HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG BÀI GIẢNG MÔN CƠ SỞ ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬ Giảng viên: Ths. TrầnThụcLinh Điệnthoại/E-mail: 0914932955; thuclinh_dt@yahoo.com Bộ môn: Kỹ thuật điệntử - Khoa KTDT1 Họckỳ/Nămbiênsoạn: Họckỳ 1/2009-2010 www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 2 Sách tham khảo 1. Cơ sở kỹ thuật đo lường điệntử, Vũ Quý Điềm, nhà xuấtbản KHKT, 2001 2. Đo lường điện-vô tuyến điện, Vũ Như Giao và Bùi Văn Sáng, Họcviệnkỹ thuật quân sự, 1996 3. Electronic Test Instruments, Bob Witte, 2002 4. Radio Electronic Measurements, G.Mirsky, Mir Publishers, Moscow, 1978 www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 3 NỘI DUNG ¾ CHƯƠNG 1. Giới thiệu chung về đo lường điện tử ¾ CHƯƠNG 2. Đánh giá sai số đo lường ¾ CHƯƠNG 3. Các cơ cấu chỉ thị trong máy đo ¾ CHƯƠNG 4. Máy hiện sóng ¾ CHƯƠNG 5. Đo tần số, khoảng thời gian và độ di pha ¾ CHƯƠNG 6. Đo dòng điện và điện áp ¾ CHƯƠNG 7. Đo công suất ¾ CHƯƠNG 8. Phân tích phổ ¾ CHƯƠNG 9. Đo các tham số của mạch điện www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 4 ¾ Định nghĩa ¾ Các phương pháp đo ¾ Phương tiện đo và các đặc tính cơ bản của phương tiện đo ¾ Phân loại các máy đo Chương 1. Giới thiệu chung vềđo lường điệntử www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 5 Chương 1. Giới thiệu chung vềđo lường điệntử 1.1. Định nghĩa Đo lường: là khoa họcvề các phép đo, các phương pháp và các công cụđểđảmbảo các phương pháp đo đạt được độ chính xác mong muốn Đolường điệntử: là đolường mà trong đó đạilượng cần đo được chuyển đổi sang dạng tín hiệu điện mang thông tin đovàtínhiệu điện đó đượcxử lý và đolường bằng các dụng cụ và mạch điệnt ử. www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 6 Chương 1. Giới thiệu chung vềđo lường điệntử 1.2. Các phương pháp đo 1. Phương pháp đo trựctiếp: dùng máy đo hay các mẫu đo (các chuẩn) để đánh giá số lượng của đại lượng cần đo. Kếtquảđo chính là trị số của đại lượng cần đo. •VD: đo điệnápbằng vôn-mét, đo tầnsố bằng tầnsố-mét, đo công suấtbằng oát-mét, • Đặc điểm: đơn giản, nhanh chóng, loại bỏđượccácsai số do tính toán 2. Đo gián tiếp: kếtquảđo không phải là trị số của đại lượng cần đo, mà là các số liệucơ sởđểtính ra trị số của đại lượng này. •Vídụ: đo công suấtbằng vôn-mét và ampe-mét, đo hệ số sóng chạy bằng dây đo, • Đặc điểm: nhiều phép đo và thường không nhậnbiết ngay đượckết quảđo aX = ( ) n aaaFX , ,, 21 = www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 7 3. Phương pháp đothống kê: thựchiện đo nhiềulầnmột đạilượng đo vớicùngthiếtbịđo và trong cùng điệnkiện đo, kếtquảđo đượctínhlà giá trị trung bình thống kê củacủacáclần đo đó. - Đặc điểm: cho phép loạitrừ các sai số ngẫu nhiên và thường dùng khi kiểmchuẩnthiếtbịđo. 4. Phương pháp đo tương quan: dùng để đo các quá trình phứ c tạp, khi không thể thiết lập một quan hệ hàm số nào giữa các đại lượng là các thông số của một quá trình nghiên cứu. VD: tín hiệu đầu vào và đầu ra của một hệ thống  Thực hiện bằng cách xác định khoảng thời gian và kết quả của một số thuật toán có khả năng định được trị số của đại lượng thích hợp.  Đặc điểm: cần ít nh ất hai phép đo mà các thông số từ kết quả đo của chúng không phụ thuộc lẫn nhau. Độ chính xác được xác định bằng độ dài khoảng thời gian của quá trình xét. Chương 1. Giới thiệu chung vềđo lường điệntử www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 8 5. Các phương pháp đo khác: •Phương pháp đo thay thế: Phép đo đượctiến hành hai lần, mộtlần với đạilượng cần đovàmộtlầnvới đạilượng đomẫu. Điềuchỉnh để hai trường hợp đocókếtquả chỉ thị như nhau. •Phương pháp hiệu số: Phép đo đượctiến hành bằng cách đánh giá hiệusố trị số của đạilượng cần đovàđạilượng mẫu. (phương pháp vi sai, phương pháp chỉ thị không, phương pháp bù) •Phương pháp đo thẳng: kếtquảđo được định lượng trựctiếptrên thanh độ củathiếtbị chỉ thị. Tất nhiên sự khắc độ của các thang độ này đã đượclấychuẩntrướcvới đạilượng mẫu cùng loạivớ i đại lượng đo. •Phương pháp chỉ thị số: đạilượng cần được đo đượcbiến đổi thành tin tức là các xung rờirạc. Trị số của đạilượng cần đo được tính bằng số xung tương ứng này Chương 1. Giới thiệu chung vềđo lường điệntử www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 9 1.3. Phương tiện đo và các đặc tính cơ bản 1. Phương tiện đo là phương tiệnkĩ thuật để thựchiện phép đo, chúng có những đặctínhđolường đã được qui định. -Phương tiện đo đơngiản: mẫu, thiếtbị so sánh, chuyển đổi đolường -Phương tiện đophứctạp: máy đo(dụng cụđo), thiếtbịđotổng hợpvàhệ thống thông tin đolường. + Mẫ u: phương tiện đo dùng để sao lại đạilượng vậtlícógiátrị cho trướcvới độ chính xác cao. Chuẩn là mẫu có cấp chính xác cao nhất. Chuẩn là phương tiện đo đảmbảoviệcsaovàgiữđơnvị tiêu chuẩn. + Thiếtbị so sánh: phương tiện đo dùng để so sánh 2 đạilượng cùng loại để xem chúng “ = ”, “ > ”, “ < ” + Chuyển đổi đolường: phương tiện đodùngđể bi ến đổi tín hiệu thông tin đo lường về dạng thuậntiệnchoviệctruyềntiếp, biến đổitiếp, xử lí tiếpvàgiữ lại nhưng người quan sát không thể nhậnbiếttrựctiếp được(VD: bộ KĐ đolường; biến dòng, biếnápđolường; quang điệntrở, nhiệt điệntrở, ) Chương 1. Giới thiệu chung vềđo lường điệntử www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 10 + Dụng cụ đo: phương tiện đo dùng để biến đổi tín hiệu thông tin đo lường về dạng mà người quan sát có thể nhận biết trực tiếp được (VD: vônmét, ampe mét, ) + Thiếtbịđotổng hợp là các phương tiện đophứctạp, đanăng dùng để kiểmtra, kiểmchuẩnvàđolường các tham số phứctạp. + Hệ thống thông tin đolường: Hệ th ống mạng kếtnốicủa nhiềuthiếtbịđo, cho phép đolường và điềukhiểntừ xa, đolường phân tán Dụng cụđo Mức độ tự động hóa Dụng cụđo không tự động Dụng cụđo tựđộng Dạng củatín hiệu Dụng cụđo tương tự Dụng cụ đosố Phương pháp biến đổi Dụng cụ đobiến đổithẳng Dụng cụ đobiến đổicân bằng Các đạilượng đầuvào Dụng cụ đodòng điện Dụng cụ đotầnsố Chương 1. Giới thiệu chung vềđo lường điệntử Hình 1.1 –Sơđồphân loạitổng quan thiếtbịđo [...]... VD: Các cơ cấu chỉ thị , Ống tia điện tử, cơ cấu chỉ thị số dùng LED 7 đo n hay LCD 7 đo n… Nguồn cung cấp: cung cấp năng lượng cho máy và làm nguồn tạo tín hiệu chuẩn www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths Trần Thục Linh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 14 Chương 1 Giới thiệu chung về đo lường điện tử b) Máy đo đặc tính và thông số của mạch điện: Mạch điện cần đo thông s : mạng 4 cực, mạng 2 cực, các phần tử. .. www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths Trần Thục Linh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 12 Chương 1 Giới thiệu chung về đo lường điện tử 1. 3 Phân loại các máy đo a) Máy đo các thông số và đặc tính của tín hiệu: VD: Vôn mét điện tử, tần số mét, MHS, máy phân tích phổ, Tín hiệu mang thông tin đo x(t) Mạch vào Thiết bị biến đổi Thiết bị chỉ thị Nguồn cung cấp Hình 1. 2 – Cấu trúc máy đo tham số và đặc tính của tín hiệu x(t ):. .. đo: kiểm tra thông số của tín hiệu đầu ra Nó thường là vôn mét điện tử, thiết bị đo công suất, đo hệ số điều chế, đo tần số, - Nguồn: cung cấp nguồn cho các bộ phận, thường làm nhiệm vụ biến đổi điện áp xoay chiều của mạng lưới điện thành điện áp 1 chiều có độ ổn định cao d) Các linh kiện đo lường: các linh kiện lẻ, phụ thêm với máy đo để tạo nên các mạch đo cần thiết Gồm các điện trở, điện cảm, điện. .. quả đo 5 Sai số của phép đo gián tiếp www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths Trần Thục Linh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 19 Chương 2 Đánh giá sai số đo lường 2 .1 Khái niệm & nguyên nhân sai s : * Khái niệm sai s : là độ chênh lệch giữa kết quả đo và giá trị thực của đại lượng đo Nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh : thiết bị đo, phương thức đo, người đo * Nguyên nhân gây sai s : - Nguyên nhân khách quan: do... phần tử của mạch điện Sơ đồ khối chung: cấu tạo gồm cả nguồn tín hiệu và thiết bị chỉ thị, (hvẽ) VD: máy đo đặc tính tần số, máy đo đặc tính quá độ, máy đo hệ số phẩm chất, đo RLC, máy thử đèn điện tử, bán dẫn và IC; máy phân tích logic; máy phân tích mạng 4 cực… www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths Trần Thục Linh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 15 Chương 1 Giới thiệu chung về đo lường điện tử Nguồn tín hiệu... quy đổi + Độ phân giải: Chính là độ chia của thang đo hay giá trị nhỏ nhất có thể phân biệt được trên thang đo (mà có thể phân biệt được sự biến đổi trên thang đo) www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths Trần Thục Linh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 11 Chương 1 Giới thiệu chung về đo lường điện tử • Các đặc tính động: Phần lớn các thiết bị đo không đáp ứng tức thời ngay khi đại lượng đo thay đổi (do quán tính,... Linh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 16 Chương 1 Giới thiệu chung về đo lường điện tử c) Máy tạo tín hiệu đo lường: Bộ tạo sóng chủ Bộ biến đổi Bộ điều chế Nguồn cung cấp Mạch ra x(t) Thiết bị đo Hình 1. 4 – Cấu trúc máy tạo tín hiệu đo lường - Bộ tạo sóng ch : xác định các đặc tính chủ yếu của tín hiệu như dạng và tần số dao động, thường là bộ tạo sóng hình sin hay xung các loại - Bộ biến đổi: nâng cao... của đại lượng đo ΔX δ ct = 10 0% X thuc www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths Trần Thục Linh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 20 Chương 2 Đánh giá sai số đo lường - Sai số tương đối danh định: δ dd = ΔX 10 0% X do - Sai số tương đối qui đổi: là giá trị tuyệt đối của tỷ số giữa sai số tuyệt đối và giá trị định mức của thang đo δ qd = ΔX 10 0% X dm cấp chính xác của đại lượng đo Xdm= Xmax -Xmin : giá trị định... trị định mức của thang đo Nếu giá trị thang đo: 0÷Xmax Xdm=Xmax * Theo sự phụ thuộc của sai số vào đại lượng đo: - Sai số điểm 0 (sai số cộng) là sai số không phụ thuộc vào giá trị đại lượng đo - Sai số độ nhạy (sai số nhân) là sai số phụ thuộc vào giá trị đại lượng đo www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths Trần Thục Linh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 21 Chương 2 Đánh giá sai số đo lường * Theo vị trí sinh... hiệu x(t ): tín hiệu cần đo đưa tới đầu vào máy www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths Trần Thục Linh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 13 Chương 1 Giới thiệu chung về đo lường điện tử Mạch vào: truyền dẫn tín hiệu từ đầu vào tới Thiết bị biến đổi Thực hiện tiền xử lý tín hiệu vào như tiền khuếch đại, suy giảm, giới hạn băng tần, lọc nhiễu, phối hợp trở kháng,… nhưng không làm mất thông tin đo Mạch vào thường là . BÀI GIẢNG MÔN CƠ SỞ ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬ Giảng viên: Ths. TrầnThụcLinh Điệnthoại/E-mail: 0 914 932955; thuclinh_dt@yahoo.com Bộ môn: Kỹ thuật điệntử - Khoa KTDT1 Họckỳ/Nămbiênsoạn: Họckỳ 1/ 2009-2 010 www.ptit.edu.vn GIẢNG. 1/ 2009-2 010 www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 2 Sách tham khảo 1. Cơ sở kỹ thuật đo lường điệntử, Vũ Quý Điềm, nhà xuấtbản KHKT, 20 01 2. Đo lường điện- vô tuyến điện, Vũ. điệnt ử. www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 6 Chương 1. Giới thiệu chung v đo lường điệntử 1. 2. Các phương pháp đo 1. Phương pháp đo trựctiếp: dùng máy đo hay các mẫu đo