1 Bài giảng Kỹ thuật ño lường GV: TS.Nguyn th Lan Hng Bộ môn: Kỹ thuật ño và THCN Hà nội 08/2007 Nguyễn Thị Lan Hương 2 Tài liệu tham khảo 1. Giáo trình ” ”, PGS. Nguyễn Trọng Quế, Trường Đại học Bách khoa Hà nội, 1996 , Chủ biên PGS.TS. Phạm Thượng Hàn, Nhà xuất bản Giáo dục, quyển 1, , PGS. Nguyễn Trọng Quế, Trường Đại học Bách khoa Hà nội, 1996. Nguyễn Thị Lan Hương 3 Mục ñích môn học  Nghiên cứu cơ sở kỹ thuật ño lường và việc ñảm bảo cơ sở cho các thí nghiệm.  Nguyên tắc hoạt ñộng của các phương tiện ño, các phương pháp ño các ñại lượng vật lý  Các phương pháp ñánh giá sai số của kết quả ño, các cơ sở tiêu chuẩn hoá và chứng thực.  Hình thành kinh nghiệm tiến hành thí nghiệm ño, kinh nghiệm làm việc với các phương tiện ño có trình ñộ ñánh giá kết quả ño và sai số phép ño. Nguyễn Thị Lan Hương 4 Chương 1. Các khái niệm cơ bản của kỹ thuật ño lường  Đo lường  Định nghĩa và phân loại phép ño  Khái niệm về và  Một số ñặc trưng của kỹ thuật ño  Tín hiệu ño  Các ñiều kiện ño.  Đơn vị ño va chuẩn mẫu  Phương pháp ño va Phương ti n ño  Ngư i quan s t v ñ nh gi k t qu Nguyễn Thị Lan Hương 5 Định nghĩa về Đo lường  Theo pháp lệnh “ ĐO LƯỜNG” của nhà nước CHXHCN Việt nam  Chương 1- ñiều 1: Đo lường là việc xác ñịnh giá trị của ñại lượng cần ño  Chính xác hơn: Đo lường là một quá trình ñánh giá ñịnh lượng của một ñại lượng cần ño ñể có kết quả bằng số so với ñơn vị ño  Đại lượng ño ñược: Với một ñại lượng cần ño là X ta có thể tìm ñược một ñại lượng ∆X ñể cho m.∆X >X và (m-1)∆X =X hay nói cách khác Ánh xạ ñược X vào tập số tự nhiên {N} với ñộ ño ∆X Nguyễn Thị Lan Hương 6 Định nghĩa và phân loại phép ño  Phép ño là quá trình thực hiện việc ño lường.  Phân loại  Đo trc tip: Là cách ño mà kết quả nhận ñược trực tiếp tư một phép ño duy nhất  Đo gián tip: Là cách ño mà kết quả ñược suy ra tư sư phối hợp kết quả của nhiều phép ño dùng cách ño trực tiếp.  Đo hp bôŃ: Là cách ño gần giống như phép ño gián tiếp nhưng sô lượng phép ño theo phép ño trực tiếp nhiều hơn va kết quả ño nhận ñược thường phải thông qua giải một phương trình hay một hê phương trình mà các thông sô ña biết chính là các sô liệu ño ñược.  Đo thng kê : ñê ñảm bảo ñô chính xác của phép ño nhiều khi người ta phải sư dụng phép ño thống kê. Tức là phải ño nhiều lần sau ño lấy gia trị trung bình.  Đo lường học: là ngành khoa học chuyên nghiên cứu vê các phương pháp ñê ño các ñại lượng khác nhau, nghiên cứu vê mẫu va ñơn vị ño.  Ky thuật ño lường: ngành ky thuật chuyên nghiên cứu áp dụng các thành tựu của ño lường học vào phục vụ sản xuất va ñời sống. Nguyn Th Lan Hng 7 Vớ d- Phng trỡnh c bn ca phộp ủo XAX X X A xx ì== X: ại lợng cần đo. X 0 : ơn vị đo. A x : Giá trị bằng số của đại lợng cần đo. Quá trình so sánh đại lợng cần đo với mẫu ủ cho ra kết quả bằng số Cú th ủo mt ủi lng vt lý bt k ủc khụng??? Khụng, vỡ khụng phi ủi lng no cng cú th so sỏnh giỏ tr ca nú vi mu ủc. Nguyn Th Lan Hng 8 Mun ủo giỏ tr ca mt ủi lng vt lý bt k phi chuyn ủi ủi lng ny sang mt ủi lng vt lý khỏc cú th so sỏnh ủc giỏ tr ca nú vi mu Hai loi chuyn ủi: i lng ủin ủin i lng khụng ủin ủin Cụng c: cm bin (sensor, chuyn ủi s cp) Phng trỡnh c bn Nguyễn Thị Lan Hương 9       ÷ ÷ ÷ Ω       ∆ = ∆ l l f R R Ví d: Đo ng sut c hc ca mt dm bê tông chi lc Nguyễn Thị Lan Hương 10 ∆ R R R R tz =  Khi P ch−a t¸c ®éng, cÇu c©n b»ng ⇒ U ra = 0  Khi cã P t¸c ®éng, R tz thay ®æi mét l−îng ∆R → U ra thay ®æi mét l−îng ∆U. Đo ∆U → ∆R → ∆l K P : HÖ sè poisson. m : HÖ sè tû lÖ. Đèi víi kim lo¹i : K P = 0,24 ÷ 4. NÕu thÓ tÝch V=l.S kh«ng thay ®æi trong qu¸ tr nh biÕn d¹ng th K P = 0,5 vµ bá qua m. ( ) ( ) mK fR l l f R R P l R l ++= =       ∆ = ∆ ε ε εε Ví dụ (2)   CM?? R R U U ∆ ×=∆    ∆U?? Nguyễn Thị Lan Hương 11  Xác ñịnh ñặc tính của dây dẫn ñiện r t = r 20 [ 1+α(t - 20) + β(t-20) 2 ] α, β ch−a biÕt. ( ) ( ) [ ] ( ) ( ) [ ]      −+−+= −+−+= ttrr ttrr t t βα βα Đo ®iÖn trë ë nhiÖt ®é 20 0 C, t 1 vµ t 2 ⇒ HÖ 2 ph−¬ng tr nh 2 Èn α vµ β. α β Các phép ño trực tiếp??? Nguyễn Thị Lan Hương 12 1.2. Phương pháp ño (1)  Quá trình ño biến ñổi thẳng kết quả X= X 0 X 0 N N x N N X X = Nguyễn Thị Lan Hương 13 Phương pháp ño (2)  Quá trình ño kiểu so sánh ÷ Nguyễn Thị Lan Hương 14 Ví dụ  Có một vônmét ñược khắc ñộ như sau:  150V tương ứng 100 vạch  Khi ño ñiện áp Vônmét chỉ 120 vạch, xác ñịnh kết quả?  So sánh  Giá trị  Giá trị gọi là hằng số của volmét 0 100 / 150 N vach V = 0 100 120 : 150 x N N     =        150 120 120.1,5 180 1000 X V = = = 0 1 1,5/ C vach N = = Nguyễn Thị Lan Hương 15 1.3. Đặc trưng của kỹ thuật ño(1) Tín hiệu ño & Các ñiều kiện ño  Tín hiệu ño mang theo thông tin vê ñối tượng cần nghiên cứu.  Tín hiệu ño thê hiện ở 2 phần : Phần ñại lượng va phần dạng tín hiệu.  Ph n Đi lng: thông tin vê gia trị của ñối tượng ño  Ph n Dng tín hiu: thông tin vê sư thay ñổi tín hiệu ño  Gia công tín hiệu: là nghiên cứu các quy luật biến ñổi tín hiệu, xác ñịnh các loại tín hiệu, chuyển các tín hiệu bất ky vê các tín hiệu có quy luật ñê ñánh gia chúng, chuyển ñi xa, dùng vào việc ñiều khiển hoặc phục hồi lại tín hiệu ấy khi cần thiết  Xư ly tín hiệu ño lường: tức là áp dụng các nguyên công vê ño lường lên các tín hiệu ño, có những ñặc ñiểm riêng là vấn ñê biến các tín hiệu ño thành sô với một sai sô xác ñịnh, phản ảnh ñịnh lượng ñại lượng cần ño  Các ñiều kiện ño:Khi tiến hành phép ño ta phải tính ñến ảnh hưởng của môi trường ñến kết quả ño va ngược lại, khi sư dụng dụng cụ ño phải không ñược ảnh hưởng ñến ñối tượng ño. Nguyễn Thị Lan Hương 16 Đặc trưng của kỹ thuật ño(2) Đơn vị ño và chuẩn mẫu  Việc ñầu tiên của ño lường học là xác ñịnh ñơn vị ño và những tổ chức cần thiết ñể tạo mẫu ñể ñảm bảo cho kết quả ño lường chính xác, tin cậy  Việc thành lập ñơn vị , thống nhất ñơn vị ño lường là một quá trình lâu dài, biến ñộng. Việc ñảm bảo ñơn vị, tổ chức kiểm tra, xác nhận, mang tính chất khoa học, kỹ thuật vừa tổ chức và pháp lệnh  Việc thống nhất hệ thống quốc tế về ñơn vị mang tính chất hiệp thương và quy ước -> -> hệ thống ñơn vị IS (International Standard) ra ñời (1960) Do tổ chức quốc tế về chuẩn phụ trách ISO(International Standard Organisation) gồm 7 ñại lượng chính Nguyễn Thị Lan Hương 17 Đặc trưng của kỹ thuật ño(3) Phương pháp ño và Phương tiện ño  Quá trình ño ñược thực hiện theo những bước nhất ñịnh, thực hiện các thao tác ño lường cơ bản.  Thủ tục ph i hợp các thao tác (nguyên công) ño lường là phương pháp ño.  Phương tiện ño thể hiện kỹ thuật của một phương pháp ño cụ thể. ->Định nghĩa “ Phương tiện ño là tập hợp các phần tử, các modul, các dụng cụ, các hệ thống phục vụ cho việc thu thập và xử lý số liệu ño lường”  Phân loại phương tiện ño lường Nguyễn Thị Lan Hương 18 Đặc trưng của kỹ thuật ño(4) Người quan sát  Đo là người ño va gia công kết quả ño. Nhiệm vụ của người quan sát khi ño là phải nắm ñược phương pháp ño, am hiểu vê thiết bị ño mà mình sư dụng; kiểm tra ñiều kiện ño; phán ñoán vê khoảng ño ñê chọn thiết bị phu hợp; chọn dụng cụ ño phu hợp với sai sô yêu cầu va phu hợp với ñiều kiện môi trường xung quanh; biết ñiều khiển quá trình ño ñê cho ra kết quả mong muốn; nắm ñược các phương pháp gia công kết quả ño ñê tiến hành gia công sô liệu thu ñược sau khi ño. Biết xét ñoán kết quả ño xem ña ñạt yêu cầu hay chưa, có cần ño lại hay không, hoặc phải ño lại nhiều lần theo phương pháp ño lường thống kê.  Ngày nay vai trò của người quan sát giảm nhẹ vì hầu hết các phương tiện ñều ño tự ñộng Nguyễn Thị Lan Hương 19 Đặc trưng của kỹ thuật ño(5) Đánh giá kết quả ño  Xác ñịnh tiêu chuẩn ñánh gia một phép.  Kết quả ño ở một mức ñô nào ño có thê coi là chính xác. Một gia trị như vậy  ñược gọi là gia trị ước lượng của ñại lượng ño. Đo là gia trị ñược xác ñịnh bởi thực nghiệm nhơ các thiết bị ño. Gia trị này gần với gia trị thực mà ở một ñiều kiện nào ño có thê coi là thực.  Đê ñánh gia giữa gia trị ước lượng va gia trị thực, người ta sư dụng khái niệm sai sô của phép ño. Sai sô của phép ño là hiệu giữa gia trị thực va gia trị ước lượng ∆X = X thực - X ước lượng  Có rất nhiều nguyên nhân dẫn ñến sai sô :  Do phương pháp ño không hoàn thiện.  Sư biến ñộng của các ñiều kiện bên ngoài vượt ra ngoài những ñiều kiện tiêu chuẩn ñược quy ñịnh cho dụng cụ ño mà ta chọn.  Do dụng cụ ño không ñảm bảo ñô chính xác, do cách ñọc của người quan sát, do cách ñặt dụng cụ ño không ñúng quy ñịnh v.v Nguyễn Thị Lan Hương 20 1.3. Các nguyên công ño lường cơ bản(1) Quá trình ño là thực hiện các nguyên công ño lường, các nguyên công có thể thực hịên tự ñộng trong thiết bị hoặc do người thực hiện.  Xác ñịnh ñơn vị ño, thành lập mẫu, tạo mẫu và truyền mẫu:  xác ñịnh ñơn vị, tạo ra chuẩn mẫu là những ñại lượng vật ly có tính bất biến cao va là hiện thân của ñơn vị ño lường.  lượng tư hoa chuẩn va tô hợp thành ñại lượng chuẩn có thê thay ñổi gia trị, tạo thuận lợi cho việc xác ñịnh gia trị của ñại lượng ño, ta gọi là truyền chuẩn.  Nguyên công biến ñổi: Thực hiện phép biến ñổi trên các tín hiệu ño lường, tư ñại lượng này sang ñại lượng khác, tư dạng này sang dạng thê hiện khác [...]... hiện bằng số Thiết bị đo: bao trùm lên tất cả dụng cụ đo tơng tự và dụng cụ đo số, có thể phân loại theo phơng pháp đo gồm 2 loại thiết bị đo : Thiết bị đo biến đổi thẳng Thiết bị đo kiểu so sánh hay bù Ngoài ra, có thể phân loại dụng cụ đo theo đại lợng đo nh: Ampemet, Volmet, Hecmet (đo tần số), áp kế (đo áp suất), tốc độ kế (đo tốc độ), lu tốc kế (đo lu tốc) v.v Nguy n Th Lan Hng 64 Ă Ă   Đ ... ủo Cảm biến Mạch đo Chỉ thị H thống thông tin đo lờng Hệ thống đo lờng Hệ thống kiểm tra Hệ thống nhận dạng Hệ thống chuẩn đo n Hệ thống đo, kiểm tra, báo động Hệ thống đo, kiểm tra, nhận dạng Hệ thống đo lờng, điều khiển Hệ thống đo, kiểm tra, chuẩn đo n Phõn lo i cỏc phng ti n ủo l ng Nguy n Th Lan Hng 67 Thi t b ủo v ủỏnh giỏ thi t b ủo Hệ thống đo lờng : Đo và ghi lại các đại lợng đo Hệ thống kiểm... (2) Dụng cụ đo lờng điện : Gia công các thông tin đo lờng, tức là các tín hiệu điện có quan hệ hàm với các đại lợng vật lý cần đo Các dụng cụ đơn lẻ thực hiện các phép đo trực tiếp Dụng cụ đo tơng tự : Giá trị của kết quả đo thu đợc đợc biểu diễn bằng một hàm liên tục theo thời gian (gồm các loại dụng cụ đo kim chỉ và dụng cụ tự ghi ) Dụng cụ đo số : Kết quả đo đợc thể hiện bằng số Thiết bị đo: bao trùm... lợng đo Cho ra kết quả lớn hơn, nhỏ hơn hay bằng chuẩn Hệ thống chuẩn đo n kỹ thuật : Kiểm tra sự làm việc của đối tợng để chỉ ra sự hỏng hóc cần sửa chữa Hệ thống nhận dạng : Kết hợp việc đo lờng, kiểm tra để phân loại đối tợng tơng ứng với mẫu đã cho VD: Máy kiểm tra phân loại sản phẩm Tổ hợp đo lờng tính toán : Sự phát triển của kỹ thuật tính toán đã cho ra đời một thiết bị mới đó là tổ hợp đo lờng... triển của kỹ thuật tính toán đã cho ra đời một thiết bị mới đó là tổ hợp đo lờng tính toán với chức năng có thể bao quát toàn bộ thiết bị ở trên Đó là sự ghép nối hệ thống thông tin đo lờng với máy tính Nó có thể tiến hành đo, kiểm tra, nhận dạng, tính toán và cả điều khiển đối tợng nữa Nguy n Th Lan Hng 68 ... olt nhân tạo tại địa phơng (T heo M A P ) Đ ại diện độc lập của điện áp V 734A M ẫu 10V S o sánh với m ạng J-A rray thông qua M A P 732B M ẫu phân áp (10:1 và 100:1) 752A 5700A M ẫu làm việc D ụng cụ đo sử dụng (dịch vụ cho R & D ) 8842A K ý h iệu = Đ ịnh nghĩa = T hiết bị thực nghiệm = T hiết bị sử dụng và thơng m ại = thiết bị thơng m ại Nguy n Th Lan Hng 59 Chng 3 Thi t b ủo v ủỏnh giỏ thi t b ủo... ủi n tr Ô Uh = Rk-90 I/i Ă Ê Ê Rh = Ă Điện trở truyền chuẩn  Phần tử QHE Uh = R k 90 / i I Uh: điện áp Hall, Rh = iện trở Hall lợng t I dòng điện chạy trong màng bán dẫn MOSFET i con số nguyên chỉ số đo Hall trong màng bán dẫn lúc xác định Rh Rk-90: hằng số von Klitzing Nguy n Th Lan Hng 47 Nguy n Th Lan Hng 48 Vớ d Chu n ủi n dung Chuẩn điện dung đợc thực hiện bằng tụ điện tính theo lý thuyết Thompson... nh vuông: Sự thay đổi điện dung của tụ điện (của từng cặp điện cực) thay đổi theo kho ng di chuyển của thanh màn chẵn C = 1 1 ln 2L = ln 2 L 2 2 à0C 2 à0: từ dẫn của không k hí, C = tốc độ ánh sáng L đo bằng phơng pháp giao thoa với L = 100mm sai số 10-7 C= 0,4002443 pF, sai số không quá 5.10-7 iện dung mẫu đợc truyền sang các điện dung khác bằng cầu xoay chiều Từ các mẫu này ta có thể suy ra các đại . 1 Bài giảng Kỹ thuật ño lường GV: TS.Nguyn th Lan Hng Bộ môn: Kỹ thuật ño và THCN Hà nội 08/2007 Nguyễn Thị Lan Hương 2 Tài liệu tham khảo 1. Giáo. Các khái niệm cơ bản của kỹ thuật ño lường  Đo lường  Định nghĩa và phân loại phép ño  Khái niệm về và  Một số ñặc trưng của kỹ thuật ño  Tín hiệu ño  Các