II. Dụng cụ đo công suất trong mạch một pha
4. Oatmet dùng chuyển đổi Hall
Bộ chuyển đổi Hall là 1 mạng 4 cực đợc chế tạo dới dạng một tấm mỏng bằng bán dẫn. T –T là 2 cực dòng và X – X là 2 cực áp. Khi đặt vuông góc với bề mặt chuyển đổi 1 từ trờng thì xuất hiện ở hai đầu X – X một thế điện động Hall đợc tính theo công thức sau:
Ex = kx.B.ix
Với kx là hệ số mà giá trị của nó phụ thuộc vào vật liệu, kích thớc và hình
dáng của chuyển đổi, nhiệt độ của môi trờng và giá trị của từ trờng. B là độ từ cảm của từ trờng
ix là dòng qua tải
Nh vậy, thế điện động Hall sẽ tỉ lệ với công suất nếu nh 1 trong 2 đại lợng trên (ví dụ là B) tỉ lệ thuận với điện áp u còn dòng ix là dòng đi qua phụ tải.
* Oatmet sử dụng chuyển đổi Hall
Cho chuyển đổi vào khe hở của nam châm điện. Hớng của từ trờng nh hình vẽ (đờng gạch – gạch). Dòng qua cuộn hút L chính là dòng qua phụ tải. Dòng qua 2 cực T – T tỉ lệ với điện áp đặt lên phụ tải (load). Rmultiplier (điện trở phụ) để hạn chế dòng.
Milivonke để xác định áp giữa hai cực áp X - X Khi đó thế điện động Hall đợc tính nh sau:
ex = k.u.i = k.P Trong đó:
ex đợc xác định bởi milivon kế; k là hệ số tỉ lệ
Do đó có thể suy ra giá trị của công suất P là: P = ex/ k milivoltmet Nguồn Biến áp Biến dòng R2 R1 Rt U I ii ii ii iu iu+ii i u - ii + e1 - - e2 +
Hình dới đây là sơ đồ của một oatmet sử dụng chuyển đổi Hall
Nhận xét: Oatmet dùng chuyển đổi Hall có khả năng đo công suất xoay chiều với
tần số lên tới hàng MHz; hơn nữa, cơ cấu này không có quán tính, cấu tạo đơn giản, bền và độ tin cậy cao. Tuy nhiên, sai số do nhiệt cũng khá lớn.
Trên thực tế để tăng độ nhạy và khuếch đại thế điện động Hall ngời ta mắc thêm vào sơ đồ một bộ KĐTT nh hình sau:
X X
T T
Chơng 6:
Đo tần số và góc pha I. Khái niệm chung
Tần số và góc pha là các đại lợng đặc trng cho các quá trình dao động có chu kỳ.
Phép đo tần số sử dụng tần số chuẩn có thể đạt độ chính xác cao nhất so với các phép đo khác (10-13 – 10-12)
+ Chu kỳ T(s) là khoảng thời gian nhỏ nhất mà giá trị của tín hiệu lặp lại độ lớn của nó và thoả mãn phơng trình:
U(t) = U(t + T)
+ Tần số f(Hz) đợc xác định bởi số chu kỳ lặp lại của tín hiệu trong một đơn vị thời gian.
+ Tần số góc của tín hiệu đợc xác định bởi biểu thức: ω =2πf
Tần số, góc pha và chu kỳ liên quan với nhau theo biểu thức: π
τ ϕ .2
T
=
với τ là khoảng thời gian chênh lệch giữa hai tín hiệu
Do vậy việc đo tần số và góc pha đợc quy về đo tần số và khoảng thời gian.
Dụng cụ để đo độ lệch pha giữa các tín hiệu ngời ta gọi là fazomet hay fazo
kế
Dụng cụ để đo tần số đợc gọi là tần số kế. Để đo tần số ta có thể thực hiện
theo 2 phơng pháp là biến đổi thẳng và phơng pháp so sánh.
Đo tần số bằng phơng pháp biến đổi thẳng bao gồm các loại sau:
+ Tần số kế cơ điện tơng tự (tần số kế điện từ, điện động, sắt điện động). Loại tần số kế này dùng để đo tần số trong khoảng từ 20Hz – 2,5kHz với cấp chính xác không cao (0,2; 0,5; 1,5 và 2,5) và tiêu thụ điện năng khá lớn
+ Tần số kế điện dung tơng tự để đo tần số trong dải từ 10Hz – 500kHz + Tần số kế chỉ thị số có thể đo khá chính xác tần số của tín hiệu xung và tín hiệu đa hài trong dải tần từ 10Hz – 50GHz. Ngoài ra nó còn đợc sử dụng để đo tỉ số giữa các tần số, chu kỳ, độ dài xung và khoảng thời gian.
Đo tần số bằng phơng pháp so sánh bao gồm:
+ Tần số kế trộn tần dùng để đo tần số của các tín hiệu xoay chiều, tín hiệu điều chế biên độ trong khoảng 100kHz – 20GHz
+ Tần số kế cộng hởng để đo tần số trong dải tần 50kHz – 10GHz
+ Cầu xoay chiều phụ thuộc vào tần số để đo tần số trong khoảng 20Hz – 20kHz
+ Máy hiện sóng (oscilloscope) để so sánh tần số cần đo với tần số của máy phát chuẩn, dải tần đo có thể từ 10Hz – 100MHz (loại hiện đại nhất hiện nay có thể lên tới 500MHz)
Dới đây là một số loại tần số kế và fazomet thông dụng nhất