Đang tải... (xem toàn văn)
CHƯƠNG 1: Tổng quan chung về kỹ thuật đo lườngCHƯƠNG 2: Cấu trúc và các phần tử chức năng củadụng cụ đoCHƯƠNG 3: Đo lường các thông số của mạch điệnCHƯƠNG 4: Thiết bị đo lường và ứng dụngTÍNH SAI SỐ1. Một điện trở có giá trị trong khoảng 1,14KΩ ÷ 1,26KΩ. BiếtR = 1,2KΩ tại 250C, hệ số nhiệt là 500ppm0C.Hãy tính sai số tương đối của điện trở trên.Xác định giá trị lớn nhất của điện trở tại 750C2. Một nguồn điện áp 12V được mắc với một điện trở có trị số470Ω±10%. Điện áp của nguồn đo bằng một Vôn kế cókhoảng đo 25V với độ chính xác là 3%. Tính công suất của điệntrở và sai số của phép đo
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ Bm KTĐT TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI Bài giảng KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG (bài tập) Biên soạn: Ths Phạm Thanh Huyền NỘI DUNG HỌC PHẦN CHƯƠNG 1: Tổng quan chung kỹ thuật đo lường CHƯƠNG 2: Cấu trúc phần tử chức dụng cụ đo CHƯƠNG 3: Đo lường thông số mạch điện CHƯƠNG 4: Thiết bị đo lường ứng dụng TÍNH SAI SỐ Một điện trở có giá trị khoảng 1,14KΩ ÷ 1,26KΩ Biết R = 1,2KΩ 250C, hệ số nhiệt 500ppm/0C Hãy tính sai số tương đối điện trở Xác định giá trị lớn điện trở 750C Một nguồn điện áp 12V mắc với điện trở có trị số 470Ω±10% Điện áp nguồn đo Vôn kế có khoảng đo 25V với độ xác 3% Tính công suất điện trở sai số phép đo Một Vôn kế có thang đo 30V độ xác 4%, Ampe kế có thang đo 100mA độ xác 1% sử dụng để đo điện áp dòng điện qua điện trở R Kết đo 25V 90mA Hãy tính giá trị R Pmin Pmax TÍNH SAI SỐ Một thiết bị đo có thang đo đều, ĐLTT 100A, có sai số tương đối quy đổi 1% Tính giới hạn giới hạn sai số tương đối kết đo tại: Độ lệch cực đại ½ độ lệch cực đại 1/10 độ lệch cực đại Một thiết bị đo có độ lệch toàn thang đo 250mA sai số tương đối quy đổi 2% Tính sai số tương đối kết đo dòng 20mA 200mA Gợi ý Khi dụng cụ đo có ĐLTT 100uA sai số tương đối quy đổi =1% sai số tuyệt đối lớn mắc phải sử dụng dụng cụ đo là: Xmax = ĐLTT = 100uA.1% = 1uA Với kết đo với dụng cụ sai số tuyệt đối mắc phải trường hợp xấu Xmax Vì vậy: * Kết đo nằm dải giá trị: (X- Xmax; X+ Xmax) * sai số tương đối kết đo X là: X = (Xmax / X) 100% TÍNH SAI SỐ Một thiết bị đo có thang đo cực đại 10A, có sai số tương đối quy đổi 3% Hãy tính sai số tương đối dụng cụ chỉ: • 8A • 100mA Dòng 250mA đo dụng cụ có thang đo cực đại 500mA Nếu phải đảm bảo kết đo có sai số tương đối 5% dụng cụ phải có sai số chiết hợp ? ĐO CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN Một dụng cụ từ điện có dòng cực đại qua thị 100A điện trở cuộn dây RCT = 99 Tính điện trở shunt cần thiết để biến dụng cụ thành Ampe kế có độ lệch toàn thang đo 1mA 100mA Một Ampe kế từ điện có dòng điện cực đại chạy qua thị 0,1mA; điện trở khung dây thị RCT = 99 Điện trở shunt RS =1 Xác định dòng qua thị dòng tổng đo kim Ampe kế vị trí: + Lệch toàn thang đo + Lệch 1/2 thang đo + Lệch 1/4 thang đo Gợi ý Để mở rộng thang đo cho Ampe kế ta mắc điện trở shunt song song với ccct hình đây: I IA RA A Rt Rs Khi hệ số mở rộng thang đo tính công thức: n = I/IA Với I dòng tổng tối đa bên IA dòng cực đại qua thị Điện trở shunt tính công thức: Rs=RA/(n-1) Gợi ý Với sơ đồ cụ thể cần xác định điện trở nhánh thị, nhánh điện trở shunt áp dụng công thức để tính Ví dụ: sơ đồ bên, khóa K vị trí B, C, D hệ số mở rộng I thang đo tương ứng nB, nC, + I nD Vì điện trở shunt là: RSB = R1 + R2 + R3 = Rm / (nB-1) (1) m Rm Im Im R1 VS R2 IS IS R3 I B C - A D RSC = R1 + R2 = (Rm + R3) / (nC-1) (2) RSD = R1 = (Rm+ R2 + R3) / (nD-1) (3) Lấy (1) trừ (2) để xác định R3 Lấy (2) trừ (3) R3 vào để tìm R2 Tìm lại R1 từ biểu thức ĐO CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN 10 Một Ampe kế có thang đo với điện trở shunt R1=0,05 ; R2=0,45 ; R3=4,5 mắc nối tiếp hình vẽ RCT = 45 ; ICTmax = 50 µA Tính giá trị dòng cực đại qua thị ứng với vị trí khóa K Tính giá trị dòng tổng cực đại qua mạch ứng với vị trí khóa K 10 Gợi ý Sử dụng sơ đồ mắc điện trở phụ kiểu nối tiếp ….(tự vẽ hình) Sụt áp tối đa cấu thị tính bằng: Uct=Idm*Rct = 1mA*1KOhm = 1V Để mạch trở thành Vôn kế với thang đo 10V, 100V 500V cấu cần mở rộng thang đo với hệ số tương ứng với vị trí khóa K 1, 2, là: n1 = 10V/1V = 10 n2 = 100V/1V = 100 n3 = 500V/1V = 500 Khi điện trở R1, R2 R3 xác định theo công thức sau: R1 = Rct (n1-1) = 9Rct R2 = Rct (n2-n1) = 90Rct R3 = Rct (n3-n2) = 400Rct 19 ĐO ĐIỆN TRỞ 16a Cho mạch điện đo điện trở sơ đồ Biết E = 3V ; CCCT từ điện có Imax = mA Rm = 500 Cho biết vai trò điện trở mạch Xác định vị trí kim thị điện trở Rx có giá trị 0, , 100 , K, 10 K lớn vô Vẽ thang đo Ohm kế 20 ĐO ĐIỆN TRỞ 16c Với điện trở Rx cường độ dòng điện chạy qua thị tính công thức: Ix E Rx R1 Rm Trong E = 3V Rm = 500 Khi Rx = dòng qua thị đạt giá trị lớn 1mA Vì theo công thức ta có: R1 Rm E I max 3V 3K 1m A R1 2.5K 21 ĐO ĐIỆN TRỞ 16c Khi ta có giá trị Ix tương ứng với Rx bảng sau: Rx Ix ĐLTT, mA Ohm 0.998 mA 100 Ohm 0.967 mA 1KOhm 0.75 mA 10KOhm 0.24 mA Vô Từ vẽ thang đo Ohm kế 22 ĐO ĐIỆN TRỞ 16b Cho mạch điện đo điện trở sơ đồ Biết E = 3V ; Imax = 50 µA Rm = R2 = kOhm Xác định giá trị điện trở RX kim thị vị trí ¼ thang đo Xác định giá trị điện trở RX kim thị vị trí 1/2 thang đo Xác định giá trị điện trở RX kim thị vị trí độ lệch toàn thang đo 23 ĐO ĐIỆN TRỞ 16c Cho mạch điện đo điện trở sơ đồ Biết E = 3V ; Imax = 1m A Rm = R2 = K Xác định vị trí kim thị điện trở Rx có giá trị 0, , 100 , K, 10 K lớn vô Vẽ thang đo Ohm kế 24 Bài tập thêm Cho CCCT từ điện có nội trở 200 , cường độ dòng điện lớn chạy qua cấu 1mA Dựa vào tạo đồng hồ vạn đo được: Cường độ dòng điện (AC, DC) 100mA, 1A, 10 A Điện áp (DC, AC) 100 V, 10 V, V Điện trở Hãy vẽ sơ đồ tính toán giá trị linh kiện 25 Bài tập thêm Rct Ict 1 Rp 0.8K 26 Bài tập thêm 900k R1 1V 10V Rct 90k R2 100V 10k R3 Ict 0.8K Rp 27 Bài tập thêm 900k 1V 10V Rct 90k 100V 10k Ict 0.8K Rp 28 CHƯƠNG 21 Có Vôn kế khác dùng để đo sụt áp rơi R2 hình Vôn kế có độ nhạy S= K/V; RCT = 0.2 K, dải đo 30V Vôn kế có độ nhạy S= K/V; RCT = 1.5 K, dải đo 100V Tính sai số tương đối lần đo với Vôn kế R1 30K U 45V R2 15K V 29 Gợi ý 21 Nội trở Vôn kế tính công thức: Rv = S ĐLTT Với S độ nhạy Vôn kế ĐLTT độ lệch toàn thang đo Vôn kế Từ ta xác định nội trở Vôn kế Vôn kế là: Rv1 = S1.ĐLTT1 = 1K/V * 30V = 30 K Rv2 = S2.ĐLTT2 = 2K/V * 100V = 200 K 30 Gợi ý 21 Khi không sử dụng Vôn kế, sụt áp R2 xác định công thức: U R2 R1 30K U 45V U R R1 R R2 15K Khi sử dụng Vôn kế sụt áp R2 sụt áp nhánh R2//Rv tính công thức: U 'R V U R2.Rv R2.Rv R2 Rv R1 R2 Rv Khi sai số kết là: U R U R2 U 'R2 100% U 'R 31 CHƯƠNG 22 Xác định số Vôn kế sai số % thang đo 1V; 5V 50V độ nhạy thiết bị S= 10 K/V, sai số chiết hợp 2% Vôn kế dùng để đo sụt áp điện trở R2 hình Hãy cho biết thang đo thích hợp trường hợp R1 40K U 45V R2 5K V 32 Gợi ý 22 * Từ sơ đồ nhận thấy sụt áp R2 khoảng 5V nên sử dụng thang đo 1V * Nếu tính toán theo sai số chiết hợp kết đo khoảng 5V thang đo 5V, sai số kết đo sai số chiết hợp 2% Nếu thang đo 50V kết đo 5V vị trí 1/10 thang đo nên sai số tương đối kết đo tương ứng 10*2% = 20% * Nếu tính toán theo độ nhạy S làm 21 để xác định sai số tương đối sử dụng thang đo 50V (chỉ cần tính thang đo thang đo 5V có sai số tương đối lớn Rv nhỏ thang 50V)) So sánh kết tính toán với 2%, nhỏ sử dụng thang đo 50V, lớn sử dụng thang đo 5V 33 [...]... 0,99, R3 = 9 Máy đo có Rm = 1K và ĐLTT = 50 A Tính ba khoảng đo của Ampe kế Rm Im Im + I Im R1 VS R2 IS IS R3 I B C - A D 13 ĐO CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN 19 Một Ampe kế có thang đo 150 vạch với giá trị độ chia C1 = 2A Điện trở của cơ cấu chỉ thị RCT = 100 Tính các giá trị điện trở shunt tương ứng để đo dòng điện với các thang đo 10mA; 30mA; 300mA; 3A 14 ĐO ĐIỆN ÁP 12 Một dụng cụ đo TĐNCVC với ĐLTT là... được thang đo của Ohm kế 22 ĐO ĐIỆN TRỞ 16b Cho mạch điện đo điện trở như sơ đồ dưới Biết rằng E = 3V ; Imax = 50 µA và Rm = R2 = 1 kOhm Xác định giá trị của điện trở RX khi kim chỉ thị ở vị trí ¼ thang đo Xác định giá trị của điện trở RX khi kim chỉ thị ở vị trí 1/2 thang đo Xác định giá trị của điện trở RX khi kim chỉ thị ở vị trí độ lệch toàn thang đo 23 ĐO ĐIỆN TRỞ 16c Cho mạch điện đo điện... đo khoảng 5V thì ở thang đo 5V, sai số của kết quả đo chính là sai số chiết hợp 2% Nếu ở thang đo 50V thì kết quả đo 5V chỉ ở vị trí 1/10 thang đo nên sai số tương đối của kết quả đo này tương ứng là 10*2% = 20% * Nếu tính toán theo độ nhạy S thì làm như bài 21 để xác định sai số tương đối khi sử dụng thang đo 50V (chỉ cần tính thang đo này vì thang đo 5V luôn có sai số tương đối lớn hơn vì Rv của nó.. .ĐO CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN 11 Một miliAmpe kế từ điện có thang đo 151 vạch với giá trị độ chia là C = 0.1mA; Rct = 99 Thiết kế mạch để Ampe kế trên đo được các giá trị dòng tối đa là 15mA, 150mA và 1.5A 14 Một cơ cấu đo có giá trị giới hạn đo là Imax = IA = 50uA , điện trở nội của cơ cấu đo là Rct = 300 Tính các giá trị của điện trở shunt để cơ cấu trên trở thành Ampe kế có thang đo 1mA, 10mA... các thang đo 1V; 5V và 50V nếu độ nhạy của thiết bị S= 10 K/V, sai số chiết hợp 2% khi Vôn kế dùng để đo sụt áp trên điện trở R2 như hình dưới Hãy cho biết thang đo thích hợp nhất trong trường hợp trên R1 40K U 45V R2 5K V 32 Gợi ý 22 * Từ sơ đồ nhận thấy sụt áp trên R2 khoảng 5V nên không thể sử dụng thang đo 1V * Nếu tính toán theo sai số chiết hợp thì khi kết quả đo khoảng 5V thì ở thang đo 5V, sai... mạch ở các hình dưới đây Biết R1 = 9 K; R2 = 19 K và R3 = 199 K Hãy xác định thang đo tương ứng với các vị trí của khóa K R1 Rm Rm R1 R2 R3 R2 R3 V V 17 ĐO ĐIỆN ÁP 20 Một cơ cấu đo từ điện có dòng định mức Iđm= 1mA, điện trở của cơ cấu đo RCT = 1 K Hãy thiết kế mạch để cơ cấu trên trở thành Vôn kế với các thang đo 10V, 100V, 500V 18 Gợi ý Sử dụng sơ đồ mắc điện trở phụ kiểu nối tiếp ….(tự vẽ hình)... khác nhau dùng để đo sụt áp rơi trên R2 như trong hình dưới đây Vôn kế 1 có độ nhạy S= 1 K/V; RCT = 0.2 K, dải đo 30V Vôn kế 2 có độ nhạy S= 2 K/V; RCT = 1.5 K, dải đo 100V Tính sai số tương đối trong các lần đo với 2 Vôn kế trên R1 30K U 45V R2 15K V 29 Gợi ý 21 Nội trở của Vôn kế được tính bằng công thức: Rv = S ĐLTT Với S là độ nhạy của Vôn kế và ĐLTT là độ lệch toàn thang đo của Vôn kế đó Từ... điện trở nhân cần thiết nếu muốn đo điện áp 100V trên toàn thang Tính điện áp đặt vào Vôn kế khi kim chỉ 3/4; 1/2 và 1/4 ĐLTT 15 ĐO ĐIỆN ÁP 17a Một dụng cụ từ điện có độ lệch toàn thang Im = 1mA và Rm = 100 được dùng như một Vôn kế với các khoảng đo 100mV, 1V và 10V Tính các giá trị điện trở phụ cần thiết cho các mạch ở các hình dưới đây R1 Rm Rm R1 R2 R3 R2 R3 V V 16 ĐO ĐIỆN ÁP 17b Một dụng cụ từ... trở thành Vôn kế với các thang đo 10V, 100V và 500V thì cơ cấu trên cần mở rộng thang đo với hệ số tương ứng với các vị trí khóa K tại 1, 2, 3 là: n1 = 10V/1V = 10 n2 = 100V/1V = 100 n3 = 500V/1V = 500 Khi đó điện trở R1, R2 và R3 được xác định theo các công thức sau: R1 = Rct (n1-1) = 9Rct R2 = Rct (n2-n1) = 90Rct R3 = Rct (n3-n2) = 400Rct 19 ĐO ĐIỆN TRỞ 16a Cho mạch điện đo điện trở như sơ đồ dưới Biết... trị của điện trở shunt để cơ cấu trên trở thành Ampe kế có thang đo 1mA, 10mA và 100mA 11 ĐO CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN 15 Cho mạch điện như sơ đồ dưới Hãy tính giá trị của các điện trở R1, R2 và R3 để mạch có dải đo x1, x10 và x100 Biết rằng cơ cấu chỉ thị từ điện có dòng chỉ thị lớn nhất là 1mA, nội trở là 0,2 K 12 ĐO CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN 18 Một dụng cụ từ điện mắc với 3 điện trở theo kiểu Aryton để tạo ra