lời nói đầu Nhà bác học Menđêlêcv nói khoa học ngời ta biết đo Thực ngành kỹ thuật đo lờng ngày đợc sử dụng rộng rãi nhiệm vụ kiểm tra tự động, tự động hoá trình sản xuất cộng nghệ nh công tác nghiên cứu khoa học tất lĩnh vực khoa học kỹ thuật khác Để thực đợc nhiệm vụ cần phải tiến hành đo đại lợng vật lý khác nhau, đại lợng điện, cơ, học, nhiệt học, đại lợng từ, đại lợng hạt nhân nguyên tử Để thực việc đo phơng pháp điện, điện tử đại lợng vật lý khác trớc tiên chúng đợc biến đổi thành đại lợng điện thông qua chuyển đổi sơ cấp sau chúng đợc đo phơng pháp thiết bị đo điện Các phơng pháp đo điện ngày chiếm u có u điểm tuyệt đối so với phép đo khoảng cách xa, thiết bị gọn nhẹ đa vào máy tính để xử lý lu kết Thiết bị đo hệ thống đo lờng có sử dụng kỹ thuật vi điện trở, vi xử lý vi tính ngày đại có hiệu quả: ngời ta tạo thiết bị đo thông minh nhờ cài đạt vào chúng vi xử lý hay vi tính đơn phiến Chúng có tính hẳn thiết bị đo thông thờng là: tự xử lý lu giữ kết đo, làm việc theo chơng trình, tự động thu thập số liệu đo có khả truyền số liệu xa Chính lẽ dới hớng dẫn thầy Dơng Kháng chọn đề tài Các cấu thị đo lờng phép đo làm khoá luận tốt nghiệp cho Bài khoá luận này, chia thành chơng Chơng I: Giới thiệu khái niệm kỹ thuật đo lờng Chơng II: Giới thiệu cấu thị số dụng cụ đo thờng gặp Chơng III: Một số phép đo đo lờng Chơng IV: Thực hành phép đo điện dung V, A Tôi mong muốn nhận đợc quan tâm góp ý thầy, cô giáo bạn sinh viên khoa Vật lý Tôi xin chân thành cảm ơn! Sinh viên: Mai Thị Hoà Nội dung Chơng I khái niệm kỹ thuật đo lờng I Định nghĩa phép đo Đo lờng trình đánh giá định lợng, đại lợng cần đo để có kết số so với đơn vị đo Kết đo lờng giá trị số đại lợng cần đo Ax, tỷ số đại lợng cần đo X đơn vị đo X Nghĩa Ax rõ đại lợng đo lớn (hay nhỏ ) lần đơn vị Vậy trình đo viết dới dạng AX = X X0 Từ ta có: X = Ax X0 (1-1) Phơng trình (1-1) gọi phơng trình phép đo, rõ so sánh đại lợng cần đo với mẫu cho kết số Từ ta thấy đại lợng đo đợc đại lợng cho phép so sánh giá trị Vì thờng phải biến đổi chúng thành đại lợng khác so sánh đợc II Phân loại cách thực phép đo Để thực phép đo ngời ta sử dụng nhiều cách khác nhau, ta phân biệt cách sau đây: Đo trực tiếp Là cách đo mà kết nhận trực tiếp từ môt phép đo Cách đo cho kết Dụng cụ đo đợc sử dụng thờng tơng ứng với đại lợng đo Ví dụ: Đo điện áp dùng vôn kế, vôn kế khắc sẵn vôn Thực tế đa số phép đo sử dụng cách đo 2 Đo gián tiếp Là cách đo mà kết suy từ phối hợp kết nhiều phép đo dùng cách đo trực tiếp Ví dụ: để đo điện trở ta sử dụng định luật ôm R = U Ta cần đo I điện áp dòng điện cách đo trực tiếp sau tính điện trở Cách đo gián tiếp thờng mắc phải sai số lớn tổng sai số phép đo trực tiếp Đo hợp Là cách đo gần giống đo gián tiếp nhng số lợng phép đo theo cách trực tiếp nhiều kết đo nhận đợc thờng phải thông qua giải phơng trình (hay hệ phơng trình) mà thông số biết số liệu đo đợc Đo thống kê Để đảm bảo độ xác phép đo nhiều ngời ta phải sử dụng cách đo thống kê Tức ta phải đo nhiều lần sau lấy giá trị trung bình Cách đo đặc biệt hữu hiệu tín hiệu đo ngẫu nhiên kiểm tra độ chính xác dụng cụ đo III Các đặc trng kỹ thuật đo lờng Trong kỹ thuật đo lờng có chứa đặc trng sau đây: Đại lợng cần đo, điều kiện đo, phơng pháp đo, thiết bị đo, ngời quan sát thiết bị thu nhận kết đo, kết đo Các đặc trng yếu tố cần thiết thiếu đợc kỹ thuật đo lờng Sau xét đặc trng Đại lợng đo Là thông số đặc trng cho đại lợng vật lý cần đo a Theo tính chất thay đổi đại lợng đo chia chúng thành hai loại đại lợng đo tiền định đại lợng đo ngẫu nhiên Đại lợng đo tiền định: Là đại lợng đo biết trớc quy luật thay đổi theo thời gian chúng, nhng nhiều thông số chúng cha biết cần phải đo Đại lơng đo ngẫu nhiên: Là đại lợng đo mà thay đổi theo thời gian không theo quy luật Nếu ta lấy giá trị tín hiệu ta nhận đợc đại lợng ngẫu nhiên b Theo cách biến đổi đại lợng đo mà ta chia thành đại lợng đo liên tục hay đại lợng đo tơng tự đại lợng đo rời rạc đại lợng đo số Đại lợng đo tơng tự : Là biến đổi thành đại lợng đo khác tơng tự Đại lợng đo số: Là biến đổi từ đại lợng tơng tự thành đại lợng số c Theo chất đại lợng đo ta chia thành Đại lợng đo lợng: Là đại lợng đo mà thân mang lợng Các đại lợng đo thông số: Là thông số mạch điện nh điện trở, điện cảm, điện dung, hệ số từ trờng Các đại lợng đo phụ thuộc thời gian: Nh chu kỳ, tần số Các đại lợng đo không điện: Để đo đợc phơng pháp điện, thiết phải biến đổi chúng thành điện nhờ chuyển đổi đo lờng sơ cấp Nhờ chuyển đổi mà ta nhận đợc tín hiệu Y tỷ lệ với đại lợng cần đo X tức Y = f(x) d Tín hiệu đo Là loại tín hiệu mang đặc tính thông tin đại lợng đo có ngời ta coi tín hiệu đo làm đại lợng đo Điều kiện đo Khi tiến hành phép đo ta phải tính tới ánh hởng môi trờng đến kết đo ngợc lại dùng dụng cụ đo không đợc để dụng cụ đo ảnh hởng đến đối tợng đo Những yếu tố môi trờng là: Nhiệt độ, độ ẩm không khí, từ trờng bên ngoài, độ rung, độ lệch áp suất so với áp suất trung bình, bụi bẩn Những yếu tố phải điều kiện chuẩn Điều kiện tiêu chuẩn điều kiện đợc quy định theo tiêu chuẩn quốc gia, khoảng biến động yếu tố bên mà suốt khoảng dụng cụ đo đảm bảo độ xác quy định Đối với loại dụng cụ đo có khoảng tiêu chuẩn đợc ghi đặc tính kỹ thuật Trên thực tế ta phải tiến hành đo nhiều đại lợng lúc lại phải truyền tín hiệu đo xa, tự động ghi lại gia công thông tin đo Cho nên, cần phải tính đến điều kiện đo khác để chọn thiết bị đo, tổ chức phép đo cho tốt Đơn vị đo Để cho nhiều nớc sử dụng hệ thống đơn vị ngời ta thành lập hệ thống đơn vị quốc tế (SI) (năm 1960) đợc thông qua Hội nghị quốc tế mẫu cân Trong hệ thống đơn vị đợc xác định sau: Đơn vị chiều dài mét (m) Đơn vị khối lợng kilôgam (kg) Đơn vị thời gian giây (s) Đơn vị cờng độ dòng điện ampe (A) Đơn vị nhiệt độ kelvin (K) Đơn vị cờng độ ánh sáng nến candela (Cd) Đơn vị số lợng vật chất môn (mol) Đó bảng đơn vị Ngoài có đơn vị kéo theo Thiết bị đo phơng pháp đo a Thiết bị đo Là thiết bị kỹ thuật dùng để gia công tín hiệu mang thông tin đo thành dạng tiện lợi cho ngời quan sát Chúng có tính chất đo lờng học, tức tính chất có ảnh hởng đến kết sai số phép đo b Các phép đo Đợc thực phơng pháp đo khác phụ thuộc vào phơng pháp nhận thông tin đo nhiều yếu tố khác nh đại lợng lớn hay nhỏ, điều kiện đo, sai số, yêu cầu Phơng pháp đo có nhiều nhng ngời ta phân loại thành hai loại là: phơng pháp đo biến đổi thẳng phơng pháp đo so sánh Ngời quan sát Đó ngời đo gia công kết đo Nhiệm vụ ngời quan sát đo phải nắm đợc phơng pháp đo, am hiểu thiết bị đo mà sử dụng, kiểm tra điều kiện đó, phán đoán khoảng đo để chọn thiết bị cho phù hợp, chọn dụng cụ đo phù hợp với sai số yêu cầu phù hợp với điều kiện môi trờng xung quanh Biết điều khiển trình đo để có kết qủa mong muốn Sau nắm đợc phơng pháp gia công kết đo để tiến hành gia công số liệu thu đợc sau đo Biết xét đoán kết đo xem đạt yêu cầu hay cha, có cần thiết phải đo lại hay không, phải đo nhiều lần theo phơng pháp đo lờng thống kê Kết đo Là số kèm theo đơn vị đo hay đờng cong tự ghi, ghi lại trình thay đổi đại lợng đo theo thời gian Việc gia công kết đo, theo thuật toán định máy tính hay tay để đạt kết mong muốn IV Sai số đo lờng cấp xác Sai số đo lờng Ngoài sai số dụng cụ, việc thực trình đo gây nhiều sai số Những sai số gây yếu tố sau: Phơng pháp đo đợc chọn Mức độ cẩn thận đo Do kết đo lờng không với giá trị xác phép đo mà sai số Đó sai số phép đo Xác định sai số phép đo tức xác định độ tin tởng phép đo nhiệm vụ đo lờng học Ta phân loại sai số phép đo nh sau: a Theo cách thể số chia thành: Sai số tuyệt đối: Là hiệu đại lơng đo X giá trị thực Xth X = X - Xth Sai số tơng đối x: Đợc tính phần trăm tỷ số sai số tuyệt đối giá trị thực: X X 100 100 x = X th X Vì Xth X gần Sai số tơng đối đặc trng cho chất lợng phép đo Sai số tính đợc có dấu (+) nghĩa kết đo đợc vợt giá trị thực b Theo nguồn gây sai số chia thành loại sai số nh sau: Sai số phơng pháp: Là sai số sinh không hoàn thiện phơng pháp đo không xác biểu thức lý thuyết cho ta biết kết đại lợng đo Sai số thiết bị: Là sai số thiết bị đo sử dụng phép đo, liên quan đến cấu trúc mạch đo dụng cụ không đợc hoàn chỉnh, tình trạng dụng cụ đo Sai số chủ quan: Là sai số gây ngời sử dụng Sai số bên ngoài: Là sai số gây ảnh hởng điều kiện bên lên đối tợng đo nh dụng cụ đo c Theo quy luật xuất sai số chia thành loại sai số sau: Sai số hệ thống: Là thành phần sai số phép đo không đổi thay đổi có quy luật đo nhiều lần đại lợng đo Quy luật thay đổi phía, có chu kỳ hay theo quy luật phức tạp Việc phát sai số hệ thống phức tạp, nhng phát đợc việc đánh giá loại trừ không khó khăn Việc loại trừ sai số hệ thống tiến hành cách: phân tích lý thuyết, kiểm tra dụng cụ đo trớc sử dụng nó, chuẩn trớc đo, chỉnh trớc đo Trong trờng hợp sai số hệ thống không đổi loại đợc cách đa vào lợng hiệu chỉnh hay hệ số hiệu chỉnh Trong thực tế loại hoàn toàn sai số hệ thống Việc giảm ảnh hởng sai số hệ thống thực cách chuyển thành sai số ngẫu nhiên Sai số ngẫu nhiên: Là thành phần sai số phép đo thay đổi không theo quy luật mà ngẫu nhiên nhắc lại phép đo nhiều lần đại lợng Giá trị dấu sai số ngẫu nhiên xác định đợc Vì sai số ngẫu nhiên gây nguyên nhân mà tác động chúng giống lần đo nh xác định đợc Để phát sai số ngẫu nhiên ngời ta nhắc lại nhiều lần đo đại lợng xét ảnh hởng đến kết đo ngời ta sử dụng toán học thống kê lý thuyết xác suất Sai ngẫu nhiên chứa sai số loại sai số vợt kỳ vọng toán học sai số điều kiện cho Còn sai số lớn làm thay đổi hẳn kết qủa đo lờng dụng cụ đo bị hỏng, sai lầm ngời thao tác thờng đợc loại xử lý kết đo Trong trình đo sai số hệ thống ngẫu nhiên xuất đồng thời sai số phép đo đợc biểu diễn dới dạng tổng hai thành phần đó: X = + Nếu nh thành phần khác nhiều hai thành phần sai số bỏ qua, chúng có độ lớn gần nh xuất vấn đề cộng thành phần sai số Phơng pháp phổ biến để tính tổng sai số tính tổng đại số sai số hệ thống (với dấu tuỳ ý) N = i i =1 Và tổng hình học tất ớc lợng độ lệch bình quân phơng sai số ngẫu nhiên có tính đến hệ số tơng quan chúng = N 2k k =1 Trong N số nguồn sai số Đối với dụng cụ đo sai số chứa hai thành phần sai số hệ thống sai số ngẫu nhiên, sai số phụ gây biến động yếu tố bên đợc tính phần sai số Trong trờng hợp ngời ta thờng dùng tổng hình học để tính sai số Trong trờng hợp sai số ngẫu nhiên gây hai yếu tố ngẫu nhiên sai số bình quân phơng tổng số là: = 12 + 21 + 22 Trong hệ số tơng quan Nếu nh hai yếu tố ngẫu nhiên phụ thuộc hoàn toàn tức = lúc đó: = + Còn hai yếu tố ngẫu nhiên hoàn toàn độc lập nghĩa = lúc đó: = 12 + 22 Nếu nh hai thành phần sai số ngẫu nhiên nhỏ thành phần bỏ qua Việc cộng sai số ngẫu nhiên sai số hệ thống phải thực theo tổng hình học có tính đến hệ số tơng quan Cấp xác Độ xác phép đo đợc định nghĩa đại lợng nghịch đảo mô đun sai số tơng đối: = X th = x x Sai số phép đo 10-5 độ xác 105 * Ta cần biết rằng: Xác suất xuất sai số có trị số bé nhiều xác suất xuất sai số có trị số lớn Đờng biểu diễn trờng hợp có hình dạng hình chuông Xác suất xuất sai số không phụ thuộc vào dấu, nghĩa sai số có trị số trị số tuyệt đối nhng khác dấu nhau, có xác suất xuất nh Đờng biểu diễn trờng hợp đối xứng qua trục tung Chơng II Các cấu thị A Các cấu thị dụng cụ đo tơng tự 10 Uc= I.Xc = I I CX = C X U C Nguồn fM Ta có: = f (f đọc máy phát) I đọc ampe kế Uc đọc vôn kế Thay vào công thức: C x = I U c b Khi điện dung nhỏ Trong trờng hợp CX nhỏ dòng điện nhỏ đo khó xác lúc ta mắc mạch nh sau: Nguồn fM Ta có : U2 = I XCM Trong đó: I= U2 = X CX U + X CM U X CM U = X CX + X CM X CX +1 X CM 52 Vì: X CX = C X X CM = C M U2 = Vì Cx > nên bỏ qua CX U C X U C CX = M CM U U2 đọc đợc vôn kế V2 U đọc đợc vôn kế V1 Giá trị CM biết Vậy thay vào công thức: C X = U C M U III Đo điện cảm Đo điện cảm vôn kế ampe kế a Cuộn cảm lõi sắt từ Mắc mạch Nguồn fM Đọc U2 vốn kế, I am pe kế Theo định luật ôm ta có: UL = I ZL = ILX LX = U KL I 53 b Cuộn cảm có lõi sắt từ nh rơ le điện, chuông điện Đặc điểm dây có lõi sắt từ cuộn dây có dòng từ hoá lõi thép làm cho cuộn dây nhiễm từ trở thành nam châm điện nên đo phơng pháp thông thờng không xác dòng xoay chiều bị ảnh hởng dòng từ hoá Để loại trừ ảnh hởng dòng từ hoá ngời ta bố trí mạch điện nh sau: Máy phát fM E nguồn chiều cung cấp dòng từ hoá cho cuộn dây có lõi thép, điều chỉnh trở R để đạt giá trị Ith lõi thép Sau đa nguồn fM vào mạch đo qua biến áp Đồng hồ V2 đo đợc điện áp xoay chiều RM VR qua tính đợc: I= Lx = UR RM U L R M U R Đo điện cảm cầu cân Ta mắc mạch theo dạng mạch cầu tích số 54 Là mạch phần tử đo phần tử mẫu hai nhánh đối cầu Hai nhánh lại mắc trở Điều chỉnh ZM cầu cân ta có Z *x Z *M = R R R2R4 ZM Phần thực: Zx = Phần ảo: e j( x + M ) = x = M Argumen phần tử đo phần tử mẫu đối ứng dụng: Cầu tích số đợc ứng dụng để đo điện cảm L Khi mạch đợc mắc nh sau: Nhánh mẫu mắc RM song song với CM, nhánh đối mắc RX nối tiếp CX Điều chỉnh RM CM cầu cân ta có Rx RM = R2 R4 Rx = R2 R4 RM = R2R L X = R2R4C M C M R L L X = = R M C M Q= RX RX Đo điện cảm phơng pháp cộng hởng L X 55 Máy phát fM Cuộn cảm LX mắc song song với tụ mẫu CM tạo thành khung cộng hởng Tín hiệu từ máy phát chuẩn đa vào khung cộng hởng qua mạch ghép hỗ cảm Cách đo: Thay đổi số máy phát chuẩn để khung đạt trạng thái cộng hởng ta có: fM = fCH = LX = L X C M fM2 C M Đọc trị số fM máy phát chuẩn xác định giá trị C M, ta tính đợc điện cảm LX 56 Chơng IV thực hành phép đo điện dung v, a I Tầm quan trọng phép đo điện dung Điện dung thông số quan trọng mạch điện Trong thực tế tụ điện đợc sử dụng rộng rãi, có mặt phổ biến dụng cụ điện xung quanh ta Do việc xác định giá trị điện dung tụ điện cần thiết Hiện cha có phơng pháp để đo đợc trực tiếp dung kháng tụ điện Nếu đo gián tiếp dung kháng thông qua vôn kế ampe kế độ xác đạt đợc không cao Tuy nhiên với điền kiện có, tìm hiểu xây dựng phơng pháp đo điện dung vôn kế ampe kế Bởi phơng pháp không đòi hỏi phải có dụng cụ phức tạp, phần tử mạch dễ tìm, sử dụng đơn giản Mạch dễ thiết kế mà đảm bảo đợc độ xác II Cơ sở lý thuyết Khi điện dung lớn Dùng vôn kế đo điện áp Uc Dùng ampe kế đo dòng điện I Theo định luật Ôm ta có: U c = I.X c = I I Cx = C x U c Nguồn fM Ta có : = 2f (f đọc máy phát) 57 I đọc ampe kế Uc đọc vôn kế Thay vào công thức: C x = I ta tính đợc CX U c Khi điện dung nhỏ Trong trờng hợp CX nhỏ dòng điện nhỏ đo khó xác Lúc ta mắc mạch nh sau: Nguồn fM Ta có : U2 = I XCM Trong đó: I= U2 = Vì: X CX U X CM U = X CX + X CM X CX +1 X CM X CX = C X X CM = C M U2 = Vì Cx > nên bỏ qua CX 58 Vậy: U = U C X U C CX = M CM U U2 đọc đợc vôn kế V2 U đọc đợc vôn kế V1 Giá trị CM biết Vậy thay vào công thức: C X = U C M ta tính đợc CX U III Thực hành phép đo Đo điện dung lớn Mắc mạch điện nh hình vẽ Nguồn fM Kết đo lần 1: C X = f I(mA) U(V) CX(F) 1000 1000 0,383 2.10-6 I .U 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 0,464 0,542 0,621 0,705 0,3 0,221 -6 -6 -6 -6 -6 2,059.10 2,057.10 2,051.10 2,033.10 2,123.10 2,16.10-6 f I(mA) U(V) CX(F) 1000 1000 0,146 2,18.10-6 1000 1000 0,069 2,307.10-6 Kết đo lần 1: Cx 2.10-6 (F) f Kết đo lần 2: C X = I U 100 100 100 59 100 100 I(mA) U(v) Cx(F) 2.100 0,807 1,973.10-6 f I(mA) U(v) Cx(F) 2.100 1,587 2,006.10-6 100 2.100 4,83 1,978.10-6 2.100 2,399 1,991.10-6 100 2.100 5,63 1,98.10-6 Kết đo lần 2: C X = 2.100 3,185 1,999.10-6 100 2.100 6,42 1,984.10-6 2.100 3,97 2,005.10-6 100 2.100 7,25 1,977.10-6 I 2.10 (F ) U Qua lần đo với tần số khác ta tính đợc: CX 10-6 F Mà tụ cần đo có giá trị : CX = 10-6 F Vậy phép đo xác: Sai số bé bỏ qua Đo điện dung nhỏ Mắc mạch nh hình vẽ Nguồn fM Ta có: C X = U C M U1 Với CM >> CX U1 = U > U Kết đo: CM(F) U1(V) U2(V) 2.10-6 8,73 0,405 2.10-6 3,42 0,157 2.10-6 4,37 0,202 60 2.10-6 5,48 0,253 2.10-6 7,35 0,34 2.10-6 9,04 0,419 CX(F) 0,92.10-7 0,918.10-7 0,925.10-7 0,924.10-7 0,925.10-7 0,926.10-7 CM(F) 2.10-6 U1(V) 9,14 U2(V) 0,423 CX(F) 0,926.10-7 CM(F) U1(V) U2(V) CX(F) 2.10-6 2.10-6 2.10-6 2.10-6 2.10-6 8,9 7,23 6,16 5,5 3,6 0,413 0,334 0,2585 0,225 0,166 -7 -7 -7 -7 0,928.10 0,924.10 0,925.10 0,927.10 0,922.10-7 2.10-6 2,52 0,116 0,92.10-7 Kết đo đợc: C X = 2.10-6 2,648 0,122 0,921.10-7 2.10-6 1,56 0,071 0,91.10-7 2.10-6 0,712 0,031 0,87.10-7 U C M 10 F U1 Giá trị tụ cần đo là: 10-7 F Vậy phép đo xác: Có sai số bé bỏ qua IV Nhận xét Qua trình thực hành phép đo điện dung V, A nhận thấy phép đo đơn giản, xác, dễ thc Vì đo điện dung tụ điện ta sử dụng phép đo Kết luận Qua thời gian dài, đợc giúp đỡ Ban chủ nhiệm khoa Vật lý, tổ Vật lý thực nghiệm Đặc biệt giúp đỡ hớng dẫn, tận tình thầy giáo Dơng Kháng thầy giáo Nguyễn Thế Tân bên tổ thực nghiệm cộng với cố gắng tìm hiểu tài liệu, làm thí nghiệm thân, hoàn thành luận văn với đề tài: Các cấu thị đo lờng phép đo 61 Qua trình nghiên cứu tài liệu làm thí nghiệm để hoàn thành luận văn thấy đề tài: Các cấu thị đo lờng phép đo đề tài hay đặc biệt Vật lý thực nghiệm Các thông số mạch điện: điện trở, điện cảm, điện dung đại l ợng quan trọng cần đợc xác định trớc lắp ghép mạch Thông thờng thông số đợc ghi thân, nhng trình làm việc chúng lại thay đổi bị già nên việc xác định, kiểm tra lại thông số cần thiết Mặc dù cố gắng nhiều, nhng luận văn thiếu sót, mong thầy giáo, cô giáo bạn sinh viên quan tâm góp ý để hoàn thiện Lời cuối muốn nói là: Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo, cô giáo tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn thành luận văn Đặc biệt thầy Kháng thầy Tân nhiệt tình hớng dẫn, giúp đỡ em giai đoạn luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy! Sinh viên: Mai Thị Hoà Tài liệu tham khảo [1] Kỹ thuật Đo lờng Đại lợng Vật lý Tập I [2] Kỹ thuật Đo lờng Đại lợng Vật lý Tập II, Phạm thợng Hàn, Nxb GD [3] Kỹ thuật đo Nguyễn Ngọc Tân, Nxb KT 62 [4] Kỹ thuật Điện tử Đỗ Xuân Thụ, Nxb KT mục lục Lời nói đầu Chơng I: Các khái niêm kỹ thuật đo lờng I Định nghĩa phép đo II Phân loại cách thực phép đo III Các đặc trng kỹ thuật đo lờng IV Sai số đo lờng cấp xác Chơng II: Các cấu thị A Cơ cấu thị dụng cụ đo tơng tự I Nguyên tắc chung 63 Trang 2 11 11 11 II Cơ cấu thị từ điện III Cơ cấu thị điện từ IV Cơ cấu thị điện động B Cơ cấu thị tự ghi C Nguyên lý thị số Chơng III: Một số phép đo lờng Phần A I Đo dòng điện II Đo điện áp Phần B I Các phơng pháp đo điện trở II Đo điện dung góc tổn hao III Đo điện cảm Chơng IV: Thực hành phép đo điện dung V, A I Tầm quan trọng phép đo điện dung II Cơ sở lý thuyết III Thực hành phép đo IV Nhận xét kết luận tài liệu tham khảo 64 21 24 26 29 32 34 34 34 39 44 44 48 53 57 57 57 59 61 62 63 Trờng đại học vinh khoa vật lý * * cấu thị đo lờng phép đo luận văn tốt nghiệp đại học Ngành Vật lý Cán hớng dẫn: Thầy Dơng Kháng Sinh viên thực : Mai Lớp: Thị Hoà 42E Vật lý 65 Vinh - 2006 *** - 66 [...]... các đờng cong phi tuyến đó, tuỳ từng loại cơ cấu mà ta có cách khác nhau 2 Những bộ phận và chi tiết chung của cơ cấu chỉ thị cơ điện Đối với phần lớn các cơ cấu chỉ thị cơ điện (CTCĐ), tuy về nguyên lý có khác nhau nhng vẫn có thể chỉ ra các chi tiết và bộ phận chung cho tất cả các loại cơ cấu Đó là các bộ phận để gá lắp phần động của cơ cấu chỉ thị, cách tạo ra mômen cản, bộ phận cân bằng, hiệu chỉnh,... trung bình sử dụng cơ cấu điện từ ở những dụng cụ tự ghi có tốc độ trung bình (tần số dới 100HZ), ta sử dụng cơ cấu chỉ thị từ điện hoặc điện từ 31 Hình vẽ: Cơ cấu chỉ thị tự ghi tốc độ trung bình sử dụng cơ cấu từ điện c Cơ cấu chỉ thị tự ghi có tốc độ cao Đối với các loại dụng cụ tự ghi có tốc độ lớn ta có thể sử dụng các cơ cấu cơ điện có tần số dao động riêng cao Hình vẽ: Cơ cấu chỉ thị tự ghi tốc... ra các đặc tính của cơ cấu chỉ thị điện từ 3 Đặc tính của cơ cấu chỉ thị điện từ a Góc quay tỷ lệ với bình phơng của dòng điện, tức là không phụ thuộc vào chiều của dòng điện, do vậy mà cơ cấu chỉ thị điện từ có thể sử dụng để đo trong mạch một chiều và trong mạch xoay chiều b Thang đo không đều Ngoài ra đặc tính thang đo lại còn phụ thuộc vào tỉ số dL là một đại lợng phi tuyến Trong thực tế để đo. .. Cản dịu kiểu cảm ứng có cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ tác động cản dịu tốt Thờng đợc sử dụng trong các dụng cụ đo tự ghi có mômen quay lớn II Cơ cấu chỉ thị từ điện 1 Cấu tạo 20 Cơ cấu chỉ thị từ điện gồm 2 phần cơ bản: Phần tĩnh và phần động Phần tĩnh của cơ cấu chỉ thị từ điện gồm có: Nam châm vĩnh cửu 1, mạch từ và cực từ 3 và lõi sắt 6, hình thành mạch từ kín Giữa cực từ 3 và lõi 6 có khe hở đều,... (MH) cơ số 2-10 (mã BCD) Sau đó đến bộ giải mã (GM) và đa ra bộ hiện số Tất cả 3 khâu mã hoá - giải mã - hiện số cấu thành bộ chỉ thị số 33 Chơng III một số phép đo cơ bản trong đo lờng Phần A: Trong các đại lợng điện, dòng điện và điện áp là các đại lợng cơ bản nhất Vì vậy trong công nghiệp cũng nh trong các công trình nghiên cứu khoa học ngời ta luôn quan tâm đến các phơng pháp và thiết bị đo lờng... của chỉ thị số 32 Hình vẽ: Sơ đồ khối dụng cụ đo chỉ thị số Trong dụng cụ đo chỉ thị số ngời ta sử dụng một loạt các thành tựu của kỹ thuật điện từ và kỹ thuật máy tính để biến đổi và chỉ thị đại lợng đo Để hiểu rõ nguyên lý của chỉ thị số, ta tìm hiểu sơ đồ khối của một dụng cụ đo chỉ thị số Đại lợng đo X(t) sau khi qua bộ biến đổi thành xung Số xung N tỷ lệ với độ lớn của X(t) Số xung N đợc đa vào... chỉnh, chỉ thị thang đo Vì bất kỳ một cơ cấu chỉ thị nào cũng bao gồm phần động và phần tĩnh, vì thế để bảo đảm quay tự do của phần động ngời ta sử dụng các phơng 14 pháp gá lắp khác nhau Gá lắp trên trục và trụ, gá lắp bằng dây căng, gá lắp bằng dây treo Sau đây ta sẽ xét từng chi tiết cụ thể: a Trục và trụ Trục và trụ là các bộ phận quan trọng trong các chi tiết cơ khí của các cơ cấu chỉ thị cơ điện,... để quan sát và ghi lại các giá trị tức thời gian của dòng áp, công suất tần số có thể đến 15 KHZ cơ cấu chỉ thị từ điện đợc sử dụng để chế tạo các đầu rung d Dùng cơ cấu chỉ thị từ điện để làm chỉ thị trong các mạch đo các đại lợng không điện khác nhau e Dùng để chế tạo các dụng cụ đo điện tơng tự nh : Vôn mét điện tử, tần số kế điện tử ,pha kế điện tử 23 f Dùng với các bộ biến đổi khác nh chỉnh lu,...I Nguyên tắc chung Dụng cụ đo tơng tự là loại dụng cụ đo mà số chỉ của nó là đại lợng liên tục tỷ lệ với đại lợng đo liên tục Trong dụng cụ đo tơng tự ngời ta thờng dùng các chỉ thị cơ điện, trong đó tín hiệu vào là dòng điện còn tín hiệu ra là góc quay của phần động hoặc là di chuyển của bút ghi trên giấy Các cơ cấu chỉ thị này thờng dùng trong máy đo các đại lợng nh dòng điện, điện áp, công... không cao, độ nhạy thấp, bị ảnh hởng của từ trờng ngoài do từ trờng của bản thân cơ cấu yếu khi dòng điện nhỏ 4 ứng dụng 25 Cơ cấu chỉ thị từ điện đợc ứng dụng để chế tạo các loại ampe kế, vôn kế trong mạch xoay chiều tần số công nghiệp ở các dạng để bảng cấp chính xác từ 0,5 1 IV Cơ cấu chỉ thị điện động 1 Cấu tạo Hình vẽ: Cơ cấu chỉ thị điện động Phân tích gồm cuộn dây 1 để tạo ra từ trờng khi có dòng ... tế đa số phép đo sử dụng cách đo 2 Đo gián tiếp Là cách đo mà kết suy từ phối hợp kết nhiều phép đo dùng cách đo trực tiếp Ví dụ: để đo điện trở ta sử dụng định luật ôm R = U Ta cần đo I điện... dòng điện cách đo trực tiếp sau tính điện trở Cách đo gián tiếp thờng mắc phải sai số lớn tổng sai số phép đo trực tiếp Đo hợp Là cách đo gần giống đo gián tiếp nhng số lợng phép đo theo cách trực... với giá trị xác phép đo mà sai số Đó sai số phép đo Xác định sai số phép đo tức xác định độ tin tởng phép đo nhiệm vụ đo lờng học Ta phân loại sai số phép đo nh sau: a Theo cách thể số chia