Đề Cương Đo Lường.docx

Lý thuyết.
Câu 1: Trình bày các đặc trưng cơ bản của kỹ thuật đo lường.
Có 6 đặc trưng cơ bản của phép đo: đại lượng đo, điều kiện đo, đơn vị đo, thiết bị
và phương pháp đo, người quan sát, kết quả đo
1) Đại lượng đo: là 1 thông số đặc trưng cho đại lượng vật lý cần đo.
Đại lượng đo được chia theo :
+) tính chất thay đổi của đại lượng đo: đại lượng đo tiền định và ngẫu nhiên
+) Cách biến đối tín hiệu đo: tín hiệu đo tương tự và tín hiệu đo số
+) Bản chất của đại lượng đo: đại lượng đo năng lượng, đo thông số của mạch
điện,các đại lượng đo phụ thuộc, các đại lượng đo không điện
2) Điều kiện đo: Các thông tin đo lường bao giờ cũng găn với môi trường sinh ra đại
lượng đo. Mơi trường đó là cả điều kiện môi trường tự nhiên và môi trường do con
người tạo ra.
3) Đơn vị đo:
Hệ thống đơn vị đo quốc tế (SI) có 7 đơn vị đo cơ bản:
+) Đơn vị chiều dài: mét (m)
+) Đơn vi khối lượng: kilogam (kg)
+) Đơn vị thời gian : giây (s)
+) Đơn vị cường độ dòng điện : Ampe (A)
+) Đơn vị nhiêt độ kelvin (°K)
+) Đơn vị cường độ sáng : Candela (Cd)
+) Đơn vị số lượng vật chất: mol
4) Thiết bị đo và phương pháp đo:
+) Thiết bị đo là thiết bị kỹ thuật dùng để gia cơng tín hiệu mang thơng tin đo thành
dạng tiện lợi cho người quan sát. Thiết bị đo gồm: thiết bị mẫu, thiết bị chuyển đổi đo
lường, dụng cụ đo lường, tổ hợp thiết bị đo lường, hệ thống thôn tin đo lường
+) Phương pháp đo là phép đo phụ thuộc vào các phương pháp nhận thông tin đo và
nhiều yếu tố khác nhau của đại lượng đo, điều kiên đo... phương pháp đo có nhiều có 2 loại
là phương pháp đo biến đổi thẳng và phương pháp đo so sánh.
5) Ngưịi quan sát: đó là người đo và gia công kết quả đo. Yêu cầu với người quan
sát là phải nắm bắt được phương pháp đo, điều kiện đo, đối tượng cần đo, biết sử

dụng dụng cụ đo phù hợp, biết gia công kết quả đo và kiểm ưa kết quả đo đã đạt
yêu cầu hay chưa.
6) Kết quả đo: là những con số kèm theo đơn vị đo hay những đường cong tự ghi, ghi
lại quá trình thay đổi của đại lượng đo theo thời gian. Thường kết quả đo sẽ có sai
số phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Tuy nhiên kết quả đo ở một mức nào đó có thê coi là
chính xác , gần với giá trị thực



Câu 2: Trình bày về Ampemet một chiều.


Câu 3: Trình bày về Vơn mét tương tự đo điện áp một chiều và xoay
chiều.



Câu 4: Trình bày Vơn mét số chuyển đổi thời gian.


Câu 5: Trình bày Fazơmét chỉ thị số.


Câu 6: Trình bày các phương pháp đo cơng suất trong mạch xoay chiều 3
pha


Câu 7: Trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của cảm biến
nhiệt ngẫu.
Cấu tạo:

2 dây dẫn M1, M2 có bản chất hóa học khác nhau được hàn với nhau thành 1
mạch điện kín, nếu nhiệt độ của 2 đầu mối hàn T1 và T2 khác nhau thì trong mạch
xuất hiện 1 suất điện động e có độ lớn phụ thuộc vào sự chênh lệch nhiệt độ giữa T1
và T2
Một số loại cặp nhiệu ngẫu sau:
- Cặp platin rodi/platin:
+Nhiệt độ làm việc ngắn hạn < 1600o C
+Nhiệt độ làm việc dài hạn < 1300o C
- Cặp chromel/Alumel:
+Nhiệt độ làm việc ngắn hạn < 1100 o C
+Nhiệt độ làm việc dài hạn < 900 o C
- Cặp chromel/coben
+Nhiệt độ làm việc ngắn hạn < 800 o C
+Nhiệt độ làm việc dài hạn < 600o C
- Cặp đồng/coben:
+Nhiệt độ làm việc ngắn hạn < 600o C
+Nhiệt độ làm việc dài hạn < 300o C
Mỗi cặp nhiệt gồm: vỏ bảo vệ, mối hàn, dây điện cực, sứ cách điện, bộ phận nắp đặt, vít nối
dây, dây nối, đầu nối dây.
Nguyên lý hoạt động:
Khi có sự chế lêch nhiệt độ giữa T1 và T2 thì trong mạch xuất hiện suất điện động:
e=k ( T 1−T 2 )=k ∆ T (k là hệ số thực nghiệm)
Thông thường cặp nhiệt ngẫu được chuẩn với T 0=0 , tuy nhiên trong quá trình đo T 0 ≠ 0 .
Vậy để bù nhiệt độ đầu tự do người ta dùng 2 phương pháp là dùng dây bù hoặc dùng cầu bù.
Ứng dụng:
Dùng trong lò nhiệt, những vùng có nhiệt độ khắc nhiệt,…


Câu 8: Trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của tốc độ kế
xung.

Tốc độ kế xung có hai loại là cảm biến từ trở biến thiên và tốc độ kế quang
1) Tốc độ kế xung từ trở biến thiên.
Cấu tạo:
Cấu tạo gồm một cuộn dây có lõi từ chịu tác đọng của từ trường nam châm vĩnh cửu. Cuộn
dây đặt đối diện với một đĩa quay làm bằng vật liệu sắt từ
có bánh răng. Đĩa được gắn với đối tượng đo.
1, Đĩa quay
2, Cuộn dây có lõi sắt từ
3, Nam châm vĩnh cửu
Nguyên lý hoạt động:
Khi đĩa quay → khe từ biến thiên → từ trở
mạch từ biến thiên → Φ qua cuộn dây biến thiên
→ trong cuộn dây xuất hiện s.đ.đ cảm ứng (e) có
tần số (f) tỉ lệ với tốc độ quay (n): f=n.p (p: số răng trên đĩa)
Biên độ E phụ thuộc hai yếu tố: - Khoảng cách giữa cuộn dây và đĩa quay:
khoảng cách càng lớn E càng nhỏ. - Tốc độ quay: Tốc độ quay càng lớn, E càng lớn
2) Tốc độ kế xung quang.
Cấu tạo:
Gồm 1 nguồn phát tín hiệu quang và 1 đầu thu quang
( Phôtodiot or phototranzitor). Đĩa quay được gắn với trục
quay gồm các vùng phản xạ hoặc các lỗ đĩa được bố trí
tuần hồn trên 1 hình trịn.
1, Nguồn sáng là một diot phát quang
2, Thấu kính hội tụ
3, Đĩa quay: đặt giữa nguồn sáng và đầu thu, có các lỗ bố
trí cách đều trên một vòng tròn.
4, Đầu thu là một photodiode hoặc phototranzitor.
Nguyên lý hoạt động:
- Khi đĩa quay, đầu thu chỉ chuyển mạch khi nguồn sáng, lỗ, nguồn phát sáng
thẳng hàng.

- Đầu thu quang nhận được một thông lượng ánh sáng thay đổi và phát tín hiệu
có tần số tỉ lệ với tốc độ quay nhưng biên độ không phụ thuộc tốc độ quay
Ứng dụng của tốc đô kế xung:
Đo tốc độ quay của động cơ.
Nếu ta dùng 2 tốc độ kế đặt vng góc với nhau trên cùng một trục quay thì ta
có thế xác định được chiều quay


Câu 9: Trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của cơng tơ thể
tích.
Cấu tạo:
Cơng tơ gồm 2 bánh răng 1 và 2 chuyển động ăn khớp với nhau. Dưới tác dụng của dòng chất
lỏng, bánh răng 1 và 2 chuyển động ngược chiều nhau

Nguyên lý hoạt động:
Cơng tơ đo thể tích chất lưu bằng cách đếm trực tiếp lưu lượng thể tích đi qua buồng chứa có
thể tích xác định của cơng tơ.
Khi chất lỏng đi vào lối vào của công tơ, bánh răng quay làm cho chất lỏng được đẩy sang
cửa ra. Trong 1 vòng quay của cơng tơ thể tích chất lỏng đi qua cơng tơ bằng 4 lần thể tích V 0
trục của 1 trong 2 bánh răng liên kết với cơ cấu ở ngồi cơng tơ.
Lưu lượng trung bình:
ΔV q v ( N 2−N 1 )
Qtb =
=
Δt
t 2−t 1
Trong đó:
qV - thể tích chất lưu chảy qua cơng tơ ứng với một vịng quay.
N1, N2 - tổng số vịng quay của cơng tơ tại thời điểm t1 và t2.
Ứng dụng:

Được ứng dụng trong các đồng hồ nước

Câu 10: Trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của lưu lượng
kế điện từ.
Cấu tạo:


Gồm một ống kim loại khơng từ tính bên trong có phủ vật liệu cách điện, ống đặt giữa 2 cực
của 1 nam châm sao cho trục ống vng góc với đường sức của từ trường. 2 điện cực trên
ống được nối với mV kế.

Ngun lý:
Khi chất lưu có tính dẫn điện chảy qua ống, nó cắt các đường sức của từ trường làm cho trên
4B
Q
2 điện cực xuất hiện 1 sức điện động cảm ứng: E=
πDD

( )

Trong đó:
D: đường kính trong của ống.
B: cường độ từ trường.
Q: lưu lượng thể tích của chất lưu.
Khi B= const thì sức điện động E tỉ lệ với Q. Đo E sẽ tính được ra Q.
Ứng dụng:
Lưu lượng kế điện từ được ứng dụng để đo lưu lượng của chất lưu có độ dẫn điện
g≥

(10−6 ÷ 10−5 ) s

m

Ưu điểm: đo lưu lượng không cần đo tỉ trọng chất lỏng, các phần tử hạt, bọt khí và tác động
của mơi trường(nhiệt độ, áp suất). Nếu không làm thay đổi độ dẫn điện của chất lỏng thì sẽ
khơng ảnh hưởng đến kết quả đo. Với đường kính ống từ 10 – 1000mm có thể đo lưu lượng
từ 1 – 2500 m 3 /h với cấp chính xác 1- 2,5.


Câu 11: So sánh lôgômét từ điện và lôgômét điện từ


Câu 12: So sánh cơ cấu chỉ thị từ điện và cơ cấu chỉ thị điện từ


Câu 13: So sánh tần số kế chỉ thị số đo tần số lớn và đo tần số nhỏ


Câu 14: So sánh ôm mét sơ đồ nối tiếp và ôm mét sơ đồ song song


Câu 15: So sánh 2 sơ đồ đo điện trở bằng vônmét và ampemet


Câu 16: So sánh phương pháp đo khoảng thời gian bằng cách biến đổi thành số xung tỉ
lệ với nó và phương pháp biến đổi tọa độ thời gian.


Câu 17: So sánh nhiệt kế điện trở oxyt bán dẫn và nhiệt kế điện trở kim loại.
 Giống nhau: Nguyên lý chung là phụ thuộc vào sự thay đổi điện trở suất của vật liệu
theo nhiệt độ

Cấu tạo

Nguyên lý hoạt
động

Oxyt bán dẫn
-Được làm từ hỗn hợp các oxit
bán dẫn đa tinh thể MgO,
MgAl2O4, Mn2O,…
-Hỗn hợp oxit được trộn theo tỉ
lệ thích hợp sau đó nén định
dạng và thiêu kết ở nhiệt độ
khoảng 1000 độ C
-Các dây nối kim loại được hàn
tại 2 điểm trên bề mặt và được
phủ bằng 1 lớp kim loại

Hoạt động dựa vào sự thay đổi
điện trở của oxit bán dẫn khi
nhiệt độ thay đổi, với nhiệt kế
điện trở oxit bán dẫn ta có biểu
thức sau:
1 1
B( − )
T T0

Ưu, nhược điểm

 Khác nhau:

R ( T )=R0 . e
Trong đó:
R0: giá trị điện trở của cảm biến
tại 0 o C
B: là hệ số thực nghiệm
-Dải làm việc từ vài độ đến
300°C.
-Có độ nhạy nhiệt rất cao, có
thể đo nhiệt độ tại từng điểm,
thời gian hồi đáp nhỏ.

Kim loại
-Dựa vào dải nhiệt độ cần đo và
các tính chất đặc biệt người ta
thường làm điện trở bằng platin,
niken, ngồi ra có thể dùng Cu,
wonfram.
Nhiệt điện trở kim loại có 2 loại:
+) Nhiệt kế cơng nhiệp: Để sử
dụng cho mục đích cơng nghiệp,
các nhiệt kế phải có vỏ bọc tốt
chống được va chạm mạnh và
rung động, điện trở kim loại được
cuốn và bao bọc trong thuỷ tinh
hoặc gốm và đặt trong vỏ bảo vệ
bằng thép.
+) Nhiệt kế bề mặt: dùng để đo
nhiệt độ trên bề mặt vật rắn.
Chúng thường được chế tạo bằng
phương pháp quang hoá và sử

dụng vật liệu làm điện trở là Ni,
Fe-Ni hoặc Pt
Hoạt động dựa vào sự thay đổi
điện trở của vật liệu khi nhiệt độ
thay đổi, với nhiệt kế điện trở kim
loại ta có biểu thực sau:
R ( T )=R0 .[1+ AT + BT 2 +C T 3 ]
Trong đó:
A, B, C: là hệ số thực nghiệm
R0 : giá trị điện trở của cảm biến
tại 0 o C
-Ưu điểm:
+Dải làm việc từ -200°C đến hơn
1000độ C
+Độ nhạy và độ chính xác khá
cao.
-Nhược điểm:
+Niken thì dễ bị oxi hóa,
+Đồng có điện trở suất bé làm
tăng kích thước chế tạo.


Câu 18: So sánh áp kế vi sai kiểu chuông và áp kế vi sai kiểu phao.

 Giống nhau: Đều là áp kế vi sai dựa trên nguyên tắc cân bằng thủy tĩnh
 Khác nhau:
Cấu tạo

Nguyên lý hoạt
động

Vi sai kiểu chng
Gổm 1 chng nhúng trong
chất lỏng làm việc chứa trong
bình, chuông đước gắn với cơ
cấu chỉ thị.

Khi áp suất trong và ngồi
chng bằng nhau thì nắp
chng ở vị trí cân bằng. Khi
có sự biến thiên của độ chênh
lệch áp suất P1−P2 thì chng
được nâng lên và khi đạt cân
bằng ta có:
f
H=
.( P1 −P 2)
∆ f . g ( ρm−ρ )

[

Ứng dụng

]

Trong đó:
f: diện tích tiết diện trong của
chng.
∆ f : diện tích tiết diện thành
chng.

H: chênh lệch mức chất lỏng ở
ngồi và trong chng
Áp kế vi sai kiểu chng có độ
chính xác cao, có thể đo được
áp suất thấp và áp suất chân
khơng

Vi sai kiểu phao
Gồm 2 bình thơng nhau. Bình lớn
có tiết diện S lớn, bình nhỏ có tiết
diện S nhỏ. Chất lỏng làm việc bên
trong là thủy ngân hay dầu biến áp.
Khi đo áp suất lớn, p1 được đưa vào
bình lớn, áp suất nhỏ p2 được đưa
vào bình nhỏ. Để tránh chất lỏng
làm việc phun ra ngoài khi cho áp
suất tác động về 1 phía người ta mở
van ở giữa. Khi áp suất 2 bên cân
bằng nhau van được khóa lại.
Khi có sự chênh lệch áp suất p1và
p2 , mức chất lỏng trong bình lớn
thay đổi ( H 1thay đổi) phao của áp
kế dịch chuyển và qua cơ cấu chỉ
thị làm quay kim chỉ thị trên đồng
hồ đo.
1
H 1=
( p1− p2 )
F
1+ ( ρm−ρ ) g

f
Trong đó:
g: gia tốc trọng trường.
ρm : trọng lượng riêng của chất lưu
làm việc.
ρ: Trọng lượng riêng của chất lưu
hoặc khí cần đo

( )

Áp kế vi sai kiểu phao dùng để
đo áp suất tĩnh không lớn hơn
25MPa. Khi thay đổi tỉ số F/f (bằng
cách thay ống nhỏ) ta có thể thay
đổi được phạm vi đo. Cấp chính
xác của áp suất kế loại này cao (1;
1,5) nhưng chứa chất lỏng độc hại
mà khi áp suất thay đổi đột ngột có
thể ảnh hưởng đến đối tượng đo và
môi trường