kĩ thuật đo lường btap 2015 (đhgtvt)

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
Bm KTĐT

TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI

Bài giảng

KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG
(bài tập)
Biên soạn: Ths. Phạm Thanh Huyền


NỘI DUNG HỌC PHẦN

CHƯƠNG 1: Tổng quan chung về kỹ thuật đo lường
CHƯƠNG 2: Cấu trúc và các phần tử chức năng của

dụng cụ đo
CHƯƠNG 3: Đo lường các thông số của mạch điện
CHƯƠNG 4: Thiết bị đo lường và ứng dụng

2


TÍNH SAI SỐ
1. Một điện trở có giá trị trong khoảng 1,14KΩ ÷ 1,26KΩ. Biết
R = 1,2KΩ tại 250C, hệ số nhiệt là 500ppm/0C.
Hãy tính sai số tương đối của điện trở trên.
Xác định giá trị lớn nhất của điện trở tại 750C

2. Một nguồn điện áp 12V được mắc với một điện trở có trị số

470Ω±10%. Điện áp của nguồn đo bằng một Vôn kế có
khoảng đo 25V với độ chính xác là 3%. Tính công suất của điện
trở và sai số của phép đo.
3. Một Vôn kế có thang đo 30V và độ chính xác 4%, Ampe kế
có thang đo 100mA và độ chính xác 1% được sử dụng để đo
điện áp và dòng điện qua điện trở R. Kết quả đo là 25V và
90mA. Hãy tính giá trị R và Pmin và Pmax
3


TÍNH SAI SỐ
4. Một thiết bị đo có thang đo đều, ĐLTT là 100A, có sai số
tương đối quy đổi là 1%. Tính các giới hạn trên và giới hạn
dưới và sai số tương đối của kết quả đo được tại:
 Độ lệch cực đại
 ½ độ lệch cực đại
 1/10 độ lệch cực đại
5. Một thiết bị đo có độ lệch toàn thang đo là 250mA và sai số
tương đối quy đổi là 2%. Tính sai số tương đối khi kết quả đo
dòng là 20mA và 200mA.

4


Gợi ý
Khi dụng cụ đo có ĐLTT là 100uA và sai số tương đối quy đổi
là =1% thì sai số tuyệt đối lớn nhất mắc phải khi sử dụng dụng
cụ đo này là:
Xmax = ĐLTT .  = 100uA.1% = 1uA
Với bất kỳ kết quả đo nào với dụng cụ trên thì sai số tuyệt đối

mắc phải trong trường hợp xấu nhất luôn là Xmax.
Vì vậy:
* Kết quả đo nằm trong dải giá trị: (X- Xmax; X+ Xmax)
* sai số tương đối ở các kết quả đo X là:

X = (Xmax / X). 100%
5


TÍNH SAI SỐ
6. Một thiết bị đo có thang đo cực đại 10A, có sai số tương đối
quy đổi là 3%.. Hãy tính sai số tương đối khi dụng cụ chỉ:
• 8A
• 100mA

7. Dòng 250mA đo được ở dụng cụ có thang đo cực đại là
500mA. Nếu phải đảm bảo kết quả đo này có sai số tương đối
là 5% thì dụng cụ phải có sai số chiết hợp là bao nhiêu ?

6


ĐO CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN

8. Một dụng cụ từ điện có dòng cực đại qua chỉ thị là 100A và
điện trở cuộn dây RCT = 99 . Tính điện trở shunt cần thiết để
biến dụng cụ này thành một Ampe kế có độ lệch toàn thang đo
là 1mA và 100mA.
9. Một Ampe kế từ điện có dòng điện cực đại chạy qua chỉ thị
là 0,1mA; điện trở khung dây chỉ thị RCT = 99 . Điện trở shunt

RS =1 .
Xác định dòng qua chỉ thị và dòng tổng đo được khi kim của
Ampe kế ở vị trí:
+ Lệch toàn thang đo
+ Lệch 1/2 thang đo
+ Lệch 1/4 thang đo
7


Gợi ý
Để mở rộng thang đo cho một Ampe kế ta sẽ mắc điện trở
shunt song song với ccct như hình dưới đây:
I

IA

RA

A

Rt

Rs

Khi đó hệ số mở rộng thang đo được tính bằng công thức:
n = I/IA
Với I là dòng tổng tối đa bên ngoài và IA là dòng cực đại đi qua
chỉ thị.
Điện trở shunt khi đó được tính bằng công thức:
Rs=RA/(n-1)

8


Gợi ý
Với mỗi sơ đồ cụ thể cần xác định điện trở trên nhánh chỉ thị,
trên nhánh điện trở shunt và áp dụng công thức trên để tính.
Ví dụ: ở sơ đồ bên, khi khóa K
ở vị trí B, C, D thì hệ số mở rộng I
thang đo tương ứng là nB, nC, +
I
nD. Vì vậy điện trở shunt là:
RSB = R1 + R2 + R3 = Rm / (nB-1) (1)
m

Rm
Im

Im

R1

VS
R2

IS

IS

R3

I
B
C

-

A
D

RSC = R1 + R2 = (Rm + R3) / (nC-1) (2)
RSD = R1 = (Rm+ R2 + R3) / (nD-1) (3)
Lấy (1) trừ (2) để xác định R3. Lấy (2) trừ (3) và thế R3 vào để
tìm R2. Tìm lại R1 từ biểu thức bất kỳ
9


ĐO CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN
10. Một Ampe kế có 3 thang đo với các điện trở shunt
R1=0,05 ; R2=0,45  ; R3=4,5  mắc nối tiếp như hình vẽ.
RCT = 45 ; ICTmax = 50 µA
Tính giá trị dòng cực đại qua chỉ thị trong ứng với 3 vị trí
khóa K.
Tính giá trị dòng tổng cực đại qua mạch ứng với 3 vị trí
khóa K

10


ĐO CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN
11. Một miliAmpe kế từ điện có thang đo 151 vạch với giá trị độ

chia là C = 0.1mA; Rct = 99 . Thiết kế mạch để Ampe kế trên
đo được các giá trị dòng tối đa là 15mA, 150mA và 1.5A.
14. Một cơ cấu đo có giá trị giới hạn đo là Imax = IA = 50uA ,
điện trở nội của cơ cấu đo là Rct = 300 . Tính các giá trị của
điện trở shunt để cơ cấu trên trở thành Ampe kế có thang đo
1mA, 10mA và 100mA.

11


ĐO CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN
15. Cho mạch điện như sơ đồ dưới. Hãy tính giá trị của các
điện trở R1, R2 và R3 để mạch có dải đo x1, x10 và x100. Biết
rằng cơ cấu chỉ thị từ điện có dòng chỉ thị lớn nhất là 1mA, nội
trở là 0,2 K

12


ĐO CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN
18. Một dụng cụ từ điện mắc với 3 điện trở theo kiểu Aryton để
tạo ra Ampe kế như minh họa trong hình dưới đây. Các trị số
điện trở là: R1 = 0,01, R2 = 0,99, R3 = 9. Máy đo có
Rm = 1K và ĐLTT = 50 A. Tính ba khoảng đo của Ampe
kế.
Rm
Im
Im
+
I

Im

R1

VS
R2

IS

IS

R3

I
B
C

-

A
D

13


ĐO CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN
19. Một Ampe kế có thang đo 150 vạch với giá trị độ chia C1 =
2A. Điện trở của cơ cấu chỉ thị RCT = 100. Tính các giá trị
điện trở shunt tương ứng để đo dòng điện với các thang đo

10mA; 30mA; 300mA; 3A.

14


ĐO ĐIỆN ÁP
12. Một dụng cụ đo TĐNCVC với ĐLTT là 100 µA và
Rct = 1 K được sử dụng để làm Vôn kế.
 Xác định điện trở nhân cần thiết nếu muốn đo điện áp
100V trên toàn thang.
 Tính điện áp đặt vào Vôn kế khi kim chỉ 3/4; 1/2 và 1/4
ĐLTT

15


ĐO ĐIỆN ÁP
17a. Một dụng cụ từ điện có độ lệch toàn thang Im = 1mA và
Rm = 100 được dùng như một Vôn kế với các khoảng đo
100mV, 1V và 10V. Tính các giá trị điện trở phụ cần thiết cho
các mạch ở các hình dưới đây.

R1
Rm

Rm

R1

R2

R3

R2
R3
V

V

16


ĐO ĐIỆN ÁP
17b. Một dụng cụ từ điện có độ lệch toàn thang Im = 1mA và
Rm = 1 K được dùng như một Vôn kế với các điện trở phụ
mắc như trong mạch ở các hình dưới đây.
Biết R1 = 9 K; R2 = 19 K và R3 = 199 K
Hãy xác định thang đo tương ứng với các vị trí của khóa K

R1
Rm

Rm

R1

R2

R3

R2
R3
V

V

17


ĐO ĐIỆN ÁP
20. Một cơ cấu đo từ điện có dòng định mức Iđm= 1mA, điện
trở của cơ cấu đo RCT = 1 K. Hãy thiết kế mạch để cơ cấu
trên trở thành Vôn kế với các thang đo 10V, 100V, 500V

18


Gợi ý
Sử dụng sơ đồ mắc điện trở phụ kiểu nối tiếp ….(tự vẽ hình)
Sụt áp tối đa trên cơ cấu chỉ thị được tính bằng:
Uct=Idm*Rct = 1mA*1KOhm = 1V
Để mạch trở thành Vôn kế với các thang đo 10V, 100V và
500V thì cơ cấu trên cần mở rộng thang đo với hệ số tương
ứng với các vị trí khóa K tại 1, 2, 3 là:
n1 = 10V/1V = 10
n2 = 100V/1V = 100
n3 = 500V/1V = 500
Khi đó điện trở R1, R2 và R3 được xác định theo các công
thức sau:
R1 = Rct (n1-1) = 9Rct

R2 = Rct (n2-n1) = 90Rct
R3 = Rct (n3-n2) = 400Rct

19


ĐO ĐIỆN TRỞ
16a. Cho mạch điện đo điện trở như sơ đồ dưới. Biết rằng
E = 3V ; CCCT từ điện có Imax = 1 mA và Rm = 500
 Cho biết vai trò của từng điện trở trong mạch
 Xác định vị trí của kim chỉ thị khi điện trở Rx có giá trị 0,
5 , 100 , 1 K, 10 K và lớn vô cùng
 Vẽ thang đo của Ohm kế trên

20


ĐO ĐIỆN TRỞ
16c. Với mỗi điện trở Rx thì cường độ dòng điện chạy qua chỉ
thị được tính bằng công thức:
Ix 

E
Rx  R1  Rm

Trong đó E = 3V và Rm = 500 
Khi Rx = 0 dòng qua chỉ thị đạt giá trị lớn nhất là 1mA. Vì vậy
theo công thức trên ta có:
R1  Rm 

E
I max



3V
 3K
1m A

 R1  2.5K

21


ĐO ĐIỆN TRỞ
16c.

Khi đó ta sẽ có các giá trị của Ix tương ứng với Rx như trong
bảng sau:
Rx

Ix

0

ĐLTT, 1 mA

5 Ohm

0.998 mA

100 Ohm

0.967 mA

1KOhm

0.75 mA

10KOhm

0.24 mA

Vô cùng

0

Từ đó vẽ được thang đo của Ohm kế

22


ĐO ĐIỆN TRỞ
16b. Cho mạch điện đo điện trở như sơ đồ dưới. Biết rằng
E = 3V ; Imax = 50 µA và Rm = R2 = 1 kOhm
 Xác định giá trị của điện trở RX khi kim chỉ thị ở vị trí ¼
thang đo
 Xác định giá trị của điện trở RX khi kim chỉ thị ở vị trí 1/2
thang đo
 Xác định giá trị của điện trở RX khi kim chỉ thị ở vị trí độ

lệch toàn thang đo

23


ĐO ĐIỆN TRỞ
16c. Cho mạch điện đo điện trở như sơ đồ dưới. Biết rằng
E = 3V ; Imax = 1m A và Rm = R2 = 1 K
 Xác định vị trí của kim chỉ thị khi điện trở Rx có giá trị 0,
5 , 100 , 1 K, 10 K và lớn vô cùng
 Vẽ thang đo của Ohm kế trên

24


Bài tập thêm
Cho một CCCT từ điện có nội trở 200 , cường độ dòng điện
lớn nhất chạy qua cơ cấu này là 1mA.
Dựa vào đó hãy tạo đồng hồ vạn năng có thể đo được:
 Cường độ dòng điện (AC, DC) 100mA, 1A, 10 A
 Điện áp (DC, AC)
100 V, 10 V, 1 V
 Điện trở
Hãy vẽ sơ đồ và tính toán giá trị của các linh kiện

25