Định Nghĩa Và Phân Loại Phép Đo.pdf

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.85 MB, 28 trang )

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAMKHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ </b>

<b>BÀI TẬP LỚN</b>

<b>MÔN HỌC: ĐO LƯỜNG ĐIỆN- ĐIỆN TỬ</b>

<b>ĐỀ TÀI: ………..………..</b>

<b>Giáo viên hướng dẫn: Ths.Nguyễn Hữu Châu MinhSinh viên thực hiện: ………Huỳnh Tấn Phát………..</b>

<i>Mã số SV:…………2105130047…….Lớp: …21ĐHTĐ01……….</i>

<b>Thành phố Hồ Chí Minh tháng 11/2022</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b>Nhận xét của giảng viên hướng dẫn</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

<b>LỜI CẢM ƠN</b>

………..

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

<b>MỤC LỤC</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

<b>LỜI NÓI ĐẦU</b>

………

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

CHƯƠNG I :Khái Niệm Chung Về Đo Lường.1.1 Định Nghĩa và Phân Loại Phép Đo

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

1.2.3 Đơn Vị Đo. -7 đơn vị đo cơ bản phổ biến :

1.3 Phương Pháp Đo.

-Phương Pháp Biến Đổi Thẳng: Là sự biến đổi trực tiếp khơng có phản

hồi

-Phương Pháp Đo Kiểu So Sánh: Là sự biến đổi có khâu phản hồi để so sánh kết quả 1.11

1.4 Phân Loại Các Thiết Bị Đo.

-Các thiết bị đo được chia thành nhiều loại với nhiều chức năng khác nhau để phù hợp với nhiều mục đích sử dụng.

1.5 Các Đặc Tính Cơ Bản Cuả Thiết Bị Đo

-Có rất nhiều dụng cụ đo khác nhau nhưng về đặc tính chúng vẫn có nhiều điểm chung cơ bản:Chiều dài Met(m)Khối lượng Kilogram(kg)Thời Gian Giây (s)Cường độ dòng điện

Ampe (A)Nhiệt độ <small>Kelvin (oK)</small>Cường độ sáng Candela( Cd)

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

CHƯƠNG 2: CƠ CẤU ĐO 2.1 Cơ Cấu Đo Từ Điện2.1.1 Cấu Tạo

Hình 2.1 (Nguồn: ho-luong-dien-phan-gom-4-phan/)

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

-Phần tĩnh: bao gồm cuộn dây có khe hở khơng khí (khe hở làm việc ) bên trong.

-Phần động: bên trong có lá kim loại (2) gắn trên trục quay (5) chuyển động qua lại trên khe hở của cuộn dây. Những thành phần cịn lại lị xo cản (3), cản dịu khơng khí (4), kim chỉ (6).2.2.2 Nguyên Lý Hoạt Động

-Khi có dòng điện I bất kỳ (AC or DC) đi qua cuộn dây (phần tĩnh ) sẽ làm xuất hiện lực từ hút lá kim loại làm xuất hiện momen quay.

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

-Để có thể hoạt động đúng với mục đích được tạo ra các loại máy móc được địi hỏi phải hoạt độngthật chính xác và an toàn với mức sai số ở mức tối thiểu.Các thiết bị đo lường được sinh ra với sứ mệnh là một giải pháp vấn đề trên.

3.1.2 Đại lượng đo lường.

-Đại lượng đo lường được chia làm loại là: Đại lượng có điện và đại lượng khơng điện -Trong đó đại lượng có điện được chia làm 2 loại là : Thụ động và tác động

+Đại lượng điện tác động :Là đại lượng mang năng lượng của chúng cung cấp vào mạch đo (dịng điện,điện áp, cơng suất).

+Đại lượng điện thụ động:Là những năng lượng không mang năng lượng khi đo phải cung cấp năng lượng vào mạch đo.

3.1.3 Cấp chuẩn hóa

-Để mang lại sự chính xác khi hoạt động các thiết bị đo lường cần có 1 qui chuẩn để so sánh trước khi xuất xưởng đến tay người tiêu dùng.

-Tùy mục đíchsử dụng ngườita chia ra 4 cấp

chuẩn hóa:

3.2 Khái niệm chung về thiết bị phát hiện tín hiệu

-Máy phát tín hiệu đo lường là loại thiết bị chuyển hóa các thơng số đo lường thành các dạng thôngsố phổ biến như biên độ, tần số và các dạng sóng tín hiệu.

-Máy phát tín hiệu thường được sử dụng để điều chỉnh các thiết bị đo, tín hiệu vơ tuyến điện tử, thiết bị tự động và máy tính,… ngồi ra cũng có thể trở thành giải pháp để khắc phục sự cố kỹ thuật

Cấp độ 1 Chuẩn Quốc Tế (International standard):-Các thiết bị đo lường cấp chuẩn quốc tế được định chuẩn tại Trung tâm đo lường quốc tế tại Paris (Pháp)

Cấp độ 2 Chuẩn quốc gia (National standard):-Mỗi quốc gia đều có các viện định chuẩn khác nhau nhưng tất cả đều phải dựa trên tiêu chuẩn quốc tế

-Trong một quốc gia có thể có trung tâm định chuẩn cho từng khu vực được chuẩn hóa dựa trên tiêu chuẩn quốc gia

Cấp độ 4 Chuẩn phịng thí nghiệm ( Lad standard)-Trong từng khu vực chuẩn hóa sẽ có những phịng thí nghiệm cơng nhận đủ

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

Hình ảnh thực tế của 1 chiếc máy phát tín hiệu

<b>Nguồn: </b>detail/UNI-T-UTG1005A-function-arbitrary-

Phân loại

Chương 3: Đo Điện Áp và Dòng Điện. 3.1 Đo Dòng Điện.

3.1.1 Đo Dòng DC:Thiết bị thường dùng là Ampe kế.Đo bằng cách nối tiếp vào phụ tải-Nguyên Lý Đo:

-Các cơ cấu đo tửng xuất hiện ở chương 2 ( điện từ, từ điện,điện động) đều có thể sử dụng được vớidịng điện DC vì thế chúng thường được sử dụng để làm bộ phận chỉ thị cho ampe kế.

-Tùy với mục đích sử dụng người dùng có thể đều chỉnh tẩm đo sao cho thích hợp để có được kết quả chính xác nhất.

-Mở Rộng Tầm Đo Cho Từng Cơ Cấu Với Dòng DC.

+Cơ Cấu Đo Từ Điện : Đối với cơ cấu đo này cách phổ biến nhất chính là sử dụng điện trở Shunt

Khí có điện trở shunt trong

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

mạch đo dòng điện đi qua phân nhánh vào khung quay. Nếu muốn điều chỉnh tầm đo ta chỉ cần điểu chỉnh điện trở Shunt.

+Cơ Cấu Đo Điện Từ: Muốn thay đổi thang đo của cơ cấu đo điện từ ta cần sự tác động lên phần tĩnh tức số vịng dây của cuộn cố định. Vì ampe kế điện từ được chế tạo bằng cách chia cuộn dây cố định ra thành nhiều phần khác nhau với mỗi cách nối ghép ta sẽ cho ta một giá trị thang đo khác.+Cơ Cấu Đo Điện Động: Tương tự như cơ cấu đo từ điện ta để thay đổi thang đo của cơ cấu điện động ta chỉ cần mắc điện trở shunt song song với cuộn dây di động rồi điều chỉnh điện trở Shunt đểcó giá trị mình muốn.

-Mở Rộng Tầm Đo Cho Từng Cơ Cấu Với Dòng AC:

+Sử dụng điện trở Shunt: Trong cơ cấu đo từ điện người ta thường mắc nối tiếp với một diode nhằm biến đổi dịng AC thành DC.Do đó để thay đổi tầm đo ta mắc song song một điện trở Shunt với diode với mạch đo.(Tương tự dòng DC nhưng có thêm diode).

+Sử dụng phương pháp biến dịng: Hoạt động dựa trên sự tương tác từ thơng của dịng tải cần đo I1và dòng điện qua cơ cấu đo I2 (hiện tượng hỗ cảm ).

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

Nguồn : GIÁO TRÌNH ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬ.

3.2. Đo Điện Áp: Thiết bị thường dùng là vôn kế. Đo bằng cách mắc song song với phụ tải. 3.2.1 Đo Điện Áp DC

-Nguyên lý đo: Chuyển điện áp thành dòng điện và để dòng điện qua qua cơ cấu đo.

- Các cơ cấu đo như : từ điện, điện từ, điện động đều được sử dụng để làm vol kế đo DC bằng mắc nối tiếp thêm điện trở Rs.

Nguồn : Gíao Trình Đo Lường Điện Tử Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng TPHCM.3.2.2.Đo Điện Áp AC

- Nguyên lý đo : Tương tự với đo dòng AC mắc thêm điện trở Rs vào cơ cấu đo riêng cơ cấu đo từ điện phải dùng thêm diode hoặc bộ biến đổi nhiệt điện.

Nguồn : Gíao Trình Đo Lường Điện Tử Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng TPHCM.3.3 Đo điện áp DC bằng phương pháp biến trở: Ưu điểm của phương pháp này là không ảnh đến điện trở bên trong Vôn kế

-Nếu ta mắc 1 biến trở nối tiếp với vơn kế thì ta sẽ thấy rất ít sự khác biệt. Nhưng khi ta mắc nó với1 phụ tải hay động cơ thì ta sẽ thấy sự thay đổi rõ rệt.

-Khác với Định Luật Ohm U=I*R thì ta thấy điện trởvà hiệu điện thế tỷ lệ thuận với nhau do đó khi tatăng biến trở lên và đo điện áp ở đầu ra động cơ ta sẽthấy điện áp ở hai đầu động cơ tăng và ngược lại.Nhưng trong thực tế khi ta lắp 1 biến trở vào trongmạch điện thì 1 phần điện áp ban đầu đã được chia sẻvới bộ biến trở. Do đó khi ta tăng biến trở điện áp sẽgiảm.

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

Nguồn : What will happen to the voltmeter reading if the rheostat is increased? - Quora

CHƯƠNG 4: ĐO ĐIỆN TRỞ- ĐIỆN DUNG-ĐIỆN CẢM.4.1 Đo điện trở bằng Volt kế và Ampe kế.

-Đây được xem là cách đo “nóng” khi điện trở đang hoạt động.

-Có 2 cách mắc : mắc volt kế trước- ampe kế sau (trái), mắc ampe kế trước - volt kế sau (phải).

Nguồn: Giáo Trình Đo Lương Điện Tử Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng TPHCM. -Với mỗi cách đo cho ra 1 phép tính với 1 cơng thức khác nhau.

4.2 Mạch Đo Điện Trở Trong Ohm Kế.

Nguồn: Giáo Trình Đo Lương Điện Tử Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng TPHCM-Khi sử dụng Ohm kế để đo điện trở được gọi là là đo “nguội” bởi mạch đo có nguồn E ( pin ) là nguồn năng lượng riêng và điện trở Rx không mang năng lượng.

- Biến trở R2 được mắc vào mạch đo với nhiệm vụ điều chỉnh kim chỉ của ôm kế chỉ về mức 0Ω khi nguồn E thay đổi.

-Dòng Im là dòng điều chỉnh cơ cấu chỉ thị 4.3 Cầu Wheatstone

-Việc thay đổi đột ngột điện trở R thường dẫn đến việc tạo ra những sai số lớn do đó người sử dụngcầu wheastone khơng cân bằng. Thường sử dụng phục vụ với mục đích

nghiên cứu và thí nghiệm vì có thể đo được mức điện trở (mΩ-µΩ).

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

-Cấu tạo của cầu Wheatstone gồm : hai chân đầu vào và hai chân đầu ra với 2 nhánh điện trở mắc nối tiếp song song với nhau theo hình thoi :

Nguồn:

4.4 Cầu đơi Kelvin

-Có thể nói cầu Kelvin là một phiên bản cải tiến sovới cầu Wheatstone. Cầu Wheatstone có thể đượcsử dụng đo mức điện trở bằng hoặc lớn hơn 1Ωnhưng khi thực hiện đo các mức thấp hơn điều nàysẽ trở nên khó khan hơn và tạo ra nhiều sai sốhơn.Do đó người ta tạo ra 1 phiên bản cải tiến hơngọi là cầu Kelvin.

-Cầu Kelvin sử dụng điện trở mẫu để tránh sự saisố do tiếp xúc của đầu điện trở với dây dẫn cócường độ dịng điện lớn.

Nguồn:

Đo điện trở có trị số lớn.

4.5.1 Đo điện trở bằng Volt kế,Ampe kế.-Ta mắc volt kế song song với dây dẫn cần đo vàmicro Ampe kế mắc nối tiếp sau đo dùng vòngbảo vệ Guard để tránh rị rỉ điện trở ra ngồi dẫnđến sai số.

4.5.2 Đo điện trở bằng MegaOhm chuyên dụng.

-Cơ cấu đo được dùng cho MegaOhm gồm 2 cuộn dây: cuộn dây lệch và cuộn dây kiểm soát. Cả 2 cuộn được gắn với kim chỉ thỉ và chịu tác động của momen quay.

-Điện trở bên trong cơ cấu đo củaMegaOhm thường lớn để đảm bảo antoàn khi tiếp xúc những dịng điện có trịsố lớn.

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

Nguồn: bang-megaohm-an-toan-chinh-xac-cao

Đo điện trở nối đất.

-Đo điện trở nối đất bằng Volt kế và Ampe kế; Đo trực tiếp và đo gián tiếp. +Mạch đo trực tiếp.

Nguồn: Giáo Trình Đo Lương Điện Tử Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng TPHCM.Theo thứ tự Cọc A đo điện trở,Cọc B đo điện áp, Cọc C đo dòng điện ta sẽ có được giá trị như : Vab, Ic từ những phép tính, định luật ta có thể tính được điện trở nối đất ở cọc A Ra.

+Mạch đo gián tiếp: Tương như hình trên nhưng ta có cách đo khác volt và ampe kế sẽ cho ra điện trở của từng cặp cọc (A-B, B-C, A-C) từ đó ta lập hệ phương trình để tính ra điện trở của cả ba cọc từ đó ta có được giá trị điện trở cọc A.

4.7 Đo điện dung và điện cảm dùng volt kế và ampe kế.4.7.1 Đo điện dung

-Khi đo điện dung ta xét đến 2 dạng là có tổn hao và khơng có tổn hao, tụ điện điện không xét đến tổn hao được gọi là tụ điện lý tưởng.

-Để xét tổn hao ta căn cứ vào δ nếu δ nhỏ thì ta mắc điện trở Rx nối tiếp với tụ điện ngược lại với δlớn ta mắc điện trở Rx song song với tụ điện.

4.7.2. Đo điện cảm

Mạch đo điện cảm được mắc như hình trên với cơng thức:

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

4.7.3 Cầu đo điện dung và điện cảm Có hai loại cầu đo: cầu đo đơn giản và cầu đo phổ quát được :dùng để đo điện dung và điện cảm. Cả hai loại này đều dựa vào nguyên lý cầu đo Wheatstone. Cầu đơn giản đo tụ điện và cuộn dây khi không xét đến tổn hao. Trong cầu đo phổ quát có xét đến hệ sốtổn hao D của tụ điện cũng như hệ số phẩm chất Q của cuộn dây.

CHƯƠNG 5 : ĐO CÔNG SUẤT VÀ ĐIỆN NĂNG.5.1 Đo công suất 1 chiều DC.

-Với cách đo sử dụng volt kế và ampe kế người ta thường sử dụng mạch đo mắc theo dạng V-A, V( dạng trước sau có volt kế và ampe kế).

A--Cả hai các đều có chung nhược điểm là bị ảnh hưởng bởi điện trở nội.5.2 Đo công suất xoay chiều AC.

-Công suất xoay chiều mạch 1 là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của mạch điện xoay chiều.

Công thức tính cơng suất ở mạch xoay chiều

P= UICos(øu – øt) = UICosø

5.3 Đo cơng suất tải 3 pha.

- Dịng điện 3 pha thường được sử dụng cho các loại máy móc có lượng điện năng tiêu thụ khá lớn.Những loại máy móc cơng nghiệp sử dụng điện 3 pha đều có dán thơng số về điện năng tiêu thụ giúp người dùng hay chủ doanh nghiệp hiểu hơn về sản phẩm.

5.4 Đo công suất phản kháng .

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

- Công suất phản kháng Q được xem là cơng suất vơ ích trên tải được tạo ra bởi tính cảm ứng của các phụ tải. Người ta dùng công thức Q = S*Sinφ để xác định công suất phản kháng - Mặc dù không sinh ra công nhưng công suất phản kháng Q lại gây ảnh hưởng về mặt kinh tế vũngnhư kỹ thuật. Để đánh giá ảnh hưởng của Q người dựa vào hệ số công suất.

5.5 Đo điện năng.

-Để đo điện năng tiêu thụ người ta thường sử dụng cơng tơ điện.Có 2 loại phổ biến được tập đoàn điện lực Việt Nam đang sử dụng đó chính là cơng tơ điện cảm ứng và công tơ điện tử.

--Nguyên lý hoạt động: Khi có dịng điện xoay chiều đi qua cuộn dong sẽ làm sinh ra từ thông biên thiên qua đĩa nhơm làm sinh ra dịng điện xốy Ii. Ở cuộn áp sinh ta từ thông Va biến thiên tạo ra dòng Iư.Hai dòng Ii và Iư ngược chiều nhau cùng tác động với từ thông I và từ thông Va tạo ra momen quay ở đĩa nhôm. Tốc độ quay của đĩa nhôm tỷ lệ thuận với công suất P cần đo. CHƯƠNG 6 : DAO ĐỘNG KÝ.

6.1 Ống phóng điện tử.

- Ống phóng điện tử (CRT) là một ống chân không sử dụng 1 hay nhiều súng điện tử và 1 lân manghình được phủ huỳnh quang để hiện thị hình ảnh khi bị các electron đập vào. Những hình ảnh có thể là các dạng sóng, tín hiệu đo được từ các phụ tải.

6.2 Các khối chức năng trong OSC (Osciliscope).

-OSC là thiết bị thí nghiệm điện thử được sử dụng để hiện thị các dạng tín hiệu cần quan sát ở các thiết bị, phụ tải

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

Nguồn: Power : Nút mở tắt dao động ký; 4/ INTENSITY: Điều chỉnh độ sáng ; 5/ FOCUS: Điều chỉnh độ nét của ảnh; 6/ Nguồn tín hiệu 1kHz;7/ Position: Điều chỉnh vị trí của tín hiệu;8/ INV: Đảo dạng sóng;9/ Điều chỉnh giá trị V hay mV;10/ VARIABLE: Điều thu gọn trong khoảng;11/ Đầu vào tín hiệu AC hoặc DC;13,14/ Cột nhận tín hiệu kênh 1, kênh 2(CH1,CH2);15/ Biểu thị kênh 1, kênh 2,16/ Phóng đại hình ảnh; 17/X-Position: Dịch chuyển sóng theo chiều ngang; 25/ Điều chỉnh độ trigger.

6.3 Sự tạo hình ảnh trên OSC.

--Nguyên lý hiển thị hình ảnh trên OSC tương tự như sử dụng ống phóng điện từ nhưng khác nhau về kích thước và biên đổ hiển thị sóng. Chùm điện tử phía sau ống chân khơng được làm nóng và làm cho hội tụ bởi 1 hay nhiều điểm Anode đập vào 1 điểm phía trước màn hình được phủ huỳnh quang của ống phát sáng .

6.4 Đo dao động ký 2 tia.

-Dao động ký 2 tia là loại dao động ký có nhiều kênh

-Để đo được loại dao động này ta cần xác định 2 góc lệch pha của 2 dạng sóng u1 và u2.CHƯƠNG 7 :ĐO LƯỜNG ĐẠI LƯỜNG KHÔNG ĐIỆN.

7.1 Khái niệm về đại lượng không điện.

-Đại lượng không điện là đại lượng mà bản chất khơng mang điện tích như :nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ CO2 trong khơng khí,. . để đo được những đại lượng nay ta cần phải chuyển hoá chúng về dạng điện năng để phù hợp với cơ cấu đo.

Nguon: dạng chuyển đổi đo lường.

+ Chuyển đổi điện trở+Chuyển đổi lực căng+ Chuyển đổi điện dung:

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

+Chuyển đổi điện cảm+Chuyển đổi nhiệt điện

Nguyên lý cơ bản của việc đo nhiệt độ và đo ứng suất:

+Đo Ứng Suất : Để đo ứng suất người ta sử dụng dạng chuyển đổi lực căng.và 1 nhánh cầu đo. Sự biến thiên của dòng điện được đưa vào nhánh cầu đo để khuếch đại rồi sau đo đưa vào cơ cấu đo +Đo Nhiệt Độ: Ta sử dụng các phương pháp chuyển đổi điện trở và nhiệt điện.Ta căn cứ vào sự thay đổi của điện trở do sự tác động đến cảm ứng từ ở cuộn cảm. Sự thay đổi này liên hệ chặt chẽ với mơi trường xung quanh, diện tích thay đổi nhiệt tốc độ truyền nhiệt, nên ngoài đo được nhiệt độta cũng có thể sử dụng 2 cơ cấu đo này để đo độ ẩm, tốc đôn truyền,..

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">