Bài giảng Kỹ thuật đo lường (Trương Thị Bích Thanh) - Chương 10 Đo góc pha và thời gian

Chapter 10: Phase and Time measurement...  General Concept  Measuring phase by straight conversion method  Measuring phase by complement conversion method... General Concept Phase an

Chapter 10: Phase and Time

measurement

 General Concept

 Measuring phase by straight conversion method

 Measuring phase by complement conversion method

General Concept

 Phase angle

– Basic parameters of oscillation process

X(t) = Xm.cos(ωt+φ)t+φ)φ))

– 2 oscillations with the same frequency

x1 = X1m.cos(ωt+φ)t+φ)φ)1)

x2 = X2m.cos(ωt+φ)t+φ)φ)2)

 Dephasing angle: φ) = φ)1 – φ)2

If frequency of 2 oscillation are multiple

hoặc

With multi-harmonic signal, dephasing angle φ) is angle of first harmonic

2 2

1







1

2







   

General Concept

 Phase angle measurement method:

– Based on conversion method : straight conversion method and complement conversion method

– Based on measured information achieving method : use

information when signal overcomes a determined threshold, and all achieved information is used

Measuring phase angle by straight conversion method

 Electrodynamic Fazometter

– Use electrodynamic logometer indicator

– Phase angle between U and I is measured phase φ)

– U và I lệch nhau góc φ) cần đo

– Moving coil 1 is connected in series with its current I1

– Movig coil 2 is connected with L2, current I2

Choose I1=I2

β = γ

 α = φ

( )

a

Đo góc pha bằng phương pháp biến đổi thẳng

 Fazomet điện động

– Nhược điểm : chỉ tính được cho một cấp điện áp

– Sai số phụ thuộc tần số, vì có cuộn cảm trong mạch

– Khắc phục sai số: chia cuộn 1 thành 2 cuộn song song

ωt+φ)L = 1/ωC ωt+φ)C

Mở rộng thang đo về dòng : phân

cuộn tĩnh ra làm nhiều phần khác

nhau mắc nối tiếp hoặc song song,

ta sẽ được các cấp dòng điện khác

nhau

Đo góc pha bằng phương pháp biến đổi thẳng

 Fazomet điện tử

– dựa trên việc biến đổi góc lệch pha trực tiếp thành dòng hay áp.

– các tín hiệu hình sin ở đầu vào, nhờ các bộ tạo xung đã biến độ lệch pha thành khoảng thời gian giữa các xung

– Sai số của phép đo này chủ yếu do sự biến động của Im và sai số của phép đo dòng trung bình Itb

– đo góc lệch pha 0 ±180 o , tần số 20Hz ÷ 200kHz

o m

m

T

t I

I

360







o

m

tb

I

I

360





Đo góc pha bằng phương pháp biến đổi thẳng

 Fazomet chỉ thị số

Đo góc pha bằng phương pháp biến đổi thẳng

 Fazomet chỉ thị số

– dựa trên nguyên tắc biến đổi góc pha thành mã

– góc lệch pha giữa 2 tín hiệu được biến thành khoảng thời gian

– lấp đầy khoảng thời gian đó bằng các xung với tần số đã biết

trước

– Phép đo này không phụ thuộc tần số f0 và fx nên có độ chính xác cao

– Sai số này chỉ phụ thuộc vào hệ số k của bộ chia tần để tạo khoảng thời gian tu

x o x

o x x

x x

T

T T

T

k T

t T

t

360

360

.

0

0 0







Đo góc pha bằng phương pháp bù

 Nguyên lý:

– góc lệch pha cần đo được so sánh với góc lệch pha chuẩn φ)k

do một bộ quay pha tạo ra

φ)x – φ)k = Δφ)

– So sánh cân bằng Δφ) = 0

– So sánh không cân bằng φ)x = φ)k +φ) Δφ)

Đo góc pha bằng phương pháp bù

 Fazomet kiểu bù điều khiển bằng tay

– quay pha φ)k ở vị trí ‘0’ bằng cách thay đổi quay pha phụ để đạt được vị trí 0 ở bộ chỉ thị cân bằng

– khóa S được chuyển sang vị trí 2 và điều chỉnh quay pha chuẩn cho đến khi đạt vị trí 0 ở bộ chỉ thị cân bằng

– kết quả đo sẽ được đọc ở bộ quay pha chuẩn φ)k

Đo góc pha bằng phương pháp bù

 Fazomet kiểu bù tự động

– Một đầu vào U2 được đưa trực tiếp đến bộ chỉ thị cân bằng

– đầu vào U1 qua một loạt các bộ quay pha nối tiếp nhau ϕ1 ÷ ϕn , chúng cho ra góc lệch pha tương ứng 180 o /ωC 2 0 180 o /ωC 2 n-1

– Độ lệch pha sẽ được ấn định bởi những bộ quay pha, mạch phân

bố bằng trigơ và bộ chỉ thị ở đầu ra.

• Quay pha thông số

• Quay pha tròn

• Quay pha đường dây trễ

Đo khoảng thời gian

 Việc đo thời gian thường được biểu hiện dưới dạng độ dài các xung, độ lệch thời gian giữa các xung, độ dài sườn xung

 Với một máy đếm điện tử, để đo thời gian cần phải có 2 đầu vào, một để tạo xung “bắt đầu”, và một để tạo xung “chấm dứt”

 Thời gian cần đo

– Thời gian có chu kì/ωC không có chu kì

– Tín hiệu đơn chiếc

– Tín hiệu dạng xung

Đo khoảng thời gian

 Đo khoảng thời gian bằng cách biến thành số xung tỉ lệ với nó

– Khoảng thời gian khóa K mở bằng khoảng thời gian cần đo tx

– Xung từ máy phát chuẩn tần số f0 được đưa vào máy đếm qua khóa K trong khoảng thời gian tx

tx = N.T0

x

T

t

0





Đo khoảng thời gian

 Đo khoảng thời gian với sự biến đổi tọa độ thời gian

– biến đổi tọa độ thời gian : giá trị thời gian cần đo tx được biến đổi thành xung mà biên độ của nó tỉ lệ với độ dài khoảng thời gian đó

– Biên độ của xung tiếp theo lại được biến đổi thành khoảng thời gian t’x

t’x = k.tx

– Xung ở đầu ra mở khóa K

qua bộ đếm

– Ưu điểm : có độ chính xác

cao và độ tác động nhanh cao

x

x

T

t

k T

t

N ' . . 0.

0 0







Bài tập

2% Mắc cho tải có cos=0,71 Trong 10 giây công

tơ quay được 3 vòng.

Bài tập

Bài tập

suất tải Wattmet chỉ 2kW, voltmet chỉ 220V, ampermet chỉ 12A, cos=0,74 Sai số tương đối của Wattmet