Bài giảng Kỹ thuật đo lường điện tử - Đào Thanh Toản

eo các thang đo, thông 
th−ờng: 
+ Thang :x1; x10; x100; x1K dùng nguồn 3V 
+ Thang: x10K; x100K; dùng nguồn 12V 
- Tr−ớc khi đo ta phải tiến hành chuẩn đồng hồ, bằng cách, chập 2 que đo, rồi quan 
sát xem kim chỉ thị đã về ‘0’ ch−a?. Nếu ch−a về phải chỉnh núm ADJ để kim về 
“0”. Nếu chỉnh núm này mà không về “0” phải thay nguồn PIN: 
Chỉnh đồng hồ
x1
+
-
Ω
ADJ 
0 
C3 
R6 
R5
Q3 
C2
R4
R3
Q2
R2 
R1 
C1 
Vcc 
mA 
V 
mA
mA 
V
Itt 
Vcc 
IB 
UB
I
BomonKTDT-ĐHGTVT 
124 
- Khi đo l−u ý không chạm tay vào hai đầu điện trở, làm nh− vậy phép đo sẽ không 
chính xác 
- Giá trị R đ−ợc xác định bằng số vạch trên ĐHVN x giá trị thang đo 
Chú ý: Đo kiểm tra ngắn mạch giữa 2 điểm, thì kết quả đo là 0Ω, còn đo hở mạch 
giữa 2 điểm, kết quả đo là ∞Ω 
Ω 
+
-
Phép đo điện trở
RX 
A 
B 
x10
+
-
20 
Kết quả=10x20=200Ω 
RX 
A 
B 
Phụ lục 
125
3. Đo và kiểm tra biến trở: 
+ Đo R1-3= giá trị ghi trên thân biến trở 
+ Đo R1-2 Kim chỉ thị phải chuyển động 
4. Đo kiểm tra xác định cực tính D 
Để xác định cực tính của D ta sử dụng trực tiếp nguồn PIN của ĐHVN để 
phân cực. 
- Chuyển về đo Ω, chọn thang x1, ta tiến hành đảo que đo 2 lần. 
Nếu quan sát thấy một lần kim đồng hồ không lên =∞(hết vạch ), và một lần chỉ thị 
khoảng vài chục Ω(10-15Ω), thì D còn tốt. 
 - Khi đó đầu nối với que đen là Anốt, và đầu nối với que đỏ là Catot 
Chú ý: khi đo, kiểm tra và xác định cực tính của LED, ta chọn thang đo x10, vì khả 
năng chịu đựng dòng của LED là <10mA, khi thực hiện phân cực thuận cho LED 
thì đèn sẽ sáng. 
con tr−ợt
 1 2 3
2 
3 1 
2 
31 
Ω 
+ 
- 
BomonKTDT-ĐHGTVT 
126 
Ω 
+
-
Lần đo 1 
CatotAnot 
Ω 
+ 
-
Vài chục 
CatotAnot 
Lần đo 2
Phụ lục 
127
5. Đo xác định các cực của Transistor 
- Tr−ớc hết, xác định cực B, dùng Ω_kế, vặn thang x1, 
- Sau đó tiến thành lấy một que đo giữ cố định với 1 chân bất kỳ của 
que đo. 
- Que còn lại lần l−ợt đ−a vào đo 2 chân còn lại 
- Tiếp tục đảo que đo, cho đến khi ta nhận đ−ợc 2 giá trị điện trở R liên 
tiếp bằng nhau R=(10ữ15)Ω, khi đó que nối với chân cố định là B: 
+ Nếu que cố định(lần đo cuối- trong loạt đo đầu tiên) là 
que đỏ, thì đây là Transistor loại N-P-N 
+ Nếu que cố định(lần đo cuối- trong loạt đo đầu tiên) là 
que đen, thì đây là Transistor loại P-N-P 
- Để xác định nốt 2 chân còn lại C & E, ta dùng Ω_kế chọn thang x100-
1K,hai que đo đ−a vào 2 chân còn lại, sau đó dùng ngón tay chạm nối cực B 
với từng chân, nếu không thấy kim chỉ thị giá trị R khoảng từ 10K-100K thì 
ta đảo que đo, và làm lại các động tác đo trên, khi đó ta sẽ đ−ợc giá trị 
R=(10-100)K, khi đó que chạm với B là cực C cực còn lại là E 
E B 
C 
E 
B 
C
D1 D1
B
CE
E
D2 
C 
B
D1
NPN 
PNP 
BomonKTDT-ĐHGTVT 
128 
L−u ý: với tất cả các ĐHVN: 
+ Que đen bao giờ cũng nối với (+) nguồn 
+ Que đỏ bao giờ cũng nối với (-) nguồn 
Chỉ trừ các loại Vônkế điện tử thì: 
+ Que đen nối với (-) nguồn 
+ Que đỏ nối với (+) nguồn 
Ω 
+ 
- 
B 
C 
PNP 
B 
C
E 
Rtay 
NPN 
* 
E
B 
C 
NPN 
Ω 
+ 
- * 
E 
B 
C 
PNP 
Rtay 
Phụ lục 
129
Tμi liệu tham khảo 
1. Kỹ thuật đo l−ờng các đại l−ợng vật lý. Tập I, II. Phạm Th−ợng Hàn. 
Nhà xuất bản Giáo dục 
2. Dụng cụ và đo l−ờng điện tử. David A.Bell. Nhà xuất bản Khoa học kỹ 
thuật 
3. Các bộ cảm biến trong kỹ thuật đo l−ờng và điều khiển. Lê Văn 
Doanh. Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật 
4. Pháp lệnh đo l−ờng ngày 06 tháng 10 năm 1999 số 16/1999/PL – 
UBTVQH 10 
5. Nghị định của Chính phủ số 65/2001/NĐ - CP 
6. Electrical Measurements anh Measuring Instruments- Rajendra Prasad, 
ISBN Editor 1999. 
7. Cơ sở kỹ thuật Đo l−ờng- Vũ Quý Điềm, NXB KHKT 2001 
8. Omron: www.omron.com.vn 
9. Simens: www2.automation.siemens.com 
BomonKTDT-ĐHGTVT 
130 
Phụ lục 
Ch−ơng1.Khái niệm cơ bản trong kỹ thuật đo l−ờng.................. 4 
I. Định nghĩa và khái niệm cHung về đo l−ờng ................ 4 
1. Định nghĩa về đo l−ờng, đo l−ờng học và KTĐL.. 4 
a. Đo l−ờng............................................................................... 4 
b. Đo l−ờng học..................................................................... 4 
c. Kỹ thuật đo l−ờng (KTĐL)............................................ 4 
2. Phân loại cách thực hiện phép đo .................................. 4 
II. Các đặc tr−ng của KTĐL....................................................................... 5 
1. Khái niệm về tín hiệu đo và đại l−ợng đo.................. 5 
2. Điều kiện đo........................................................................................... 5 
3. Đơn vị đo................................................................................................... 6 
4. Thiết bị đo và ph−ơng pháp đo ............................................ 7 
5. Ng−ời quan sát ................................................................................... 7 
6. Kết quả đo............................................................................................... 7 
III. Các ph−ơng pháp đo................................................................................ 7 
1. Ph−ơng pháp đo biến đổi thẳng ......................................... 7 
2. Ph−ơng pháp đo kiểu so sánh ............................................... 8 
a. So sánh cân bằng............................................................. 8 
b. So sánh không cân bằng ............................................. 8 
c. So sánh không đồng thời ........................................... 8 
d. So sánh đồng thời ......................................................... 9 
3. Các thao tác cơ bản khi tiến hành phép đo............ 9 
IV. Phân loại thiết bị đo ............................................................................. 9 
1. Mẫu ................................................................................................................ 9 
2. Thiết bị đo l−ờng điện .............................................................. 10 
3. Chuyển đổi đo l−ờng .................................................................. 10 
4. Hệ thống thông tin đo l−ờng............................................ 11 
V. Định giá sai số trong đo l−ờng................................................. 11 
1. Nguyên nhân và phân loại sai số .................................... 11 
a. Nguyên nhân gây sai số ............................................. 11 
b. Phân loại sai số ............................................................. 11 
3. Quy luật tiêu chuẩn phân bố sai số ............................. 12 
4. Sai số trung bình bình ph−ơng và sai số trung bình ........ 14 
a. Sai số trung bình bình ph−ơng σ ......................... 14 
b. Sai số trung bình d...................................................... 14 
5. Sự kết hợp của các sai số ........................................................ 14 
a. Sai số của tổng các đại l−ợng ............................... 14 
Phụ lục 
131
b. Sai số của hiệu các đại l−ợng ................................ 14 
c. Tích của hai đại l−ợng............................................... 15 
d. Th−ơng của hai đại l−ợng ....................................... 15 
Ch−ơng2Cấu trúc và Các phần tử chức năng của thiết bị đo..17 
I. Cấu trúc cơ bản của thiết bị đo................................................. 17 
1. Sơ đồ khối của thiết bị đo ..................................................... 17 
2. Sơ đồ cấu trúc của dụng cụ đo biến đổi thẳng . 17 
3. Sơ đồ cấu trúc của dụng cụ đo kiểu so sánh ....... 17 
II. Các cơ cấu chỉ thị ..................................................................................... 18 
1. Cơ cấu chỉ thị cơ điện................................................................ 18 
a. Cơ cấu chỉ thị từ điện sử dụng nam châm vĩnh 
cửu (TĐNCVC).......................................................................... 19 
b. Cơ cấu chỉ thị điện từ................................................. 21 
c. Cơ cấu chỉ thị điện động........................................... 22 
2. Cơ cấu chỉ thị tự ghi................................................................... 23 
3. Cơ cấu chỉ thị số............................................................................. 25 
II. Các mạch đo l−ờng và gia công tín hiệu....................... 26 
1. Mạch tỉ lệ.............................................................................................. 26 
a. Mạch tỉ lệ về dòng........................................................ 26 
b. Mạch tỉ lệ về áp .............................................................. 27 
2. Mạch khuếch đại đo l−ờng................................................... 30 
a. Mạch khuếch đại dòng (lặp điện áp) .................. 30 
b. Mạch khuếch đại công suất.................................... 30 
c. Mạch khuếch đại điều chế ....................................... 31 
d. Mạch khuếch đại cách li.......................................... 31 
3. Mạch gia công tính toán........................................................ 31 
4. Mạch so sánh...................................................................................... 31 
a. Mạch so sánh các tín hiệu khác dấu bằng 
KĐTT mắc theo một đầu vào......................................... 31 
b. Mạch so sánh các tín hiệu cùng dấu bằng 
KĐTT mắc 2 đầu vào............................................................ 32 
c. Mạch so sánh 2 mức ...................................................... 32 
d. Mạch so sánh cực đại.................................................. 33 
e. Mạch cầu đo ..................................................................... 33 
f. Mạch điện thế kế ........................................................... 34 
5. Mạch tạo hàm.................................................................................... 35 
a. Mạch tạo hàm bằng biến trở .................................. 35 
b. Mạch tạo hàm bằng diode bán dẫn ..................... 35 
c. Mạch tạo hàm logarit và đối logarit.............. 36 
BomonKTDT-ĐHGTVT 
132 
6. Các bộ chuyển đổi t−ơng tự – số A/D và số – 
t−ơng tự D/A............................................................................................. 36 
a. Các bộ biến đổi A/D ........................................................ 36 
b. Các bộ biến đổi D/A ........................................................ 37 
III. Chuyển đổi đo l−ờng sơ cấp........................................................ 37 
1. Khái niệm chung ............................................................................. 37 
a. Định nghĩa......................................................................... 37 
b. Đặc tính của chuyển đổi sơ cấp ............................ 37 
c. Phân loại các chuyển đổi sơ cấp.......................... 37 
d. Các hiệu ứng đ−ợc ứng dụng trong các cảm 
biến tích cực ........................................................................ 38 
Ch−ơng3.Đo dòng điện42 
I. Khái niệm chung ........................................................................................... 42 
II. Ampe kế một chiều .................................................................................... 42 
II. Ampe kế một chiều .................................................................................... 43 
III. Ampemet xoay chiều............................................................................. 48 
1. Ampemet chỉnh l−u...................................................................... 48 
2. Ampemet điện động...................................................................... 49 
3. Ampemet điện từ ............................................................................. 50 
4. Ampemet nhiệt điện..................................................................... 50 
Ch−ơng4.đo điện áp52 
I. Mở đầu....................................................................................................................... 52 
II. Vôn kế một chiều........................................................................................ 52 
III. Vôn kế xoay chiều.................................................................................... 54 
1. Vôn kế từ điện đo điện áp xoay chiều.......................... 54 
a. Sơ đồ chỉnh l−u cầu................................................. 54 
b. Sơ đồ chỉnh l−u nửa sóng .................................... 55 
c. Sơ đồ chỉnh l−u nửa cầu toàn sóng ............... 57 
2. Vôn kế điện từ.................................................................................... 57 
3. Vôn kế điện động ............................................................................ 58 
IV. Đo điện áp bằng ph−ơng pháp so sánh............................. 58 
1. Cơ sở lý thuyết ................................................................................ 58 
2. Điện thế kế kế một chiều......................................................... 58 
3. Điện thế kế xoay chiều.............................................................. 60 
V. Vôn kế số............................................................................................................... 60 
1. Vôn kế số chuyển đổi thời gian ........................................ 60 
2. Vôn mét số chuyển đổi tần số ............................................ 62 
VI. Vôn met và Ampe met điện tử t−ơng tự.......................... 62 
1. Vôn met bán dẫn một chiều.................................................. 63 
Phụ lục 
133
2. Vôn met điện tử một chiều dùng IC KĐTT ................. 64 
3. Vôn met điện tử xoay chiều.................................................. 65 
Ch−ơng5.Đo công suất67 
I. Khái niệm chung ........................................................................................... 67 
II. Dụng cụ đo công suất trong mạch một pha.............. 67 
1. Oat kế điện động............................................................................. 68 
2. Đo công suất bằng ph−ơng pháp điều chế tín 
hiệu.................................................................................................................. 69 
3. Oatmet nhiệt điện......................................................................... 70 
4. Oatmet dùng chuyển đổi Hall .......................................... 71 
Ch−ơng6.Đo tần số và góc pha73 
I. Khái niệm chung ........................................................................................... 73 
II. Đo tần số và pha bằng ph−ơng pháp biến đổi 
thẳng.............................................................................................................................. 73 
1. Tần số kế cộng h−ởng điện từ............................................ 73 
2. Tần số kế cơ điện............................................................................. 74 
a. Tần số kế và Fazo kế điện động ............................. 74 
b. Tần số kế điện từ............................................................ 76 
3. Tần số kế và Fazo kế điện tử................................................. 77 
4. Tần số kế và Fazo kế chỉ thị số .......................................... 78 
III. Đo tần số bằng ph−ơng pháp so sánh............................... 82 
1. Tần số kế trộn tần......................................................................... 82 
2. Tần số kế cộng h−ởng ................................................................ 82 
3. Các ph−ơng pháp khác .............................................................. 82 
Ch−ơng7.đo thông số của mạch điện84 
I. Các ph−ơng pháp đo điện trở........................................................ 84 
1. Đo gián tiếp.......................................................................................... 84 
a. Sử dụng Ampe kế và Vôn kế ....................................... 84 
b. Đo điện trở bằng ph−ơng pháp so sánh với 
điện trở mẫu ......................................................................... 84 
2. Đo điện trở trực tiếp bằng Ohmmet............................. 85 
a. Ohmmet nối tiếp............................................................. 86 
b. Ohmmet song song ....................................................... 86 
c. Ohmmet nhiều thang đo ........................................... 86 
3. Cầu đo điện trở................................................................................ 87 
a. Cầu Wheatstone (cầu đơn)....................................... 87 
b. Cầu Kelvin (cầu kép) .................................................... 88 
4. Đo điện trở bằng chỉ thị số: ................................................ 89 
BomonKTDT-ĐHGTVT 
134 
II. Cầu dòng xoay chiều.............................................................................. 91 
1. Cầu xoay chiều đo điện dung.............................................. 91 
a. Cầu đo tụ điện tổn hao nhỏ .................................... 91 
b. Cầu đo tụ điện có tổn hao lớn .............................. 92 
2. Cầu đo điện cảm............................................................................... 92 
a. Cầu xoay chiều dùng điện cảm mẫu .................... 92 
b. Cầu điện cảm Maxwell ............................................... 93 
c. Cầu điện cảm Hay ........................................................... 93 
Ch−ơng8.Máy hiện sóng điện tử.95 
I. Mở đầu....................................................................................................................... 95 
II. Sơ đồ khối của một máy hiện sóng thông dụng..... 97 
III. Thiết lập chế độ hoạt động và Cách điều khiển một máy hiện 
sóng..................................................................................................................................... 98 
1. Thiết lập chế độ hoạt động cho máy hiện sóng98 
2. Các phần điều khiển chính.................................................... 99 
a. Điều khiển màn hình.................................................... 99 
b. Điều khiển theo trục đứng ..................................... 99 
c. Điều khiển theo trục ngang................................. 100 
IV. ứng dụng của máy hiện sóng trong kỹ thuật đo 
l−ờng............................................................................................................................ 100 
1. Quan sát tín hiệu.......................................................................... 100 
2. Đo điện áp ............................................................................................ 101 
3. Đo tần số và khoảng thời gian........................................ 101 
4. Đo tần số và độ lệch pha bằng ph−ơng pháp so 
sánh............................................................................................................... 102 
Ch−ơng9.Đo l−ờng các đại l−ợng không điện104 
I. khái niệm chung ......................................................................................... 104 
II. Các loại cảm biến..................................................................................... 104 
1. Cảm biến kiểu biến trở............................................................. 104 
2. Cảm biến điện trở lực căng (tenzômet).................. 105 
3. Cảm biến kiểu điện cảm ........................................................... 107 
4. Cảm biến kiểu áp điện................................................................ 109 
5. Cặp nhiệt điện ................................................................................. 111 
6. Nhiệt điện trở................................................................................. 114 
7. Cảm biến quang .............................................................................. 117 
Một số gợi ý:........................................................................................... 121 
+ Đo độ rung có thể dùng tenzômét .............................. 121 
Tài liệu tham khảo..................................................................................................... 129