệ

Shunt Rs song song v i CCĐ đ tăng dịng tồn thang t ng trớ ể ổ ước

khi m c n i ti p v i n tr ph ắ ố ế ệ ụ

b Đo n áp xoay chi u AC dùng c c u t nệ ề ơ ấ ệ

C c u đo t n ch làm vi c v i n áp m t chi u, doơ ấ ệ ỉ ệ ệ ộ ề đo đo n áp xoay chi u AC ph i bi n đ i n áp AC thànhệ ề ả ế ổ ệ n áp DC đ t vào CCĐ theo cách khác nh : Dùngệ ặ phương pháp ch nh l u b ng Đi t, Dùng phỉ ằ ố ương pháp bi n đ iế ổ nhi t n.ệ ệ

Dùng phương pháp ch nh l u b ng Đi t:ỉ ư ằ ố

Ví d thang đo dòng AC dùng m ch ch nh l u ½ chu kỳ nhụ ỉ ư -a, dùng m ch ch nh l u c u nh ỉ ầ -b Xây d ng thang đo tr ị ố hi u d ng c a n áp xoay chi u hình sin cho thang đo này.ệ ụ ủ ệ ề Gi s dòng n AC uả ệ ac=Umsinωt

N u gi i h n c a thang đo Uế ủ max, n áp AC có giáệ

tr hi u d ng Uị ệ ụ RMS=Umax dịng n trung bình qua CCĐ làệ

imtb=Itt

Hình 5.8 – Thang đo dòng xoay chi uề

D1

D

2

Rp

+

Rm, Itt

im uac

(a)

D

3

D

4

D

1

D

2

+

AM5 Rp

Rm, Itt im

uac

(c)

- Tính t i v trí tồn thang:ạ ị

2

max U Um =

tt m mtb I

I

i = =

π => Im =π.Itt

=> m D m p I U U

R = −

(d)

- Tính t i v trí tồn thang:ạ ị

2

max

U Um =

tt m

mtb I

I

i = =

π

2

=> 2 tt m

I I =π => m D m p I U U R = −2

5.3.4 Vôn mét n tệ ử

Khi đo n áp xoay chi u cao t n, thi t b đo đệ ề ầ ế ị ược sử d ng nhi u h n c Vôn mét n tụ ề ả ệ vơn-mét n t cóệ m t s u m c b n nh : tr kháng vào l n, đ nh y cao,ộ ố ể ả ộ tiêu th lụ ượng c a m ch n đủ ệ ược đo, ch u đị ược t i.ả

Tuy nhiên vơn-mét n t có nh ng nhệ ữ ược m làể c n yêu c u có ngu n cung c p, ngu n cung c p c n ph i nầ ầ ấ ấ ầ ả ổ đ nh, đ xác c a thang đ ch th ph thu c nhi u vàoị ộ ủ ộ ỉ ị ụ ộ ề đ c tính thơng s c a ph n t tích c c nh Đi t, BJT, KĐTT, …ặ ố ủ ầ ự ố nên thay th ph n t thi t b đo có th b nh hế ầ ế ị ể ị ả ưởng

Vôn-mét n t có nhi u lo i, tuỳ theo c u t o mà cóệ ề ấ th dùng đ đo n áp m t chi u, n áp xoay chi u hay đo cể ể ệ ộ ề ệ ề ả hai lo i n áp Cũng tuỳ theo c u t o mà k t qu đo đạ ệ ấ ế ả ược ch th b ng kim hay ch th b ng s ỉ ị ằ ỉ ị ằ ố

a Vôn mét n t ch th kimệ ử ỉ ị

S đ kh i rút g n c a Vôn mét n t ch th kim nh ố ọ ủ ệ ỉ ị Cũng nh máy đo thơng s tín hi u khác, thi t b vào đâyư ố ệ ế ị thường g m ph n t đ bi n đ i n áp đo đ u vào, nhồ ầ ể ế ổ ệ ầ b phân áp, suy gi m m ch khu ch đ i đ m vào đ tăng trộ ả ế ệ ể kháng vào c a vôn-mét ủ

Ch c đo n áp sau khu ch đ i m t chi u DC sứ ệ ế ộ ề ẽ th c hi n m ch đo ch th b ng c c u đo ch th kim,ự ệ ỉ ị ằ ấ ỉ ị CCĐ t n đừ ệ ượ ục s d ng ph bi n nh t trổ ế ấ ường h p này.ợ

Hình 5.9 – S đ kh i rút g n c a Vôn mét n t ch th kimơ ồ ố ọ ủ ệ ử ỉ ị

Kh i tách sóng có nhi m v bi n đ i n áp xoay chi uố ệ ụ ế ổ ệ ề thành n áp chi u tr s trung bình t l v i tr s n áp nàoệ ề ị ố ỉ ệ ị ố ệ c a n áp xoay chi u Có cách phân lo i m ch Táchủ ệ ề ạ sóng nh sau:ư

- Theo tr s n áp hay theo dòng n c a b tách sóng:ị ố ệ ệ ủ ộ Tách sóng đ nh (biênỉ

đ ), Tách sóng hi u d ng hay Tách sóng trung bình.ộ ệ ụ

- Theo ch đ tách sóng: ch đ A, ch đ B hay ch đ C.ế ộ ế ộ ế ộ ế ộ - Theo m ch n tách sóng: Tách sóng m ch Đi t, Táchạ ệ ố sóng dùng Transistor,…

- Theo c u t o m ch vào tách sóng: Tách sóng m ch vàoấ ạ đóng hay tách sóng m chạ

M ch

vào

Khu ch ế

đ i ACạ

Tách sóng

Khu ch ế

đ i DCạ

CCĐ M ch

đo DC

AC ux

x-vào m

-Theo đ c n tách sóng: Tách sóng đặ ế ường th ng hay táchẳ sóng b c hai.ậ

Trong ph n này, ta s xét b tách sóng c a vôn-mét theoầ ẽ ộ ủ cách phân lo i đ u tiên, tạ ầ ương đ i t ng quát phù h pố ổ ợ v i cách phân lo i lo i vôn-mét h n.ớ ạ

b Vôn mét n t ch th sệ ử ỉ ị ố

S đ kh i rút g n c a Vôn mét n t s nh ố ọ ủ ệ ố V c b nề ả Vơn mét n t s có khác kh i ch c nh Vôn métệ ố ố ứ n t ch th kim, chúng ch khác ph n đo n áp Uệ ỉ ị ỉ ầ ệ x-

sau khu ch đ i m t chi u Trong Vôn mét n t s n ápế ộ ề ệ ố ệ m t chi u độ ề ược bi n đ i sang tín hi u s nh ADC đế ổ ệ ố ược tính tốn gi i mã b ng m ch s ho c s d ng vi x lý/ viả ằ ố ặ ụ u n (ề ể µP) r i k t qu đo đồ ế ả ược hi n th s s d ng cể ị ố ụ c u ch th s ấ ỉ ị ố

Hình 5.10 – S đ kh i rút g n c a Vôn mét n t sơ ồ ố ọ ủ ệ ố

B bi n đ i ADC (bi n đ i tộ ế ổ ế ổ ương t - s ) m t b ph nự ố ộ ộ ậ quan tr ng c a Vôn mét n t s , th c hi n t t c m i thaoọ ủ ệ ố ự ệ ấ ả ọ tác đ bi n đ i m t tín hi u bi n đ i liên t c theo th i gianể ế ổ ộ ệ ế ổ ụ thành m t s h u h n m t h th ng cho Thộ ố ữ ộ ệ ố ường khâu n i gi a b ph n ngu n tin x lý tin h th ng đoố ữ ộ ậ ệ ố lường s nói chung.ố

Thơng thường, q trình bi n đ i c a ADC trình:ế ổ ủ

Khu ch ế

đ i DCạ

M ch

vào

Khu ch ế

đ i ACạ

Tách sóng

ADC DC

AC ux

Tính tốn gi i mãả

(µP) Hi n th ể ị

số

x T o n áp chu nạ ệ ẩ : Đi n áp chu n ví d nh t p h pệ ẩ ụ ậ ợ giá tr khác c a m t n áp n đ nh, hay n áp bi nị ủ ộ ệ ổ ị ệ ế đ i n tính theo th i gian.ổ ế

-Th c hi n so sánhự ệ : Đi n áp tệ ương t c n bi n đ i v i nự ầ ế ổ ệ áp chu n.ẩ

-T o mã sạ ố: Th c hi n b đ m xung hay tr c ti p cácự ệ ộ ế ự ế kh i thu t toán th c hi n.ố ậ ự ệ

Các thông s c a b bi n đ i ADC:ố ủ ộ ế ổ -T c đ bi n đ i.ố ộ ế ổ

-Đ xác bi n đ iộ ế ổ : Có sai s nguyên lý bi n đ i vàố ế ổ sai s d ng c bi nố ụ ụ ế

đ i.ổ

-D i bi n đ iả ế ổ : Biên đ tín hi u vào t c c ti u đ n c c đ i.ộ ệ ự ể ế ự Ngoài cịn có: đ nh y, đ tin c y, kh bi n đ iộ ộ ậ ả ế ổ nhi u kênh, n tr vào, kích thề ệ ước

Phân lo i b bi n đ i ADCạ ộ ế ổ

Có nhi u cách phân lo i, s ch y u haiề ẽ ủ ế cách:

- Theo đ i lạ ượng tương tự: Th i gian -s , n áp - s .,ờ ố ệ ố - Theo thu t toán bi n đậ ế ổi: Đ m n i ti p, mã theo t ng bít,ế ố ế đ m song song.ế

Nói chung, phân tích m ch c th thạ ụ ể ường phân lo iạ theo đ i lạ ượng bi n đ i k t c u m ch Khi t ng h p m chế ổ ế ấ ổ ợ m t cách t ng quát theo thu t toán hay phộ ổ ậ ương pháp bi nế đ i.ổ

phân sườn d c Do đ phân gi i cao, kh ch ng nhi u t tố ộ ả ả ố ễ ố nên ADC tích phân sườn d c đố ược s d ng ph bi n nh tử ụ ổ ế ấ Vôn mét n t s ệ ố

Vôn mét s m t chi u th i gian xungố ộ ề ờ

Ví d s đ kh i c a Vôn mét s m t chi u th i gian xungụ ố ủ ố ộ ề (Nguyên lý c a ADC tích phân sủ ườn d c (Dual-slope ADC) ố + Nguyên lý làm vi c:ệ

- Khi ch a đo, khố S h (khơng v trí n p n ho c phóngư ở ị ặ p)

- Quá trình bi n đ i đế ổ ược th c hi n theo bự ệ ước tích phân sau:

* Bước 1: T i th i m tạ ể 1, b u n đ a xung uộ ề ể ề

khi n ĐK1 đ a khoá S v v trí n, n áp Ux qua m ch vào quaể ề ị ệ R n p cho C, nên Uạ C tăng

* Bước 2: Đ n th i m tế ể 2, b u n đ a xung uộ ề ể ề

khi n ĐK2 đ a S v v trí p k t thúc trình n p, C sể ề ị ế ẽ phóng n qua ngu n n áp m u (ngu n n áp không đ i, 1ệ ệ ẫ ệ ổ chi u Eề 0), uC gi m đ n th i m tả ế ể uC= 0, b so sánh đ a raộ

xung so sánh USS, xung ĐK2 xung USS s đẽ ược đ a vàoư

đ u vào thi t l p (S) xoá (R) c a Trigger, k t qu đ u c aầ ế ậ ủ ế ả ầ ủ Trigger xung vng có đ r ng Tộ ộ x t l v i Uỉ ệ x-, xung

đi u n đóng m khố đ cho phép xung đ m chu n quaề ể ể ế ẩ khoá kích thích cho b đ m xung Gi s th i gian Tộ ế ả x có Nx

xung qua khoá, s xung đ m đố ế ược kho ng th i gian nàyả t l v i n áp m t chi u vào Uỉ ệ ệ ộ ề x- Nh v y s xung Nư ậ ố x

Ngu n n ệ áp

m uẫ

T o xung đ m chu nế ẩ So

sánh Trigger Khoá B ộ đ m ế xung Gi i ả mã ch ỉthị B u n ộ ề ể

Ux(-)

ĐK2

ĐK2

+ - C

CM n tệ

E0

R Uss

R S

UT Uch

U®

Nx

xung xoá

xung ch tố

s n

p + -

ĐK1 M ch

vào

Hình 5.11 – S đ kh i Vôn mét s m t chi u th i gian xungơ ồ ố ố ộ ề ờ

Xác đ nh Uị x=f(Nx)?

- Quá trình C n p:ạ

∫

+ = ) (1 t t x v c

C K U dt

RC t

u u

Kv: h s truy n đ t c a m ch vào.ệ ố ề ủ

Gi s th i gian bi n đ i, Uả ế ổ x=const:

RC T U K t t U K RC t u

U v x

x v C

n 2 1

) ( ) ( = + − =

= v i Tớ 1=t2-t1

- Q trình C phóng:

) ( ) ( ) ( 0 3 t t E RC U dt E RC t U t u n t t c C − − = − =

∫

x x v

c E T

RC RC T U K t

u ( ) 1 0

3 = −

= > v i Tx=tớ 3-t2

ch x x

v x

c N T

E T U K T t

U ( )

0

3 = → = = v i Tch chu kỳ c a xung đ mớ ủ ế

chu n.ẩ

x x

v ch

x N S N

T K

E T

U

= = = >

v i const

T K E T S v ch = = 0

x k x N

U =10

= > + Gi n đ th i gian:ả ồ ờ

+ Đánh giá sai s :ố K t qu đo b nh hế ả ị ả ưởng b i sai nh nhở ư sau:

- Sai s Tố ch, Kv, E0, T1

- Sai s lố ượng t (do x p x Tử ấ ỉ x =TchNx)

- Sai s đ tr c a Trigger.ố ộ ễ ủ

- Sai s nhi u tác đ ng t đ u vào Tuy nhiên, v iố ễ ộ ầ phương pháp tích phân l n, có th lo i tr hồn tồn nhi u chuầ ể ễ kỳ n u ch n Tế ọ 1=n.Tnh v i Tớ nh chu kỳ c a nhi u.ủ ễ

5.4 ĐO ĐI N TRỆ Ở

Đo n tr m t phép đo n c b n thệ ộ ệ ả ường th c hi n v i phép đo n áp đo dòng n Cácự ệ ệ ệ phương pháp đo tr kháng nói chung, đo n tr nói riêng sở ệ ẽ

t

t

t

t

t

t Nx xung

Tx C phóng C nạp

t1 t2 t3

T1

ĐK1 ĐK2

t1 t2

Un Uđk

uC

Uss

UT

Uch

trình bày m t ng d ng c a phộ ứ ụ ủ ương pháp Vôn-ampe đ xâyể d ng thang đo n tr s d ng c c u đo t n - m t thangự ệ ụ ấ ệ ộ đo s d ng ph bi n d ng c đo v n năngử ụ ổ ế ụ ụ (MultiMeter)

Theo đ nh lu t Ôm: ị ậ

x x x

I U

R = , n u Uế x=const đo Ix s xácẽ đ nh đị ược Rx, nh v y có th xây d ng đư ậ ể ự ược thang đo n trệ

trên c s s d ng thang đo dòng n s d ng CCĐ t n, vàơ ụ ệ ụ ệ thang đo kh c đ theo đ n v đo n tr ắ ộ ị ệ Ω Thang đo nệ tr theo phở ương pháp có th để ược xây d ng theo s đ m cự ắ n i ti p ho c song song, ph n ch trình bày s đ m cố ế ặ ầ ỉ ắ n i ti p nh ố ế

En

Rdc Rn

a

Rx

b

+

mA K

RA,Imax IA

Hình 5.12 – S đ m t thang đo n tr ki u n i ti pơ ộ ệ ở ể ố ế

S đ thang đo có s d ng thang đo dịng mA có n i tr Rơ ụ ộ A,

gi i h n thang đo Iớ max, ngu n pin Eồ n=const, có n i tr Rộ n, bi n trế

đi u ch nh Rề ỉ đc

0 Imax

0 IA

∝Ω

Ω

Rx

Volt.