Bài Giảng Bài Giảng Đo Lường - Cảm Biến Đo Lường - Cảm Biến TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ - KỸ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ - KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THUẬT CÔNG NGHIỆP Khoa: Điện – Điện tử Khoa: Điện – Điện tử Phần 1 Phần 1 Đo lường Đo lường Chương 1 Chương 1 Khái Niệm Cơ Bản Trong Kỹ Thuật Đo Lường Khái Niệm Cơ Bản Trong Kỹ Thuật Đo Lường I. Định Nghĩa Và Khái Niệm Chung Về Đo Lường I. Định Nghĩa Và Khái Niệm Chung Về Đo Lường 1. Các định nghĩa về đo lường 1. Các định nghĩa về đo lường a. Đo lường a. Đo lường Đo lường là một quá trình đánh giá định lượng về đại lượng cần đo Đo lường là một quá trình đánh giá định lượng về đại lượng cần đo để có được kết quả bằng số so với đơn vị đo. Kết quả đo được để có được kết quả bằng số so với đơn vị đo. Kết quả đo được biểu diễn dưới dạng: biểu diễn dưới dạng: A = X/Xo => X = A.Xo A = X/Xo => X = A.Xo Trong đó: A: con số kết quả đo Trong đó: A: con số kết quả đo X: đại lượng cần đo X: đại lượng cần đo Xo: đơn vị đo Xo: đơn vị đo b. Đo lường học b. Đo lường học Đo lường học là ngành khoa học chuyên nghiên Đo lường học là ngành khoa học chuyên nghiên cứu để đo các đại lượng khác nhau, nghiên cứu để đo các đại lượng khác nhau, nghiên cứu mẫu và đơn vị đo. cứu mẫu và đơn vị đo. c. Kỹ thuật đo lường (KTĐL) c. Kỹ thuật đo lường (KTĐL) KTĐL là ngành kỹ thuật chuyên nghiên cứu để KTĐL là ngành kỹ thuật chuyên nghiên cứu để áp dụng kết quả của đo lường học vào phục vụ áp dụng kết quả của đo lường học vào phục vụ sản xuất và đời sống xã hội. sản xuất và đời sống xã hội. 2. Phân loại cách thực hiện phép đo 2. Phân loại cách thực hiện phép đo a. Đo trực tiếp a. Đo trực tiếp : là cách đo mà kết quả nhận được trực : là cách đo mà kết quả nhận được trực tiếp từ một phép đo duy nhất. Nghĩa là kết quả đo tiếp từ một phép đo duy nhất. Nghĩa là kết quả đo được chính là trị số của đại lượng cần đo mà không được chính là trị số của đại lượng cần đo mà không phải tính toán thông qua một biểu thức nào. phải tính toán thông qua một biểu thức nào. Phương pháp đo trực tiếp có ưu điểm là đơn giản, Phương pháp đo trực tiếp có ưu điểm là đơn giản, nhanh chóng và loại bỏ được sai số do tính toán. nhanh chóng và loại bỏ được sai số do tính toán. b. Đo gián tiếp: b. Đo gián tiếp: là cách đo mà kết quả đo suy ra từ sự là cách đo mà kết quả đo suy ra từ sự phối hợp kết quả của nhiều phép đo trực tiếp thông phối hợp kết quả của nhiều phép đo trực tiếp thông qua phương trình qua phương trình X = f(A1, A2, …An) X = f(A1, A2, …An) c. Đo tương quan c. Đo tương quan Là phương pháp được sử dụng trong trường hợp cần đo Là phương pháp được sử dụng trong trường hợp cần đo các quá trình phức tạp mà ở đây không thể thiết lập một các quá trình phức tạp mà ở đây không thể thiết lập một quan hệ hàm số nào giữa các đại lượng. quan hệ hàm số nào giữa các đại lượng. d. Đo hợp bộ d. Đo hợp bộ Là phương pháp có được kết quả đo nhờ giải một hệ Là phương pháp có được kết quả đo nhờ giải một hệ phương trình mà các thông số đã biết trước chính là các phương trình mà các thông số đã biết trước chính là các số liệu đo được từ các phép đo trực tiếp. số liệu đo được từ các phép đo trực tiếp. e. Đo thống kê e. Đo thống kê Là phương pháp sử dụng cách đo nhiều lần và lấy giá tri Là phương pháp sử dụng cách đo nhiều lần và lấy giá tri trung bình để đảm bảo kết quả chính xác. Cách này trung bình để đảm bảo kết quả chính xác. Cách này được sử dụng khi đo tín hiệu ngẫu nhiên hoặc kiểm tra được sử dụng khi đo tín hiệu ngẫu nhiên hoặc kiểm tra độ chính xác của thiết bị đo. độ chính xác của thiết bị đo. II. Các Đặc Trưng Của Kỹ Thuật Đo Lường II. Các Đặc Trưng Của Kỹ Thuật Đo Lường KTĐL gồm các đặc trưng sau: KTĐL gồm các đặc trưng sau: - Tín hiệu đo và đại lượng đo - Tín hiệu đo và đại lượng đo - Điều kiện đo - Điều kiện đo - Đơn vị đo - Đơn vị đo - Thiết bị đo và phương pháp đo - Thiết bị đo và phương pháp đo - Người quan sát - Người quan sát - Kết quả đo - Kết quả đo 1. Khái niệm về tín hiệu đo và đại lượng đo 1. Khái niệm về tín hiệu đo và đại lượng đo a. Tín hiệu đo a. Tín hiệu đo : là tín hiệu mang thông tin về giá trị của : là tín hiệu mang thông tin về giá trị của đại lượng đo đại lượng đo b. Đại lượng đo b. Đại lượng đo : là thông số xác định quá trình vật lý của : là thông số xác định quá trình vật lý của tín hiệu đo. Do quá trình vật lý có thể có nhiều thông tín hiệu đo. Do quá trình vật lý có thể có nhiều thông số nhưng trong mỗi trường hợp cụ thể người ta chỉ số nhưng trong mỗi trường hợp cụ thể người ta chỉ quan tâm đến một hoặc một vài thông số nhất định. quan tâm đến một hoặc một vài thông số nhất định. Ví dụ: để xác định độ rung có thể xác định thông qua một Ví dụ: để xác định độ rung có thể xác định thông qua một trong các thông số như: biên độ rung, gia tốc rung, tốc trong các thông số như: biên độ rung, gia tốc rung, tốc độ rung… độ rung… Có nhiều cách phân loại đại lượng đo, dưới đây là một số Có nhiều cách phân loại đại lượng đo, dưới đây là một số cách thông dụng: cách thông dụng: * * Phân loại theo tính chất thay đổi của đại lượng đo Phân loại theo tính chất thay đổi của đại lượng đo : : - Đại lượng đo tiền định: là đại lượng đo đã biết - Đại lượng đo tiền định: là đại lượng đo đã biết trước được quy luật thay đổi theo thời gian của trước được quy luật thay đổi theo thời gian của chúng. chúng. - Đại lượng đo ngẫu nhiên: là đại lượng đo mà sự - Đại lượng đo ngẫu nhiên: là đại lượng đo mà sự thay đổi theo thời gian không theo một quy luật nhất thay đổi theo thời gian không theo một quy luật nhất định nào. Nếu ta lấy bất kỳ giá trị nào của tín hiệu ta định nào. Nếu ta lấy bất kỳ giá trị nào của tín hiệu ta đều nhận được đại lượng ngẫu nhiên. đều nhận được đại lượng ngẫu nhiên. * * Phân loại theo cách biến đổi tín hiệu đo Phân loại theo cách biến đổi tín hiệu đo : : Có hai loại Có hai loại tín hiệu đo là tín hiệu đo liên tục hay tương tự và tín tín hiệu đo là tín hiệu đo liên tục hay tương tự và tín hiệu đo rời rạc hay số. Khi đó ứng với hai tín hiệu đo hiệu đo rời rạc hay số. Khi đó ứng với hai tín hiệu đo này có hai loại dụng cụ đo là dụng cụ đo tương tự và này có hai loại dụng cụ đo là dụng cụ đo tương tự và dụng cụ đo số. dụng cụ đo số. * * Phân loại theo bản chất của đại lượng đo Phân loại theo bản chất của đại lượng đo - Đại lượng đo năng lượng: là đại lượng mà bản thân nó mang - Đại lượng đo năng lượng: là đại lượng mà bản thân nó mang năng lượng năng lượng Ví dụ: dòng điện, điện áp, công suất, sức điện động… Ví dụ: dòng điện, điện áp, công suất, sức điện động… - Đại lượng đo thông số: là đại lượng đo các thông số của mạch - Đại lượng đo thông số: là đại lượng đo các thông số của mạch Ví dụ: điện trở, điện cảm, điện dung Ví dụ: điện trở, điện cảm, điện dung - Đại lượng phụ thuộc vào thời gian - Đại lượng phụ thuộc vào thời gian Ví dụ: tần số, góc pha, chu kỳ… Ví dụ: tần số, góc pha, chu kỳ… - Đại lượng không điện. Để đo các đại lượng này bằng phương - Đại lượng không điện. Để đo các đại lượng này bằng phương pháp điện cần biến đổi chúng thành các đại lượng điện. pháp điện cần biến đổi chúng thành các đại lượng điện. Ví dụ: để đo độ co giãn của vật liệu có thể sử dụng chuyển đổi Ví dụ: để đo độ co giãn của vật liệu có thể sử dụng chuyển đổi Tenzo để chuyển sự thay đổi của hình dạng thành sự thay đổi của Tenzo để chuyển sự thay đổi của hình dạng thành sự thay đổi của điện trở và đo giá trị điện trở này để suy ra sự biến đổi về dạng điện trở và đo giá trị điện trở này để suy ra sự biến đổi về dạng 2. Điều kiện đo 2. Điều kiện đo Các thông tin đo lường bao giờ cũng gắn với môi Các thông tin đo lường bao giờ cũng gắn với môi trường sinh ra đại lượng đo. Môi trường ở đây có trường sinh ra đại lượng đo. Môi trường ở đây có thể điều kiện môi trường tự nhiên và cả môi thể điều kiện môi trường tự nhiên và cả môi trường do con người tạo ra. trường do con người tạo ra. Khi tiến hành phép đo cần tính đến ảnh hưởng của Khi tiến hành phép đo cần tính đến ảnh hưởng của môi trường tự nhiên đến kết quả đo và ngược lại. môi trường tự nhiên đến kết quả đo và ngược lại. Ví dụ: điều kiện về nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, độ Ví dụ: điều kiện về nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, độ rung… rung… [...]... - 10-3 … 4 Thiết bị đo và phương 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 người quan sát Thiết bị đo gồm: thiết bị mẫu, chuyển đổi đo lường, dụng cụ đo lường, tổ hợp thiết bị đo lường và hệ thống thông tin đo lường b Phương pháp đo: được chia làm 2 loại chủ yếu là phương pháp đo biến đổi thẳng và phương pháp đo so sánh 5 Người... đo Là số lượng phép đo được thực hiện trong đơn vị thời gian là 1s, số lượng phép đo càng lớn thì thiết bị đo đó có độ tác động nhanh càng cao N = 1/Tđo Trong đó: N: là số lượng phép đo Tđo: là thời gia được tính từ lúc đặt tín hiệu vào thiết bị đo đến lúc đọc xong và xoá kết quả đó trên thiết bị đo Tđo = Tchuyển đổi + Tchỉ thị + Txoá * Với thiết bị đo tương tự: Tđo = (2÷4)s => N = (1/2÷1/4) phép đo. .. 5 Người quan sát Là người tiến hành đo hoặc gia công kết quả đo Yêu cầu nắm được phương pháp đo, hiểu biết về thiết bị đo và lựa chọn dụng cụ đo hợp lý, kiểm tra điều kiện đo (phải nằm trong chuẩn cho phép để sai số chấp nhận được) và biết cách gia công số liệu thu được sau khi đo 6 Kết quả đo Giá trị xác định bằng thực nghiệm được gọi là ước lượng của đại lượng đo, giá trị gần gía trị thực mà ở điều... với mẫu hay giữa con số tỉ lệ với đại lượng đo và con số tỉ lệ với mẫu d Thao tác thể hiện kết quả đo: là quá trình chỉ thị kết quả đo dưới dạng tương tự con số, có thể ghi lại kết quả đo trên giấy hay bộ nhớ e Thao tác gia công kết quả đo: là quá trình xử lý kết quả đo bằng tay hoặc máy tính IV Các Đặc Tính Của Thiết Bị Đo Lường 1 Độ nhạy, ngưỡng nhạy, thang đo và khả năng phân ly a Độ nhạy: là sự biến... quả và sai số của phép đo RX? Bài 2 Dùng một Volmet và một Ampemet để đo công suất của một lò điện trở Volmet có thang đo 300V; cấp chính xác 1,5 Khi đo Volmet chỉ 220V Ampemet có thang đo 500A; cấp chính xác 2,5 Khi đo Ampemet chỉ 350A Tính công suất của lò và sai số tuyệt đối, sai số tương đối lớn nhất của phép đo, vẽ sơ đồ mạch đo? Bài 3 Xác định sai số gián tiếp của phép đo sau: RX = PW/IA2 zX... thể có nhiều thang đo d Khả năng phân ly của thiết bị đo: Là quan hệ giữa thang đo D và ngưỡng nhạy ε R = D/ε Cho biết chia thang chia độ thành bao nhiêu phần có thể nhìn thấy được Ví dụ: D = 100 V; ε = 0,1 => R = 100/0,1 = 1000 2 Sai số và cấp chính xác của thiết bị đo a sai số: Là sự sai lệch giữa giá trị thực và giá trị đo được của đại lượng cần đo bằng thiết bị đo ΔX = Xthực – Xđo Dùng sai số để... khi tiến hành phép đo a Thao tác tạo mẫu: là quá trình lập đơn vị tạo ra mẫu biến đổi hoặc khắc trên thang đo của thiết bị đo b Thao tác biến đổi: là quá trình biến đổi đại lượng đo ( hay đại lượng mẫu) thành những đại lượng khác tiện lợi cho việc đo hay xử lý, thực hiện các thuật toán, tạo ra các mạch đo và gia công kết quả đo c Thao tác so sánh: là quá trình so sánh đại lượng đo với mẫu hay giữa... quả đo III Các Phương Pháp Đo 1 Phương pháp đo biến đổi thẳng Là phương pháp đo có cấu trúc biến đổi thẳng, không có khâu phản hồi Quá trình đo là quá trình biển đổi thẳng Thiết bị đo gọi là thiết bị biến đổi thẳng Hình 1 .1: Sơ đồ biến đổi thẳng X Xo B Đ X Xo A/D NX No NX/ No SS C T Trong đó: BĐ: là bộ biến đổi A/D: là bộ chuyển đổi tương tự /số SS: là bộ so sánh CT: là cơ cấu chỉ thị Đại lượng cần đo. .. Dùng sai số để đánh giá mức độ chính xác của phép đo hoặc thiết bị đo (giá trị sai số càng nhỏ thì càng chính xác) * Xét 3 loại sai số cơ bản: - Sai số tuyệt đối của thiết bị đo: ΔX = | Xthực - Xđo| - sai số tương đối của thiết bị đo: γ = ΔX / D.100 (%) Trong đó: D: là giá trị lớn nhất của thang đo ΔX: giá trị sai số tuyệt đối - Sai số tương đối của phép đo: được đánh giá bằng phần trăm của tỷ số sai... / X.100 (%) b Cấp chính xác của thiết bị đo: - Là tiêu chuẩn để đánh giá độ chính xác của thiết bị đo Cấp chính xác của thiết bị đo là giá trị sai số cực đại mà thiết bị đo đó mắc phải - Người ta quy định cấp chính xác của thiết bị đo đúng bằng sai số tương đối quy đổi của thiết bị đo đó γ% = ΔX / D.100% - Cấp chính xác do quốc tế quy định đối với thiết bị đo gồm 8 cấp: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; . Đo lường Đo lường Chương 1 Chương 1 Khái Niệm Cơ Bản Trong Kỹ Thuật Đo Lường Khái Niệm Cơ Bản Trong Kỹ Thuật Đo Lường I. Định Nghĩa Và Khái Niệm Chung Về Đo Lường I. Định Nghĩa Và Khái Niệm Chung. Niệm Chung Về Đo Lường 1. Các định nghĩa về đo lường 1. Các định nghĩa về đo lường a. Đo lường a. Đo lường Đo lường là một quá trình đánh giá định lượng về đại lượng cần đo Đo lường là một. - Kết quả đo - Kết quả đo 1. Khái niệm về tín hiệu đo và đại lượng đo 1. Khái niệm về tín hiệu đo và đại lượng đo a. Tín hiệu đo a. Tín hiệu đo : là tín hiệu mang thông tin về giá trị