Đo tần số bằng phương pháp cộng hưởng trong kỹ thuật đo lường điện tử

Đề tài:
đo tần số bằng
phương pháp cộng hưởng
Mục lục
1. Khái niệm.
2. Sơ đồ khối và nguyên lý.
3. Phân loại.
4. Tính toán sai số.
5. Ứng dụng.
6. Tài liệu tham khảo.
1. Khái niệm.
Đo tần số bằng phương pháp cộng hưởng là phương pháp dựa trên nguyên lý
dùng tác dụng chọn lọc tần số của mạch cộng hưởng. Khi tần số cần đo trùng
khớp với tần số điều chỉnh thì trong mạch cộng hưởng sẽ sảy ra hiện tượng
sóng dừng.
Fx điều chỉnh
Fx cần đo
2. Sơ đồ khối hệ thống.

Đầu vào fx
Mạch cộng
hưởng
Bộ phận
chỉ thị
Bộ phận
ghép
Bộ phận điều
chỉnh

Bộ phận chính là mạch cộng hưởng.


Bộ phận ghép tạo dao động kích thích cho mạch cộng
hưởng lấy từ nguồn cần đo Fx

Bộ phận điều chỉnh dùng để điều chỉnh tần số mốc cần đo,
cấu tạo của bộ phận này phụ thuộc vào mạch cộng hưởng.

Bộ phận chỉ thị dùng để hiển thị tần số gây ra cộng hưởng
tại bộ phận cộng hưởng.(Bộ phận này thường là vôn-mét
tách sóng).
3: phân loại.

Các loại
mạch cộng
hưởng
L, C
tập trung
L, C
phân bố
L phân bố,
C tập trung
3.1: tần số mét cộng hưởng có tham số tập
trung.
-
C và L đều là các linh kiện có thông số tập
trung. Bộ phận điều chỉnh cộng hưởng
chính là tụ biến đổi C có thang khắc độ
theo đơn vị tần số.
-
Ufx được ghép vào mạch cộng hưởng
thông qua cuộn ghép Lg.

-
Mạch chỉ thị cộng hưởng là mạch ghép hỗ
cảm giữa cuộn dây L2 và L và được tách
sóng bằng điốt và chỉ thị bằng cơ cấu đo
từ điện.
3.1: tần số mét cộng hưởng có tham số tập
trung.
-
Khi đo ta đưa U vào và điều chỉnh tụ C để
mạch cộng hưởng. Khi đó cơ cấu đo sẽ chỉ
thị cực đại.
-
Tần số mét loại này thường dùng trong
dải sóng: 10kHz ÷ 500 MHz.
-
Sai số: (0,25-3)%
3.2: tần số mét cộng hưởng có tham số
phân bố dùng cáp đồng trục.
-
mạch cộng hưởng là 1 đoạn cáp đồng trục có nối tắt 1 đầu, đầu kia được
nối bằng 1 piston P có thể dịch chuyển dọc trục bởi hệ thống răng cưa
xoắn ốc có khắc độ.
-
Vòng thép Vg đưa t/h vào, vòng Vđ ghép t/h ra mạch chỉ thị cộng hưởng.
-
Khoảng không gian bên trong piston thay đổi chính là thay đổi điện dung
điều chỉnh.
3.2: tần số mét cộng hưởng có tham số
phân bố dùng cáp đồng trục.
-

Các chỗ ghép đều ở gần vị trí nối tắt cố định sao cho các vị trí này gần với vị trí
bụng sóng để khi có chiều dài tương đương Ltđ= λ/2 thì thiết bị chỉ thị sẽ báo
cực đại.
-
Khi dịch chuyển piston với đội dài bằng bội số nguyên lần λ/2 sẽ đạt cộng
hưởng , có thể xác định bước sóng bằng cách lấy 2 điểm cộng hưởng lân cận l1=
nλ/2, l2= (n-1)λ/2; l1-l2= λ/2.
-
Kết quả bước sóng đo được của tín hiệu siêu cao tần xác định
bởi công thức: λ=2(l1-l2)
-
Bước sóng (tần số ) được khắc đều trên piston.
- tần số mét loại này thường dùng trong dải sóng từ 3-20cm.
- Do hệ số có phẩm chất cao (khoảng 5000) nên sai số của nó
bằng 0,5%.
3.2: tần số mét cộng hưởng có tham số
phân bố dùng cáp đồng trục.
3.3: Tần số mét cộng hưởng có tham số
phân bố dùng ống dẫn sóng.
- Ống dẫn sóng có thể là ống dẫn sóng chữ
nhật hay ống sóng tròn.
-
Piston P có thể điều chỉnh dọc theo ống bởi
hệ thống róng răng cưa xoắn ốc được khắc
tần số. Năng lượng kích thích hốc cộng
hưởng được ghép qua lỗ hổng G trên thành
được nối tắt của ống.
3.3: Tần số mét cộng hưởng có tham số
phân bố dùng ống dẫn sóng.
- Khi điều chỉnh piston P để có Ltd = nλ/2 thì

thiết bị sẽ chỉ thị cực đại.
-
Tần số mét với hốc cộng hưởng thích hợp
với dải sóng nhỏ hơn 3cm.
-
Do đó có hệ số phẩm chất cao (khoảng
30.000) nên sai số của nó nhỏ khoảng
(0,01- 0,05)%.
4: tính toán sai số
- Các nguyên nhân cơ bản gây sai số của phép đo tần số bằng phương
pháp cộng hưởng là: sai số do xác định điểm cộng hưởng không chính
xác, nhiệt độ, độ ẩm và sai số do khắc độ.
-
Phương trình đường cong của mạch cộng hưởng
4: tính toán sai số
với: u0 là điện áp của mạch cộng hưởng khi f=f0
fo là tần số cộng hưởng của mạch.
Q là hệ số phẩm chất của mạch cộng hưởng.
a, Nếu đặc tính tách sóng của bộ chỉ thị là đường thẳng, nghĩa là trị số
chỉ thị bằng:
α= Ku thì phương trình trên có dạng:

-
K là hệ số truyền đạt của bộ tách sóng.
-
α0 = Ku0 là trị số chỉ thị cực đại của bộ chỉ thị cộng hưởng.
-
Sai số cực đại M tại f0
Với Δα=α-α0
- Sai số tương đối cực đại:

4: tính toán sai số
b, Nếu đặc tuyến tần số bậc 2, hay tín hiệu đưa vào bộ tách sóng
rất nhỏ và dùng đồng hồ chỉ thị có độ nhạy cao:
α= K
ta có công thức:


4: tính toán sai số

là trị số của đồng hồ khi cộng hưởng.

Công thức sai số cực đại và tương đối cực đại:

Kết luận: hệ số phẩm chất của mạch đo càng lớn thì sai số
càng nhỏ, độ chính xác của phép đo càng lớn.
4: tính toán sai số
5: Ứng dụng.

Máy cộng hưởng từ.
Chụp cộng hưởng từ, hay đầy đủ
là chụp cộng hưởng từ hạt
nhân, là một phương pháp thu
hình ảnh của các cơ quan trong
cơ thể sống và quan sát lượng
nước bên trong các cấu trúc của
các cơ quan. Ảnh cộng hưởng từ
hạt nhân dựa trên một hiện tượng
vật lý là hiện tượng
cộng hưởng từ hạt nhân.
5: Ứng dụng.


MÁY ĐO CÁP QUANG OTDR
Máy đo cáp quang là máy đo các
thông số về cáp quang như thông
số về độ dài tuyến cáp, điểm đứt,
về suy hao điểm hàn, suy hao tại
các điểm uốn cáp, suy hao tại các
mối nối, mang xông, suy hao đầu
nối, công suất phát, công xuất thu,
độ nhạy, góc, đường kính sợi, độ
tán xạ, nhận biết sợi quang, đo
thông mạch

Và nhiều thiết bị đo khác sử dụng nguyên lý cộng
hưởng này trên thực tế.
5: Ứng dụng.
6. Tài liệu tham khảo.

Cơ sở kỹ thuật đo lường điện tử- Vũ Quý Điềm.

Đo lường điện- vô tuyến điện Vũ Như Giao và
Bùi Văn Sáng, học viện Kỹ Thuật Quân Sự 1996.

Nguồn internet.