TÀI LIỆU ĐO LƯỜNG THIẾT BỊ ĐO 1. Phân loại thiết bị đo theo đối tượng đo? Thiết bị đo thực hiện đo bằng phương tiện kỹ thuật. Thiết bị đo là sự thể hiện phương pháp đo bằng các khâu chức năng cụ thể. Ta có thể chia thiết bị đo thành nhiều loại tùy theo chức năng để phù hợp với từng đối tượng đo.Cụ thể như sau: Mẫu: phương tiện đo dùng để sao lại đại lượng vật lí có giá trị cho trước với độ chính xác cao. Thiết bị so sánh:phương tiện đo dùng để so sánh 2 đại lượng cùng loại để xem chúng“= ”, “> ”, “< ” Chuyển đổi đo lường: phương tiện đo dùng để biến đổi tín hiệu thông tin đo lường về dạng thuận tiện cho việc truyền tiếp, biến đổi tiếp, xử lí tiếp và giữ lại nhưng người quan sát không thể nhận biết trực tiếp được (VD: bộ KĐ đo lường; biến dòng, biến áp đo lường; quang điện trở, nhiệt điện trở,...) Dụng cụ đo: phương tiện đo dùng đểbiến đổi tín hiệu thông tin đo lường vềdạng mà người quan sát cóthểnhận biết trực tiếp được (VD: vônmét, ampe mét,...) Thiết bị đo tổng hợp là các phương tiện đo phức tạp, đa năng dùng để kiểm tra, kiểm chuẩn và đo lường các tham số phức tạp. Hệ thống thông tin đo lường: Hệ thống mạng kết nối của nhiều thiết bị đo, cho phép đo lường và điều khiển từ xa, đo lường phân tán... 2. Sai số là gì? Nguyên nhân gây ra sai số ? Phân loại sai số Khái niệm sai số: là độ chênh lệch giữa kết quả đo và giá trị thực của đại lượng đo. Nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: thiết bị đo, phương thức đo, người đo… Nguyên nhân gây sai số: Nguyên nhân khách quan: do dụng cụ đo không hoàn hảo, đại lượng đo được bị can nhiễu nên không hoàn toàn được ổn định,... Nguyên nhân chủ quan: do thiếu thành thạo trong thao tác, phương pháp tiến hành đo không hợp lí,.... Phân loại sai số: Theo cách biểu diễn sai số + Sai số tuyệt đối : là hiệu giữa kết quả đo được với giá trị thực của đại lượng đo ∆=| a X| , trong đó a: Giá trị đo được X: Giá trị thực của đại lượng cần đo +Sai số tương đối :là tỉ số giũa sai số tuyệt đối với giá trị thực của đại lượng cần đo. Sx = (∆x).100% Trường hợp x>>∆x và a>>∆a thì δ = ∆xa là sai số tương đối danh định để so sánh độ chính xác giữa các phép đo.
Trang 1TÀI LIỆU ĐO LƯỜNG THIẾT BỊ ĐO
1 Phân loại thiết bị đo theo đối tượng đo?
Thiết bị đo thực hiện đo bằng phương tiện kỹ thuật Thiết bị đo là sự thể hiện phương pháp đo bằng các khâu chức năng cụ thể Ta có thể chia thiết
bị đo thành nhiều loại tùy theo chức năng để phù hợp với từng đối tượng đo.Cụ thể như sau:
* Mẫu: phương tiện đo dùng để sao lại đại lượng vật lí có giá trị cho
trước với độ chính xác cao
* Thiết bị so sánh:phương tiện đo dùng để so sánh 2 đại lượng cùng loại
để xem chúng“= ”, “> ”, “< ”
* Chuyển đổi đo lường: phương tiện đo dùng để biến đổi tín hiệu thông
tin đo lường về dạng thuận tiện cho việc truyền tiếp, biến đổi tiếp, xử lí tiếp và giữ lại nhưng người quan sát không thể nhận biết trực tiếp được (VD: bộ KĐ đo lường; biến dòng, biến áp đo lường; quang điện trở, nhiệt điện trở, )
* Dụng cụ đo: phương tiện đo dùng đểbiến đổi tín hiệu thông tin đo
lường vềdạng mà người quan sát cóthểnhận biết trực tiếp được (VD:
vônmét, ampe mét, )
* Thiết bị đo tổng hợp là các phương tiện đo phức tạp, đa năng dùng để
kiểm tra, kiểm chuẩn và đo lường các tham số phức tạp
* Hệ thống thông tin đo lường: Hệ thống mạng kết nối của nhiều thiết bị
đo, cho phép đo lường và điều khiển từ xa, đo lường phân tán
Trang 22 Sai số là gì? Nguyên nhân gây ra sai số ? Phân loại sai số
* Khái niệm sai số: là độ chênh lệch giữa kết quả đo và giá trị thực của đại lượng đo Nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: thiết bị đo, phương thức đo, người đo…
* Nguyên nhân gây sai số:
-Nguyên nhân khách quan: do dụng cụ đo không hoàn hảo, đại lượng đo được bị can nhiễu nên không hoàn toàn được ổn định,
-Nguyên nhân chủ quan: do thiếu thành thạo trong thao tác, phương pháp tiến hành đo không hợp lí,
* Phân loại sai số:
Theo cách biểu diễn sai số
+ Sai số tuyệt đối : là hiệu giữa kết quả đo được với giá trị thực của đại lượng đo
∆=| a- X| , trong đó a: Giá trị đo được X: Giá trị thực của đại lượng cần đo
+Sai số tương đối :là tỉ số giũa sai số tuyệt đối với giá trị thực của đại lượng cần đo
Sx = (∆/x).100%
Trường hợp x>>∆x và a>>∆a thì δ = ∆x/a là sai số tương đối danh định
để so sánh độ chính xác giữa các phép đo
3.Cấu tạo ống tia điện tử CRT của máy hiện sóng?
Ống tia điện tử là 1 ống thủy tinh chân không trong đó chứa các điện cực,
1 đầu kia là hinh trụ tròn chứa súng điện tử, đầu kia loe hình nón cụt được phủ một lớp huỳnh quang và lớp than chì dẫn điện
Súng điện tử gồm: Sợi đốt, katốt và lưới G
Hệ thống thấu kính: Anốt 1 và Anốt 2
Trang 3Hệ thống cặp phiến làm lệch:
+ Cặp phiến XX’ điều khiển tia điện tử quét theo chiều ngang
+ Cặp phiến YY’ điều khiển tia điện tử quét theo chiều đứng
Phía trong phần mở rộng của màn hình được phủ 1 lớp dẫn điện Graphic nối với núm cao ápcó tác dụng tăng tốc tia điện tử, chống nhiễu và thu các điện tử phát xạ thứ cấp từ màn hình khi có tia điện tử đập vào
Màn hình: Phủ 1 lớp huỳnh quang có tác dụng phát quang khi tia điện tử đập vào, với các màu sắc khác nhau tùy theo chất pha thêm của huỳnh quang
4.Sử dụng và bảo quản đồng hồ vạn năng chi thị kim và DHVN chie thị số?
* Đồng hồ vạn năng chỉ thị kim
+ Sử dụng: -Với mỗi loại đồng hồ thì phải nghiên cứu kỹ cách dùng trước khi đo để tránh nhầm lẫn thao tác, đọc đúng kết quả đo
-Trước khi đo phải đặt đồng hồ đúng chỉ dẫn, phải kiểm tra độ tiếp xúc của que đo
-Trước mỗi lần đo phải đặt chuyển mạch ở vị trí thích hợp với đại lượng cần đo Chọn thang đo có trị số lớn hơn một ít với trị số cần đo để có được kết quả đo chính xác(sai số nhỏ nhất)Tốt nhất kim lên chỉ ở khoảng 2/3 thang đo trở lên khi đo điện áp và dòng điện, khoảng từ 0 đến 1/3 khi
đo điện trở
-Để đồng hồ không bị hỏng, tuyệt đối không sử dụng vượt quá thang đo, khi đo điện áp, dòng điện chưa biết trước thì phải để chuyển mạch ở
thang đo lớn nhất rồi mới chuyển dần xuống thang đo thấp hơn
-Để đồng hồ được an toàn khi đo điện trở phải: chọn thang đo phù hợp với điện trở cần đo; trươ mỗi lần đo phỉa chập 2 que đo đẻ điều chỉnh
Trang 4điện trở biến đổi sao cho kim chỉ thị đúng vị trí số “0” ban đầu; khi đo tránh cầm 2 tay vào 2 đầu kim loại của que đo hoặc 2 đầu điện trở cần đo
để tránh điện trở thân người làm lệch kết quả đo; nếu cầu chì trong đồng
hồ bị đứt thì phải thay cầu chì mới theo đung trị số quy định rồi mới sử dụng
+ Bảo quản: - Không để đồng hồ ở những nơi ẩm ướt,nhiệt độ cao,từ trường mạnh…
-Không được tháo rời các chi tiết cơ khí của cơ cấu đo
-Tránh để đồng hồ bị va chạm mạnh
-Sau 1 thời gian sử dụng phải hiệu chỉnh lại các thang đo theo quy định
*Đồng hồ đo chỉ thị số
+Sử dụng: -Trước khi đo phải đảm bảo các chuyển mạch lựa chọn chức năng thang đo đã được đặt đúng
-Đảm bảo chắc chắn rằng dã chọn thang đo phù hợp
-Khi giá trị điện áp hoặc dòng điện cần đo không biết trước nó nằm trong dải nào hãy tiến hành đo từ thang lớn nhất rồi thay đổi dần sao cho giá trị
đo đươc phải nhỏ hơn giá trị max của thang
-Khi thay đổi thang đo phỉa gỡ đầu đo ra khỏi mạch cần đo
-Mặc dù trong đồng hồ có mạch bảo vệ nhưng k được đo các giá trị vượt quá giá trị cho phép
-Khi thay pin phải thay đông thời tất cả các cục pin
+Bảo quản: - KHông để đồng hồ va chạm mạnh
-Tránh những nơi có từ trường mạnh, nhiệt độ cao
-Không để ở những nơi có ánh sang mặt trời chiếu trực tiếp vào đông hồ -Không sử dụng đồng hồ gần tivi, radio
Trang 55.Mạch KD dùng trong Vônmét chỉ thị kim
Để đo được điện áp nhỏ trong Vônmét điện tử phải dùng mạch KD vi sai
vì mạchn ày tránh được sự trôi điểm “0” do khách quan gây ra
Phân tích sơ đồ:+ tác dụng linh kiện :- T1, T2 được mắc theo sơ đồ KD vi saivà 2 BJT này có cùng thông số
-R2=R5
-R5 gồm 2 phần trong đó có một phần điều chỉnh được
-Rm là điện trở khung dây của cơ cấu
-Được câp 2 nguồn điện áp đôi xứng +Vcc và -Vee
-R3 là chiết áp để điều chỉnh giá trị ban đầu
+Nguyên lý làm việc:
- khi Uv=0 điều chỉnh R3 để Uc(T1)=Uc(T2) và dòng qua đồng hồ bằng
0 Lúc này, Ube(T1)=Ube(T2)=Vee – (Ie1 + Ie2).R4
-Khi Uv >0 làm cho Ube(T1) tăng nên dòng Ic(T1) tăng và Ie(T1) tăng và điện áp UR4 tăng , điện áp nàycũng chính là điện áp đua vào cực E của T2 nên Ube(T2) giảm nên T2giảm thông vì vậy dòng Ic(T2) giảm và kết quả thu được là
Uc(T1) giảm , Uc(T2) tăng
Trang 6Vậy sự thay đổi điện áp giũa 2 đầu mạch cơ cấu lớn hơn nhiều so với Uv(
có tác dụng KD điện áp)
6.Mạch tách sóng trong Vônmét chỉ thị kim
-Trị số đỉnh của điện áp Um là giá trị tức thời cực đại của điện áp trong khoảng thời gianquan sát hay 1 chu kỳ tín hiệu
-Trị số hiệu dụng của điện áp là giá trị trung bình bình phương của điện
áp tức thời trong khoảng thời gian đó
-Trị số trung bình chính là giá trị trung bình cộng các giá trị tức thời trong khoảng thời gian đó
a) Bộ tách sóng đỉnh
*Sơ đồ
*Nguyên lý hoạt động
-Nửa chu kỳ dương của Uv: Giả sử điểm A có thế điện dương , điểm B có thế điện âm Diode D thông có dòng chạy trong mạch theo chiều: Dương nguồn A qua D, qua R và trở về nguồn âm B
Đồng thời tụ C được nạp điện với thời gian nạp Tn= C.Rdt (Rdt là điện trở diode, C điện dung của tụ)
Rdt rất nhỏ nên thời gian nạp của tụ rất nhanh
-Nửa chu kỳ âm của Uv: A có thế điện âm, B có thế điện dương nên
diode D tắt Lúc này tụ C phóng điện qua R, và trị số R khálớn nên thời gian phóng điện chậm, Tp= R.C
Trang 7-Nửa chu kỳ dương tiếp theo tụ C lại được nạp điện vì Tn< Tp do đó lượng điện tích phóng thì ít mà lượng điện tích nạp tương đối nhanh, do vậy sau 1 vài chu kỳ điện áp trên tụ Uc xấp xỉ Um và giá trị điện áp được dặt trưc tiếp nên cơ cấu chỉ thị
Khi Uc tăng thì Umt giảm vì Umt= Uv-Uc Diode tách sóng có điện áp tự cấp Uc nhưng với Uc<Um
Nên nửa chu kỳ dương trị số tức thời của Uv phải lớn hơn Uc thì mới có dòng nạp cho tụ C Dòng điện chỉ qua diode trong 1 phần nhỏ của chu kỳ b) Bộ tách sóng hiệu dụng
Biến đổi điệ áp xoay chiều thành điện áp 1 chiều tỷ lệ với bình phương trị
số hiệu dụng của điện áp đó
*Sơ đồ
*Nguyên lý hoạt động
+ Gọi U1, U2, U3 là điện áp của D1, D2, D3
-Giả sử Uv< U1 thì D1 tắt , có dòng I1 qua R1 và qua μA
-Khi U1<Uv<U2 thì D1 thông D2 tắt nên ngoài dòng I1 còn có dòng I2 qua D1 , qua R2 và qua μA
Trang 8-Khi U2<Uv<U3 thì D1, D2 thông D3 tắt Ngoài I1, I2 còn có I3 qua D1 qua R3 qua μA
-Khi U3< Uv D1 D2, D3 đều thông Ngoài I1, I2, I3 còn có I4 qua D1 qua R4 qua μA
Tổng hợp ta được sự biến thiên của dòng I theo Uv như hình vẽ
c) Bộ tách sóng trung bình
Biến đổi điện áp xoay chiều thành dòng điện của điện áp 1 chiều tỷ lệ với trị số trung bình của điện áp cần đo Mạch tách sóng trung bình dùng Vônmét điện tử thường sử dụng là mạch chinh lưu cầu
*Sơ đồ
*Nguyên lý làm việc
+ Nửa chu kỳ dương của điện áp vào :
Giả sử A có điện áp dương , B có điện áp âm D1, D3 thông, D2, D4 tắt
và có dòng điện chạy trong mach theo chiều:
Dương nguồn A qua D1 , qua R, qua cơ cấu , qua D3 trở về nguồn âm B +Nửa chu kỳ âm của điện áp vào điểm A có điện thế âm , B có điện thế dương D1, D3 tắt , D2, D4 thông , dòng điện trong mạch chạy theo chiều Dương nguồn B, qua D2 qua R qua cơ cấu qua D4 trở về âm nguồn A Vậy: Cả 2 nửa chu kỳ đều có dòng chạy qua cơ cấu chị thị theo 1 chiều từ
C sang D
Trang 97 Do hiện nay đa số các đồng hồ đo điện trở đều dựa trên nguyên lý biến đổi các điện trở về các thông số U hoặc I tương ứng mà theo công thức
U = I*R U đặt vào giữa 2 đầu điện trở thì sinh ra I vậy để có 1 giá trị đủ lớn của I để cho thiết bị có thể đo được thì với R càng lớn thì U càng lớn
8 khi đo điện áp ta có 1 mạch tương đương gồm R(nguồn) nt R(thiết bị đo) với suất điện động là HĐT cần đo vậy ta có
HĐT(cần đo) = I*(R(nguồn) + R(thiết bị đo)) = I*R(nguồn) + I*R(thiết bị đo) với I*R(thiết bị đo) = hiệu điện thế trên 2 que đo
mục đích ta cần là hiệu điện thế 2 que đo càng gần bằng HĐT(cần đo) càng tốt
vậy với 1 hệ đo cố định thì I gần như k đổi vậy với R(thiết bị) hay chính
là Zv càng lớn thì HĐT(cần đo) càng gần bằng với hiệu điện thế trên 2 que đo
9.Lập luận tương tự với đo I thì cần Zv nhỏ tức là: muốn đo dòng điện đặt nt đồng hồ trong mạch tức là khi đó cấp 1 dòng qua R sơn (trong đồng
hồ đo I) rồi đo điện áp trên R sơn này rồi suy ra I khi đó ta có khi đo: I = Umach/(R(mạch) + R sơn), khi k đo ta có I2 = U(mach)/R(mạch) ta cần
là I càng gần bằng I2 thì càng tốt vậy khi đó ta cần phải R sơn ~=0 thì càng tốt
3 Muốn đánh giá chất lượng của đồng hồ vạn năng ta dựa trên tiêu
chuẩn trở kháng của thiết bị ứng với từng phép đo, nguồn dùng để đo phép đo, cách đo