Đề tài đo tần số bằng phương pháp ngoại sai trong kỹ thuật đo lường điện tử

Chủ đề: Đo tần số bằng phương pháp
ngoại sai

Mục tiêu:

- Nắm được nguyên lý của phương pháp đo
- Biết được cách đo và ưu ,nhược điểm của
phương pháp
Một số khái niệm cơ bản

Tần số là số chu kì của 1 dao động trong một đơn vị thời gian.

Đặc điểm của phép đo tần số:

Là phép đo có độ chính xác cao nhất trong kĩ thuật đo lường nhờ sự phát triển vượt bậc của
việc chế tạo các mẫu tần số có độ ổn định và chính xác cao.

Lượng trình đo rộng (đến 3.10
11
Hz).Lượng trình đo được phân thành các dải tần số khác
nhau.
Các cách đo tần số

PP cầu
PP cộng
hưởng
Dùng dao động
đồ của ôxilo
PP đếm xung PP ngoại sai
Bằng các mạch điện có tham số phụ
thuộc tần số

Phương pháp số
Phương pháp so sánh
PP xác định
nhiều chu
kì
PP xác định
1 chu kì
PP ngoại sai
Nguyên lý chung của phương pháp đo
So sánh tần số cần đo với tần số có độ ổn định cao của một nguồn tần số dùng làm chuẩn để so
sánh(bộ tạo dao động ngoại sai).
Có
3
phương pháp:
- phách
1
lần
- phách
2
lần
- Phương pháp nội suy

1:Phương pháp phách một lần.
Sơ đồ khối
Cách đo

Đưa vào bộ biến tần đồng thời điện áp của tần số cần
đo fx và điện áp của bộ ngoại sai fng

Biến đổi tần số ngoại sai để đạt tới trị số

F
ph
=f
x
– f
ng
=0

Khi F
ph
= 0 bộ phận chỉ thị sẽ xác định và đó chính là
tần số cần đo
Trong đó:F
ph
là tần số phách.
Sai số trong trường hợp này có thể giảm xuống tới 2-4 Hz
F
x
=
Vì khi so sánh giữa Fx và fng thì sẽ có 2 trường hợp xảy ra:
TH1: Fx>fng1 khi đó Fph= Fx-fng1
 Fx=fng1+ Fph
TH2: Fx<fng2 khi đó Fph=fng2-Fx
 Fx=fng2-Fph
Mặc dù Fph là đại lượng thay đổi phụ thuộc fng nhưng đối
với cùng 1 người thì ngưỡng nghe được sẽ không đổi  Fph
ở đây sẽ không đổi.

Vì khi so sánh giữa Fx và fng thì sẽ có 2 trường hợp xảy ra:


TH1: Fx>fng1 khi đó Fph= Fx-fng1

 Fx=fng1+ Fph

TH2: Fx<fng2 khi đó Fph=fng2-Fx

 Fx=fng2-Fph

Mặc dù Fph là đại lượng thay đổi phụ thuộc fng nhưng đối với cùng 1 người thì ngưỡng nghe được sẽ không
đổi  Fph ở đây sẽ không đổi.
Nhược điểm :
Khi tần số f
x
gần tần số f
ng
=> có thế xuất hiện tượng lôi kéo tần số dẫn đến sai số tăng
lên.Để giảm bớt sai số ta dùng phương pháp phách 2 lần.
2: Phương pháp phách 2 lần

Biến tần 1 Biến tần 2 Chỉ thị
Ngoại sai 1
Ngoại sai 2
fx

Đầu ra của bộ biến tần 1 có tần số F=f
ng
-f
x
nằm trong băng tần số của bộ ngoại sai thứ 2.Đầu
ra của bộ biến tần thứ 2 có xuất hiện tần số hiệu F

ph
=F-f
ng
.Biến đổi của bộ ngoại sai thứ hai
Fng thì có thể đạt tới cân bằng F=f
ng
(F
ph
=0). Do đó: f
x
=f
ng
-F

Nhưng trong trường hợp này cũng có thể là f
x
=f
ng
+F vì khi đó ở đầu ra của bộ biến tần thứ
nhất có tần số F=f
x
-f
ng
. Như vậy:

f
x
=f
ng1
-F


f
x
=f
ng2
+F± ∆F

Do đó:

f
x
=

∆F là sự dịch chuyển vì sự không ổn định của bộ ngoại sai thứ 2

Nhược điểm
Đo tần số bằng phương pháp ngoại sai thì cần có bộ tạo dao động có thể điều chuẩn tần số liên
tục với trị số nhỏ được.thực hiện được bộ tạo dao động điều chuẩn tần số được như vậy đồng
thời lại có độ ổn định tần số cao là một vấn đề khó .
3 :Phương pháp nội suy
Dùng 2 bộ tạo dao động,một bộ có thể điều chỉnh nhỏ tần số với thang khắc độ đường thẳng
dùng làm bộ ngoại sai,bộ thứ 2 thì có độ ổn định tần số cao,và có phổ tần số đã xác định.bộ thứ 2
dùng để chuẩn cho bộ thứ nhất.


Đưa vào bộ biên tần điện áp của tần số cần đo f
x
và điện áp của bộ ngoại
sai nội suy,với phách bằng 0,ta ghi lại trị số đọc trên thang khắc độ của bộ

ngoại sai nội suy,với độ khắc là α
x

Cắt tiếp điện áp có tần số f
x
mà đưa vào bộ biến tần là
điện áp của bộ thạch anh chuẩn .tại 2 phía của khắc độ
α
x
của bộ ngoại sai nội suy xác định hai lần đo với
phách bằng không cho các sóng hài bậc n: (f
n
),và bậc
n+1: f
n

+1
của bộ thạch anh chuẩn.ta ghi lại hai trị số
đọc trên trang khắc độ này là α
n
và α
n +1
khi đó sẽ có
được 1 đường thẳng như hình 3.2

Tính được f
x
theo α
x
như sau:

Tính f
x
theo α
Do đó
f
x
=f
t.a
( n +
Trong đó: f
t.a
là tần số cơ bản của thạch anh chuẩn.
F
n
=n.f
t.a
và f
n+1
=(n+1)f
t.a
Ví dụ phân tích nguyên lí đo của 1 tần số mét thực tế đại diện cho phương pháp đo ngoại sai nội suy
Quá trình đo:
Đầu tiên bật điện cho bộ ngoại sai điều chỉnh sơ bộ làm việc,khi độ ổn định tần số của bộ này đạt yêu cầu
rồi thì điều chỉnh và ghi lại tần số này để xác định bậc sóng hài của tần số đo:
n = (f
ng.s
là tần số của bộ ngoại sai điều chỉnh sơ bộ)

Sau đó đưa tới bộ biến tần cả điện áp của bộ ngoại sai điều chỉnh sơ bộ và bộ ngoại sai điều chỉnh chính
xác.Do vậy các phách bằng 0 nhận được là phách giữa tần số cơ bản của bộ ngoại sai điều chỉnh sơ bộ và

mỗi phân lượng sóng hài của bộ ngoại sai điều chỉnh chính xác.
Sau đó xác định thứ tự bậc của sóng hài của bộ ngoại sai điều chỉnh chính xác theo tần số của bộ điều
chỉnh sơ bộ:
m= (f
ng.ch
là tần số cua bộ ngoại sai điều chỉnh
chính xác)
Như vậy tần số cần đo:
f
x
= n.m(f
ng.ch
+ f
n
)
với f
n
=n.f
t.a

C
l
i
c
k

i
c
o
n

t
o

a
d
d

p
i
c
t
u
r
e
Thanks you everybody
The end