TÌM HIỂU ẢNH HƯỞNG của bộ ATTENUATOR lên độ CHÍNH XÁC CỦA PHÉP đo

viii DANH SÁCH CÁC HÌNH.... Attenuator đi n tr .... Attenuator đi n dung .... “ Khoa học bắt đầu từ khi Người ta biết đo.. CHUI FOURIER LNG GIÁC.. Khi tín hi u xt là hàm th c thì.

M C L C

LÝ L CH KHOA H C i

L I CAε ĐOAN ii

L I C ε N iii

TÓM T T iv

SUMMARY vi

M C δ C viii

DANH SÁCH CÁC HÌNH xi

DANH SÁCH CÁC B NG xiv

DANH M C CÁC T VI T T T xvi

CH NG 1: T NG QUAN 1

1.1 T NG QUAN CHUNG V δƾNH V C NGHIÊN C U, CÁC K T QU TRONG VĨ NGOĨI N C ĐÃ CÔNG B 1

1.1.1 Đ nh nghƿa 2

1.1.2 Phân lo i 2

1.1.3 M t s h th ng bi n đ i đo 4

1.1.4 Các đặc tính c a thi t b đo 8

1.1.5 Attenuator 11

1.2 LÝ DO CH N Đ TÀI 12

1.3 M C ĐệCH C A Đ TÀI 14

1.4 NHI ε V C A Đ TÀI VÀ GI I H N Đ TÀI 14

1.5 PH NG PHÁP NGHIÊN C U 15

1.6 PH ε VI NG D NG 15

CH NG 2: TÌM HI U BI N Đ I FOURIER 16

2.1 KHÁI NI ε 16

2.2 CHU I FOURIER δ NG GIÁC 16

2.3 CHU I FOURIER PH C 18

2.4 BI N Đ I TệCH PHÂN FOURIER 20

2.5 TÍNH CH T C A BI N Đ I FOURIER 23

CH NG 3: B PHỂN ÁP CAO ÁP 25

3.1 NGUYÊN T C CHUNG C A CÁC B PHÂN ÁP 25

3.1.1 B phơn áp đi n tr 25

3.1.2 B phơn áp đi n dung 28

3.1.3 B phơn áp dung – tr 31

3.2 B PHÂN ÁP ĐI N TR 33

3.2.1 S đ m ch đi n 33

3.2.2 Xác đ nh biểu th c hàm truy n 34

CH NG 4: XÉT NH H NG C A B ATTENUATOR 42

4.1 ATTENUATOR C S VÀ TH C T 42

4.1.1 Attenuator c s 42

4.1.2 M t s attenuator hình  đã thi t k và th c hi n [11] 43

4.2 HÀM TRUY N C A B PHÂN ÁP Cị THÊM ATTENUATOR 46

4.2.1 Attenuator đi n tr 46

4.2.2 Attenuator đi n dung 47

4.2.3 Attenuator dung – tr 49

4.3 PH BIÊN Đ -T N S , PHA-T N S 53

4.3.1 Ph biên đ - t n s , không thay đ i các thông s c a b Attenuator 53

4.3.2 Ph bi n đ - t n s , khi các thông s Ra1, Ra2, Ca1, Ca2 c a b Attenuator l l t thay đ i 57

4.3.3 Ph pha – t n s không thay đ i các thông s c a b Attenuator 60

4.3.4 Ph pha – t n s , khi các thông s Ra1, Ra2, Ca1, Ca2 c a b Attenuator l n l t thay đ i 64

CH NG 5: T NG K T VĨ Đ XU T 68

5.1 T NG K T 68

5.2 Đ XU T 69

TÀI LI U THAM KH O 70

PH L C 1 72

Ph biên đ - t n s , không thay đ i các thông s c a b Attenuator 72

PH L C 2 88

Ph biên đ - t n s , khi các thông s Ra1, Ra2, Ca1, Ca2 c a b Attenuator l n l t thay đ i 88

PH L C 3 99

Ph pha - t n s , không thay đ i các thông s c a b Attenuator 99

PH L C 4 113

Ph pha - t n s , khi các thông s Ra1, Ra2, Ca1, Ca2 c a b Attenuator l n l t thay đ i 113

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 1.1: C u trúc H th ng đo m t kênh 4

Hình 1.2: H th ng đo kiểu so sánh 5

Hình 1.3: Ph ng pháp so sánh kiểu cân bằng 6

Hình 1.4: Ph ng pháp so sánh không cơn bằng 6

Hình 1.5: Ph ng pháp mã hóa th i gian 6

Hình 1.6: Ph ng pháp mã hóa t n s xung 7

Hình 1.7: Ph ng pháp mã hóa s xung 7

Hình 1.8: Attenuator trong m ch đo 11

Hình 1.9: Các lo i Atteenuator 12

Hình 3.1: Nguyên t c chung c u phơn áp đi n tr 25

Hình 3.2: Các c u trúc khác nhau c a b phơn áp đi n tr v i cách qu n khác nhau c a đi n tr cao th 25

Hình 3.3: D ng chung c a b phơn áp đi n tr 26

Hình 3.4: S đ t ng đ ng c a b phân áp v i các thông s phân b 27

Hình 3.5: Nguyên t c chung c a b phơn áp đi n dung 28

Hình 3.6: B phân áp đi n dung 29

Hình 3.7: S đ t ng đ ng c a b phân áp dung 29

Hình 3.8: S đ c a b phơn áp đi n dung - tr 31

Hình 3.9: S méo d ng c a xung đo qua b phân áp dung - tr 31

Hình 3.10: S đ t ng đ ng c a b phân áp dung - tr v i các thông s phân b 32 Hình 3.11: Đặc tính quá đ c a b phân áp dung - tr không màn che .33

Hình 3.12: S đ biểu di n t ng quát b bi n đ i cao áp có xét đ n nh h ng c a đi n dung kỦ sinh đ i v i c c cao áp, đ t vƠ đi n dung d c 34

Hình 4.1:Attenuator trong m ch đo 42

Hình 4.2a: Attenuator hình  43

Hình 4.2b: Attenuator hình T 43

Hình 4.3: M ch nguyên lý Attenuator đi n tr 46

Hình 4.4: M ch nguyên lý b phơn áp kèm thêm Attenuator đi n tr 46

Hình 4.5: M ch nguyên lý Attenuator đi n dung 47

Hình 4.6: M ch nguyên lý b phân áp kèm thêm Attenuator đi n dung 48

Hình 4.7: M ch nguyên lý Attenuator đi n dung - tr 49

Hình 4.8: M ch nguyên lý b phơn áp kèm thêm Attenuator đi n dung-tr 51

Hình 4.9: Đặc tính biên đ - t n s , R thay đ i khi ch a có Attenuator 53

Hình 4.10: Đặc tính biên đ - t n s , R thay đ i khi có thêm Attenuator 53

Hình 4.11: Đặc tính biên đ - t n s , C thay đ i khi ch a có Attenuator 54

Hình 4.12: Đặc tính biên đ - t n s , C thay đ i khi có thêm Attenuator 54

Hình 4.13: Đặc tính biên đ - t n s , C1 thay đ i khi ch a có Attenuator 55

Hình 4.14: Đặc tính biên đ - t n s , C1 thay đ i khi có thêm Attenuator 55

Hình 4.15: Đặc tính biên đ - t n s , C2 thay đ i khi ch a có Attenuator 56

Hình 4.16: Đặc tính biên đ - t n s , C2 thay đ i khi có thêm Attenuator 56

Hình 4.17: Đặc tính biên đ - t n s , khi thay đ i Ra1 c a b Attenuator 57

Hình 4.18: Đặc tính biên đ - t n s , khi thay đ i Ra2 c a b Attenuator 57

Hình 4.19: Đặc tính biên đ - t n s , khi thay đ i Ca1 c a b Attenuator 58

Hình 4.20: Đặc tính biên đ - t n s , khi thay đ i Ca2 c a b Attenuator 58

Hình 4.21: Đặc tính biên đ - t n s , khi Ra1,Ca1,Ra2,Ca2 là các giá tr t i u thành ph n 59

Hình 4.22: Đặc tính biên đ - t n s , khi Ra1Ca1<< Ra2Ca2 59

Hình 4.23: Đặc tính pha - t n s , R thay đ i khi ch a có Attenuator 60

Hình 4.24: Đặc tính pha - t n s , R thay đ i khi có thêm Attenuator 60

Hình 4.25: Đặc tính pha - t n s , C thay đ i khi ch a có Attenuator 61

Hình 4.26: Đặc tính pha - t n s , C thay đ i khi có thêm Attenuator 61

Hình 4.27: Đặc tính pha - t n s , C1 thay đ i khi ch a có Attenuator 62

Hình 4.28: Đặc tính pha - t n s , C1 thay đ i khi có thêm Attenuator 62

Hình 4.29: Đặc tính pha - t n s , C2 thay đ i khi ch a có Attenuator 63

Hình 4.30: Đặc tính pha - t n s , C2 thay đ i khi có thêm Attenuator 63

Hình 4.31: Đặc tính pha - t n s , khi thay đ i Ra1 c a b Attenuator 64

Hình 4.32: Đặc tính pha - t n s , khi thay đ i Ra2 c a b Attenuator 64

Hình 4.33: Đặc tính pha - t n s , khi thay đ i Ca1 c a b Attenuator 65

Hình 4.34: Đặc tính pha - t n s , khi thay đ i Ca2 c a b Attenuator 65

Hình 4.35: Đặc tính pha - t n s Ra1, Ra2, Ca1, Ca2 là các giá tr t i u thƠnh ph n 66

Hình 4.36a: Đặc tính pha - t n s tr c và sau attenuator v i Ca1,Ca2 (pF) 65

Hình 4.36b: Đặc tính sai s ph n trăm pha - t n s tr c và sau attenuator 65

B ng 4.14: Các tham s ph đặc tính biên đ - t n s , khi Ra1Ca1<< Ra2Ca2 59

B ng 4.15: Các tham s ph đặc tính pha - t n s , thay đ i R khi ch a có b Attenuator 60

B ng 4.16: Các tham s ph đặc tính pha - t n s , thay đ i R khi có thêm b Attenuator 60

B ng 4.17: Các tham s ph đặc tính pha - t n s , thay đ i C khi ch a có b Attenuator 61

B ng 4.18: Các tham s ph đặc tính pha - t n s , thay đ i C khi có thêm b Attenuator 61

B ng 4.19: Các tham s ph đặc tính pha - t n s , thay đ i C1 khi ch a có b Attenuator 62

B ng 4.20: Các tham s ph đặc tính pha - t n s , thay đ i C1 khi có thêm b Attenuator 62

B ng 4.21: Các tham s ph đặc tính pha - t n s , thay đ i C2 khi ch a có b Attenuator 63

B ng 4.22: Các tham s ph đặc tính pha - t n s , thay đ i C2 khi có thêm b Attenuator 63

B ng 4.23: Các tham s ph đặc tính pha - t n s , khi thay đ i Ra1 c a b Attenuator 64

B ng 4.24: Các tham s ph đặc tính pha - t n s , khi thay đ i Ra2 c a b Attenuator 64

B ng 4.25: Các tham s ph đặc tính pha - t n s , khi thay đ i Ca1 c a b Attenuator 65

B ng 4.26: Các tham s ph đặc tính pha - t n s , khi thay đ i Ca2 c a b Attenuator 65

B ng 4.27: Các tham s ph tín hi u đặc tính pha – t n s , khi khi Ra1; Ra2; Ca1;

Ca2 là các giá tr các t i u thƠnh ph n 66

 : sai s t ng đ i c a thi t b đo

RA: đi n tr c a Amperemet hoặc ph n tử ph n ng v i dòng

I : dòng đi n m ch đo

ΔPA: năng l ng t n hao trên Amperemet hoặc ph n tử ph n ng v i dòng

RV: đi n tr c a Volmet hoặc ph n tử ph n ng v i áp

ΔPU: năng l ng t n hao trên Volmet hoặc ph n tử ph n ng v i áp

C: đi n dung kí sinh d c b phân áp

C1: đi n dung kí sinh đ i v i đ t

C2: đi n dung kí sinh đ i v i đ u cao th

a: chi u cao kh o sát (nằm d i cùng c a ph n tử cao th ) đ n mặt đ t p: Toán tử laplace

h: chi u cao c a b phân áp

yc, y1, y2 : t ng dẫn theo đ n v chi u dài b phân áp

H(j): Hàm truy n ph tín hi u biên đ - t n s c a b phân áp

W(j): Hàm truy n ph tín hi u biên đ - t n s c a attenuator

G(j): Hàm truy n ph tín hi u biên đ - t n s c a h

CH NG 1: T NG QUAN

1.1 T NG QUAN CHUNG V LƾNH VỰC NGHIÊN C U, CÁC

K T QU TRONG VĨ NGOĨI N C ĐÃ CÔNG B

- Đo l ng là m t lƿnh v c ho t đ ng khoa h c – kỹ thu t h t s c g n gũi và

g n bó m t thi t v i đ i s ng con ng i Nó g n gũi và quen thu c đ n m c

nh tr thành t nhiên Vì v y th ng ng i ta không để Ủ đ n nó, không d dàng c m nh n đ c vai trò và t m quan tr ng c a nó Chúng ta hình nh ch tình c phát hi n ra và c m th y nó quan tr ng khi gặp m t thay đ i nƠo đó trong cu c s ng H u h t nh ng gì con ng i c n cho cu c s ng đ u ph i đo

đ c bằng các d ng c đo l ng: Cái th c giúp ta bi t ngôi nhà r ng, cánh

cửa dài, r ng bao nhiêu mét, cái cân giúp ta bi t bao g o, h p s a Nặng bao nhiêu kilôgam

- Đo l ng t o ra c s đ nh l ng tin c y để thu n mua v a bán, để đ m b o công bằng và tin c y lẫn nhau trong th ng m i, trong giao l u kinh t gi a

nh ng đi u đã nói trên, ng i ta th ng sử d ng ph ng pháp đặc tính t n s

Ph ng pháp đặc tính t n s là m t công c h u hi u giúp chúng ta phơn tích

h th ng đo khoa h c h n, qua đó đánh giá sai s , đ a ra các k t qu chính xác h n, lƠm c s cho các k t lu n liên quan đ n an toàn v tính m ng con

ng i, thi t b và ch t l ng s n phẩm

- Trong nh ng năm v a qua ch a có tài li u nào công b v vi c nghiên c u nh

h ng c a b attenuator t i đ chính xác c a phép đo Nh ng trong th c t b attenuator đã đ c sử d ng để ghép n i gi a b bi n đ i đo và thi t b đo, bên

c nh đó attnuator còn đ c dùng để k t n i đ ng dơy truy n tín hi u và b ph n

bi n đ i tín hi u trong lƿnh v c phát thanh truy n hình, thông tin vi n thông

 Thi t b đo vƠ thi t b mẫu

- Thi t b đo lƠ m t h th ng mƠ đ i l ng đo g i lƠ l ng vƠo, l ng ra lƠ đ i

l ng ch trên thi t b (là thi t b đo tác đ ng liên t c) hoặc là con s kèm theo

đ n v đo (thi t b đo hi n s ) Đôi khi l ng ra không hiển th trên thi t b mà

đ a t i trung tơm tính toán để th c hi n các phân tích kỹ thu t nh t đ nh

- Thi t b mẫu dùng để kiểm tra và hi u ch nh thi t b đo vƠ đ n v đo

- Theo quy đ nh hi n hành thi t b mẫu ph i có đ chính xác l n h n ít nh t hai c p so v i thi t b kiểm tra

Ví d : Mu n kiểm đ nh công t c p chính xác 2 thì bàn kiểm đ nh công t

- Đ i l ng c n đo đ a vƠo thi t b d i b t kỳ d ng nào cũng đ c bi n thành góc quay c a kim ch th Ng i đo đ c k t qu nh thang chia đ và nh ng quy

c trên mặt thi t b , lo i thi t b này g i là thi t b đo c đi n NgoƠi ra, l ng

ra còn có thể bi n đ i thành s , ng i đo đ c k t qu r i nhân v i h s ghi trên

mặt máy hoặc máy t đ ng làm vi c đó, ta có thi t b đo hi n s

 Thi t b đo ki u so sánh

- Thi t b so sánh cũng có thể là ch th c đi n hoặc là ch th s Tùy theo cách

so sánh và cách l p đ i l ng bù (b mã hóa s t ng t ) ta có các thi t b so sánh khác nhãn nh : thi t b so sánh kiểu tùy đ ng (đ i l ng đo x vƠ đ i l ng

bù tr luôn bi n đ i theo nhau), thi t b so sánh kiểu quét (đ i l ng bù tr bi n thiên theo m t quy lu t th i gian nh t đ nh và s cân bằng ch x y ra t i m t th i điểm trong chu kỳ)

- Ngoài ra cũng căn c vào vi c l p đ i l ng bù ng i ta chia thành d ng c

mã hóa s xung, t n s xung, th i gian xung Căn c vƠo đi u ki n cân bằng

ng i ta chia thành d ng c bù không l ch (zero) và d ng c bù có l ch (vi sai) Căn c vào quan h gi a l ng ra vƠ l ng vƠo, ng i ta chia thành: thi t b đo tr c ti p (đ i l ng ra biểu th tr c ti p đ i l ng vào), thi t b đo gián ti p (đ i l ng ra liên quan t i nhi u đ i l ng vào thông qua nh ng

biểu th c toán h c xác đ nh), thi t b đo kiểu h p b (nhi u đ i l ng ra liên quan t i nhi u đ i l ng vƠo thông qua các ph ng trình tuy n tính)

1.1.2.2 Chuy n đ i đo l ng

- Chuyển đ i chuẩn hóa: Có nhi m v bi n đ i m t tín hi u đi n phi tiêu chuẩn thành tín hi u đi n tiêu chuẩn (U = 100V; I = 5A) V i lo i chuyển đ i này ch y u là các b phân áp, phân dòng, bi n đi n áp, bi n dòng đi n,

- Chuyển đ i s c p: Có nhi m v bi n m t tín hi u không đi n sang tín hi u

đi n, ghi nh n thông tin giá tr c n đo Có r t nhi u lo i chuyển đ i s c p khác nhau nh : chuyển đ i đi n tr , đi n c m, đi n dung, nhi t đi n, quang

đi n…

- Attenuator: Trong tr ng h p tín hi u đo l n h n ng ng gi i h n c a m ch

ng i ta c n làm cho nó suy hao theo tỷ l nƠo đó tr c khi đ a vƠo m ch đo

để phù h p v i m ch đo

1.1.2.3 T h p thi t b đo

- V i m t thi t b c thể (m t kênh):

δ ng vào δ ng ra

Hình 1.1 C ấu trúc hệ thống đo một kênh

+ Chuyển đ i đo l ng: bi n tín hi n c n đo thƠnh tín hi u đi n

+ Attenuator: làm tín hi u đo v m c phù h p v i ng ng c a m ch đo + M ch đo: thu nh n, xử lý, khu ch đ i thông tin Bao g m: ngu n, các

m ch khu ch đ i, các b bi n đ i t ng t /s (A/D), bi n đ i s /t ng t (D/A), các m ch ph …

+ Ch th : thông báo k t qu cho ng i quan sát, th ng g m ch th s và

ch th c đi n, ch th t ghi

1.1.2.4 V i h th ng đo l ng nhi u kênh

- Tr ng h p c n đo nhi u đ i l ng, m i đ i l ng đo m t kênh, nh v y tín hi u đo đ c l y t các c m bi n qua b chuyển đ i chuẩn hóa t i m ch

đi u ch tín hi u m i kênh, sau đó s đ a qua phơn kênh (multiplexer) để

đ c s p x p tu n t truy n đi trên cùng m t h th ng dẫn truy n Để có s phân bi t, các đ i l ng đo tr c khi đ a vƠo m ch phân kênh c n ph i mã hóa hoặc đi u ch (Modulation-MOD) theo t n s khác nhau (thí d nh f10,

f20 đó lƠ t n s chuẩn c a sóng mang) cho m i tín hi u c a đ i l ng đo

- T i n i nh n tín hi u l i ph i gi i mã hoặc gi i đi u ch DEεOD) để l y l i t ng tín hi u đo Đơy chính lƠ hình th c đo l ng t xa (TE1emety) cho nhi u đ i l ng đo

- Trong tr ng h p quan h l ng vƠo vƠ l ng ra là tuy n tính ta có thể vi t:

Trong đó: S: g i lƠ đ nh y tƿnh c a thi t b

- N u m t thi t b g m nhi u khâu n i ti p thì quan h gi a l ng vào và

Trong đó: Si lƠ đ nh y c a khâu th i trong thi t b

1.1.3.2 H th ng đo ki u so sánh

- Trong thi t b đo kiểu so sánh đ i l ng vƠo x th ng đ c bi n đ i thành

đ i l ng trung gian yx qua m t phép bi n đ i Tr:

yx = Tr.x

Hình 1.2 H ệ thống đo kiểu so sánh

- Sau đó yx đ c so sánh v i đ i l ng bù yk ta có:

- Có thể căn c vƠo thao tác so sánh để phân lo i các ph ng pháp đo khác nhau

 Phân lo i ph ng pháp đo căn c vƠo đi u ki n cân bằng

- Ph ng pháp so sánh kiểu cân bằng (Hình 1.3): Trong ph ng pháp nƠy, đ i

l ng vào so sánh: yx = const; đ i l ng bù yk = const

- T i điểm cân bằng: Δy = yx – yk = 0 (1-5)

- Ph ng pháp so sánh không cơn bằng (Hình 1.4): Cũng gi ng nh tr ng

h p trên song Ấy →ł ≠ 0

Hình 1.3 Phương pháp so sánh cân bằng Hình 1.4 Phương pháp so sánh không cân bằng

 Phân lo i ph ng pháp đo căn c vào cách t o đi n áp bù

yykhi1)yy(signy

k x

k x k

Trong ph ng pháp nƠy đ i l ng vào yx cho tăng t l v i đ i l ng c n đo x

và kho ng th i gian t: yx = t.x, còn đ i l ng bù yk đ c gi không đ i

Hình 1.6 Phương pháp mã hóa tần số xung

- T i điểm cân bằng có:

k x

x

y

x t

- Đ i l ng c n đo x đã đ c bi n thành t n s fx đơy phép so sánh cũng ph i th c hi n m t b ng ng

)121(y

ykhi0

yykhi1)yy(sign

y

x k

x k x

- T i điểm cân bằng đ i l ng vào yx đ c bi n thành con s NX:

yykhi1)yy(signy

k x

k x k

- Nói chung S là m t hàm ph thu c x nh ng trong ph m vi Ấx đ nh thì S

là m t hằng s V i thi t b có quan h gi a l ng vƠo vƠ l ng ra là tuy n tính, ta có thể vi t: z = S.x δúc đó, S g i lƠ đ nh y tƿnh c a thi t b đo

- Trong tr ng h p thi t b đo g m nhi u khâu bi n đ i n i ti p thì đ nh y

n

1 iS



 v i Si lƠ đ nh y c a khâu th i trong thi t b

- Theo lý thuy t khi xét t i quan h gi a z và x thì x có thể nh bao nhiêu cũng đ c, song trên th c t khi Ấx < ł nƠo đó thì Ấz không thể th y đ c

Ví d : Khi đo điện áp có giới hạn đo 1000V nhưng điện áp thực nhỏ hơn

- Nguyên nhân c a hi n t ng này r t ph c t p, có thể do ma sát, do hi n

t ng tr ł đ c g i lƠ ng ng đ nh y c a thi t b đo

- Có thể quan ni m ng ng đ nh y c a thi t b đo lƠ giá tr nh nh t mà thi t

b đo có thể phân bi t đ c

- Tuy nhiên ng ng đ nh y c a các thi t b đo khác nhau r t khác nhau nó

ch a đặc tr ng cho tính nh y c a thi t b Vì v y để so sánh chúng v i nhau

ng i ta ph i xét t i quan h gi a ng ng đ nh y vƠ thang đo c a thi t b

- Thang đo (D) lƠ kho ng t giá tr nh nh t t i giá tr l n nh t tuân theo

ph ng pháp đo l ng c a thi t b :

D = xmax – xmin (1-17)

Trong đó: D lƠ thang đo;

xmax là giá tr l n nh t có thể đo đ c

xmin là giá tr nh nh t (thông th ng xmin = 0)

- T đó đ a ra khái ni m v kh năng phơn ly c a thi t b đo vƠ so sánh các R

 Đ chính xác và các sai s c a thi t b đo

- Đ chính xác là tiêu chuẩn quan tr ng nh t c a thi t b đo B t kỳ m t phép

đo nƠo đ u có sai l ch so v i đ i l ng đúng:

- Sai s tuy t đ i không đánh giá đ c tính chính xác và yêu c u công ngh

c a thi t b đo Thông th ng đ chính xác c a m t phép đo hoặc m t thi t b

đo đ c đánh giá bằng sai s t ng đ i:

- Giá tr γ % g i là sai s t ng đ i quy đ i dùng để s p x p các thi t b đo thành các c p chính xác

- Theo quy đ nh hi n hành c a nhƠ n c, các d ng c đo c đi n có c p chính xác: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5; và 4

- Thi t b đo s có c p chính xác: 0,005; 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1

- Khi bi t c p chính xác c a m t thi t b đo ta có thể xác đ nh đ c sai s t ng

đ i quy đ i và suy ra sai s t ng đ i c a thi t b trong các phép đo c thể

1.1.4.2 Đi n tr vào và tiêu th công su t c a thi t b đo

- Thi t b đo ph i thu năng l ng t đ i t ng đo d i b t kì hình th c nƠo để

bi n thƠnh đ i l ng đ u ra c a thi t b Tiêu th năng l ng này thể hi n

ph n tác d ng c a thi t b đo lên đ i t ng đo gơy ra nh ng sai s mà ta

th ng bi t đ c nguyên nhân g i là sai s ph v ph ng pháp Trong khi

đo ta c g ng sao cho sai s này không l n h n sai s c b n c a thi t b

- V i các thi t b đo c h c sai s ch y u là ph n tác d ng c a chuyển đ i

V i các thi t b đo dòng, áp, sai s này ch y u là do nh h ng c a t ng tr vào và tiêu th công su t c a thi t b

- T n hao năng l ng v i m ch đo dòng, áp là:

+ ΔPU lƠ năng l ng t n hao trên Volmet hoặc ph n tử ph n ng v i áp

+ U lƠ đi n áp c n đo

- V y ta t m tính sai s ph do nh h ng c a t ng tr vào là:

γU = Rt / RV (1-26) + γI là sai s ph do nh h ng c a t ng tr vào ph n tử ph n ng v i dòng + RA lƠ đi n tr c a Amperemet hoặc ph n tử ph n ng v i dòng

+ γU là sai s ph do nh h ng c a t ng tr vào ph n tử ph n ng v i áp + RV lƠ đi n tr c a Volmet hoặc ph n tử ph n ng v i áp

+ Rt lƠ đi n tr t i

1.1.5 Attenuator

- Attenuator còn đ c bi t đ n là b

suy hao đ c s d ng trong đo

l ng đi n, truy n thanh truy n

hình, thông tin vi n thông…

Hình 1.8 Attenuator trong m ạch đo

- Attenuator là m t trong nh ng thi t b thành ph n c a m ch đo

- Tỷ s đi n áp ngõ vào và ngõ ra (Vin/Vout) là h s c a Attenuator

Ví d : M t Attenuator 10x có nghƿa là Vin/Vout = 10

Xu th chung c a th gi i là s toàn c u hóa v m i mặt, vi c h i nh p

c a Vi t Nam v i th gi i đã và đang đ c th c hi n m t cách sâu r ng trên nhi u lƿnh v c Để gi m s t t h u ngày càng xa so v i s phát triển c a th

gi i thì khoa h c kỹ thu t luôn là nh ng đ t phá trong v n đ phát triển t

x a t i nay

Khoa h c kỹ thu t phát triển mà c thể là t o ra c a c i v t ch t nhi u h n,

ch t l ng h n vƠ nh ng s n phẩm công ngh cao nhi u h n v i m c đ chính xác ngƠy cƠng cao h n, kh năng đáp ng linh ho t đa d ng h n

Để đáp ng đ c ph n nào các yêu c u trên thì c n ph i có đo l ng, đo

l ng chính xác càng cao thì kh năng đáp ng các yêu c u càng t t

1 Đ.I Menđêlêev

Đo l ng là m t v n đ h t s c c n thi t trong các ngành khoa h c kỹ thu t, m i thông s tr ng thái, đặc điểm, giá tr đ l n đặc tính kỹ thu t, thông tin v thi t b th c t hi n t i nh th nào ch có thể tr l i đ c khi ng i ta

có đ c các thông s c n thi t Nh ng thông s nƠy đ c kiểm ch ng so v i

ch s danh đ nh thông qua đo kiểm

Trong h th ng đi n cũng nh các lo i thi t b đi n, máy đi n các thông s kỹ thu t c n ph i bi t để đánh giá tr ng thái làm vi c c a nó có phù h p hay không

Kỹ thu t đo l ng đã đ c con ng i sử d ng t xa x a, các thi t b đo cũng

t đó mƠ phát triển Nh có thi t b đo l ng mƠ ng i ta đánh giá đ c giá tr

đ l n c a đ i l ng Trong th c t khoa h c kỹ thu t có r t nhi u thông s ch

có thể thông qua đo kiểm m i bi t đ c, hoàn toàn không thể c m nh n bằng các giác quan thông th ng c a con ng i Đặc bi t là các thông s kỹ thu t c a

h th ng đi n cũng nh các lo i thi t b đi n, máy đi n v c b n là ph i thông qua d ng c thi t b đo để có k t lu n chính xác Ch m t s r t nh các thông s

có thể c m nh n bằng các giác quan thông th ng c a con ng i

Trong t ng thể m ng đi n thì ngu n cao áp đóng vai trò r t l n và r t quan

tr ng vì th vi c đo l ng cao áp cũng là vi c r t quan tr ng Trong khi đó vi c

đo tr c ti p t l i cao áp bằng các d ng c đo kiểm thông th ng là không thể

Đo l ng cao áp đ c th c hi n thông qua b bi n đ i đi n áp cao hay còn

đ c g i là b phân áp Ch t l ng c a b phân áp nh h ng tr c ti p đ chính xác c a phép đo Trong đo l ng đi n áp cao th ng n y sinh hai v n đ chính là:

1. S méo d ng c a tín hi u ra (ví d đi n áp đo) đ c ghi l i trên dao đ ng

ký hoặc trên vôn k khi xung tín hi u đ c truy n v i th i gian r t nh Vì

nh ng lý do nh khi đ ng truy n t i x y ra s c thoáng qua, hi n t ng v ng quang hoặc b nh h ng b i môi tr ng không gian xung quanh c a các thi t b

đo dẫn đ n xu t hi n các nhi u lo n Các xung sét, xung quá đi n áp cao do thao

2 Đo lường khoa học và các phương hướng phát triển PGS.TS Phạm Thượng Hàn-ĐH Đông Á

tác, đi n dung ký sinh… Cũng gơy ra nh h ng đ n tín hi u đo vƠ k t qu c a

b chuyển đ i tín hi u b méo d ng, sai l ch đáng kể

2. S nh h ng c a các thông s máy phát xung đi n áp, v t thử nghi m c a

m ch đo vƠ d ng đi n áp đo, đi u nƠy lƠm cho biên đ tín hi u thay đ i, làm tr

th i gian truy n tín hi u và ngay c b n thân thi t b , d ng c đo (dao đ ng ký, vôn k …) cũng có sai s

C hai v n đ trên càng tr lên quan tr ng h n khi đo đi n áp càng cao, khi quá trình xung đi n áp x y ra càng ng n Do đó nghiên c u tìm hiểu s nh

h ng, vai trò c a b bi n đ i đo, b hòa h p gi a thi t b đo vƠ bi n đ i đo càng tr nên b c thi t N u b bi n đ i đo cho ra tín hi u chính xác thì thông s

đo l ng cũng tr nên chính xác h n vƠ các thi t b tác đ ng đóng, c t, đi u khiển s chính xác và tin c y dẫn đ n h th ng ho t đ ng t t h n

 Nghiên c u, tìm hiểu các d ng Attenuator

 Ph tín hi u đo khi ch a có Attenuator

 Ph tín hi u đo khi đã có Attenuator

 So sánh ph tín hi u trong hai tr ng h p trên

Gi ới h n đ tài

- V i th i gian h n hẹp, đ tài ch t p trung tìm hiểu nh h ng c a b attenuator hình ┐đ n ph biên đ - t n s , ph pha - t n s

1.5 PH NG PHÁP NGHIểN C U

- ng d ng mô hình toán xây d ng hàm truy n cho các b bi n đ i đi n áp

- Nghiên c u bi n đ i Fourier t đó lƠm c s kh o sát đặc tính t n s c a b

bi n đ i cao áp

- Kh o sát nh h ng t n s - biên đ , t n s - pha c a b bi n đ i cao áp

- Sử d ng ph n m m Matlab biểu di n m i liên quan gi a các thông s

1.6 PH M VI NG D NG

- Tìm hiểu b Attenuator để nh h ng c a nó đ n ph biên đ - t n s , ph pha - t n s khi ghép chung v i b phân áp là nh nh t

Thông th ng tín hi u tác đ ng lên m ch đi n đ c chia làm hai thành

ph n c b n đó lƠ tín hi u tu n hoàn và tín hi u không tu n hoàn

M t tín hi u đ c xem là tu n hoàn khi nó tho mãn đi u ki n:

2.2 CHU I FOURIER L NG GIÁC

M t chu i Fourier l ng giác biểu di n tín hi u tu n hoàn x(t) có

d ng nh sau:

) t n sin b t n cos a ( a

) t (

1 n n

0 n

T t

t

0 n

T t

t 0

0 0

0 0

0 0

tdtnsin)t(xT

2b

tdtncos)t(xT

2a

dt)t(xT

1a

Trong ng d ng th c t ta th ng sử d ng chu i Fourier l ng giác ch v i

m t hàm sin hoặc cos bằng bi n đ i (2-3)

ancos n 0t  bnsin n 0t  Cnsin( n 0t  n)  Cncos( n 0t  n) (2-3)

n

n n

2 n

2 n n

b

a arctg

a

b arctg

b a

= C

Do đó hƠm x(t) có thể đ c biểu di n d i d ng:

1 n n

C)t(

T biểu th c (2-7) thể hi n tín hi u tu n hoàn là t ng thành ph n m t chi u và

vô h n các thành ph n hài có d ng:

) t n cos(

C )

C )

t jn

*

X )

t (

t

*

0 0

T biểu th c (2-10) cho ta th y rằng chu i Fourier ph c bao g m thành

ph n m t chi u khi n = 0 và hai chu i vô h n các hƠm đi u hòa liên h p ph c

ng v i m i cặp  n Các cặp hƠm đi u hòa ph c này có biên đ bằng nhau và argument thì trái d u nhau Nh v y khi biểu di n biên đ và argument c a các hƠm đi u hòa ph c trên thang đo t n s s cho ta ph biên đ và ph pha

c a tín hi u tu n hoàn Do n là s nguyên nên ph biên đ và ph pha c a tín

hi u tu n hoàn là ph v ch

M i quan h gi a chu i ph c và chu i l ng giác nh sau:

* n

2 0

2 0

t jn

* n 0eX)

t(

t jm

* m 0eY)

t(

T

1

m

t jm

* m T

0 n

t jn

* n T

T

0

t ) m n ( m

* m n

* n

n

* n T

0

YXdt

)t(y)t(xT

Y  

n

* n T

0

YXdt

)t(y)t(xT

0 khi (n+m)  0

T khi (n+m) = 0

N u x(t) = y(t) nghƿa là 2

n

* n T

0

2(t)dt Xx

* n

2 0 2

1 n

* n

2 1

n

* n

2 0 2

n

* n

* n 2

0 hd

2

X 2 X

2 hdn

2 0 2

1 n

n 2

0

2

CX

Tóm l i giá tr hi u d ng c a m t tín hi u tu n hoàn s bằng căn b c hai c a

t ng bình ph ng thƠnh ph n m t chi u và bình ph ng các giá tr hi u d ng

Hàm X() là m t hàm liên t c bi n đ i theo bi n  (rad/s) và biểu di n s phân b tín hi u trong mi n t n s Do đó X() là ph c a tín hi u Tr ng

h p t ng quát n u X() là m t hàm ph c, có thể biểu di n d i d ng sau:

V i X()g i là ph biên đ và () g i là ph pha

Ph pha và ph biên đ c a tín hi u x(t) biểu di n s phân b pha vƠ biên đ

c a tín hi u trong mi n t n s Đó lƠ nh ng hàm liên t c theo , khác v i ph biên đ và ph pha c a tín hi u tu n hoàn là nh ng đ i l ng r i r c

Khi tín hi u x(t) là hàm th c thì

Nghƿa là ph biên đ là hàm chẵn theo  và ph pha là hàm lẻ theo 

2

1)t(

t(x

0

T biểu th c (2-23) ta nh n th y rằng tín hi u không tu n hoƠn x(t) đ c biểu

di n bằng t ng tích phân c a các quá trình đi u hòa có t n s thay đ i liên t c trong kho ng (0,)

1dt

2 t j 1 2

1

2

T biểu th c (2-25) ta nh n th y rằng năng l ng c a tín hi u phân b

)(X)(  



Cũng t biểu th c (2-25) ta th y b r ng ph (d i t n mà tín hi u chi m trên thang t n s ) c a tín hi u năng l ng trong tr ng h p chung là vô h n

Nh ng th c t không đúng nh v y vì h u h t các tín hi u v t lỦ đ u có ph

h u h n trong kho ng t n s (-max,  max) B r ng ph tín hi u ch a kho ng 99% năng l ng c a tín hi u đ c g i là b r ng ph hi u d ng [6] Khi đó đẳng th c Parseval có thể vi t l i

d)(X2

1dt)t(x99,

Căn c vào biểu th c (2-26) ta có thể tìm đ c t n s gi i h n b r ng

c a ph tín hi u Theo quy c thì ph n ph c a tín hi u nằm ngoài b r ng

c a ph hi u d ng ch chi m 1% năng l ng c a toàn b tín hi u Để tính gi i

d)(X2

1dt)t(x005,

d)(X

1dt)t(x995,

Tóm l i ta th y rằng, vi c xác đ nh b r ng ph c a tín hi u là v n đ r t quan tr ng trong kỹ thu t, b i vì t đó giúp ta thi t k các thi t b xử lý tín

t(

- D ch chuyển trong mi n t n s (đi u ch tín hi u):

0 t

e)t(

X( )

j

1d

)(x

1dt)t(

*y)t(

C H NG 3: B PHỂN ÁP CAO ÁP 3.1 NGUYÊN T ẮC CHUNG C A CÁC B PHỂN ÁP

3.1.1 B PHÂN ÁP ĐI N TR

3.1.1.1 C u trúc c a b phân áp đi n tr

* Nguyên t c chung c a c u phơn áp đi n tr

- C u trúc c u phơn áp đi n tr d a trên nguyên t c dòng đi n qua các ph n tử n i ti p

lƠ nh nhau

- S t áp trên đi n tr tỷ l v i tr s đi n tr

- B phơn áp đi n tr g m nhi u đi n tr m c n i

ti p v i nhau

S t áp trên R1: U

R

R U

d ch t o, nh ng th ng ít Hình 3.2: Các c ấu trúc khác nhau của bộ phân áp

điện trở với cách quấn khác nhau

c ủa điện trở cao thế [1]

đ c sử d ng vì đi n tr c a ch t l ng thay đ i nhi u theo nhi t đ , theo đi n

áp đặt vƠo chúngầ Thông th ng thì ng i ta sử d ng đi n tr dây qu n v i

đi n tr su t cao (Crom, Constantan…)

H n ch c a các lo i đi n tr dây qu n là t n t i giá tr đi n c m đáng kể

Để gi m giá tr đi n c m ng i ta dùng các cách qu n dây khác nhau (kiểu

qu n Wener, kiểu qu n képầ) Các dơy đi n tr đ c qu n trên lõi cách đi n

có đ ng kính 5080mm (hình 3.2) Tùy vào c p đi n áp c a b phân áp mà các đi n tr này s đ c ch t o theo d ng khô hoặc d ng nhúng trong ng cách đi n ch a d u Khi đó đi n áp v ng quang ban đ u s tăng, đ ng th i làm t t h n đi u ki n làm mát c a đi n tr Các đi n tr đ c ch t o nh hình 3.2c thì đi n c m s gi m do cách qu n dơy 2 nhánh ng c nhau

Trong hình 3.3 mô t chung

c a b phơn áp đi n tr

C1: đi n dung kí sinh đ i v i

đ t; C2: đi n dung kí sinh đ i

v i đ u cao th ; a: chi u cao

phát sinh m t quá trình quá đ

ph c t p, quá trình này không

t ng c a phòng thí nghi m và các trang thi t b khác nh h ng này có thể

đ c gi m th p n u b phơn áp đặt xa các trang thi t b khác so v i tính toán

đi n dung kí sinh C1, C2, hoặc b trí màn che trong các b phân áp

3.1.1.2 HƠm quá đ b phơn áp đi n tr

S đ t ng đ ng c a b phân

áp đi n tr đ c trình bày nh hình

v (hình 3.4) Trong s đ này các

thông s r, l, c, c1, c2 là các thông s

theo đ n v chi u dài d c theo chi u

cao c a b phơn áp, trên c s đó có

càng ít b méo d ng Tuy nhiên

giá tr c a R không đ c quá nh

Giá tr gi i h n d i này đ c

gi i h n b i tr s đi n tr phóng

đi n c a máy phát xung đ i v i

d ng xung cho tr c và có giá tr

10k  R  20k [1]

Đi n dung ký sinh c a b phân áp

khi không tính đ n nh h ng c u trúc bên c nh có thể tính toán theo (3-4) [1]

a h r

h

h C

4

4 3 ln ln 2

1

ký sinh đối với đất

Hình 3.4 : Sơ đồ tương đương của bộ

* HƠm quá đ c a đi n áp b c nh y b phơn áp đi n tr

- Đ i v i b phân áp có màn che đ c xác đ nh (theo 3-5) [1]

2 2 1

) '

(

exp '

) 1 ( 2 1 )

(

s

s

s C C R

t s s

C C

C C h

2 1

1

) (

exp )

1 ( 2 1 )

(

s

s

s C C R

t s s

C C

C h

* HƠm quá đ đ nh m c c a b phơn áp đi n tr

- Đ i v i b phơn áp đi n tr có màn che đ c xác đ nh (theo 3-7) [1]

)

2 2

2 1

s C C R

t s s

C C

C C t

)

1

2 2

1 1 2 2

1

s C C R

t s s

C C

C t

3.1.2 B PHÂN ÁP ĐI N DUNG

3.1.2.1 C u trúc c a b phân áp đi n dung

* Nguyên t c chung c a c u phơn áp đi n

dung

- C u trúc c u phơn áp đi n dung g m

nhi u t đi n m c n i ti p v i nhau d a

trên nguyên t c đi n tích trên các t n i

S t áp trên C1: U

C

C U

n

U: Đi n áp toàn m ch; C: Đi n dung t ng đ ng trên toƠn m ch

* C u trúc c a b phân áp đi n dung

B phơn áp đi n dung đ c sử d ng r ng

rãi do ch t o đ n gi n, tin c y cao trong v n

hành V i đi n áp U  1,5εV th ng đ c

sử d ng b phơn áp đi n dung

Đi n c c cao th A là hình c u có kích

th c đ l n để tránh v ng quang gây ra

trên chính nó, đi n c c này k t h p v i đi n

c c phía d i t o thƠnh đi n dung C1, đi n

c c d i đ nh và không ph i khử v ng

quang, đ ng th i bao quanh nó bằng màn

che kích th c l n n i đ t Đi n dung C2 là

đi n dung c a c c d i c a t đi n cao th

Hình 3.7 : Sơ đồ tương đương

C1

C3 u

đ i Đi n c m L c a dây n i ph i nh nh t Khi đi n tr r bé hoặc bằng không thì đi n c m δ xác đ nh t n s vƠ biên đ c a dao đ ng riêng c a b phân áp

3.1.2.2 HƠm quá đ b phơn áp đi n dung

Đi n áp đặt trên các b n c c l ch c a dao đ ng ký (t C3 hình 3.7) đ c

xác đ nh (theo 3-10a) [1]

)aa

a(p)aa(pp

pK

U

u

1

2 0

/ 1 2

2 0

/ 1 2 2 3

2 0

C

CCC

CCC

2 1 3

3 2 1

3

/ 1RC