Thiết kế hệ thống đa kênh tự động đo và giám sát các tham số của chất lưu

Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật 1 Chun ngành kỹ thuật điện tử
§¹I HäC TH¸I NGUY£N
TR¦êNG §¹I HäC Kü THT C¤NG NGHIƯP

LN V¡N TH¹C Sü Kü THT
THIÕT KÕ HƯ THèNG §A K£NH Tù §éNG §O Vµ
GI¸M S¸T C¸C THAM Sè CđA CHÊT L¦U
Ngµnh: Kü THT §IƯN Tư
Häc viªn: TRÇN V¡N TR×NH
Ngêi híng dÉn khoa häc: TS. PH¹M NGäC TH¾N
TH¸I NGUY£N - 2012
LỜI CAM ĐOAN
Tên tơi là: 
Học viên lớp Cao học khố 13 - Kỹ thuật điện tử - Trường Đại học Kỹ thuật
Cơng nghiệp – Đại học Thái Ngun
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu />Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật 2 Chun ngành kỹ thuật điện tử
Xin cam đoan đề tài: “
 !” được sự hướng dẫn của "#$%&'( -
Trường Đại học sư phạm Kỹ thuật Hưng nlà cơng trình nghiên cứu của riêng tơi.
Tất cả số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực, đúng như trong đề
cương và chưa từng được ai cơng bố. Các tài liệu tham khảo đều có nguồn gốc,
xuất xứ rõ ràng.

)'

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu />Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật 3 Chun ngành kỹ thuật điện tử
*+, /0&
Trong suốt q trình học tập và làm luận văn tốt nghiệp, tơi đã nhận được
sự giúp đỡ tận tình của các thầy giáo, cơ giáo trong bộ mơn Điện tử viễn thơng -
Khoa Điện tử - Trường Đại học Kỹ thuật Cơng nghiệp – Đại học Thái Ngun. Tơi
xin bày tỏ lòng biết ơn đến với các thầy giáo, cơ giáo và khoa Sau đại học vì sự

giúp đỡ tận tình này. Tơi đặc biệt cảm ơn thầy giáo TS. $%&'( –
Trường Đại học sư phạm kỹ thuật Hưng n đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tơi
trong thời gian thực hiện đề tài này. Tơi xin cảm ơn sự giúp đỡ, động viên của gia
đình, bạn bè, đồng nghiệp trong suốt thời gian qua.
Mặc dù đã cố gắng hết sức, song do điều kiện thời gian và kinh nghiệm
thực tế của bản thân còn ít, cho nên đề tài khơng thể tránh khỏi thiếu sót. Vì vậy, tơi
rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy giáo, cơ giáo và các bạn đồng
nghiệp.
Tơi xin chân thành cảm ơn!
1!2

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu />Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật 4 Chun ngành kỹ thuật điện tử
/3-*3-
!4 
Lời cam đoan
Lời cảm ơn
Mục lục
Danh mục các ký hiệu, chữ viết tắt
Danh mục bảng biểu
Danh mục hình vẽ
/5678 1
-)90&:;-0"5*<)8=>?6@)A&:"B-)C*98D
"E,"B6@F-G-$)90&:$)G$),H8-)I&)"E,"B
4
1.1 Tổng quan về phương pháp đo lường các đại lượng khơng điện 4
1.2. Sai số của phương pháp đo (PPĐ) khơng điện 13
1.3 Hiệu chỉnh sai số của phương tiện đo khơng điện bằng phương pháp
cấu trúc
18
1.4 Kết luận chương 1 31

-)90&:JKL=MN&:)8O@G&KP*<)A&:,&6@
QR&:&S,"8="$*,&T
33
2.1 Một số phương pháp xử lý thơng tin đo bằng nội suy 33
2.2 Cơ sở lý thuyết nội suy spline 38
2.3 Thuật tốn hiệu chỉnh sai số đo bằng nội suy spline 40
2.4 Thuật tốn kết hợp phương pháp nội suy bậc 2 qua 3 điểm dữ liệu kế
tiếp và nội suy spline
42
2.5 Kết luận chương 2 48
-)90&:U),>V>)H)B&:6@6EVW&)6@-G-)E/
"B-PE-)C*98
50
3.1 Các phương án thiết kế phần cứng cho thiết bị đo chất lưu 50
3.2 Thiết bị đo chất lưu ứng dụng hiệu chỉnh sai số bằng phương pháp kết
hợp nội suy bậc 2 qua 3 điểm dữ liệu kế tiếp và nội suy spline
62
3.3 Thuật tốn, chương trình thu thập, xử lý và chỉ thị kết quả đo 72
3.4 Kết luận chương 3 82
V>*8O&FV,>&&:)X
83
ME&)"G-)-G--A&:YZ&)6[-A&:QB
F,*,H8)E/V).@
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu />Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật 5 Chun ngành kỹ thuật điện tử
V>\8.V).@"G$6-)>)]
ME&)/3--G-V<),H8D-)^,>_
ADC: Bộ biến đổi tương tự - số
BĐ: Biến đổi
BCĐĐSC: Bộ chuyển đổi đo sơ cấp
BCĐĐTC: Bộ chuyển đổi đo thứ cấp

BĐĐLSC: Biến đổi đo lướng sơ cấp
BĐTT-S: Biến đổi tương tự-số
BCT: Bộ chỉ thị
BĐN: Biến đổi ngược
BĐT: Biến đổi thuận
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu />Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật 6 Chun ngành kỹ thuật điện tử
BĐTG-X: Bộ biến đổi thời gian xung
CM: Chuyển mạch
CTHS: Chỉ thị hiện số
ĐPn: Đo phụ n
ĐK: Điều khiển
ĐTHC: Đối tượng hiệu chỉnh
HTS: Hiển thị số
KĐTHHC: Khuếch đại tín hiệu hiệu chỉnh
KTTTĐ: Kênh truyền thơng tin đo
PTĐ: Phương tiện đo
PPĐ: Phương pháp đo
PTĐS: Phương tiện đo số
PTĐTC: Phương tiện đo thứ cấp
SS: So sánh
TBĐ: Thiết bị đo
TBHC: Thiết bị hiệu chỉnh
TBTT: Thiết bị tính tốn
THTG: Tạo hàm thời gian
VĐK: Vi điều khiển
XLSTC: Xử lý số thứ cấp
XLS: Xử lý số
ME&)/3-Q.&:Q,`8
Q1ab! 
Bảng 3.1 So sánh cấu hình giữa các loại vi điều khiển 51

Bảng 3.2 Các thanh ghi liên quan tới cổng A 55
Bảng 3.4 Bảng các thanh ghi có liên quan đến cổng C 55
Bảng 3.5 Các thanh ghi liên quan đến cổng D 56
Bảng 3.6 Bảng Các thanh ghi liên quan cổng E 56
Bảng 3.7 Các thanh ghi liên quan đến timer0 57
Bảng 3.8 Các thanh ghi liên quan đến timer1 57
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu />Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật 7 Chun ngành kỹ thuật điện tử
Bảng 3.9 Các thanh ghi liên quan đến timer2 58
Bảng 3.10 Các thanh ghi liên quan đến timer3 58
Bảng 3.11 Kết quả kiểm tra đo lường nhiệt độ 81
Bảng 3.12 Kết quả kiểm tra đo lường áp suất 82
ME&)/3-)Z&)c
)d 
Hình 1.1 Cấu trúc tổng qt của PTĐ các đại lượng khơng điện 6
Hình 1.2 Cấu trúc của PTĐ các đại lượng khơng điện theo kiểu biến đổi
thẳng
7
Hình 1.3 Cấu trúc của PTĐ các đại khơng điện theo kiểu biến đổi cân bằng 8
Hình 1.4 Đồ thị biểu diễn hàm biến đổi của PTĐ 9
Hình 1.5 Phân loại BCĐ ĐSC đo các đại lượng khơng điện 11
Hình 1.6 Cấu trúc khối của chuyển đổi bù 12
Hình 1.7 Cấu trúc hệ thống hiệu chỉnh tự động kiểu vòng kín 19
Hình 1.8 Cấu trúc hệ thống hiệu chỉnh tự động kiểu vòng hở 20
Hình 1.9 Sơ đồ cấu trúc của phương pháp đo phụ 21
Hình 1.10 Sơ đồ cấu trúc của phương pháp biến đổi ngược 22
Hình 1.11 Sơ đồ cấu trúc của phương pháp biến đổi ngược tự hiệu chuẩn 23
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu />Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật 8 Chun ngành kỹ thuật điện tử
Hình 1.12 Sơ đồ cấu trúc của phương pháp biến đổi ngược tự động điều chỉnh 24
Hình 1.13 Sơ đồ cấu trúc của phương pháp dùng mẫu 26
Hình 1.14 Sơ đồ cấu trúc của phương pháp biến đổi lặp 27

Hình 1.15 Các phương pháp biểu diễn hàm biến đổi của BCĐĐSC 28
Hình 1.16 Cấu trúc PTĐ với xử lý tín hiệu tương tự 30
Hình 1.17 Cấu trúc PTĐ với xử lý tín hiệu số 30
Hình 2.1 Sơ đồ khối phương tiện đo khơng điện hiện số 42
Hình 2.2 Lưu đồ thuật tốn đo các đại lượng khơng điện bằng nội suy bậc 2 43
Hình 2.3 Lưu đồ thuật tốn xử lý thơng tin đo bằng nội suy spline bậc 3 45
Hình 2.4 Đặc tính biến đổi của PTC 47
Hình 2.5 Đồ thị sai số xử lý dữ liệu 48
Hình 3.1 Sơ đồ khối cấu trúc của PIC(18F4520) 53
Hình 3.2 Sơ đồ mơ tả 1 chân vào ra 54
Hình 3.3 Hình ảnh cảm biến nhiệt PT100 60
Hình 3.4 Đường đặc tính của cảm biến nhiệt PT100 61
Hình 3.5 Hình ảnh cảm biến áp suất PSA-01 62
Hình 3.6 Đường đặc tính điện áp ngõ ra analog 62
Hình 3.7
Sơ đồ khối hệ thống đa kênh đo và giám sát các tham số của
chất lưu
63
Hình 3.8 Sơ đồ khối nguồn ni 63
Hình 3.9 Sơ đồ khối mạch đo nhiệt độ 64
Hình 3.10 Sơ đồ khối mạch đo áp suất 64
Hình 3.11 Sơ đồ khối ADC 65
Hình 3.12 Sơ đồ khối xử lý 65
Hình 3.13 Sơ đồ ngun lý tổng thể 66
Hình 3.14 Sơ đồ ngun lý khối nguồn ni 67
Hình 3.15 Sơ đồ ngun lý khối biến đổi 67
Hình 3.16 Sơ đồ ngun lý khối ADC 69
Hình 3.17 Sơ đồ ngun lý khối giao tiếp máy tính 70
Hình 3.18 Sơ đồ ngun lý khối xử lý 71
Hình 3.19 Hình ảnh board điều khiển hồn chỉnh 71

Hình 3.20 Hình ảnh tổng thể sản phẩm hồn thiện 72
Hình 3.21 Lưu đồ thuật tốn chương trình chính của thiết bị đo chế thử 73
Hình 3.22 Lưu đồ thuật tốn chương trình con xử lý dữ liệu nhiệt độ 74
Hình 3.23 Lưu đồ thuật tốn tìm nút nội suy thứ cấp 75
Hình 3.24 Thuật tốn chương trình con giải phương trình bậc nhất và bậc hai 76
Hình 3.25 Thuật tốn tìm nút nội suy sơ cấp 77
Hình 3.26 Thuật tốn chương trình con xử lý dữ liệu 78
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu />Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật 9 Chun ngành kỹ thuật điện tử
Hình 3.27 Thuật tốn giải phương trình bậc 3 79
Hình 3.28 Thuật tốn hiển thị dữ liệu trên LCD 80
/5678
;# ef4
Hiện nay, để đo và giám sát các tham số của chất lưu rất quan trọng trong
nhiều quy trình cơng nghệ thuộc các lĩnh vực ứng dụng khác nhau như nhiệt kỹ
thuật, dầu khí, hóa chất, khai thác khống sản, … Đo được chính xác các tham số
của chất lưu góp phần nâng cao chất lượng, độ ổn định, độ tin cậy và duy trì được
tính năng của các trang thiết bị kỹ thuật trong dây chuyền cơng nghệ. Ví dụ như đo
lưu lượng, vận tốc, nhiệt độ, áp suất của mơi chất lạnh trên đường ống dẫn của hệ
thống điều hòa khơng khí cơng nghiệp để đánh giá hệ thống có làm việc đúng theo
điều kiện cho phép khơng; đo nhiệt độ, áp suất của dầu trong máy ép nhựa; đo độ
biến dạng và áp suất của lốp xe để kiểm tra độ an tồn khi hoạt động của xe tải
nặng, máy bay; đo nhiệt độ, áp suất, lưu lượng và vận tốc của nước trong hệ thống
điều hòa water chiller để điều khiển máy nén và bơm đóng cắt theo đúng nhiệt độ
đặt; đo nhiệt độ, độ ẩm của khí quyển giúp cho dự báo thời tiết và khí hậu; đo nhiệt
độ, áp suất, lưu lượng luồng khí giúp cho cảnh báo cháy nổ trong hầm lò khai thác
khống sản, Như vậy, lĩnh vực ứng dụng đo và giám sát các thơng số của chất
lưu là rất đa dạng và cần thiết trong rất nhiều ngành khoa học khác nhau.
J# <g'h4
a. Ý nghĩa khoa học
Các tham số của chất lưu là nhóm các đại lượng khơng điện (đại lượng vec tơ

hoặc vơ hướng). Trong thực tế để nâng cao độ chính xác của phép đo các đại lượng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu />Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật 10 Chun ngành kỹ thuật điện tử
này, người ta sử dụng hai nhóm giải pháp: cơng nghệ, cấu trúc. Trong điều kiện
Việt Nam hiện nay thì giải pháp cấu trúc là khả thi hơn cả, vì nó vừa nâng cao độ
chính xác các phép đo, vừa giảm được chi phí đầu tư. Trong đo lường khơng điện,
vấn đề giảm sai số phi tuyến của phương tiện đo là nhiệm vụ quan trọng. Đây là nội
dung luận văn đi sâu nghiên cứu và phát triển nhằm đa dạng hóa các giải pháp giảm
sai số của phương tiện đo.
b. Ý nghĩa thực tiễn
Trong thực tế hiện nay, lĩnh vực đo lường và điều khiển đòi hỏi tốc độ xử lý, độ
chính xác cao và khả năng thay đổi linh hoạt phần cứng của hệ thống. Hiện nay các
thiết bị đo lường, giám sát và điều khiển ở Việt nam đa số là nhập ngoại. Do đó, giá
thành đắt và khơng chủ động về cơng nghệ nên sẽ khó xử lý khi gặp sự cố. Chính vì
vậy, việc nghiên cứu tạo ra các thiết bị đáp ứng được u cầu về độ chính xác, tốc
độ cao và điều khiển linh hoạt để thay thế cho các thiết bị nhập ngoại là điều rất cần
thiết hiện nay. €ng dụng các kết quả nghiên cứu lý thuyết, đề tài sẽ thiết kế, chế tạo
thiết bị đo và giám sát các tham số của chất lưu. Ngồi việc minh chứng tính đúng
đắn của hướng nghiên cứu, khẳng định độ tin cậy của các kết quả nghiên cứu; đề tài
còn là một đóng góp ban đầu làm cơ sở cho việc chế tạo phương tiện đo đa năng,
thay thế một phần các thiết bị ngoại nhập. Như vậy, ta sẽ chủ động về cơng nghệ,
thuận lợi trong việc vận hành khai thác và bảo trì, giá thành rẻ.
U#$ iffj!
Nghiên cứu lý thuyết, tính tốn và mơ phỏng để kiểm chứng kết quả nghiên cứu;
thiết kế, chế tạo phương tiện đo thử nghiệm.
- Lý thuyết:
+ Nghiên cứu cấu trúc của phương tiện đo khơng điện, sai số đo và các phương
pháp xử lý sai số;
+ Nghiên cứu phương pháp kết hợp nội suy bậc 2 qua 3 điểm dữ liệu kế tiếp và nội
suy Spline để xây dựng thuật tốn xử lý thơng tin đo;
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu />Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật 11 Chun ngành kỹ thuật điện tử

+ Nghiên cứu sử dụng vi điều khiển PIC để thiết kế modul xử lý thơng tin đo;
- Mơ phỏng và thực nghiệm:
+ Xây dựng mơ hình và mơ phỏng thuật tốn hiệu chỉnh sai số ứng dụng phương
pháp kết hợp nội suy bậc 2 qua 3 điểm dữ liệu kế tiếp và nội suy Spline.
+ Xây dựng cấu trúc phần cứng phương tiện đo sử dụng vi điều khiển PIC.
+ Xây dựng chương trình xử lý thơng tin đo, xử lý và hiển thị kết quả đo.
+ Hiệu chuẩn và đánh giá kết quả của phương tiện đo chế thử.
k#&l!j!
Nội dung nghiên cứu của đề tài gồm 3 chương:
- Chương I: Cơ sở lý thuyết về đo thơng số chất lưu, sai số đo và các phương pháp
hiệu chỉnh sai số.
Tổng quan về cấu trúc phương tiện đo, sai số đo và các phương pháp hiệu chỉnh
sai số, từ đó xác định được hướng nghiên cứu là áp dụng hiệu chỉnh phi tuyến hàm
biến đổi của phương tiện đo bằng nội suy bậc 2 qua 3 điểm dữ liệu kế tiếp và nội
suy spline phù hợp với đặc tính biến đổi của chuyển đổi đo sơ cấp.
- Chương II: Xây dựng thuật tốn xỷ lý thơng tin đo bằng nội suy Spline.
Phân tích một số phương pháp hiệu chỉnh phi tuyến hàm biến đổi bằng thay thế
hàm biến đổi bằng biểu thức tốn học bậc nhất, bậc hai theo phương pháp bình
phương cực tiểu, nội suy spline bậc 3. Mơ phỏng so sánh các phương pháp để
khẳng định kết quả nghiên cứu.
- Chương III: Thiết kế hệ thống đo đa kênh đo các tham số của chất lưu.
Thiết kế phương tiện đo đa kênh thử nghiệm ứng dụng các phương pháp hiệu
chỉnh phi tuyến hàm biến đổi của phương tiện đo trên cơ sở nội suy bậc 2 qua 3
điểm dữ liệu kế tiếp và nội suy spline bậc 3. Phương án thực hiện là xử lý số thứ
cấp.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu />Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật 12 Chun ngành kỹ thuật điện tử
-)90&:;-0"5*<)8=>?6@)A&:"B-)C*98D"E,"B
6@F-G-$)90&:$)G$),H8-)I&)"E,"B
;#;mn!4f iff o% pq
1.1.1 Phép đo các đại lượng khơng điện

Các đại lượng khơng điện và theo xu hướng chung hiện nay, chúng thường
được đo bằng phương pháp điện. Khi đó cần có các bộ biến đổi đo lường sơ cấp
(BĐĐLSC) để biến đổi chúng thành đại lượng điện và sử dụng các thiết bị đo điện
để đo và hiển thị kết quả. Q trình biến đổi ở các bộ BĐĐLSC với mỗi đại lượng
khơng điện cần đo là khác nhau và thường được xác định bằng thực nghiệm [1],
[2], [4], [5], [15], [20]. Chúng được mơ tả dưới dạng bảng giá trị, đồ thị hoặc biểu
thức tốn học và được gọi chung là hàm biến đổi của BĐĐLSC.
Để nghiên cứu một cách sâu sắc và tồn diện các đại lượng khơng điện cần
phân loại chúng. Có nhiều cách phân loại, nhưng trong kỹ thuật đo lường thường
phân loại dựa trên bản chất vật lý của chúng khi tác động lên đầu vào của phương
tiện đo (PTĐ). Theo đó chúng được chia thành hai nhóm chính:
Nhóm các đại lượng khơng điện vơ hướng và có hướng [22], [23], [29].
Nhóm các đại lượng khơng điện vơ hướng bao gồm những đại lượng có đặc
trưng chỉ là độ lớn (giá trị theo đơn vị đo) và giá trị của chúng trên mọi hướng là
như nhau. Các đại lượng thuộc nhóm này như khối lượng, độ ẩm, nhiệt độ, …
Trong đó nhiệt độ được coi là đại lượng khá điển hình do vai trò rất quan trọng của
chúng trong nhiều lĩnh vực.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu />Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật 13 Chun ngành kỹ thuật điện tử
Nhóm các đại lượng khơng điện có hướng (véc tơ) bao gồm những đại lượng
có độ lớn phụ thuộc vào phương và chiều. Khi đo, chúng tác động lên đầu vào PTĐ
theo một hướng nào đó. Đặc điểm của các đại lượng này là có tính chất "cộng"
được, tức là: Khi hai đại lượng tác động cùng chiều thì chúng được cộng với nhau
và khi tác động ngược chiều thì chúng trừ nhau; còn khi tác động lệch góc với nhau
thì tác động tổng cộng của chúng được xác định theo quy tắc hình bình hành. Các
đại lượng thuộc nhóm này khá đa dạng như vận tốc, gia tốc, lực, áp suất …
Các đại lượng khơng điện đa dạng về tính chất lý hóa nên khi đo chúng, cách
đo và cách thể hiện sự tác động lên đầu vào PTĐ cũng khác nhau. Để thiết kế được
PTĐ các đại lượng khơng điện có độ chính xác cao cần phải hiểu rõ đặc điểm, tính
chất và quy luật biến đổi của chúng .
1.1.2 Khái qt về phép đo và PTĐ đại lượng khơng điện

 !"#$%&%'&%(&
Q trình sử dụng phương tiện đo để đánh giá định lượng một hoặc một số đại
lượng khơng điện để có kết quả bằng số theo thứ ngun của đại lượng cần đo gọi
là phép đo các đại lượng khơng điện. Kết quả của phép đo )
"
là một giá trị bằng số
của đại lượng cần đo ) và đơn vị đo )

. Như vậy )
"
chỉ rõ đại lượng đo lớn hơn
hay nhỏ hơn bao nhiêu lần đơn vị của nó và q trình đo có thể viết dưới dạng:
0
)
)
)
"
=
Từ đó ta có:
)*)
"
)

(1.1)
Cơng thức (1.1) biểu diễn sự so sánh đại lượng cần đo với mẫu và cho ra kết
quả bằng số. Từ đó ta cũng thấy rằng khơng phải bất kỳ đại lượng khơng điện nào
cũng đo được theo (1.1) vì khơng phải bất kỳ đại lượng nào cũng cho phép so sánh
với giá trị của nó mà cần phải có q trình biến đổi trung gian. Để thực hiện phép
đo cần căn cứ vào đối tượng đo, điều kiện đo, PTĐ và u cầu về độ chính xác của
kết quả.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu />Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật 14 Chun ngành kỹ thuật điện tử
Trong đo lường các đại lượng khơng điện ta có thể sử dụng nhiều cách khác
nhau như sau:
 Đo trực tiếp: Là cách đo mà kết quả nhận được từ một phép đo duy nhất.
Dụng cụ đo sử dụng để thực hiện phép đo thường tương ứng với đại lượng cần đo.
Cách đo này được sử dụng khá rộng rãi cho nhiều phép đo như: đo nhiệt độ dùng
nhiệt kế, đo áp suất dùng áp kế, …
 Đo gián tiếp: Là cách đo mà kết quả của phép đo được suy ra từ sự phối hợp
của nhiều phép đo trực tiếp. Ví dụ: Đo khối lượng riêng hơi nước, độ nhớt của chất
lỏng thơng qua các phép đo trực tiếp nhiệt độ, áp suất; đo lưu lượng thơng qua các
phép đo áp suất chênh lệch, …
Cách đo gián tiếp thường mắc phải sai số lớn là tổng sai số của các phép đo
trực tiếp. Tuy nhiên có một số đại lượng khơng thể đo trực tiếp được mà bắt buộc
phải sử dụng cách đo gián tiếp. Vì vậy, giảm và loại trừ sai số trong phép đo gián
tiếp là vấn đề cần được đầu tư nghiên cứu.
 Đo hợp bộ: Là cách đo có ngun tắc tương tự như phép đo gián tiếp nhưng
số lượng phép đo theo cách trực tiếp nhiều hơn và thường phải giải một phương
trình hay hệ phương trình để tìm kết quả.
 Đo thống kê: Là cách đo (trực tiếp hoặc gián tiếp) được thực hiện nhiều lần
sau đó lấy giá trị trung bình các kết quả đo. Cách đo này nâng cao được độ chính
xác nhưng mất thời gian nên thường chỉ sử dụng trong một số trường hợp như: u
cầu về độ chính xác của kết quả, tín hiệu đo là ngẫu nhiên hoặc khi kiểm tra độ
chính xác của dụng cụ đo.
+, !"#$
- ./012-+, !"#$
Cấu trúc tổng qt của PTĐ đo các đại lượng khơng điện có dạng như hình 1.1
gồm BĐĐLSC, kênh truyền thơng tin đo (KTTTĐ), phương tiện đo thứ cấp
(PTĐTC) và bộ chỉ thị (BCT).
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu />BĐĐLSC PTĐTC BCT
) 3 

KTTTĐ
3
4
567./0182-+, !"#$
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật 15 Chun ngành kỹ thuật điện tử
Đại lượng khơng điện cần đo ) qua BĐĐLSC cho ra đại lượng 3; khâu ghép tín
hiệu từ đầu ra của BĐĐLSC tới PTĐTC được biểu diễn bởi khối KTTTĐ và biến đại
lượng 3 trở thành 3
4
. Quan hệ giữa 3
4
3 với ) thường là phi tuyến và được biểu diễn
bằng hàm tổng qt:
3*9:); (1.2)
3
4
*9
4

:3; (1.3)
PTĐTC thực hiện biến đổi đại lượng 3
4
thành  để đưa ra kết quả đo trên
BCT và PTĐTC phải thực hiện theo cách nào đó để mối quan hệ chung giữa  và )
là tuyến tính:
*) (1.4)
với  là hệ số
PTĐ thường được phân thành hai loại chính là PTĐ tương tự và PTĐ số.
Chúng được phân biệt qua phương pháp xử lý thơng tin đo bằng kỹ thuật xử lý
tương tự hay xử lý số. Hiện nay, các PTĐ số đang được ứng dụng rộng rãi và dần

thay thế các PTĐ tương tự bởi chúng có những ưu điểm chính như [2],[4], [5], [21],
[30]:
- Tốc độ đo lớn (hàng trăm triệu phép đo thực hiện trong 1 giây)
- Độ chính xác và độ nhạy cao, khơng có sai số chủ quan do con người gây ra.
- Có thể tự động hóa q trình gia cơng thơng tin đo, hiệu chỉnh sai số đo
- Kết quả đo ở dạng số nên rất thuận tiện cho việc lưu trữ, truyền đi xa và xử
lý tiếp theo.
Với các ưu điểm lớn như trên và tính phổ dụng hiện nay của PTĐ số nên trong
luận án chủ yếu tập trung nghiên cứu về các PTĐ số.
Các PTĐ số hiện nay thường được xây dựng theo hai phương pháp đo: Phương
pháp đo theo cấu trúc biến đổi thẳng và phương pháp đo theo cấu trúc biến đổi cân
bằng (cấu trúc so sánh). Cấu trúc PTĐ số theo kiểu biến đổi thẳng có sơ đồ như hình
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu />Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật 16 Chun ngành kỹ thuật điện tử
1.2 gồm BĐĐLSC, biến đổi (BĐ), biến đổi tương tự - số (BĐTT-S) và hiển thị số
(HTS). Đại lượng cần đo ) sau khi qua BĐĐLSC được biến đổi thành đại lượng điện,
qua một hoặc một số khâu biến đổi trung gian cuối cùng được hiển thị kết quả trên
HTS. PTĐ cấu trúc kiểu này có ưu điểm là đơn giản, mức tác động nhanh nhưng độ
chính xác khơng cao lắm.
Cấu trúc PTĐ số theo kiểu biến đổi cân bằng phức tạp hơn do có thêm khâu
phản hồi để thực hiện so sánh như hình 1.3. Ngồi các khối như hình 1.2 có thêm
khối biến đổi ngược (BĐN) và so sánh (SS) để thực hiện so sánh đại lượng 3 với
đại lượng 3

cùng loại sao cho
∆
3 ln bằng 0 (trạng thái cân bằng). PTĐ cấu trúc
kiểu này cho độ chính xác cao nhất hiện nay nhưng khó chế tạo và độ chính xác phụ
thuộc lớn vào khâu BĐN.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu />BĐĐLSC BĐTT-S HTS
) 3 

BĐ
3
4
567./012-+, !"#$<"=>?8@
BĐĐLSC BĐTT-S HTS
)
Đ
Đ
L
S
C
∆
3

Đ
Đ
L
S
C
BĐ
3
SS
3
4
BĐN
3

a)
BĐĐLSC BĐTT-S HTS
)

Đ
Đ
L
S
C
∆
3

Đ
Đ
L
S
C
BĐ
3
SS
3
4
BĐN
3

b)
56A7./012-+,"#$<"=>?8B>C
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật 17 Chun ngành kỹ thuật điện tử
Tham số cơ bản của PTĐ các đại lượng khơng điện phụ thuộc chủ yếu vào các
bộ BĐĐLSC. Các khối còn lại chỉ có nhiệm vụ gia cơng, xử lý thơng tin đo lường
và hiển thị kết quả.
> .-DEF>G2-+,%&%'&%(&
Khi khảo sát hoặc đánh giá một PTĐ ta cần quan tâm đến một số tham số cơ
bản sau đây:

 Hàm biến đổi tổng qt của PTĐ
Theo sơ đồ cấu trúc hình 1.1, BĐĐLSC thực hiện biến đổi đại lượng khơng
điện đầu vào thành đại lượng điện đầu ra theo một quan hệ hàm đơn trị. KTTTĐ
gồm các khâu truyền dẫn và biến đổi tín hiệu trung gian từ BĐĐLSC tới PTĐTC.
Nếu chưa tính tới sai số của KTTTĐ và PTĐTC thì hàm biến đổi tổng qt của
PTĐ chính là (1.2).
Để có được (1.2) phải tiến hành thực nghiệm để tìm mối quan hệ giữa ) và 3.
Mối quan hệ này thường là phi tuyến nhưng cần phải tuyến tính hóa nó để nâng cao
độ chính xác của PTĐ và thuận tiện cho việc xử lý tiếp theo ở PTĐTC. Việc tuyến
tính hóa thơng thường được các nhà chế tạo thực hiện bằng cơng nghệ điện tử trong
q trình chế tạo [12], [13], [14], [16], [18], [19] hay sử dụng các thuật tốn ứng
dụng mạng neutral [6], [9]. Nếu khơng tính tới sai số của phần thứ cấp thì hàm biến
đổi tổng qt của PTĐ có dạng lý tưởng:
3*) (1.5)
Trong đó: ) là đại lượng cần đo; 3 là đại lượng ra;  là hệ số đặc trưng cho độ
nhạy của PTĐ.
Khi có sai số cộng và nhân thì hàm biến đổi của PTĐ có dạng:
3*:H
α
;)
±
I (1.6)
Trong đó:
α
*:3J);K) là sai số nhân tương
đối; I là sai số cộng.
Trong trường hợp chung hàm biến đổi thực tế
(1.2) có đầy đủ các thành phần sai số trên và có thể
mơ tả như hình 1.4.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu />)

3
3*)
3*9:);

56'7,LM>=NO
>?82-+,
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật 18 Chun ngành kỹ thuật điện tử
Trong thực tế hàm biến đổi của PTĐ còn bao gồm một loạt các tham số
danh định đặc tính khắc độ của PTĐ: -

-

-

và có thể được mơ tả tổng qt
như sau:
3*9
N
:)-

-

-

; (1.7)
Các tham số này chịu tác động của các yếu tố ảnh hưởng của mơi trường
ngồi như nhiệt độ, độ ẩm, nhiễu tạp, gây sai lệch một cách có hệ thống và ngẫu
nhiên đặc tính khắc độ của PTĐ. Mặt khác hàm biến đổi của BĐĐLSC trong trường
hợp chung là phi tuyến [31] với các hệ số biến đổi thay đổi ngẫu nhiên theo thời
gian nên (1.7) cũng thường là một hàm phi tuyến. Do đó các tham số của đặc tính

khắc độ cũng là một hàm ngẫu nhiên theo thời gian dạng -

:;-

:;-

:; Vì vậy
hàm biến đổi thực tế của PTĐ có thể được biểu diễn dưới dạng:
3*9

%)-

:;-

:;-

:;& (1.8)
Để nâng cao độ chính xác của phép đo cần phải giảm hoặc loại trừ ảnh hưởng của
các tham số -

:;-

:;-

:;, tuyến tính hố hàm biến đổi của PTĐ.
 Độ nhạy của PTĐ đặc trưng cho khả năng phép đo có thể bắt nhạy với những thay
đổi nhỏ của đại lượng cần đo. Độ nhạy có thể xác định qua cơng thức sau:

3
)

P
∂
∂
=
(1.9)
 Sai số
∆
là do sai lệch giữa hàm biến đổi danh định và hàm biến đổi thực tế và
cũng là một hàm của tín hiệu vào:

∆
*Q:); (1.10)
Đây là một tham số quan trọng đánh giá chất lượng của PTĐ. Tham số này
phụ thuộc rất lớn vào bộ BĐĐLSC vì độ chính xác của PTĐ phụ thuộc lớn vào bản
chất vật lý của việc chuyển đổi. Sai số của BĐĐLSC gồm hai thành phần chính tạo
nên là sai số cơ bản và sai số phụ.
Sai số cơ bản là sai số gây ra do sự khơng hồn thiện của cấu trúc, sự yếu kém
của cơng nghệ chế tạo.
Sai số phụ là sai số gây ra do các điều kiện bên ngồi tác động lên khi
BĐĐLSC làm việc trong mơi trường khác với điều kiện tiêu chuẩn.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu />Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật 19 Chun ngành kỹ thuật điện tử
 Phạm vi đo là khoảng giá trị của đại lượng cần đo mà PTĐ có thể đo được.
Cùng với sai số, phạm vi đo cũng là một tham số quan trọng quyết định giá thành
của PTĐ.
A+B+, !"#$
Có nhiều cách phân loại các PTĐ như phân loại theo kiểu cấu trúc, phân loại
theo đại lượng cần đo, phân loại theo cơng nghệ, Tuy nhiên cách phân loại chi
tiết nhất là phân loại theo ngun tắc chuyển đổi vật lý hoặc theo phương pháp đo
của BĐĐLSC [2], [4], [5] như hình 1.5 :
56(7+BR.,,P. !"#$

•Phân loại dựa trên ngun lý chuyển đổi :
- Chuyển đổi điện trở là các chuyển đổi làm việc dựa trên sự biến thiên của
điện trở. Khi đại lượng đầu vào ) tác động lên chuyển đổi làm thay đổi điện trở của
nó.
- Chuyển đổi điện từ là các chuyển đổi làm việc dựa trên các quy luật về cảm
ứng điện từ. Khi đại lượng đầu vào ) tác động làm thay đổi các thơng số của mạch
từ như điện cảm, hỗ cảm, độ từ thẩm và từ thơng.
- Chuyển đổi tĩnh điện là các chuyển đổi làm việc dựa trên các hiện tượng tĩnh
điện. Khi đại lượng đầu vào ) tác động lên chuyển đổi làm thay đổi điện dung hay
điện tích của nó.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu />Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật 20 Chun ngành kỹ thuật điện tử
- Chuyển đổi hóa điện là các chuyển đổi làm việc dựa trên các hiện tượng hóa
điện. Đại lượng đầu vào ) tác động lên chuyển đổi làm thay đổi điện dẫn, điện cảm,
sức điện động hóa điện
- Chuyển đổi nhiệt điện là các chuyển đổi làm việc dựa trên hiện tượng nhiệt
điện. Đại lượng đầu vào ) tác động lên chuyển đổi làm thay đổi điện sức điện động
nhiệt điện hay điện trở của nó.
- Chuyển đổi điện tử và ion là loại khi chịu tác động của đại lượng đầu vào X
thì dòng điện tử hay dòng ion chạy qua nó thay đổi.
- Chuyển đổi lượng tử dựa trên hiện tượng cộng hưởng từ hạt nhân và cộng
hưởng từ điện tử
•Phân loại dựa trên tính chất nguồn điện :
- Chuyển đổi phát điện là loại biến đổi đại lượng đầu vào ) thành các đại
lượng đầu ra dạng điện áp hoặc sức điện động hoặc dòng điện.
- Chuyển đổi thơng số là loại biến đổi đại lượng đầu vào ) thành các đại lượng
đầu ra là điện cảm, hỗ cảm hoặc điện dung,
•Phân loại theo phương pháp đo:
- Chuyển đổi biến đổi trực tiếp là các chuyển đổi biến đổi trực tiếp đại lượng
cần đo ) thành đại lượng điện
- Chuyển đổi bù (so sánh) có cấu trúc khối như hình 1.6

Đại lượng cần đo ) được bù bởi đại lượng cùng loại )

do BĐN tạo ra:
 )

*
β
3 (1.11)
Độ sai lệch
∆
) giữa ) và )

sau khi qua biến đổi thuận (BĐT) trở thành đại lượng 3:
3*:)J)

; (1.12)
Thay (1.11) vào (1.12) ta có:

)


3
β
+
=
1
Nếu  rất lớn thì 
β
>>1 và ta có:

)3
β
1
=
(1.13)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu />Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật 21 Chun ngành kỹ thuật điện tử
Biểu thức (1.13) cho thấy 3 chỉ phụ thuộc
vào độ chính xác của BĐN. Do vậy BĐT có thể
rất phức tạp, qua nhiều khâu biến đổi nên sai số
có thể lớn nhưng nếu đảm bảo hệ số  lớn thì sai
số của chuyển đổi bù sẽ rất nhỏ.
;#J#"f iffr$$6sq

1.2.1 Các thành phần sai số đo đại lượng khơng điện
Các thành phần sai số đo đại lượng khơng điện rất đa dạng và phức tạp. Theo
quy luật xuất hiện trong q trình thực hiện phép đo (với PTĐ có cấu trúc tổng qt
như hình 1.1), thường được phân ra thành hai nhóm chính là sai số hệ thống và sai
số ngẫu nhiên [2], [4], [5]. Sai số hệ thống là một hàm xác định của các tham số
khơng ngẫu nhiên và gây ra sự sai lệch giữa hàm biến đổi thực tế và hàm biến đổi
danh định. Về ngun tắc, sai số hệ thống có thể loại trừ được. Sai số ngẫu nhiên là
sai số khơng cố định được đánh giá theo quy luật xác suất và thống kê tốn học.
Cách phân loại trên đây đúng về mặt ngun tắc, song khơng cho phép xây
dựng mơ hình đánh giá và tính tốn sai số của PTĐ các đại lượng khơng điện ở chế
độ cơng tác (chế độ động). Vì vậy cần phân loại các thành phần sai số dưới góc độ
xem xét ngun nhân và bản chất sinh ra chúng để từ đó tìm cách giảm hoặc loại
trừ. Theo đó có thể chia chúng ra thành ba nhóm chính sau [22], [26]:
Nhóm thứ nhất là nhóm sai số có ngun nhân sinh ra do sự sai lệch giữa
hàm biến đổi danh định với hàm biến đổi tĩnh ở các điều kiện thường, ký hiệu là
δ


.
Các sai số này là hàm khơng ngẫu nhiên của đại lượng cần đo. Để tổng hợp PTĐ
các đại lượng khơng điện theo một cấu trúc nào đó, các sai số này là ngẫu nhiên và
phụ thuộc vào dung sai cho phép của tham số phần tử PTĐ và cơng nghệ sản xuất
chúng.
Nhóm thứ hai là một hàm xác định của các đối số ngẫu nhiên
ξ
. Thực tế,
chúng là các tham số khơng mang thơng tin của q trình vào ảnh hưởng lên các
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu />
BĐT
()
BĐN
(
β
)
Y
X
∆
)
X
m
56S./01"E2-
=8>T
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật 22 Chun ngành kỹ thuật điện tử
tham số của hàm biến đổi thực tĩnh; ví dụ như điện áp nguồn ni, các tham số mơi
trường xung quanh PTĐ,
Nhóm thứ ba là sai số gây ra do sự thay đổi ngẫu nhiên của tham số hàm biến
đổi thực tĩnh
χ

. Nhóm này có hai loại:
- Sai số là hàm tương quan yếu hay nói chung là hàm ngẫu nhiên khơng
tương quan theo thời gian (phổ rộng); ví dụ như sai số do tạp âm riêng của các linh
kiện bán dẫn trong PTĐ.
- Sai số là hàm ngẫu nhiên tương quan mạnh (phổ hŒp) gần tần số 0; ví dụ như
sai số do tham số của PTĐ trơi theo thời gian.
Đối với PTĐ các đại lượng khơng điện làm việc trong thực tế ta thường xem
các yếu tố
ξ
là hàm ngẫu nhiên theo thời gian và chúng được biểu diễn là -

:;
-

:;-

:; trong (1.8). Tuy nhiên chỉ có thể đánh giá sai số khi
ξ
được cho là các
hàm xác định. Việc xác định giới hạn thay đổi của
ξ
làm cho việc đánh giá sai số
của PTĐ khơng được chính xác.
Mỗi tham số của hàm biến đổi thực tĩnh được xác định trong mối quan hệ phụ
thuộc của các tham số với nhau: Q trình tương quan
χ

và khơng tương quan
χ
>

trong PTĐ; các tham số ảnh hưởng
ξ
.
Như vậy, sai số của PTĐ các đại lượng khơng điện cũng sẽ là một hàm ngẫu
nhiên theo thời gian và có thể biểu diễn tổng qt:
∆
*Q%)-

:;-

:;-

:;& (1.14)
Khi biết
δ

và các tham số của hàm biến đổi là hàm ngẫu nhiên thì có thể đánh
giá được
∆
theo(1.14). Từ (1.7) và phân tích khái niệm
δ

ở trên có
thể suy ra được cơng thức:
( ) ( )
[ ]
( )
( )




)9
)9 )9
, ,,
, ,,, ,,
1
111
−∆+∆+
=
δ
(1.15)
Trong đó: -
U 
-

là các hệ số biến đổi của PTĐ;
∆
-

U
∆
-

là độ lệch của
các hệ số biến đổi.
Vi phân tồn phần hàm (1.15) ta được:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu />Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật 23 Chun ngành kỹ thuật điện tử


-






-
3
3
-
δδ
∂
∂
×=
∑
=
1
(1.16)
Hay:


-





3
9
-
9

3
-
δδ












∂
∂
∂
∂
×=
∑
=
1
(1.17)
Trong đó:

-
δ
là sự thay đổi tương đối của hệ số biến đổi -


, 9 là hàm biến đổi.
Để xác định giá trị sai số của PTĐ các đại lượng khơng điện thường sử dụng
hai cách: Sai số quy về đầu ra và sai số quy về đầu vào. Sai số quy về đầu ra được
xác định bằng biểu thức:

∆
3*9

%)-

:;-

:;-

:;&J9
N
:)-

-

-

; (1.18)
Trong đó: 9

%)-

:;-

:;-


:;& là hàm biến đổi thực tế của PTĐ, 9
N
:)
-

-

-

; là hàm biến đổi danh định của PTĐ.
Sai số quy về đầu vào hay chính là giá trị sai số của đại lượng cần đo trong
phép đo tương ứng được xác định qua cơng thức sau:
∆
) = 9
N
J
{
9

%)-

:;-

:;-

:;&
}
J)(1.19)
Trong đó: 9

N
J
{
9

%)-

:;-

:;-

:;&
}
là hàm ngược đặc tính khắc độ của
PTĐ.
Qua phân tích và từ các cơng thức (1.18) và (1.19) cho thấy sai số của PTĐ
tồn tại chủ yếu do hàm biến đổi phi tuyến và các hệ số biến đổi thay đổi dưới tác
động của các yếu tố ảnh hưởng bên ngồi. Do đó vấn đề đặt ra là cần tìm giải pháp
thích hợp để loại trừ hoặc giảm các thành phần sai số, tuyến tính hóa q trình biến
đổi để tạo ra mối quan hệ tuyến tính giữa bộ hiển thị với đại lượng cần đo. Đây
chính là mục tiêu nâng cao độ chính xác của PTĐ các đại lượng khơng điện nói
riêng và PTĐ các đại lượng khơng điện nói chung.
Để nâng cao độ chính xác của PTĐ thường sử dụng hai nhóm phương pháp:
Nhóm các phương pháp cơng nghệ và nhóm các phương pháp cấu trúc [16], [25].
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu />Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật 24 Chun ngành kỹ thuật điện tử
Nhóm các phương pháp cơng nghệ nhằm làm tăng độ ổn định các tham số của
đặc tính khắc độ theo thời gian. Có nghĩa là giảm thiểu sự sai lệch giữa các tham số
-

:;J-


-

:;J-

-

:;J-

. Ưu điểm của phương pháp này là loại bỏ được cấu trúc
dư trong PTĐ và có độ tin cậy cao. Thực tế của phương pháp cơng nghệ là chế tạo
PTĐ từ các vật liệu, linh kiện được sản xuất với trình độ kỹ thuật cơng nghệ cao.
Đây là nhóm phương pháp kinh điển, đã và đang được nghiên cứu và ứng dụng
rộng rãi. Tuy vậy, với những đòi hỏi hiện thời về độ chính xác của thiết bị là rất cao
thì việc chỉ sử dụng phương pháp này cũng khó mà đáp ứng được u cầu. Ngồi
ra, phương pháp này rất tốn kém, đơi khi khó thực hiện; nhất là với điều kiện kinh
tế và cơng nghệ của một nước đang phát triển như Việt Nam.
Nhóm các phương pháp cấu trúc là đưa vào PTĐ một số khâu phụ nhằm biến
đổi thơng tin đo lường để phát hiện từ đó bù trừ các sai số phi tuyến; các kết quả đo
được xử lý theo các thuật tốn riêng sẽ hạn chế được sai số. Đặc điểm nổi bật của
phương pháp này là có thể sử dụng các PTĐ đơn giản với độ tin cậy và độ ổn định
khơng cao mà vẫn đạt được độ chính xác theo u cầu nhờ một số biến đổi phụ và
thuật tốn xử lý kết quả đo.
1.2.2 Sai số tổng cộng của PTĐ khơng điện
Sai số tổng cộng của PTĐ các đại lượng khơng điện gồm hai thành phần chính
là sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên. Từ cấu trúc tổng qt của PTĐ đưa ra ở hình
1.1 cho thấy: sai số tổng cộng của PTĐ sẽ là tổng sai số của BĐĐLSC, KTTTĐ và
sai số của PTĐTC. Việc tính sai số tổng cộng là một vấn đề phức tạp và trong thực
tế, mỗi thành phần được xác định từ các phương pháp khác nhau. Hiện nay, phương
pháp phổ biến nhất là tiến hành các thuật tốn logarit, vi phân theo các hệ số biến

đổi để xác định sai số hệ thống tổng cộng của PTĐ:










-
N-
-
N-
-
N-
δδδδ
++=++=
(1.20)
Trong đó:


δδδ
,,
là sai số hệ thống của BĐĐLSC, KTTTĐ và PTĐTC
của PTĐ.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu />Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật 25 Chun ngành kỹ thuật điện tử
Trong PTĐ các đại lượng khơng điện, sai số do đặc tính của BĐĐLSC phi
tuyến hay sai số làm gần đúng hàm biến đổi có thể cộng với thành phần sai số hệ

thống của PTĐTC, được tính theo các cơng thức (1.16) hay (1.17) khi các đại lượng
vào khơng đổi. Việc giảm sai số thay gần đúng hàm biến đổi của BĐĐLSC là một
vấn đề cần được đầu tư nghiên cứu.
Đối với sai số do KTTTĐ, ngun nhân gây ra sự thay đổi hệ số biến đổi trên
đường truyền thơng tin chủ yếu do hai yếu tố. Thứ nhất là ảnh hưởng của điện trở
đường dây nối và sự thay đổi của nó khi nhiệt độ mơi trường thay đổi. Thứ hai là
ảnh hưởng của hiện tượng ghép ký sinh do các tham số điện cảm, điện dung ngồi ý
muốn gây ra. Ngồi ra còn một yếu tố phụ là nhiễu tác động lên đường truyền thơng
tin đo.
Đối với yếu tố ảnh hưởng thứ nhất có thể sử dụng các sơ đồ dây bù để bù điện trở
đường dây nối hay thiết kế các PTĐTC có trở kháng vào lớn (hàng trăm đến hàng ngàn
mêga ơm), còn sự thay đổi điện trở khi nhiệt độ thay đổi là sai số ngẫu nhiên vì nhiệt
độ mơi trường là các yếu tố ngẫu nhiên. Để loại trừ sai số này có thể sử dụng các
phương pháp cầu bù mắc chuyển đổi nhiệt phụ hay phương pháp biến đổi lặp lại (xử lý
tín hiệu số) trong khoảng thời gian ngắn.
Với các PTĐ có cấu trúc đơn giản và sử dụng cơng nghệ vi mạch để xử lý
thơng tin đo thì yếu tố thứ hai ảnh hưởng khơng nhiều và thường có thể bỏ qua
được. Còn với các PTĐ có cấu trúc phức tạp được ghép nối bởi nhiều khâu thì sai
số này là đáng kể, nhất là với các hệ thống đo xa. Khi đó cần sử dụng các mạch lọc
thích hợp để giảm hoặc loại trừ sai số này.
Để giảm ảnh hưởng của nhiễu tác động trên đường truyền thơng tin đo hiện
nay thường xây dựng PTĐTC theo kiểu biến đổi thời gian - xung [3]. Với các
PTĐTC loại hiện số thì sai số gây ra chủ yếu do ảnh hưởng của bộ khuếch đại và sai
số lượng tử. Các sai số này có thể được giảm hoặc loại trừ bằng các giải pháp như
tăng độ phân giải, phân chia thang đo thích hợp và hiệu chuẩn sai số bằng các
phương pháp cấu trúc.
Các thành phần sai số ngẫu nhiên của PTĐ các đại lượng khơng điện được xác
định thơng qua các tham số tốn học thống kê như: quy luật phân bố, kỳ vọng tốn
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu />