Đề cương ôn tập Cơ sở kĩ thuật đo lường điện tử môn Đo lường điện | Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Đo lường là khoa học về các phép đo, các phương pháp và các công cụ để đảm bảo cho chúng, các phương pháp để đạt được độ chính xác mong muốn. Tài liệu được sưu tầm gồm 7 trang, giúp các bạn ôn luyện và phục vụ cho việc học tập, đạt kết quả tốt. Mời các bạn đón xem!
Môn: Đo lường điện 10 tài liệu
Trường: Đại học Bách Khoa Hà Nội 3 K tài liệu
Tác giả:
Preview text:
lOMoAR cPSD| 59421307 CSKTĐLĐT_J.McTvs
ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP CƠ SỞ KĨ THUẬT
ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬ
1. Khái niệm đo lường?
Đo lường là khoa học về các phép đo, các phương pháp và các công cụ để đảm
bảo cho chúng, các phương pháp để đạt được độ chính xác mong muốn.
2. Khái niệm đo lường điện tử?
Đo lường điện tử là một ngành khoa học, nghiên cứu các phương pháp đo lường
sử dụng các dụng cụ điện tử cơ bản, các biện pháp kĩ thuật để thực hiện các phương
pháp đo và các thao tác cơ bản sao cho thu được kết quả đo là tốt nhất.
3. Các đơn vị đo?
Đơn vị đo là các đại lượng được lấy làm căn cứ để so sánh với đại lượng cần đo. 4. Phương pháp đo?
Là cách thực hiện phép đo để thu được trị số của đại lượng cần đo.
Một số phương pháp đo: - PP đo trực tiếp -
PP đo gián tiếp- PP đo tương quan 5. Thiết bị đo?
Các thiết bị đo là các phương tiện để thực hiện các yêu cầu về đo lường. Bản
thân thiết bị đo đã là một mạch được cấu trúc theo một phương pháp đo để đo lường
một đại lượng nào đó. 6. Phép đo?
Phép đo là công việc thực hiện chính của đo lường, đó là tìm ra các giá trị vật
lý bằng cách thực nghiệm với các công cụ đặc biệt. Bản chất của phép đo là so sánh
giữa đại lượng cần đo với đại lượng mẫu. Do vậy, kết quả của phép đo chắc chắn có
sai số. Kết quả của phép đo có thể được thể hiện bằng số, biểu đồ hoặc đồ thị.
7. Thế nào là một hệ thống đo lường?
Một hệ thống đo lường là một bộ các đơn vị đo lường có thể dùng để đo lường
bất cứ đại lượng vật lý nào. Bộ các đơn vị đo lường này chứa các đơn vị cơ bản, tất
cả các đơn vị đo lường khác đều có thể được suy ra từ các đơn vị cơ bản này.
8. Các phương pháp đo? lOMoAR cPSD| 59421307 CSKTĐLĐT_J.McTvs
a. Phương pháp đo trực tiếp?
Là phương pháp dùng các máy đo để đánh giá số lượng của đại lượng đo được.
Kết quả đo được chính là trị số của đại lượng cần đo mà không cần phải tính toán qua
một phương trình vật lý nào liên quan giữa các đại lượng. X = a
X: giá trị của đại lượng cần đo a: kết quả đo được
Ưu điểm: đơn giản, nhanh chóng, loại bỏ được các sai số do tính toán. Ví dụ: -
Dùng thước kẻ đo độ dài của một dây điện -
Dùng Vôn kế đo điện áp giữa hai đầu đoạn mạch- Dùng Ampe
kế đo dòng điện chạy trong một nhánh b. Phương pháp đo gián tiếp?
Là phương pháp đo mà kết quả đo được không phải là trị số của đại lượng cần
đo mà là các số liệu cơ sở để tính ra trị số của đại lượng cần đo thông qua một hàm
toán học bất kì nào đó. X = F(a1, a2, …, an)
X: giá trị của đại lượng cần đo F: hàm quan hệ
ai: các giá trị ở lần đo thứ i Ví dụ: -
Muốn đo công suất của đoạn mạch, ta dùng Ampe kế để đo dòng
điện Ichạy qua đoạn mạch và dùng Vôn kế để đo hiệu điện thế U giữa hai đầu
đoạn mạch rồi tính P=UI
c. Phương pháp đo tương quan?
Là phương pháp đo không phải trực tiếp và gián tiếp bởi các kết quả ta đo được
không thể xác định giá trị của đại lượng cần đo thông qua một hàm toán học cụ thể
nào đó mà chỉ có thể xác định giá trị của đại lượng cần đo thông qua mối quan hệ
tương quan giữa các kết quả các lần đo lường độc lập với nhau. Độ chính xác của
phép đo tương quan tỉ lệ thuận với thời gian đo.
Ưu điểm: độ chính xác rất cao
Nhược điểm: quá trình thực hiện rất phức tạp Ví dụ: lOMoAR cPSD| 59421307 CSKTĐLĐT_J.McTvs -
Đo tín hiệu đầu vào X và đầu Y của một hệ thống nào đó.
9. Phương tiện đo?
Là phương tiện kĩ thuật để thực hiện phép đo, chúng có những đặc tính đo
lường đã được quy định. -
Phương tiện đo đơn giản: mẫu, thiết bị so sánh, chuyển đổi đo lường. -
Phương tiện đo phức tạp: dụng cụ đo, thiết bị đo tổng hợp và hệ
thốngthông tin đo lường. 10. Sai số?
a. Nguyên nhân sai số? -
Nguyên nhân chủ quan: Do thiếu thành thạo trong thao tác đo,
phươngpháp đo không hợp lý -
Nguyên nhân khách quan: Dụng cụ đo lường không hoàn hảo,
đại lượng đođược bị can nhiễu nên không ổn định. Ví dụ: từ trường trái đất,…
b. Phân loại sai số? -
Sai số ngẫu nhiên: là sai số do các tác động của môi trường, không có quyluật gây ra.
Ví dụ: Khi đang đo chu kì dao động của con lắc đơn thì có gió thổi qua làm
ảnh hưởng đến kết quả đo được. -
Sai số hệ thống: là sai số do bản chất của thiết bị đo.
Ví dụ: Kim chỉ thị của Vôn kế luôn bị lệch khỏi vị trí ban đầu, thước đo được
chế tạo vạch đo lệch so với chuẩn,… -
Sai số bất thường: là sai số do sai sót trong thao tác, do thực hiện
các phépđo gián tiếp, do thực hiện các quy đổi sai,…
c. Cách khắc phục sai số? -
Sai số ngẫu nhiên: Vì không biết trước nên ta không hiệu chỉnh
được, tuynhiên có thể đối chiếu với lý thuyết và thực nghiệm để suy ra kết quả
đo được là kết quả không chấp nhận được. Hoặc ta có thể dùng các lý thuyết
về xác suất thống kê để đánh giá sai số và kết quả đo. -
Sai số hệ thống: Ta có thể điều chỉnh lại các thiết bị đo hoặc xử
lý toán họcđể loại bỏ bớt sai số.
Sai số ngẫu nhiên gây nguy hiểm hơn vì chúng ta không biết trước và không
hiệu chỉnh được còn sai số hệ thống có thể hiệu chỉnh được. lOMoAR cPSD| 59421307 CSKTĐLĐT_J.McTvs
11. Cơ cấu chỉ thị để làm gì?
Để biểu thị kết quả đo dưới dạng sao cho thích hợp với giác quan giao tiếp của
sinh lý con người, hay với tin tức đưa vào bộ phận hiệu chỉnh, tính toán… Các thiết
bị chỉ thị thường là các đồng hồ đo điện chỉ thị bằng kim, ống tia điện tử, hệ thống
đèn chỉ thị số, ống nghe,… 12. Độ nhạy? Độ nhạy =
là độ lệch của tia sáng trên màn hình tính ra milimet khi hiệu
điện thế trên cặp phiến lệch 1V.
L = khoảng cách từ tâm của phiến lệch đến màn huỳnh quang d
= khoảng cách giữa hai phiến
UA2 = điện áp trên anode A2 trong súng điện tử
Với các dao động kí hiện nay độ nhạy khoảng 0.2 – 1 mm/V
13. Nêu công dụng, cấu tạo và tính năng của Oxilo? a. Công dụng: -
Quan sát dạng của tín hiệu cần nghiên cứu (theo biến thời gian hay biến tầnsố) -
Đo lường các thông số đặc tính (thông số cường độ và thời gian)
của tínhiệu. Ví dụ như: biên độ, tần số, độ di pha, khoảng thời gian, hệ số điều
chế,… b. Cấu tạo: -
Súng điện tử: gồm sợi đốt F, cathode K, lưới điều chế M, các
anode A1 vàA2. Nhiệm vụ của súng điện tử là tạo nên một chùm tia điện tử
nhỏ, gọn và bắn tới màn huỳnh quang để phát sáng. -
Hệ thống cặp phiến làm lệch tia điện tử: gồm kênh lệch ngang X
và kênhlệch đứng Y có nhiệm vụ làm lệch chùm tia điện tử được bắn ra từ súng
điện tử. Trên các cặp phiến X và Y có đặt các hiệu điện thế, không gian giữa
chúng tồn tại điện trường, do tác động của điện trường này mà chùm tia điện tử bị lệch.
Để có được dạng của tín hiệu cần đo thì người ta phải đưa điện áp của tín hiệu
đó lên cặp Y còn trên cặp X là xung răng cưa. Do tác động đồng thời của cả hai cặp
X và Y mà tia điện tử dịch chuyển theo cả trục X và Y, quỹ đạo chuyển động của tia
sẽ vạch ra trên màn huỳnh quang hình dạng của tín hiệu cần đo.
Điều kiện để quan sát được tín hiệu là chu kì của điện áp răng cưa trên X phải
bằng một số nguyên lần chu kì của điện áp cần nghiên cứu trên Y. Nếu không thỏa lOMoAR cPSD| 59421307 CSKTĐLĐT_J.McTvs
mãn điều kiện trên thì trên màn hình sẽ hiện ra một hình luôn di động rối loạn không quan sát được.
Kênh điều khiển chế độ sáng Z để thay đổi độ sáng của vết tia điện tử trên màn hình. -
Màn huỳnh quang: Trên phía trong màn của ống tia điện tử được
quét mộtlớp mỏng chất huỳnh quang. Khi có điện tử bắn vào thì tại những vị
trí bị bắn, chất huỳnh quang sẽ phát sáng. Ánh sáng thường dùng là màu xanh lá cây.
14. Khái niệm về Oxilo nhiều kênh? Phân loại theo cách phân kênh (chiakênh)?
Trình bày nguyên lý chuyển kênh hay phân kênh bằng phương pháp dùng
chuyển mạch thời gian? -
Oxilo nhiều kênh là loại dao động kí điện tử cho phép ta quan
sát đồng thờinhiều tín hiệu và có thể so sánh giữa các tín hiệu đó.
Oxilo nhiều kênh sử dụng một súng điện tử kết hợp với hệ thống chuyển mạch.
Phân loại theo cách chia kênh:
+ Chuyển mạch luân phiên
+ Chuyển mạch điện tử theo thời gian:
Ở mỗi kênh tín hiệu đo có cộng thêm một thiên áp một chiều E khác nhau để
các hình biểu diễn trên màn hình của oxilo được tách riêng từng đường tùy ý mà
không bị chồng lên nhau. Sau đó được đưa đến mạch cửa và chỉ cho qua cửa khi có
tín hiệu mở cửa. Tín hiệu mở cửa của các kênh được tạo ra từ bộ phát sóng chuyển
mạch. Tín hiệu đó là các xung vuông có thời gian xuất hiện xen kẽ và lần lượt từng
cửa một. Nhờ vậy mà tại mỗi thời điểm chỉ cho một cửa được mở và cho tín hiệu của một kênh đi qua.
Các tín hiệu ở đầu ra các cửa được cộng lại với nhau trong mạch tổng. Tín hiệu
ở đầu ra mạch tổng UY có dạng xung mà biên độ tỉ lệ với giá trị của các tín hiệu cần
quan sát tại thời điểm có xung mở cửa tương ứng với các kênh. Người ta dùng những
xung có độ rộng rất nhỏ tạo ra từ mạch vi phân từ các xung mở cửa rồi đưa vào điều
chế độ sáng của ống tia. Các xung rất hẹp trên sẽ xóa đi tia sáng vào thời gian chuyển tiếp kênh.
+ Chuyển mạch điện tử theo mức:
15. Các phương pháp đo tần số?
a. Đo tần số bằng phương pháp cầu:
Ta sử dụng các cầu đo mà điều kiện cân bằng của cầu phụ thuộc vào tần số của
nguồn điện cung cấp. Như vậy, phép đo tần số ở đây là thực hiện điều chuẩn nhánh
cộng hưởng sao cho cộng hưởng tại tần số cần đo, để thực hiện được cầu cân bằng. lOMoAR cPSD| 59421307 CSKTĐLĐT_J.McTvs
b. Đo tần số bằng phương pháp cộng hưởng:
Đo tần số bằng PP cộng hưởng dựa trên nguyên lý dùng tác dụng chọn lọc tần
số của mạch cộng hưởng. Đầu vào Bộ phận Mạch cộng Bộ phận chỉ thị U ghép hưởng fx Bộ phận điều chuẩn
Bộ phận chính của sơ đồ này là mạch cộng hưởng. Mạch này được kích thích
bằng dao động lấy từ nguồn cần đo tần số thông qua bp ghép. Quá trình điều chỉnh
đạt tới tần số cần đo được TH bằng bp điều chuẩn. Cấu tạo của bp điều chuẩn tùy
thuộc vào cấu tạo của mạch cộng hưởng. Khi mạch cộng hưởng có gây hiện tượng
cộng hưởng tại tần số đo thì hiện tượng này được phát hiện bằng bp chỉ thị. Bp chỉ thị
thưởng là một Voltmeter tách sóng.
c. Đo tần số bằng phương pháp ngoại sai: Biến tần Chỉ thị f x Tạo sóng ngoại sai
Nguyên lý của PP này là so sánh tần số đo với tần số có độ ổn định cao của
một nguồn tần số dùng làm chuẩn để so sánh.
Các điện áp được đưa đồng thời vào bộ biến tần là điện áp của tần số cần đo fx
và điện áp của bộ ngoại sai fng. Đầu ra của bộ biến tần có tần số phách Fph là hiệu của
của fx và fng. Biến đổi tần số ngoại sai thì có thể đạt đến trị số fx=fng khi Fph=0.
Khi không còn tần số phách Fph=0 thì được xác định bởi bộ chỉ thị. Bộ phận chỉ thị có
thể được dùng là ống nghe, đèn chỉ thị hay đồng hồ chỉnh lưu bằng chất rắn. lOMoAR cPSD| 59421307 CSKTĐLĐT_J.McTvs
d. Đo tần số bằng phương pháp đếm xung: f x I II
Tần số cần đo fx đi qua mạch vào đến bộ tạo dạng xung. Bộ này có nhiệm vụ
biến đổi tín hiệu điện áp điều hòa thành dạng tín hiệu dạng xung có các chỉ tiêu yêu
cầu cần thiết về biên độ, độ rộng, sườn và đỉnh,…
Bộ tạo xung chuẩn để tạo nên các xung thời gian chuẩn có độ ổn định cao. Bộ
này thường gồm các phần: bộ dao động thạch anh, các bộ chia hay nhân tần số và bộ tạo dạng xung.
Thiết bị điều khiển có nhiệm vụ điều khiển quá trình đo. Cụ thể là làm hai chức
năng: tạo chu trình thời gian “mở cửa” và “xóa”, để đưa bộ đếm về trạng thái ban đầu.
16. Trình bày kĩ thuật đo chu kì của tín hiệu cần đo bằng Oxilo tương tự sửdụng
chuyển mạch tốc độ quét Time/div