Slide đo độ di pha trong kỹ thuật đo lường

ĐO Đ DI PHAỘ
1 Đo đ di phaộ
Các phương pháp:

• phương pháp biến đổi độ di pha thành khoảng thời gian

• phương pháp vẽ dao động đồ

• phương pháp biến đổi độ di pha thành điện áp

1.1 Đo di pha bằng pp đo khoảng thời
gian
Là phương pháp phổ biến để đo pha
Nguyên lí:
+ Biến đổi các điện áp có dạng hình sin thành các xung nhọn
tương ứng với các thời điểm mà điện áp biến đổi qua giá trị 0
với giá trị đạo hàm cùng dấu.
+ Khoảng thời gian giữa 2 xung
gần nhau của 2 điện áp đo tỉ lệ
với góc di pha của chúng.
ω= 2πT và φ=ωΔT
φ = 2π (rad ) hay φ0 = 3600


Pha mét dùng mạch đa hài đồng bộ
• Các điện áp hình sin cần đo độ di pha được đưa vào 2 đầu vào I và II
• Điện áp hình sin được biến đổi thành các xung vuông nhờ Mạch Khuyếch đại hạn chế và
Đa hài đồng bộ, rồi được đưa đến Mạch vi phân phân bố.
• (Các chu kì dao động bản thân của bộ đa hài được chọn sao cho nó lớn hơn
chu kì của điện áp đo có tần số thấp nhất)
• Đầu ra của Mạch vi phân phân bố là các xung nhọn, được đưa tới khống chế hai bộ Đa

hài đồng bộ I và II.
• Đầu ra của 2 bộ đa hài này được đưa tới một mạch tổng hợp, mạch này có
đồng hồ để đo thời gian lệch giữa các xung, cũng là góc di pha φ của 2 điện áp.
M ch vi phân phân b :ạ ố

đầu ra của nó đưa tới
đầu vào Bộ đa hài đồng
bộ I chỉ các xung nhọn
dương tương ứng với
sườn trước của xung vuông
đường thứ nhất và các xung
nhọn âm (hình d) tương ứng
với sườn sau của xung vuông
đường thứ 2
• Đưa tới Bộ đa hài đồng
bộ II chỉ các xung nhọn
dương (hình d) của đường
thứ 2 và các xung nhọn âm
(hình c) đường thứ nhất
xác định độ rộng của các
xung đưa ra (hình đ, e)
I0= Im
φ0 = 1800 Im


1.2. Pha mét ch th sỉ ị ố
Chức năng các khối:
• Mạch vào: thực hiện tiền xử lý tín hiệu vào,
lọc nhiễu.
• Tạo dạng xung: biến đổi tín hiệu vào tạo ra

các xung đo cực tính có chu kỳ T=chu kỳ tín
hiệu vào Ux1, Ux2
• Trigger: tạo ra xung vuông có độ rộng và chu
kỳ T chính là nhờ Ux1, Ux2 (Ux1 được đưa vào
đầu thiết lập S của Trigger, Ux2 được đưa vào
đầu xoá R của Trigger)
• Tạo xung đếm chuẩn có chu kỳ Tch (chu kì đếm chuẩn)
• Tạo xung đo: chia tần số xung đếm chuẩn tạo ra xung đo có
độ rộng Tđo

Hình 5.17 - S đ kh i c a phamet sơ ồ ố ủ ố
b/ Nguyên lý làm vi c:ệ
Xung UT từ Trigger sẽ điều
khiển đóng mở khóa 1.Mỗi
khi có xung,xung đếm Uch
từ bộ tạo xung điếm chuẩn
sẽ được đưa qua khóa 1 và
đầu ra của khóa 1 là xung Unx
là một chuỗi gồm nhiều nhóm
xung đếm và được đưa vào
khóa 2
• Xung đo Uđ
điều khiển đóng mở khoá 2
trong thời gian có xung đo Tđo
.
• Ta có góc lệch pha giữa 2 tín
hiệu U1 (t) và U2 (t) là
Δφ=3600 , ΔT = nTch
(n là số xung của 1 nhóm xung,
Tch là chu kỳ xung đếm chuẩn).



1.3. Đo đ di pha b ng ph ng pháp v ộ ằ ươ ẽ
dao đ ng độ ồ
1. Phương pháp dùng
quét tuyến tính:
U1 = Um1 sin ( ωt + φ1)
U2 = Um2 sin ( ωt + φ2)
Δφ=φ1 – φ2 =3600.
2. Phương pháp Lixazu:
Giả thiết đo độ di pha của t/hiệu qua một M4C. Phương
pháp này có thể sử dụng
Oxilo 1 kênh hoặc 2 kênh. Giả sử ta sử dụng ôxilô 2
kênh, sơ đồ như hình 5-20


+ điều chỉnh oxilo ở
Chế đố quét lixazu:
Chọn chuyển mạch X-Y
Vert.Mode → CH2 = UCH2
→ Kênh Y
Source → CH1 = UCH1
→ kênh X Hình 5.20
+ Điều chỉnh hệ số lệch pha để nhận được dao động đồ Lixazu
nằm chính giữa và trong giới hạn màn hình
Volts/div (CH1 và CH2)
POS-Y (CH1)
POS-X
*Dao động đồ sẽ có dạng đường thẳng hoặc đường Elip.
+ Xác định gốc trung tâm của dao động đồ: đưa

các chuyển mạch kết nối đầu vào của cả 2 kênh về
vị trí GND, trên màn hình sẽ là 1 điểm sáng, dịch
chuyển điểm sáng đó về chính giữa màn hình.
+ Đưa các chuyển mạch kết nối đầu vào về vị trí AC,
khi đó sẽ nhận được dao động đồ có dạng đường thẳng
hoặc Elip.
+ Xác định góc lệch pha:
|sin Δ φ| = = ═> |Δ φ| = arcsin (
= arcsin (


I1.Đo kho ng th i gianả ờ
* Máy đếm điện tử
+ Các thiết bị đo số dùng để đo các thông số của tín
hiệu như : tần số mét số,pha-mét số,…và các loại máy
đo dùng để đo các thông số của mạch điện như : đo
điện dung,điện trở,đo hệ số phẩm chất,đo tổn hao, hầu
như có chung một bộ phận cơ sở là máy đếm điện tử
chỉ thị số
a,Cấu tạo sơ đồ khối
b,Các nguồn gây sai số của thiết bị đếm điện tử
có 3 nguồn gây sai số chủ yếu :
+, Sai số của nguồn tín hiệu tần số chuẩn là : do nguồn
tạo dao động tần số chuẩn có tần số không ổn định,khi đo
tần số cao thì sai số này tương đối đáng kể
+, Sai số do các flip-flop là sai số do các tri-gơ được sử
dụng trong thiết bị như tri-gơ mạch cửa, tri-gơ mạch điều
khiển, tri-gơ mạch đếm.
+, Bản thân của tín hiệu còn là nguồn gây sai số do sự
không đồng bộ của xung cửa và xung đếm.Trong khoảng

thời gian bằng độ rộng xung cửa có thể làm cho số lượng
xung đếm lớn hơn hay bé hơn so với trị số trước,tùy vào
thời điểm đóng mở cửa xung
Bộ đếm trong thiết bị đo số
Bộ đếm trong thiết bị số được sử dụng rộng rãi trong
nhiều lĩnh vực khác nhau,trong thiết bị điều
khiển,trong máy tính,máy đo để phân chia tần số,điều
khiển thiết bị làm việc theo chương trình
a) Cấu tạo
Trong may đo sử dụng thông dụng là tri-gơ tĩnh, mỗi
tri-gơ đóng vai trò một phần tử nhớ nhị phân, phần tử
nhớ có hai trạng thái cân bằng ổn định của flip-flop.
Mỗi trạng thái biểu thị bằng một mã cơ số 2
b, bộ đếm nhị phân
Bộ đếm nhị phân thường gồm nhiều mạch
tri-gơ nối tiếp nhau,thường dùng bộ đếm nhị phân để
chia tần,bộ chia thời gian trong các thiết bị đo nhiều kênh
Về cấu tạo có:

+ Bộ đếm cộng
+ Bộ đếm trừ
+ Bộ đếm thuận nghịch
Cả 3 bộ đếm này đểu được dùng trong thiết bị đo để làm
tăng khả năng và chức năng đo

Ví dụ về bộ đếm cộng:
Dung lượng đếm là K==16. Bộ đếm có 16 trạng thái
ổn định khác nhau để biểu diễn 16 số theo mã cơ số 2
với từ mã 4 bit (từ 0000 đến 1111)




Ví dụ về bộ đếm trừ
Giả sử bộ đếm đã có số 1100. Khi có 1 xung đếm vào T1, vì
ghép ở đầu ra A của tri-gơ, nên T1 chuyển từ 0 → 1, từ A1
có xung tác động lên T2 làm T2 chuyển từ 0 → 1, và A2
ghép sang T3, làm T3 chuyển từ 1 → 0, T4 không có tác
động gì nên vẫn ở trạng thái 1. Kết quả là sau khi đếm 1
xung bộ đếm có số 1011 tương ứng bớt đi 1 đơn vị, tiếp tục
như thế thì sẽ đếm đến 0000.
Ví du bộ đếm thuận nghịch
Bộ đếm này có thể thực hiện theo cách cộng
hoặc theo cách trừ
C, Bộ đếm thập phân
Trong kỹ thuật đo lường phải dùng bộ đếm thập phân
vì lý do đơn giản là con người chúng ta đã quen sử
dụng cơ số 10 trong đo đếm

Có 2 phương pháp thực hiện cấu tạo đếm thập phân
chủ yếu là :
+ Dùng các phần tử có 10 trạng thái ổn định.
+ Dùng cách mắc nối tiếp các mạch đếm nhị phân và

có thực hiện phản hồi.
Bộ giải mã trong thiết bị đo số
Công dụng : khi thiết bị đo số làm việc,đầu ra của bộ đếm là
dãy số nhị phân,để tiện cho việc quan sát và đọc kết quả đo
cần phải chuyển đổi thành dãy số thập phân và được đưa tới
thiết bị chỉ thị để hiện thị kết quả đo được,đó là nhiệm vụ
của bộ giải mã

Cấu tạo bộ giải mã 2-10
sơ đồ logic
Tối thiểu phải dùng 4
tri-giơ để tạo nên bộ đếm
cơ số 10,số trạng thái là
24 = 16 dùng 10 thừa 6
trạng thái
Bộ giải mã dùng ma trận đi-ốt
trong thiết bị đo số này,loại này được dùng nhiều vì
đơn giản về linh kiện và chừng mực nào đó,nó vẫn
đảm bảo được độ tác động nhanh
Bộ giải mã hình tháp

Nguyên tắc cấu tạo: Trước tiên thực hiện giải mã
giữa hai biến nào đó, kết quả được một biến mới
(giải mã bậc 1). Sau đó tiếp tục giải mã biến giữa
biến mới này với biến logic thứ 3(giải mã bậc 2), cứ
thế tiếp tục Như vậy khi chọn biến logic cho bậc
giải mã, bậc thấp rất quan trọng, nó quyết định số
phần tử logic dùng cho mạch giải mã
Bộ giải mã nhiều bậc

Nguyên lí: Đầu tiên thực hiện đồng thời sự giải mã giữa
các đôi biến một. Sau đó lấy đầu ra của hai bậ giải mã
bậc thấp làm đầu vào của bộ giải mã bậc cao hơn.sự lựa
chọn biến để tổ hợp giải mã trước sau cũng có quyết
định đến số lượng phần tử logic của mạch điện
Bộ giải mã hỗn hợp
Mạch giải mã hỗn hợp cho phép giảm đáng kể các
phần tử cần thiết để thực hiện toán tử logic, do đó

mạch điện cũng đơn giản đi rất nhiều.End