Bài giảng Kỹ thuật đo lường

Bài gi ng K thu t ño lư ng GV: TS.Nguy n th Lan H ng B môn: K thu t ño THCN Hà n i 08/2007 Tài li%u tham kh∋o Giáo trình ” ”, PGS Nguy n Tr2ng Qu4, Trư5ng Đ7i h2c Bách khoa Hà n i, 1996 , Ch; biên PGS.TS Ph7m Thư>ng Hàn, Nhà xu≅t b∋n Giáo dΒc, quyDn 1, , PGS Nguy n Tr2ng Qu4, Trư5ng Đ7i h2c Bách khoa Hà n i, 1996   ☞ ✌ ✛ ✌ ✁ ✂ ✄ ☎ ✆ ✝ ✞ ✟ ☛ ✎ ✏ ✑ ✒ ✓ ✔ ✕ ✔ ✡ ✖ ✗ ✎ ✏ ✘ ✒ ✓ ☛ ✎ ✏ ✑ ✒ ✓ ✔ ✕ ✔ ✡ ✖ ✗ ✎ ✏ ✘ ✒ ✓ ✠ ✝ ✡ ✙ ✠ ☛ ✝ ✎ ✚ ✍ ✜ ✢ ☎ ✞ ✣ ✒ ✓ ✡ ✍ Nguy n Th Lan Hương ✗ ✤ ✒ MΒc đích mơn h2c Nghiên cΓu sΙ k thu t ño lư5ng vi%c ñ∋m b∋o sΙ cho thí nghi%m Nguyên tϑc ho7t ñ ng c;a phương ti%n ño, phương pháp ño ñ7i lư>ng v t lý Các phương pháp ñánh giá sai sΜ c;a k4t qu∋ ño, sΙ tiêu chuΝn hố chΓng thΟc Hình thành kinh nghi%m ti4n hành thí nghi%m đo, kinh nghi%m làm vi%c vΠi phương ti%n đo có trình đ đánh giá k4t qu∋ ño sai sΜ phép ño Nguy n Th Lan Hương Chương Các khái ni%m b∋n c;a k thu t ño lư5ng Đo lư5ng Đ nh nghĩa phân lo7i phép ño Khái ni%m vΥ M t sΜ ñςc trưng c;a k thu t ño ✡ ☛ ✎ ✏ ✑ ✒ ✓ ✞   ✔ ☎ ✆ ✝ ✞ ✟ Tín hi%u đo Các điΥu ki%n ño Đơn v ño vaW chuΝn mΞu Phương pháp ño vaW Phương ti nΨ ño Ngư i quan s t v ñ nh gi k t qu Nguy n Th Lan Hương ✠ ✝ ✡ ☛ Đ nh nghĩa vΥ Đo lư5ng Theo pháp l%nh “ ĐO LƯ⊥NG” c;a nhà nưΠc CHXHCN Vi%t nam Chương 1α ñiΥu 1: Đo lư5ng vi%c xác ñ nh giá tr c;a ñ7i lư>ng cβn đo Chính xác hơn: Đo lư5ng m t q trình đánh giá đ nh lư ng c;a m t đ7i lư>ng cβn đo đD có k4t qu∋ bχng s so vΠi ñơn v ño Đ7i lư>ng ño ñư>c: VΠi m t ñ7i lư>ng cβn ño X ta có thD tìm đư>c m t đ7i lư>ng X ñD cho m X >X (mα1) X =X hay nói cách khác Ánh x7 đư>c X vào t p sΜ tΟ nhiên {N} vΠi ñ ño X Nguy n Th Lan Hương Đ nh nghĩa phân lo7i phép ño Phép ño trình thΟc hi%n vi%c ño lư5ng Phân lo i Đo tr c ti p: Là cách ño mà k4t qu∋ nh n ñư>c trΟc ti4p tưW m t phép ño nh≅t Đo gián ti p: Là cách ño mà k4t qu∋ ñư>c suy tưW sưΨ phΜi h>p k4t qu∋ c;a nhiΥu phép ño dùng cách đo trΟc ti4p Đo h p bơ∀: Là cách ño gβn giΜng phép ño gián ti4p sơλ lư>ng phép đo theo phép đo trΟc ti4p nhiΥu vaW k4t qu∋ ño nh n ñư>c thư5ng ph∋i thơng qua gi∋i m t phương trình hay m t hêΨ phương trình mà thơng sơλ đam bi4t sơλ li%u đo đư>c Đo th#ng kê : đêν đ∋m b∋o đơΨ xác c;a phép đo nhiΥu ngư5i ta ph∋i sưν dΒng phép ño thΜng kê TΓc ph∋i ño nhiΥu lβn sau ñoλ l≅y giaλ tr trung bình Đo lư ng h c: ngành khoa h2c chuyên nghiên cΓu vêW phương pháp ñêν ño ñ7i lư>ng khác nhau, nghiên cΓu vêW mΞu vaW ñơn v ño Ky∀ thu t ño lư ng: ngành kym thu t chuyên nghiên cΓu áp dΒng thành tΟu c;a ño lư5ng h2c vào phΒc vΒ s∋n xu≅t vaW đ5i sΜng Nguy n Th Lan Hương Ví dΒα Phương trình b∋n c;a phép đo = ⇒ = ì X: ại lợng cần đo X0: ơn vị đo Ax: Giá trị số đại lợng cần đo Quá trình so sánh đại lợng cần ®o víi mÉu đD cho kÕt qu¶ b»ng sè Có thD đo m t đ7i lư>ng v t lý b≅t kỳ đư>c khơng??? Khơng, khơng ph∋i đ7i lư>ng có thD so sánh giá tr c;a vΠi mΞu đư>c Nguy n Th Lan Hương Phương trình b∋n MuΜn ño giá tr c;a m t ñ7i lư>ng v t lý b≅t kỳ ph∋i chuyDn ñρi ñ7i lư>ng sang m t ñ7i lư>ng v t lý khác có thD so sánh đư>c giá tr c;a vΠi mΞu Hai lo7i chuyDn ñρi: Đ7i lư>ng ñi%n ñi%n Đ7i lư>ng khơng đi%n đi%n Cơng cΒ: c∋m bi4n (sensor, chuyDn đρi sơ c≅p) Nguy n Th Lan Hương Ví d(: Đo )ng su+t c h,c c−a m/t d0m bê tông ch(i l c   ✁ ✂ ✄ ✁ ☎ ✆ ✝ ✞ ✟ ✝ ✠ ✡ ☛ ☞ ✌ ✄ ✍ ✁ ✎ ✄ ☎ ✆ ✝ ✌ ✑ ✒ ✄ ✓ a ✕ ✖ ✄ ✗ ✘ ✕ ☎ ✙ ✝ ✚ ✂ ✄ ✄ ✛ ✝ ✠ ✏ ✘ ✜ ✄ ✄ ✗ ✘ ✕ ☎ ✙ ✝ ✢ ✣ ✤ ✘ ✥ ✄ ✁ ✄ ✦ ☛ ✤ ☎ ✏ ✝ ✩ ✠ ✄ ✫ ✞ ✄ ✗ ✘ ✕ ☎ ✙ ✪ ✝ ✬ ✭ ✝ ✠ ☎ ✆ ✝ ✌ ✑ ✒ ✌ e ✆ ✝ ✧ ★ ✚ ✆ ✄ ✁ ✄ ✦ ☛ ✟ ✝ ✠ ✡ ☛ ☞ ✌ ✏ ✝ ✯ ✏ ✪ ÷ ÷ ✰ ÷ ✰ =       Nguy n Th Lan Hương Vớ d (2) Khi P cha tác động, cầu cân b»ng ✴ ✵ ⇒ Ura = ✲ Khi cã P tác động, Rtz thay đổi lợng R Ura thay đổi lợng U o U R → l = ✳ ✶ ✷ ✱ U?? × ✺ CM??   =     ) = (ε ) ε( ε = + ε + = ✹ ✸ KP : HÖ sè poisson m : HÖ sè tû lƯ Đèi víi kim lo¹i : KP = 0,24 ữ Nếu thể tích V=l.S không thay đổi tr nh biến dạng th KP = 0,5 v bá qua m Nguy n Th Lan Hương Xác ñ nh đςc tính c;a dây dΞn đi%n rt = r20 [ 1+α(t Κ 20) + β(tΚ20)2 ] α, β ch−a biÕt Đo ®iƯn trë ë nhiƯt ®é 200C, t1 vΕ t2 ⇒ HƯ ph−¬ng tr nh Èn α vΕ β      ☎ = = ✄     [ +α( ✁ [ +α( ✁ ✂   − )+ β( − )+ β( α β Nguy n Th Lan Hương 1.2 Phương pháp ño (1) Quá trình đo bi4n đρi thτng k4t qu∋ X= X0 ✆ ✆ ✝ ✆ ✝ = ✞ ✞ Nguy n Th Lan Hương ✂   Các phép ño trΟc ti4p??? − ) − ) ]     ] Phương pháp ño (2) Q trình đo kiDu so sánh ✄   ✁ ✁ ✂ ✄ ✠ ☞ ✌ ✍ ÷ ✠ ✎ ✠ ✠ ✂ ✡ ☛ ✠ Nguy n Th Lan Hương Ví dΒ Có m t vơnmét đư>c khϑc đ sau: 150V tương Γng 100 v7ch Khi ño ñi%n áp Vơnmét chϖ 120 v7ch, xác đ nh k4t qu∋? = So sánh    = Giá tr Giá tr = =   = = = g2i hχng sΜ c;a volmét Nguy n Th Lan Hương ☎ ✆ ✝ ✞ ✟ 1.3 Đςc trưng c;a k thu t đo(1) Tín hi%u đo & Các điΥu ki%n đo Tín hi&u đo mang theo thơng tin vêW đΜi tư>ng cβn nghiên cΓu Tín hi&u đo thê( hi&n ) ph+n : Phβn đ7i lư>ng vaW phβn d7ng tín hi%u Ph n Đ3i l ng: thông tin vêW giaλ tr c;a đΜi tư>ng đo Ph n D3ng tín hi5u: thơng tin vêW sưΨ thay đρi tín hi%u đo     Gia cơng tín hi%u: nghiên cΓu quy lu t bi4n đρi tín hi%u, xác đ nh lo7i tín hi%u, chuyDn tín hi%u b≅t kyW vêW tín hi%u có quy lu t đêν đánh giaλ chúng, chuyDn ñi xa, dùng vào vi%c ñiΥu khiDn hoςc phΒc hζi l7i tín hi%u ≅y cβn thi4t Xưν lyλ tín hi%u đo lư5ng: tΓc áp dΒng ngun cơng vêW đo lư5ng lên tín hi%u đoλ, có nh{ng đςc điDm riêng v≅n đêW bi4n tín hi%u đoλ thành sơλ vΠi m t sai sơλ xác ñ nh, ph∋n ∋nh ñ nh lư>ng ñ7i lư>ng cβn ño Các ñi.u ki&n ño:Khi ti4n hành phép ño ta ph∋i tính đ4n ∋nh hưΙng c;a mơi trư5ng đ4n k4t qu∋ ño vaW ngư>c l7i, sưν dΒng dΒng cΒ ño ph∋i không ñư>c ∋nh hưΙng ñ4n ñΜi tư>ng ño Nguy n Th Lan Hương Đςc trưng c;a k thu t ño(2) Đơn v ño chuΝn mΞu Vi%c ñβu tiên c;a ño lư5ng h2c xác ñ nh ñơn v ño nh{ng tρ chΓc cβn thi4t ñD t7o mΞu đD đ∋m b∋o cho k4t qu∋ đo lư5ng xác, tin c y Vi%c thành l p ñơn v , thΜng nh≅t ñơn v ño lư5ng m t q trình lâu dài, bi4n đ ng Vi%c đ∋m b∋o ñơn v , tρ chΓc kiDm tra, xác nh n, mang tính ch≅t khoa h2c, k thu t v|a tρ chΓc pháp l%nh Vi%c thΜng nh≅t h% thΜng quΜc t4 vΥ đơn v mang tính ch≅t hi%p thương quy ưΠc α> α> h% thΜng ñơn v IS (International Standard) ñ5i (1960) Do tρ chΓc quΜc t4 vΥ chuΝn phΒ trách ISO(International Standard Organisation) gζm ñ7i lư>ng ✔ ✁ ✗ ✟ ✤ ✝ ✝ ✝ ☛ ✒ ✓ ✜ ✗ ✤ ✔ ✓ ✗ a ☛ ✝ ✞ ✏ ✁ ✒ ✓ ✞ ✂ ✢ ✚ ✒ ✂ ✒ ✓ ✞ ☛ Nguy n Th Lan Hương ✕ ✓ ✞ ✄ a ✆ ✟ a ✒ ✝ ✝   ✒ ✓ ✡ ✞ ✔ Đςc trưng c;a k thu t ño(3) Phương pháp ño Phương ti%n đo Q trình đo đư>c thΟc hi%n theo nh{ng bưΠc nh≅t ñ nh, thΟc hi%n thao tác ño lư5ng b∋n Th; tΒc ph i h>p thao tác (ngun cơng) đo lư5ng phương pháp đo Phương ti%n ño thD hi%n k thu t c;a m t phương pháp ño cΒ thD α>Đ nh nghĩa “ Phương ti%n đo t p h>p phβn t•, modul, dΒng cΒ, h% thΜng phΒc vΒ cho vi%c thu th p x• lý sΜ li%u đo lư5ng” Phân lo7i phương ti%n ño lư5ng Nguy n Th Lan Hương Đςc trưng c;a k thu t ño(4) Ngư5i quan sát Đoλ ngư5i đo vaW gia cơng k4t qu∋ ño Nhi%m vΒ c;a ngư5i quan sát ño ph∋i nϑm ñư>c phương pháp ño, am hiDu vêW thi4t b đo mà sưν dΒng; kiDm tra điΥu ki%n đo; phán đốn vêW kho∋ng đo đêν ch2n thi4t b phuW h>p; ch2n dΒng cΒ ño phuW h>p vΠi sai sơλ u cβu vaW phuW h>p vΠi điΥu ki%n mơi trư5ng xung quanh; bi4t điΥu khiDn q trình đo ñêν cho k4t qu∋ mong muΜn; nϑm ñư>c phương pháp gia cơng k4t qu∋ đo đêν ti4n hành gia cơng sơλ li%u thu đư>c sau đo Bi4t xét đốn k4t qu∋ đo xem đam đ7t u cβu hay chưa, có cβn đo l7i hay khơng, hoςc ph∋i ño l7i nhiΥu lβn theo phương pháp ño lư5ng thΜng kê Ngày vai trò c;a ngư5i quan sát gi∋m nhƒ hβu h4t phương ti%n đΥu đo tΟ ñ ng Nguy n Th Lan Hương ... Phương trình b∋n c;a phép đo = ⇒ = ×     X: ại lợng cần đo X0: ơn vị đo Ax: Giá trị số đại lợng cần đo Quá trình so sánh đại lợng cần đo với mẫu ủD cho kÕt qu¶ b»ng sè Có thD đo m t đ7i lư>ng v t... sưΨ phΜi h>p k4t qu∋ c;a nhiΥu phép ño dùng cách ño trΟc ti4p Đo h p bơ∀: Là cách đo gβn giΜng phép đo gián ti4p sơλ lư>ng phép đo theo phép ño trΟc ti4p nhiΥu vaW k4t qu∋ ño nh n ñư>c thư5ng... đam bi4t sơλ li%u ño ñư>c Đo th#ng kê : ñêν ñ∋m b∋o ñôΨ xác c;a phép đo nhiΥu ngư5i ta ph∋i sưν dΒng phép ño thΜng kê TΓc ph∋i ño nhiΥu lβn sau đo? ? l≅y giaλ tr trung bình Đo lư ng h c: ngành khoa