›
›

Bài giảng môn Kỹ thuật đo lường - Nguyễn Thanh Hường

pdf 123 trang haiha333 07/01/2022 3050
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng môn Kỹ thuật đo lường - Nguyễn Thanh Hường", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_mon_ky_thuat_do_luong_nguyen_thanh_huong.pdf

Nội dung text: Bài giảng môn Kỹ thuật đo lường - Nguyễn Thanh Hường

  1. Bộ môn Kỹ thuật đo & Tin học Công nghiệp Kỹ thuật Đo lường TS. Nguyễn Thanh Hường 2016
  2. Mục đích môn học Sinh viên nắm được: § Cơ sở lý thuyết kỹ thuật đo lường: đặc trưng cơ bản của các phương pháp đo, thiết bị đo, gia công kết quả đo § Cấu trúc của một dụng cụ đo lường/hệ thống đo lường: cảm biến, mạch đo, chỉ thị. Hiện đại hoá thiết bị đo theo xu hướng thông minh hoá. § Các phương pháp đo các đại lượng vật lý điện và không điện Kỹ Thiết kế được hệ thống đo và thu thập thuật các đại lượng điện và không điện Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  3. Mục đích môn học Hệ thống đo và thu thập các đại lượng điện và không điện Chuyên ngành Điều khiển và Tự động hóa: § Đo các thông số điện: U, I, cos ϕ, P, Q, S § Phương pháp đo hạ áp, cao áp § Phương pháp đo tiếp xúc, không tiếp xúc § Thiết kế RTU lưới điện § Đo không điện: nhiệt độ, áp suất Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  4. Tài liệu tham khảo 1. Cơ sở kỹ thuật đo, PGS. Nguyễn Trọng Quế, Trường Đại học Bách khoa Hà nội, 1996. 2. Đo lường các đại lượng Vật lý, Chủ biên PGS.TS. Phạm Thượng Hàn, Nhà xuất bản Giáo dục, quyển 1,. 3. Đo lường các đại lượng điện và không điện , PGS. Nguyễn Trọng Quế, Trường Đại học Bách khoa Hà nội, 1996. 4. Measurement systemes – Application and design, Ernest O. Doebelin, Mc. Graw Hill, 2004. 5. Instrumentation, Measurement and Analysis, BC Kỹ Nakra, KK Chaudhry, Mc. Graw Hill, 2004. thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  5. Nội dung chương trình PhÇn I : C¬ së lý thuyÕt cña kü thuËt ®o lưêng n C¸c kh¸i niÖm c¬ b¶n cña kü thuËt ®o lư­êng n CÊu tróc cña dông cô ®o n Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo n Sai sè cña phÐp ®o vµ gia c«ng kÕt qu¶ ®o PhÇn II : §o c¸c ®¹i lượng ®iÖn vµ kh«ng ®iÖn n §o dßng ®iÖn n §o ®iÖn ¸p n §o c«ng suÊt vµ n¨ng l­ưîng n §o gãc pha vµ kho¶ng thêi gian n §o tÇn sè n §o c¸c th«ng sè cña m¹ch ®iÖn n §o c¸c ®¹i lưîng tõ vµ thö nghiÖm vËt liÖu tõ Kỹ thuật n §o c¸c ®¹i lưîng kh«ng ®iÖn : nhiệt độ, áp suất Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  6. Nội dung chương trình M«n häc cã 4 bµi thÝ nghiÖm. C¸n bé thÝ nghiÖm: Thầy Nguyễn Văn Đưa Phßng thÝ nghiÖm §o lưêng Tầng 1 - C2 (dưới VP Đoàn) Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  7. §Þa chØ liªn hÖ Bé m«n kü thuËt ®o vµ Tin häc C«ng nghiÖp C1-110. Thư­ ký: C« NguyÔn ThÞ Nhµn Tel: 043 8696233 Email: thanh-huong.nguyen@mica.edu.vn Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  8. Kh«ng ®­îc thi lÇn 1 § Kh«ng lµm thÝ nghiÖm hoÆc kh«ng b¶o vÖ ®­ưîc c¸c bµi thÝ nghiÖm ®· lµm § V¾ng mÆt trong 3 lÇn ®iÓm danh bÊt kú cña gi¸o viªn gi¶ng d¹y § C¸c lý do kh¸c (kû luËt líp häc, ) Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  9. Chương 1. Các khái niệm cơ bản của kỹ thuật đo lường ü Định nghĩa và phân loại phép đo ü Khái niệm về đo lường học và kỹ thuật đo ü Một số đặc trưng của kỹ thuật đo n Tín hiệu đo n Các điều kiện đo. n Đơn vị đo và chuẩn mẫu n Phương pháp đo và phương tiệṇ đo n Người quan sát và đánh giá kết quả ®o l­êng Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  10. Chương 1. Các khái niệm cơ bản của kỹ thuật đo lường §1.1. Định nghĩa và phân loại phép đo 1. Định nghĩa Theo pháp lệnh “ĐO LƯỜNG” của nhà nước CHXHCN Việt nam chương 1- điều 1: Đo lường là việc xác định giá trị của đại lượng cần đo Với một đại lượng cần đo X, có thể tìm được một đại lượng ΔX sao cho m.ΔX >X và (m-1)ΔX =X Ánh xạ được X vào tập số tự nhiên {N} với độ đo ΔX n Định nghĩa: Đo lường là một quá trình đánh giá định lượng của một đạ i lượng cần đo để có kết Kỹ quả bằng số so với đơn vị đo thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  11. Chương 1. Các khái niệm cơ bản của kỹ thuật đo lường n Phương trình cơ bản của phép đo: X Ax = ⇒ X = Ax × X 0 X 0 Đ X: ¹i lư­îng cÇn ®o. X : Ьn vÞ ®o. 0 Ax: Gi¸ trÞ b»ng sè cña ®¹i lưîng cÇn ®o. Qu¸ tr×nh so s¸nh ®¹i l­îng cÇn ®o víi mÉu để cho ra kÕt qu¶ b»ng sè Không, vì không phải Có thể đo một đại lượng đại lượng nào cũng vật lý bất kỳ được Kỹ có thể so sánh giá trị thuật không??? của nó với mẫu Đo được. lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  12. Chương 1. Các khái niệm cơ bản của kỹ thuật đo lường n Muốn đo giá trị của một đại lượng vật lý bất kỳ phải chuyển đổi đại lượng này sang một đại lượng vật lý khác có thể so sánh được giá trị của nó với mẫu n Hai loại chuyển đổi: Đại lượng điện à điện Đại lượng không điện à điện n Công cụ: cảm biến (sensor, chuyển đổi sơ cấp) Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  13. Chương 1. Các khái niệm cơ bản của kỹ thuật đo lường Ví dụ: Đo ứng suất cơ học của một dầm bê tông chịu lực n Thực hiện: ứng suất cơ học à điện trở của bộ cảm biến lực căng à mắc cảm biến vào mạch cầu à đo điện áp lệch cầu à ứng suất n Công cụ: cảm biến dùng điện trở tenzô l0 = 8 ÷ 15 mm a a = 3 ÷ 10 mm R = 800 ÷ 1000 Ω l 0 ΔR ⎛ Δl ⎞ Kỹ = f ⎜ ⎟ thuật R l Đo ⎝ ⎠ lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  14. Chương 1. Các khái niệm cơ bản của kỹ thuật đo lường § Khi P ch­a t¸c ®éng, cÇu c©n b»ng R ⇒ Ura = 0 R2 1 ΔU D § Khi cã P t¸c ®éng, Rtz thay ®æi mét l­îng ΔR → Ura thay ®æi mét l­ Rtz P îng ΔU. Đo ΔU → ΔR → Δl R3 U ΔR ΔU = × LL ΔU?? R R 4 R 1 2 LLCM?? = ΔR ⎛ Δl ⎞ Rtz R3 = f ⎜ ⎟ R ⎝ l ⎠ KP : HÖ sè poisson. m : HÖ sè tû lÖ. ε (R) = f (εl ) Đèi víi kim lo¹i : KP = 0,24 ÷ 4. ε NÕu thÓ tÝch V=l.S kh«ng thay ®æi trong qu¸ Kỹ R =1+ 2K + m thuật P trình biÕn d¹ng thì KP = 0,5 vµ bá qua m. Đo εl lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  15. Chương 1. Các khái niệm cơ bản của kỹ thuật đo lường 2 . Phân loại phép đo n Đo trực tiếp: Kết quả nhận được trực tiếp từ một phép đo duy nhất n Đo gián tiếp: Kết quả được suy ra từ sự phối hợp kết quả của nhiều phép đo dùng cách đo trực tiếp. n Đo hợp bộ: Kết quả đo nhận được từ các phép đo trực tiếp và thông qua giải một phương trình hay một hệ phương trình mà các thông số đã biết chính là các số liệu đo được. n Đo thống kê: Đo nhiều lần và lấy giá trị trung Kỹ thuật bình Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  16. Chương 1. Các khái niệm cơ bản của kỹ thuật đo lường Ví dụ: Phép đo hợp bộ Xác định đặc tính của dây dẫn điện 2 rt = r20 [ 1+α(t - 20) + β(t-20) ] α, β ch­a biÕt. 0 Đo ®iÖn trë ë nhiÖt ®é 20 C, t1 vµ t2 Các phép đo ⇒ HÖ 2 phư­¬ng trình 2 Èn α vµ β. trực tiếp??? ⎧ r = r 1+α t − 20 + β t − 20 2 t1 20 [ ( 1 ) ( 1 ) ] ⎪ ⎨ ⎪ 2 rt = r20 1+α(t2 − 20)+ β (t2 − 20) ⎩ 2 [ ] Kỹ thuật α, β Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  17. Chương 1. Các khái niệm cơ bản của kỹ thuật đo lường Đo lường học: ngành khoa học chuyên nghiên cứu về các phương pháp để đo các đạ i lượng khác nhau, nghiên cứu về mẫu và đơn vị đo. Kỹ thuật đo lường: ngành kỹ thuật chuyên nghiên cứu áp dụng các thành tựu của đo lường học vào phục vụ sản xuất và đời sống. Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  18. Chương 1. Các khái niệm cơ bản của kỹ thuật đo lường §1.2. Các đặc trưng cơ bản của kỹ thuật đo lường : § Tín hiệu đo & Các điều kiện đo § Đơn vị đo và Chuẩn mẫu § Phương pháp đo và Phương tiện đo § Người quan sát § Đánh giá kết quả đo Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  19. Chương 1. Các khái niệm cơ bản của kỹ thuật đo lường 1.Đặ c trưng 1: Tín hiệu đo & Các điều kiện đo n TÝn hiÖu ®o lµ biÓu hiÖn vËt lý cña th«ng tin tr¹ng th¸i hay hµnh vi cña mét hÖ thèng nµo ®ã. n Hµm cña mét hay vµi biÕn ®éc lËp n Mét sè d¹ng tÝn hiÖu : TÝn hiÖu ©m thanh, tiÕng nãi Sù thay ®æi ¸p suÊt kh«ng khÝ theo thêi gian, mang tin tøc truyÒn ®Õn tai TÝn hiÖu ¶nh Hµm ®é s¸ng theo hai biÕn kh«ng gian vµ mét biÕn thêi gian, mang tin tøc tíi m¾t TÝn hiÖu ®iÖn Sù thay ®æi cña ®iÖn ¸p, dßng ®iÖn theo thêi gian Kỹ thuật v.v Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  20. Chương 1. Các khái niệm cơ bản của kỹ thuật đo lường TÝn hiÖu lµ mét ®¹i lưîng vËt lý cô thÓ, cã nh÷ng qui luËt biÕn thiªn cô thÓ, mang theo nh÷ng th«ng sè ph¶n ¸nh thuéc tÝnh cÇn nghiªn cøu cña ®èi tưîng ®o. XÐt tÝn hiÖu nh­ lµ hµm cña mét biÕn ®éc lËp (thêi gian) à x(t) Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  21. Chương 1. Các khái niệm cơ bản của kỹ thuật đo lường Nguån t¹o Thùc chÊt lµ mét J Tín hiệu đo nằm ở th«ng tin qu¸ tr×nh vËt lý đâu trong hệ thống đo và truyền tín hiệu? Th«ng tin T¹o tÝn hiÖu Xö lý th«ng tin vµ Xö lý tÝn hiÖu TÝn hiÖu NhiÔu HÖ thèng truyÒn tÝn hiÖu Xö lý tÝn hiÖu TÝn hiÖu NhËn tÝn hiÖu Xö lý th«ng tin vµ Xö lý tÝn hiÖu H×nh 1-2 S¬ ®å tæng qu¸t mét Th«ng tin Kỹ thuật kªnh truyÒn tin Khai th¸c Đo Th«ng tin lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  22. Chương 1. Các khái niệm cơ bản của kỹ thuật đo lường t0 Th«ng tin Th«ng tin TÝn hiÖu t­¬ng tù c¬ cÊu Qu¸ tr×nh C¶m biÕn thõa hµnh vËt lý TÝn hiÖu t­¬ng tù Rêi r¹c ho¸ D/A LÊy mÉu TÝn hiÖu rêi r¹c Xö lý tÝn hiÖu thu ®­îc A/D (®o, l­u gi÷, söa ®æi ) HÖ thèng ®iÒu khiÓn sè TÝn hiÖu sè (M¸y tÝnh) TÝn hiÖu sè Kỹ H×nh 1-1: VÝ dô ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh c«ng nghiÖp b»ng hÖ thèng sè thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  23. Chương 1. Các khái niệm cơ bản của kỹ thuật đo lường Tín hiệu đo bao gồm 2 phần : 1. Phần đại lượng: mang thông tin về giá trị của đối tượng đo. VD: 10A, 220V 2. Phần dạng tín hiệu: mang thông tin về sự thay đổi tín hiệu đo TÝn hiÖu vËt lý TÝn hiÖu tiÒn ®Þnh TÝn hiÖu ngÉu nhiªn ⇓ ⇓ ⇓ ⇓ T/h chu kú T/h kg chu kú Dõng Kh«ng dõng ⇓ ⇓ ⇓ ⇓ ⇓ ⇓ H×nh Chu kú Gi¶ ChuyÓn Egodic Kh«ng Kỹ sin phøc t¹p chu kú tiÕp egodic thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  24. Chương 1. Các khái niệm cơ bản của kỹ thuật đo lường § TÝn hiÖu tiÒn ®Þnh w BiÕn thiªn thêi gian theo qui luËt hoµn toµn ®ưîc x¸c ®Þnh w Cã thÓ biÔu diÔn b»ng c¸c c«ng thøc to¸n häc w Bao gåm c¸c tÝn hiÖu cã chu kú vµ kh«ng chu kú (gi¶ chu kú + chuyÓn tiÕp) w C¸c th«ng sè cÇn ®o (biªn ®é, tÇn sè, gãc pha ) lu«n lu«n cã thÓ x¸c ®Þnh t¹i mäi thêi ®iÓm. § TÝn hiÖu ngÉu nhiªn w Thay ®æi theo thêi gian kh«ng theo mét qui luËt nµo c¶ w Kh«ng thÓ dù ®o¸n trưíc hµnh vi w Kh«ng biÔu diÔn ®­îc b»ng c¸c c«ng thøc to¸n häc w §Æc tr­ng b»ng c¸c tham sè thèng kª vµ tÇn sè w Bao gåm c¸c tÝn hiÖu ngÉu nhiªn dõng (egodic vµ kh«ng egodic) Kỹ vµ ngÉu nhiªn kh«ng dõng thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  25. Chương 1. Các khái niệm cơ bản của kỹ thuật đo lường § Mét tÝn hiÖu ngÉu nhiªn x(t) ®ư­îc ®Þnh nghÜa t¹i mçi thêi ®iÓm t bëi luËt ph©n bè x¸c suÊt cña biªn ®é X(t). LuËt ph©n bè x¸c suÊt nµy cã thÓ ®­îc miªu t¶ bëi hµm mËt ®é x¸c xuÊt p(x,t). P[x ≤ X(t) ≤ x + Δx] p(x,t) = lim x 0 Δ → Δx P[x≤X(t)≤x+Δx] lµ x¸c suÊt cña gi¸ trÞ X(t) n»m trong kho¶ng x ®Õn x+Δx § Gi¸ trÞ trung b×nh thèng kª cña tÝn hiÖu ngÉu nhiªn (hay cßn gäi lµ kú väng to¸n häc) ∞ m1(x) = M[X(t)] = ∫ xp(x,t)dx −∞ § Gi¸ trÞ trung b×nh theo thêi gian cña tÝn hiÖu ngÉu nhiªn T / 2 Kỹ 1 thuật mT = limT→∞ ∫ X(t)dt Đo T lường −T / 2 Nguyễn Thanh Hường – 2016
  26. Chương 1. Các khái niệm cơ bản của kỹ thuật đo lường § Mét tÝn hiÖu ngÉu nhiªn lµ dõng nÕu c¸c tÝnh chÊt thèng kª cña tÝn hiÖu kh«ng phô thuéc vµo thêi gian: p(x,t)=p(x) § Mét tÝn hiÖu dõng gäi lµ ergodic nÕu gi¸ trÞ trung b×nh theo thêi gian b»ng gi¸ trÞ trung b×nh thèng kª cña tÝn hiÖu: m1(x)=mT Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  27. Chương 1. Các khái niệm cơ bản của kỹ thuật đo lường § Các điều kiện đo: Khi tiến hành phép đo phải tính đến ảnh hưởng của môi trường đến kết quả đo và ngược lại, khi sử dụng dụng cụ đo phải không được ảnh hưởng đến đối tượng đo. Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  28. Chương 1. Các khái niệm cơ bản của kỹ thuật đo lường 2. Đặc trưng 2: Đơn vị đo & Chuẩn mẫu Đơn vị đo và chuẩn mẫu đảm bảo cho kết quả đo lường chính xác, tin cậy Việc thống nhất hệ thống quốc tế về đơn vị mang tính chất hiệp thương và quy ước -> Có ý nghĩa quan trọng đặc biệt trong việc giao thương hàng hoá Hệ thống đơn vị IS (International Standard) ra đời (1960) do tổ chức quốc tế về chuẩn phụ trách ISO (International Standard Organisation) gồm 7 đại lượng cơ bản, từ ®ã suy ra c¸c ®¬n vÞ dÉn xuÊt kh¸c: Theo qui ®Þnh 186/CP ký ngµy 26 th¸ng 12 1964 , nhµ n­íc ViÖt nam c«ng nhËn vÒ qui ®Þnh hÖ SI lµ ®¬n vÞ hîp ph¸p cña n­íc ViÖt Kỹ thuật nam. NghÞ ®Þnh nµy cßn qui ®Þnh c¸c ®¬n vÞ dÉn xuÊt dïng thèng Đo nhÊt trong n­íc gåm 102 ®¬n vÞ cho 72 ®¹i l­îng vËt lý (SGK) lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  29. Chương 1. Các khái niệm cơ bản của kỹ thuật đo lường Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  30. Tổ chức quốc tế về chuẩn Châu âu EUROMET Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  31. Chương 1. Các khái niệm cơ bản của kỹ thuật đo lường Định nghĩa 7 đơn vị cơ bản a. ChiÒu dµi: Ký hiÖu trong ph­¬ng tr×nh thø nguyªn lµ L, ®¬n vÞ chiÒu dµi lµ mÐt (m). MÐt lµ kho¶ng chiÒu dµi ®i ®­îc cña ¸nh s¸ngtruyÒn trong ch©n kh«ng trong kho¶ng thêi gian lµ: 1/299.792.458 gi©y. b. Khèi l­îng: Ký hiÖu trong ph­¬ng tr×nh thø nguyªn lµ M. §¬n vÞ khèi l­îng lµ kilogam (kg). §ã lµ khèi l­îng cña mét khèi B¹ch kim Iridi (Pt Ir) l­u gi÷ ë BIPM ë Ph¸p. c.Thêi gian: Ký hiÖu trong ph­¬ng tr×nh thø nguyªn lµ T. §¬n vÞ thêi gian lµ gi©y (s). §ã lµ thêi gian cña 9.192.631.770 chu kú cña m¸y ph¸t sãng nguyªn tö Sedi 133(Cs-133). d. Dßng ®iÖn: Ký hiÖu trong ph­¬ng tr×nh thø nguyªn lµ I. §¬n vÞ dßng ®iÖn lµ Ampe. Ampe lµ c­êng ®é dßng ®iÖn t¹o ra mét lùc ®Èy lµ 2x10-7 N trªn Kỹ thuật ®¬n vÞ chiÒu dµi gi÷a hai d©y dÉn dµi v« cùc ®Æt c¸ch nhau 1m. Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  32. Chương 1. Các khái niệm cơ bản của kỹ thuật đo lường e. NhiÖt ®é (nhiÖt ®éng): Ký hiÖu trong ph­¬ng tr×nh thø nguyªn lµ θ. §¬n vÞ nhiÖt ®é lµ 0K. §ã lµ 1 nhiÖt ®é nhiÖt ®éng cña ®iÓm ba cña n­íc nguyªn chÊt. 273,16 f. L­îng vËt chÊt (mol) Ký hiÖu trong ph­¬ng tr×nh thø nguyªn lµ m. §¬n vÞ lµ Mole (m) §ã lµ l­îng vËt chÊt cña sè nguyªn tö cña vËt chÊt Êy, b»ng sè nguyªn tö cã trong 0,012 kg cacbon 12 (C12). g.C­êng ®é s¸ng hay quang ®é: Ký hiÖu lµ J trong ph­¬ng tr×nh thø nguyªn. §¬n vÞ c­êng ®é s¸ng lµ candela (Cd) ®ã lµ c­êng ®é cña mét nguån s¸ng ph¸t ra ¸nh s¸ng ®¬n s¾c ë tÇn sè 540.1012 Hz, víi c«ng suÊt 1 Watt trong mét Steradian (Sr). 683 h. Hai ®¬n vÞ phô lµ Radian (Rad) vµ Steradian. Radian lµ gãc ph¼ng cã cung b»ng b¸n kÝnh. Sterradian lµ gãc khèi n»m trong hinh cÇu gíi h¹n bëi vßng trßn cÇu cã ®­êng kÝnh b»ng ®­êng kÝnh cña qua cÇu. Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  33. Chương 1. Các khái niệm cơ bản của kỹ thuật đo lường Chuẩn và mẫu Sau khi ®· x¸c ®Þnh ®¬n vÞ , ®Ó cã thÓ sö dông, t¹o c¸c thiÕt bÞ ®o ë ®é chÝnh x¸c cao, ph¶i t¹o ra mét hÖ mÉu chuÈn cã ®é chÝnh x¸c cao cÇn thiÕt. §é chÝnh x¸c cña c¸c mÉu chuÈn thay ®æi theo tr×nh ®é khoa häc kü thuËt thÕ giíi. § MÉu: ThiÕt bÞ t¹o ra/ ®o mét ®¹i l­îng vËt lý cã ®é chÝnh x¸c x¸c ®Þnh gäi lµ thiÕt bÞ t¹o mÉu/ ®o mÉu . § ChuÈn mÉu: ThiÕt bÞ t¹o ra ®¹i l­îng vËt lý cã ®é chÝnh x¸c cao nhÊt. § ChuÈn : §Þnh nghÜa ®¹i l­îng mÉu cã ®é chÝnh x¸c cao nhÊt Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  34. Chương 1. Các khái niệm cơ bản của kỹ thuật đo lường § Để thống nhất được đơn vị, phải tạo được mẫu của đơn vị ®ã, phải truyền được các mẫu cho các thiết bị đo. § Để thống nhất quản lý đo lường, đảm bảo đo lường cho công nghiệp, thương mại, và đời sống, mỗi quốc gia đều tổ chức hệ thống mẫu chuẩn và truyền chuẩn của quốc gia đó. § Chuẩn mẫu về các đại lượng điện: u Chuẩn dòng điện u Chuẩn điện áp u Chuẩn điện trở Kỹ u Chuẩn điện dung thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  35. Chương 1. Các khái niệm cơ bản của kỹ thuật đo lường TruyÒn chuÈn § C¸c thiÕt bÞ cã ®é chÝnh x¸c cao sÏ kh«ng cã ý nghÜa nÕu kh«ng được truyÒn ®­îc cho c¸c dông cô mÉu vµ dông cô lµm viÖc. § Mét hÖ thèng truyÒn chuÈn th­êng ®­îc thiÕt kÕ d­íi d¹ng mét hÖ thèng kiÓm tra thiÕt bÞ ®o. Bao gåm thiÕt bÞ, ph­¬ng ph¸p vµ ®é chÝnh x¸c cña viÖc truyÒn tõ thiÕt bÞ chuÈn ®Õn c¸c thiÕt bÞ mÉu hay thiÕt bÞ lµm viÖc. Kỹ Thực chất là so sánh thiết bị đo với thiết bị mẫu thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  36. Chương 1. Các khái niệm cơ bản của kỹ thuật đo lường Nguyªn t¾c § Cã thÓ dïng mét thiÕt bÞ mÉu (chuÈn) cã ®é chÝnh x¸c tèi thiÓu cao h¬n hai lÇn (tuú theo møc chÝnh x¸c yªu cÇu) ®Ó kiÓm tra vµ truyÒn chuÈn cho mét thiÕt bÞ (dông cô) lµm viÖc cã cïng kho¶ng ®o (d¶I ®o) víi nã § T¸c ®éng c¸c tÝn hiÖu thay ®æi ®Òu ®Æn trong kho¶ng ®o vµo c¶ hai thiÕt bÞ chuÈn vµ thiÕt bÞ lµm viÖc. VÏ ®Æc tÝnh tÝn hiÖu ra t­¬ng øng trªn hai thiÕt bÞ. So s¸nh vµ chØnh lý ®Æc tÝnh cña thiÕt bÞ ®o theo thiÕt bÞ chuÈn Kỹ § NÕu kh«ng chØnh ®Þnh ®­îc c¬ häc cã thÓ chØnh ®Þnh thuật Đo b»ng bï sai sè theo phÇn mÒm. lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  37. Chương 1. Các khái niệm cơ bản của kỹ thuậChuÈnt đ cÊpo I lquècườ ng gia Ph­ ¬ng ph¸p ®o so s¸nh c©n b»ng Dông cô mÉu cÊp I Ph­ Ph­¬ng ph¸p ®o biÕn ®æi ¬ng th¼ng ph¸p ®o so s¸nh c©n Ph­¬ng ph¸p ®o biÕn ®æi C ấ pchính xác b»ng th¼ng Dông cô mÉu cÊp II Ph­¬ng ph¸p ®o biÕn ®æi Kỹ Hình 1-3: HÖ thèng truyÒn th¼ng thuật Đo chuÈn Dông cô lµm viÖc lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  38. Chương 1. Các khái niệm cơ bản của kỹ thuật đo lường Quá trình đo biến đổi thẳng X Bắt đầu l ượ ng v ậ t l ý T ậ p các đạ i X0->N0 (Khắc độ) N X -> Nx ( Mã hoá) Tập các con số tự nhiên Tính Nx/N0 Đưa ra kết quả Kết thúc X = Nx X N0 0 §èi víi c¸c algorithm phøc t¹p cã thÓ thùc hiÖn ®­îc trªn m¸y tÝnh Kỹ N X thuật Kết quả : X= X0* b»ng c¸c ng«n ng÷ bậc cao N 0 Đo (Pascal, Fortran, C++ ) lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  39. Chương 1. Các khái niệm cơ bản của kỹ thuật đo lường VD : Mét ampemet cã kho¶ng ®o cùc ®¹i lµ 5A øng víi 100 v¹ch. Khi ®o mét dßng ®iÖn, ampemet chØ 80 v¹ch, x¸c ®Þnh kÕt qu¶ ®o. Giải: Ampemet ®· kh¾c ®é s½n , tøc lµ chóng ta ®· biÕt ®­îc N0 vµ X0 t­¬ng øng. N0 = 100 v¹ch NX = 80 v¹ch X0 = 5 (A) N 80 X = X × X = ×5 = 4 A Kỹ 0 ( ) thuật N0 100 Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  40. Chương 1. Các khái niệm cơ bản của kỹ thuật đo lường Quá trình đo kiểu so sánh CT Xk Bắt đầu D/A SS N (0/1) N k X N=0 k Nk+1=NK+1 §èi víi c¸c algorithm phøc t¹p cã thÓ thùc hiÖn ®­îc trªn m¸y Nk =(0÷Nn) tÝnh b»ng c¸c ng«n ng÷ bậc cao (Pascal, Fortran, C++ ) Biến đổi Nk -> Xk X-X > 0 Đưa ra kết quả k X=N X Đúng Sai k. 0 Kỹ thuật Đo Kết thúc lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  41. Chương 1. Các khái niệm cơ bản của kỹ thuật đo lường LL So s¸nh ®é chÝnh x¸c cña hai ph­¬ng ph¸p: ph­¬ng ph¸p ®o biÕn ®æi th¼ng vµ ph­¬ng ph¸p ®o kiÓu so s¸nh ??? Ph­¬ng ph¸p ®o kiÓu so s¸nh cã ®é chÝnh x¸c cao h¬n ph­ ¬ng ph¸p ®o biÕn ®æi th¼ng. LL T¹i sao??? Ph­¬ng ph¸p ®o kiÓu so s¸nh : ra mÉu nhiÒu lÇn Ph­¬ng ph¸p ®o biÕn ®æi th¼ng: ra mÉu mét lÇn Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  42. Chương 1. Các khái niệm cơ bản của kỹ thuật đo lường 3. Đặc trưng 3: Phương pháp đo và Phương tiện đo a. Phương pháp đo § Quá trình đo được thực hiện theo những bước nhất định, thực hiện các thao tác đo lường (hay còn gọi là nguyên công) cơ bản. § Phương pháp đo chính là thủ tục phối hợp các thao tác đo lường. § Các nguyên công đo lường cơ bản có thể được thực hiện tự động trong thiết bị hoặc do người thực hiện. Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  43. Chương 1. Các khái niệm cơ bản của kỹ thuật đo lường b. Các nguyên công đo lường cơ bản (4): n Nguyên công xác định đơn vị đo, thành lập mẫu, tạo mẫu và truyền mẫu: u ̀Xác định đơn vị, tạo ra chuẩn mẫu là những đại lượng vật lý có tính bất biến cao và là hiện thân của đơn vị đo lường. u Lượng tử hoá chuẩn và tổ hợp thành đại lượng chuẩn có thể thay đổi giá trị, tạo thuận lợi cho việc xác định giá trị của đại lượng đo, ta gọi là truyền chuẩn. n Nguyên công biến đổi: Thực hiện phép biến đổi trên các tín hiệu đo lường, từ đại lượng này sang đại lượng Kỹ thuật khác, từ dạng này sang dạng khác Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  44. Chương 1. Các khái niệm cơ bản của kỹ thuật đo lường n Nguyên công so sánh có thể được thực hiện: u Trong không gian số bằng một thuật toán chia (phương pháp đo biến đổi trực tiếp) u Trong không gian các đại lượng vật lý, thực hiện bằng một phép trừ trong bộ so sánh : X - Xk ≤ε (phương pháp đo kiểu so sánh) n Nguyên công giao tiếp (thùc chÊt lµ qu¸ tr×nh hiÓn thÞ, gi¸m s¸t) u Giao tiếp người và máy (HMI) , việc hiển thị, trao đổi, theo dõi giám sát là một dịch vụ khá lớn trong hệ thống thông tin đo lường điều khiển. u Giao tiếp với hệ thống (tức với mạng) thể hiện chủ Kỹ yếu ở dịch vụ truyền thông. thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  45. Chương 1. Các khái niệm cơ bản của kỹ thuật đo lường c. Phương tiện đo - Thiết bị đo § Phương tiện đo là tập hợp các phần tử, các môđun, các dụng cụ, các hệ thống phục vụ cho việc thu thập và xử lý số liệu đo lường § Lµ thiÕt bÞ kü thuËt dïng ®Ó gia c«ng tÝn hiÖu mang th«ng tin ®o thµnh d¹ng tiÖn lîi cho ng­êi quan s¸t. Chóng cã tÝnh chÊt ®o l­êng häc, tøc lµ nh÷ng tÝnh chÊt cã ¶nh h­ëng ®Õn kÕt qu¶ vµ sai sè cña phÐp ®o. § ThiÕt bÞ ®o lµ sù thÓ hiÖn ph­¬ng ph¸p ®o b»ng c¸c kh©u chøc n¨ng cô thÓ. Víi sù ph¸t triÓn cña kü thuËt ®iÖn tö vµ c«ng nghÖ vi ®iÖn tö, ngµy nay c¸c kh©u chøc n¨ng cña thiÕt bÞ ®o ®­îc chÕ t¹o hµng lo¹t vµ th­¬ng phÈm ho¸. § Chương 2 Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  46. from LabView Basics I Course Evolution of Instrumentation PC TV Flexibility Radio 50 Clock Time Kỹ PC Based Virtual Instrumentation has become the new thuật Đo methodology for instrumentation lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  47. Le mauvais exemple !!! Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  48. Le bien exemple !!! Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  49. Chương 1. Các khái niệm cơ bản của kỹ thuật đo lường 4. Đặc trưng 4: Người quan sát § Là người đo và gia công kết quả đo. Nhiệm vụ của người quan sát: w Nắm được phương pháp đo w Am hiểu về thiết bị đo mà mình sử dụng w Kiểm tra điều kiện đo; phán đoán về khoảng đo để chọn thiết bị phù hợp; chọn dụng cụ đo phù hợp với sai số yêu cầu và phù hợp với điều kiện môi trường xung quanh w Biết điều khiển quá trình đo để cho ra kết quả mong muốn w Nắm được các phương pháp gia công kết quả đo để tiến hành gia công số liệu thu được sau khi đo. Biết xét đoán kết quả đo xem đã đạt yêu cầu hay chưa, có cần đo lại hay không, hoặc phải đo lại nhiều lần theo phương pháp đo lường thống kê. Kỹ § Ngày nay vai trò của người quan sát giảm nhẹ vì hầu hết các thuật phương tiện đều đo tự động Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  50. Chương 1. Các khái niệm cơ bản của kỹ thuật đo lường 5. Đặc trưng 5: Đánh giá kết quả đo § Giá trị được xác định nhờ các thiết bị đo gọi là giá trị ước lượng của đại lượng đo. § Giá trị ước lượng có thể được coi là giá trị thực của đại lượng đo có tính đến sai số. § Sai số của phép đo là hiệu giữa giá trị thực và giá trị ước lượng dùng để đánh giá sự sai khác giữa giá trị thực và giá trị ước lượng : ΔX = Xthực - Xước lượng § Có rất nhiều nguyên nhân dẫn đến sai số : w Do phương pháp đo không hoàn thiện. w Do sự biến động của các điều kiện bên ngoài vượt ra ngoài những điều kiện tiêu chuẩn được quy định cho dụng cụ đo mà ta chọn. Kỹ w Do dụng cụ đo không đảm bảo độ chính xác thuật w Do cách đọc của người quan sát Đo w Do cách đặt dụng cụ đo không đúng quy định v.v lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  51. Chương 1. Các khái niệm cơ bản của kỹ thuật đo lường Kết quả của phép đo chỉ được công nhận sau khi đã được gia công (chương 3) ViÖc gia c«ng kÕt qu¶ ®o ph¶i theo mét thuËt to¸n (algorithm) nhÊt ®Þnh b»ng m¸y tÝnh hay b»ng tay ®Ó ®¹t ®­îc kÕt qu¶ mong muèn. Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  52. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo Nội dung: ü Phân loại phương tiện đo lường ü Đặc tính kỹ thuật của thiết bị đo ü Nâng cao đặc tính kỹ thuật của thiết bị đo ü Kiểm định phương tiện đo lường ü Xây dựng một thiết bị đo Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  53. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo §2.1. Phân loại thiết Dụng cụ đo lường bị đo lường Phần tử cơ bản Thiết bị phức hợp Mẫu Phần tử phần Chỉ Dụng Thiết bị Hệ chuẩn biến đổi tử so thị cụ đo thống sánh đo thông tin đo lường tương Số Hình thức chỉ thị tự Kỹ thuật Chỉ thị Ghi giữ Đo Sử dụng kết quả đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  54. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo § Dông cô ®o l­êng ®iÖn : Gia c«ng c¸c th«ng tin ®o l­êng, tøc lµ c¸c tÝn hiÖu ®iÖn cã quan hÖ hµm víi c¸c ®¹i l­îng vËt lý cÇn ®o. w C¸c dông cô ®¬n lÎ thùc hiÖn c¸c phÐp ®o trùc tiÕp w Dông cô ®o t­¬ng tù : Gi¸ trÞ cña kÕt qu¶ ®o thu ®­îc ®­îc biÓu diÔn b»ng mét hµm liªn tôc theo thêi gian (gåm c¸c lo¹i dông cô ®o kim chØ vµ dông cô tù ghi ) w Dông cô ®o sè : KÕt qu¶ ®o ®­îc thÓ hiÖn b»ng sè § ThiÕt bÞ ®o: bao trïm lªn tÊt c¶ dông cô ®o t­¬ng tù vµ dông cô ®o sè, cã thÓ ph©n lo¹i theo ph­¬ng ph¸p ®o gåm 2 lo¹i thiÕt bÞ ®o : w ThiÕt bÞ ®o biÕn ®æi th¼ng. w ThiÕt bÞ ®o kiÓu so s¸nh hay bï. § Ngoµi ra, cã thÓ ph©n lo¹i dông cô ®o theo ®¹i l­îng ®o nh­: Ampemet, Volmet, Hecmet (®o tÇn sè), ¸p kÕ (®o ¸p suÊt), tèc Kỹ ®é kÕ (®o tèc ®é), l­u tèc kÕ (®o l­u tèc) v.v thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  55. from LabView Basics I Course Thiết bị đo lường đơn lẻ Thiết bị đo lường trên cơ sở máy tính PC ROM MathµP DISPLAY µP Temperature AND µP PROCESSOR BUS CONTROL MEMORY Conditioning Flow DISPLAYAND 488 PORT Control Panel A/D CONTROL Pressure Alarm Conditions Timing Math PROCESSOR BUS µP A/D TI/O STOP D/A Conditioning MEMORY DI/O Timing TI/O D/A 488 PORT ROM DI/O Nhà sản xuất quyết định Người sử dụng quyết định đặc tính máy đặc tính máy Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  56. from LabView Basics I Course Tích hợp hệ thống Hardware & Driver Software LabVIEW Acquisition and Control Temperature PC or Flow Control Panel Software Workstation Pressure Alarm Conditions STOP Analysis and SCXI-1001 Presentation SCXI 1140 SCXI 1140 SCXI 1140 SCXI 1140 SC XI 1100 SCXI MAINF RAM E DAQ Products Serial Instruments Process NA TION A L GPIB Instruments IN STR UM EN TS ® Other bus networked computers Kỹ Unit Under Test thuật VXI Instruments Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  57. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo C¶m M¹ch ®o ChØ thÞ biÕn Hệ thèng th«ng tin ®o l­êng HÖ thèng ®o l­êng HÖ thèng kiÓm tra HÖ thèng nhËn d¹ng HÖ thèng chuÈn ®o¸n HÖ thèng ®o, kiÓm tra, b¸o ®éng HÖ thèng ®o, kiÓm tra, nhËn d¹ng HÖ thèng ®o l­êng, ®iÒu khiÓn HÖ thèng ®o, kiÓm tra, chuÈn ®o¸n Kỹ thuật Đo Hình 1-5: Phân loại các phương tiện đo lường lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  58. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo HÖ thèng ®o l­êng : §o vµ ghi l¹i c¸c ®¹i l­îng ®o. HÖ thèng kiÓm tra tù ®éng : Thùc hiÖn kiÓm tra c¸c ®¹i l­îng ®o. Cho ra kÕt qu¶ lín h¬n, nhá h¬n hay b»ng chuÈn. HÖ thèng chuÈn ®o¸n kü thuËt : KiÓm tra sù lµm viÖc cña ®èi t­îng ®Ó chØ ra sù háng hãc cÇn söa ch÷a. HÖ thèng nhËn d¹ng : KÕt hîp viÖc ®o l­êng, kiÓm tra ®Ó ph©n lo¹i ®èi t­îng t­¬ng øng víi mÉu ®· cho. VD: M¸y kiÓm tra ph©n lo¹i s¶n phÈm. Tæ hîp ®o l­êng tÝnh to¸n : Sù ph¸t triÓn cña kü thuËt tÝnh to¸n ®· cho ra ®êi mét thiÕt bÞ míi ®ã lµ tæ hîp ®o l­êng tÝnh to¸n víi chøc n¨ng cã thÓ bao qu¸t toµn bé thiÕt bÞ ë trªn. §ã lµ sù ghÐp nèi hÖ thèng th«ng tin ®o l­êng víi m¸y tÝnh. Nã cã thÓ tiÕn hµnh ®o, kiÓm tra, nhËn d¹ng, tÝnh to¸n vµ c¶ ®iÒu khiÓn ®èi t­ Kỹ thuật îng n÷a. Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  59. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo §2.2. §Æc tÝnh c¬ b¶n cña thiÕt bÞ ®o – thông số kỹ thuật của thiết bị § §é nh¹y § Kho¶ng ®o, ng­ìng nh¹y vµ kh¶ n¨ng ph©n ly § Sai sè § CÊp chÝnh x¸c § TÝnh tuyÕn tÝnh cña thiÕt bÞ § §Æc tÝnh ®éng § Mét sè th«ng sè kh¸c nh­: c«ng suÊt tiªu thô, kÝch th­ íc, träng l­îng cña thiÕt bÞ Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  60. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo 1. Độ nhạy của thiết bị đo a. Ph­¬ng trinh c¬ bản cña thiÕt bÞ ®o y=f(x,a,b,c ) x- ®¹i l­îng vµo y- ®¹i l­îng ra Trong ®ã : x: ®¹i l­îng h»ng nếu thiÕt bÞ ®o lµ thiÕt bÞ ®o tÜnh. x(t): biÕn thiªn theo thêi gian nếu thiÕt bÞ ®o lµ thiÕt bÞ ®o ®éng x: ®¹i l­îng ngÉu nhiªn nếu thiÕt bÞ ®o lµ thiÕt bÞ ®o ®¹i l­îng thèng kª. x: vector nhiÒu thµnh phÇn nếu thiÕt bÞ ®o lµ mét hÖ ®o gi¸n tiÕp hay hîp bé Kỹ thuật a, b,c: c¸c yÕu tè anh h­ëng hay lµ nhiÔu t¸c dông lªn thiÕt bÞ ®o. Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  61. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo Δf b. Độ nhạy S = ΔX § S cµng lín ®é nh¹y cµng cao. Với c¸c thiÕt bÞ cã cïng mét biÕn ®éng ®Çu vµo ΔX nh­ nhau, thiÕt bÞ nµo cã ®é biÕn ®éng ®Çu ra Δf lín h¬n sÏ cã ®é nh¹y lín h¬n : Δf t¨ng → S t¨ng. § NÕu kh«ng xÐt tíi nhiÔu ®Çu vµo : y =f(x) K=const -> X,Y lµ tuyÕn tÝnh. ΔY K = (S) = K≠const -> X, Y kh«ng tuyÕn tÝnh - > ΔX sai sè phi tuyÕn. ViÖc x¸c ®Þnh K b»ng thùc nghiÖm gäi lµ kh¾c ®é thiÕt bÞ ®o. Víi mét gi¸ trÞ cña X cã thÓ cã c¸c gi¸ trÞ Y kh¸c nhau, hay K kh¸c nhau. dS Sai số nhân tính Kỹ § Sai sè vÒ ®é nh¹y: γ = thuật S Đo S lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  62. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo § HiÖn t­îng d­ thõa ®é nh¹y: nÕu hÖ sè khuÕch ®¹i lín : Y=KX àchØ cÇn mét biÕn ®éng nhá cña ®Çu vµo X sÏ cã mét biÕn ®éng lín cña ®Çu ra Y → gây bÊt æn ®Þnh thiÕt bÞ ®o. J J Dùng mạch LL Cách khắc phục ??? phản hồi âm để điều chỉnh sự thay đổi của tín hiệu vào Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  63. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo Y X ΔX S XK β Chứng minh Y S S = = ∑ X 1+ Sβ Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  64. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo Y X ΔX Y S S S = = ∑ X 1+ Sβ XK ΔS ΔS ⎛ 1 ⎞ Δβ ⎛ Sβ ⎞ β ∑ γ S = = ⎜ ⎟ − ⎜ ⎟ S∑ S ⎝1+ βS ⎠ β ⎝1+ Sβ ⎠ LL HÖ sè K§ tæng SΣ =??? Víi Sβ >> 1 ΔX = X - XK ΔS∑ ΔS 1 Δβ γ S = = × − XK = βY S X = S ΔX + S XK S∑ S Sβ β Y = S ΔX S X = Y + S βY Δβ ⇒ γ ∈ S β Kỹ Sù biÕn ®éng cña ®é nh¹y nhê cã thuật Đo kh©u ph¶n håi mµ trë nªn rÊt nhá. lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  65. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo c. Hệ số phi tuyến của thiết bị § Dïng ®Ó ®¸nh gi¸ tÝnh phi tuyÕn cña thiÕt bÞ ®o ΔX max K pt = X n X ΔXmax: sai lÖch lín nhÊt gi÷a gi¸ trÞ vµo cña ®­êng cong thùc tÕ vµ gi¸ trÞ vµo Xtt cña ®­êng th¼ng tuyÕn tÝnh. ΔXmax Xpt Xn: khoảng đo lớn nhất của thiết bị YX Y Một giá trị vào có thể có nhiều giá trị ra tương ứng LL Đề xuất phương pháp bù sai Kỹ gây sai số số phi tuyến??? thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  66. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo X Y X Spt Stt S Sb Sb S. Sbï = K=Stt K = const. K S = lµ hµm ng­îc cña S Y b S ⇒ Y = S ×Sb × X = KX Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  67. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo 2. Khoảng đo, ngưỡng nhạy và khả năng phân ly a. Kho¶ng ®o: Dx = Xmax – Xmin = Xn – X0 = Xn b. Ng­ìng nh¹y: w Khi giảm X à Y còng giảm, tíi møc ΔX≤ εX thì kh«ng thÓ ph©n biÖt ®­îc ΔY à εX ®­îc gäi lµ ng­ìng nh¹y cña thiÕt bÞ ®o. w Th«ng th­êng : « Dông cô t­¬ng tù : εx=1/5 v¹ch chia ®é « Dông cô sè : εn =Xn/Nn tøc gi¸ trÞ mét l­îng tö ®o c. Kh¶ n¨ng ph©n ly: Dx -ThiÕt bÞ t­¬ng tù R X = εX -ThiÕt bÞ sè: DX Kỹ RX = = Nn thuật ε n Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  68. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo 3. Sai số của thiết bị đo Sai sè thiÕt bÞ ®o Theo c¸ch TuyÖt ®èi Quy ®æi T­¬ng ®ối thÓ hiÖn Nguyªn HÖ thèng NgÉu nhiªn nh©n Quan hÖ Céng tÝnh Nh©n tÝnh Phi tuyÕn víi X Theo ®iÒu C¬ b¶n Phô thªm kiÖn kü thuËt kiÓm tra Kỹ ChÕ ®é TÜnh §éng thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  69. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo § Sai sè tuyÖt ®èi (thiết bị đo, phép đo) ΔX = X – Xth X: Gi¸ trÞ chØ bëi thiÕt bÞ ®o t¹i mét gi¸ trÞ trong kho¶ng ®o. Xth: Gi¸ trÞ thùc cña ®¹i l­îng ®o, th­êng Xth ®­îc ®o ë dông cô ®o cÊp cao h¬n. § Sai sè t­¬ng ®èi (phép đo) ⎛ ΔX ⎞ ΔX ⎜ ⎟ 100 ⎛ ⎞ 100 γ x = ⎜ ⎟× ≈ ⎜ ⎟× ⎝ X th ⎠ ⎝ X ⎠ § Sai sè t­¬ng ®èi quy ®æi (thiÕt bÞ ®o): đánh giá thiết bị đo ΔX ΔX γ = hay γ = Kỹ n D n X thuật X n Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  70. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo § Sai sè hÖ thèng : w Nguyªn nh©n do chÕ t¹o vµ l¾p r¸p w Có gi¸ trÞ kh«ng ®æi (kh¾c ®é thang ®o, do hiÖu chØnh dông cô ®o kh«ng chÝnh x¸c (chØnh ®iÓm "0" kh«ng ®óng), do nhiÔu ) w Thay ®æi cã quy luËt: do ¶nh h­ëng cña tr­êng ®iÖn tõ w NÕu t×m ra nguyªn nh©n cã thÓ lo¹i trõ ®­îc. w Cã thÓ t×m ra sai sè hÖ thèng khi kiÓm tra ®Þnh kú thiÕt bÞ ®o (lo¹i trõ theo mét c«ng thøc hiÖu chØnh hay mét b¶ng hiÖu chØnh). § Sai sè ngÉu nhiªn : w XuÊt hiÖn do mét nguyªn nh©n kh«ng biÕt, theo quy luËt ngÉu nhiªn. Kỹ thuật w NÕu t¨ng sè lÇn ®o ®Õn v« cïng (n → ∞) thì ΔXng → 0. Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  71. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo + §Æc tÝnh thèng kª cña mét biÕn ngÉu nhiªn X. Gi¶ thiÕt ta cã mét biÕn ngÉu nhiªn X, mËt ®é ph©n bè x¸c suÊt cña X lµ f(x) +∞ k M« men bËc k cña X : mk(x) mk (x) = ∫ x f (x)dx −∞ Kú väng to¸n häc : M« men bËc 1 cña X. +∞ E(x) = m1(x) = ∫ xf (x)dx −∞ C¸c tÝnh chÊt E(X): E( X) = E(X) Kỹ λ λ thuật E(X + Y) = E(X) + E(Y). Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  72. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo Gi¸ trÞ trung bình cña mét biÕn ngÉu nhiªn X chÝnh b»ng kú väng to¸n häc cña nã. x = E(x) = m1(x) 1 NÕu X rêi r¹c : E(x) = x = xi N ∑ n ∗ ∑ xi − x Đé lÖch trung bình : E = i=1 M n ∗ Kỹ x : ­íc l­îng gi¸ trÞ trung bình thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  73. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo § Sai sè céng tÝnh : Δa kh«ng phô thuéc vµo gi¸ trÞ cña ®¹i l­îng ®o (g©y ra do hiÖn t­îng trÔ, ma s¸t ) § Sai sè nh©n tÝnh : Δm tØ lÖ víi gi¸ trÞ ®o : Δm = γmX (g©y ra do sù thay ®æi ®é nh¹y cña thiÕt bÞ ®o) ΔX + Δm § Sai sè tuyÖt ®èi cña thiÕt bÞ ®o: Δa X = Δ Δ ΔX = Δa + Δm = Δa + γmX m Δ § Sai sè tương ®èi cña thiÕt bÞ ®o a ΔX Δ γ = = a + γ X x X X m Khi X=Xn à γ x = γ a + γ m nhỏ nhất Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  74. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo 4. CÊp chÝnh x¸c cña dông cô ®o § §Ó ®¸nh gi¸ độ chÝnh x¸c cña thiÕt bÞ ®o § CÊp chÝnh x¸c cña thiÕt bÞ ®o ®­îc quy ®Þnh chÆt chÏ theo ph¸p lÖnh nhµ n­íc vÒ sai sè c¬ b¶n cña thiÕt bÞ, sai sè phô, c«ng thøc tÝnh to¸n sai sè, c¸c quy ®Þnh kiÓm ®Þnh § C¸c c¬ quan nghiªn cøu, chÕ t¹o vµ qu¶n lý ph¶i tu©n thñ pháp lệnh này Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  75. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo Phân loại: a) §èi víi nh÷ng thiÕt bÞ mµ tÝnh chÝnh x¸c ®­îc quy ®Þnh b»ng sai sè tuyÖt ®èi cña nã. Ng­êi ta ph©n thµnh cÊp 0, cÊp 1, cÊp 2, cÊp3. VD : §èi víi c¸c pin mÉu : Pin mÉu cÊp1, cÊp 2, cÊp 3. §é biÕn ®éng cña pin mÉu cÊp 1 kh«ng qu¸ 50 µV/1n¨m; cÊp 2 < 100 µV/1n¨m; cÊp 3 < 300 µV/1n¨m. TÝnh theo gi¸ trÞ tuyÖt ®èi. b) §èi víi thiÕt bÞ ®o mµ sai sè chñ yÕu lµ sai sè céng tÝnh th× cÊp chÝnh x¸c cña thiÕt bÞ ®o ®­îc s¾p xÕp theo sai sè t­¬ng ®èi quy ®æi tÝnh theo phÇn tr¨m kho¶ng ®o cña thiÕt bÞ ®o. VD: γn%≤ 1% à cÊp chÝnh x¸c cña thiÕt bÞ ®o ®­îc xÕp vµo cÊp 1. §èi víi dông cô ®o c¬ ®iÖn, sai sè chñ yÕu do ma s¸t trôc trô; sai sè Kỹ chñ yÕu là sai sè céng tÝnh, ng­êi ta ph©n thµnh 8 cÊp chÝnh x¸c 0.05; thuật Đo 0.1; 0.2; 0.2; 0.5; 1; 1.5; 2.5; 4 lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  76. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo c) §èi víi thiÕt bÞ ®o mµ sai sè chñ yÕu lµ sai sè nhân tÝnh th× cÊp chÝnh x¸c cña thiÕt bÞ ®o ®­îc s¾p xÕp theo sai sè t­¬ng ®èi của thiết bị đo tÝnh theo phÇn tr¨m. VD: Ký hiÖu cÊp chÝnh x¸c cña lo¹i thiÕt bÞ nµy ®­îc ®ãng khung bëi mét vßng trßn. VD : cÊp chÝnh x¸c → sai sè t­¬ng ®èi 1%. d) §èi víi thiÕt bÞ ®o mµ sai sè céng tÝnh vµ sai sè nh©n tÝnh cïng cì víi nhau, sai sè c¬ b¶n gåm 2 thµnh phÇn vµ phô thuéc vµo gi¸ trÞ ®o. CÊp chÝnh x¸c ®­îc ghi b»ng tØ sè c/d. Víi c = γa + γ m ; d = γa VD : CÊp : 0,02/0,01 ⇒ γa + γ m = 0,02 vµ γa = 0,01 ⇒ γ m= 0,01 Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  77. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo Bài tập: 1, Mét thiÕt bÞ ®o cã thang ®o cùc ®¹i 100µA, cã sai sè t­¬ng ®èi quy ®æi ±1%. TÝnh c¸c giíi h¹n trªn vµ giíi h¹n d­íi cña dßng cÇn ®o vµ sai sè theo phÇn tr¨m trong phÐp ®o ®ối víi : a, §é lÖch cùc ®¹i. b, 0,5 ®é lÖch cùc ®¹i. c, 0,1 ®é lÖch cùc ®¹i. 2, Mét thiÕt bÞ ®o chØ 250µA víi ®é lÖch toµn thang ®o vµ sai sè t­¬ng ®èi quy ®æi ±2%. TÝnh ®é chÝnh x¸c cña phÐp ®o khi dßng lµ 200µA vµ 100µA. 3, Mét thiÕt bÞ ®o cã thang ®o cùc ®¹i 100µA, cã sai sè t­¬ng ®èi quy ®æi ±3%. H·y tÝnh sai sè kh¶ dÜ khi dông cô chØ : Kỹ thuật a, 50µA. Đo b, 10 A. lường µ Nguyễn Thanh Hường – 2016
  78. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo 4, Dßng 25µA ®o ®­îc ë dông cô cã thang ®o cùc ®¹i 37,5µA. NÕu ph¶i ®o 25µA chÝnh x¸c trong kho¶ng ±5%. H·y tÝnh ®é chÝnh x¸c cÇn thiÕt cña dông cô ®o. Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  79. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo 5. §Æc tÝnh ®éng cña thiÕt bÞ § §Æc tÝnh ®éng thể hiện dưới ba đặc trưng: + §Æc tÝnh xung h(t) + §Æc tÝnh qu¸ ®é + §Æc tÝnh tÇn a. Đặc tính xung: δ(t) § NÕu ®¹i l­îng vµo cã d¹ng xung hÑp: x(t)= δ(t-τ) t Đại lượng ra y(t) = h(t-τ) gọi PhÇn tö c¬ b¶n cho là đặc tính xung của thiết bị phÐp tÝnh ®¸p øng ra JJ ý nghÜa cña ®Æc tÝnh xung??? cña thiÕt bÞ Kỹ ∞ thuật y(t) x( )h(t )d Đo = ∫ τ −τ τ y(t) = x(t) * h(t) CM? lường −∞ Nguyễn Thanh Hường – 2016
  80. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo C¸c tÝnh chÊt cña hÖ tuyÕn tÝnh: δ(t)→ h(t) δ(t-τ)→h(t-τ) x(τ)δ(t-τ) → x(τ)h(t-τ) ü x(t) cã thÓ ®­îc tÝnh gÇn ®óng bëi mét chuçi xung ch÷ nhËt cã ®é réng ε vµ cã chiÒu cao b»ng gi¸ trÞ cña hµm sè x(t) ban ®Çu t¹i ε/2. ü Khi ε → 0, ta cã thÓ coi c¸c xung ch÷ nhËt → c¸c xung δ(t) t¹i c¸c thêi ®iÓm t=τ ∞ ∞ NÕu x(t) = ∫ x(τ )∂(t −τ )dτ y(t) = ∫ x(τ )h(t −τ )dτ Kỹ −∞ −∞ thuật Đo y(t) = x(t) * h(t) lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  81. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo g(t) b. Đặc tính quá độ § Nếu tín hiệu vào có dạng xung Xt đơn vị: x(t) = u(t-τ) Đại lượng ra y(t) = g(t-τ) [= h(t-τ)] gọi là đặc tính quá độ của thiết bị τ t c. Đặc tính tần số § Nếu tín hiệu vào có dạng sin: x(t) = ejωt § Đại lượng ra y(t) = H(ω).x(t) với H(ω) gọi là đặc tính tần số của thiết bị § Đặc tính tần số được phân tích thành hai thành phần: đặc tính môđun A(ω) và đặc tính pha ϕ(ω). (Lý thuyết mạch 1) Kỹ LL Ưu điểm cơ bản khi sử dụng đặc thuật Đo tính tần số của thiết bị??? lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  82. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo Hai bµi to¸n th­êng gÆp cña KS: § Ph©n tÝch hÖ thèng: t×m y(t) cña hÖ thèng biÕt x(t) vµ h(t) § Tæng hîp hÖ thèng: t×m cÊu tróc cña hÖ thèng h(t) biÕt x(t) vµ y(t) Gi¶i ph­¬ng tr×nh vi ph©n bËc cao m« t¶ hÖ thèng dx(t) dNx(t) dy(t) dM y(t) y(t) = b x(t) + b + + b + a + + a 0 1 d(t) N dt N 1 d(t) M dt M N M Y(ω)=b0X(ω)+b1(jω)X(ω)+ +bN(jω) X(ω)+a1(jω)Y(ω)+ +aM(jω) Y(ω) P/t ®¹i sè Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  83. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo d. Hàm truyền đạt của thiết bị đo Phương trình biểu diễn quan hệ giữa tín hiệu ra/tín hiệu vào của một thiết bị đo: ∂x(t) ∂ N x(t) ∂α(t) ∂ Mα(t) y(t) = b0 x(t)+ b1 + ⋅⋅⋅+ bN + a1 + ⋅⋅⋅+ aM ∂t ∂t N ∂t ∂t M N M Y(ω) = b0 X (ω)+ b1 jωX (ω)+ ⋅⋅⋅+ bN ( jω) X (ω)+ a1 jωY(ω)+ ⋅⋅⋅+ aM ( jω) Y(ω) N Y(ω) b0 + b1 jω +⋅⋅⋅+ bN ( jω) H(ω)= = M X (ω) 1− a1 jω −⋅⋅⋅− aM ( jω) ω : gi¸ trÞ thùc. Thay jω b»ng sè phøc p = σ + jω Hàm truyền đạt của thiết bị đo H(p) LL Cách xác định N Kỹ b + b p + ⋅⋅⋅+ b p điểm cực và điểm H p 0 1 N thuật ( ) = M không của hệ thống?? Đo 1− a1 p −⋅⋅⋅+ aM p lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  84. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo N b ( p − z ) b ( p − z )(p − z ) (p − z ) N ∏ i H( p) = N 1 2 N1 = i=1 (2- 9) a ( p p )(p p ) (p p ) M − M − 1 − 2 − N1 a ( p p ) − M ∏ − i i=1 Tõ c¸c vÞ trÝ cña ®iÓm cùc (p) vµ ®iÓm kh«ng (z) trªn mÆt ph¼ng p (hay s) cã thÓ nhËn biÕt ®­îc tÝnh chÊt cña thiết bị đo/hÖ thèng đo Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  85. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo 6. Tæn hao c«ng suÊt, ®iÖn trë vµo cña thiÕt bÞ ®o ThiÕt bÞ ®o khi nèi vµo ®èi t­îng ®o, muèn cã ®¸p øng ph¶i thu mét Ýt n¨ng l­îng tõ phÝa ®èi t­îng ®o ta gäi ®ã lµ tæn hao c«ng suÊt. w Tr­êng hîp thiết bị đo mắc nèi tiÕp víi t¶i: Yêu cầu sai số phương pháp Tổn hao: p = R .I2 a A p R RA: điện trở vào của TBĐ, RA: cµng nhá th× a A γ ff = = < γ yc sai sè do tæn hao cµng Ýt. pt Rt w Tr­êng hîp thiết bị đo mắc // víi t¶i: Tổn hao: V2 p v = R V Yêu cầu sai số phương pháp RV: điện trở vào của TBĐ, RV cµng lớn th× Kỹ R t thuật sai sè do tæn hao cµng Ýt. γ ff ≈ < γ yc Đo R V lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  86. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo §2.3. Mét sè biÖn ph¸p n©ng cao cÊp chÝnh x¸c cña thiÕt bÞ ®o Ph­¬ng ph¸p n©ng cao tÝnh chÝnh x¸c cña thiÕt bÞ ®o Lo¹i trõ nguyªn Gi¶m bít møc ¶nh h­ëng nh©n g©y sai sè cña nguyªn nh©n g©y sai sè KÕt cÊu vµ B¶o vÖ chèng HiÖu chØnh. Tèi thiÓu Tèi thiÓu ho¸ sai c«ng nghÖ ¶nh h­ëng ho¸ ¶nh h­ëng sai sè sè b»ng biÖn ph¸p thèng kª Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  87. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo BiÖn ph¸p hiÖu chØnh sai sè Cã ng­êi tham gia Tù ®éng (Kh«ng cã ng­êi ) HiÖu chØnh HiÖu chØnh Dïng c¶m T¹o nªn ®¹i do ng­êi ®o th«ng qua sè biÕn ®o yÕu l­îng tØ lÖ víi thùc hiÖn chØ cña dông tè liªn quan yÕu tè liªn cô quan Ph©n Ph©n Ph©n Ph©n theo theo thêi theo theo thêi kh«ng gian kh«ng gian gian gian Kỹ thuật Céng Nh©n Logomet Đo lường tÝnh tÝnh (tØ sè) Nguyễn Thanh Hường – 2016
  88. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo S¬ ®å lÊy trung binh theo thời gian N1 Nn X Y NTB Cảm biến A/D Σ Thiết bị tương tự X Y 1 YTB N = N + ΔN Cảm biến TB 0 n ∑ i ∫ dt NÕu gi¸ trÞ ®óng lµ N0 : Ni = N0 + ΔNi Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  89. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo S¬ ®å lÊy trung binh theo không gian Cảm biến1 A/D N N 1 N 2 TB Cảm biến2 A/D Σ X Nn Cảm biến3 A/D Thiết bị tương tự 1 X Y Y N = N + ΔN TB TB 0 ∑ i Cảm biến n ∫ dt Kỹ NÕu gi¸ trÞ ®óng lµ N : N = N + ΔN thuật 0 i 0 i Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  90. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo Loại trừ sai số cộng tính F 1 X Y1 Y Biến đổi Bộ nhớ Trừ Y 2 K 2 (1) Y1 = KX + KF⎫ ⎬ ⇒ Y = Y1 −Y2 = KX (2) Y2 = KF ⎭ Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  91. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo Ví dụ loại trừ sai số cộng tính : Bï sai sè ë ®Çu tù do cña cÆp nhiÖt ®iÖn b»ng mét m¹ch cÇu ET t2 Nguyªn lý cña cÆp nhiÖt ®iÖn dùa trªn hiÖn t­îng nhiÖt ®iÖn. NÕu hai d©y dÉn kh¸c nhau a vµ b ®­îc nèi víi nhau t¹i a b hai ®iÓm 1 vµ 2. Khi mét trong hai ®iÓm bÞ ®èt nãng th× mét trong m¹ch sÏ xuÊt hiÖn mét dßng ®iÖn g©y bëi mét suÊt ®iÖn ®éng gäi lµ suÊt ®iÖn ®éng nhiÖt ®iÖn. SuÊt ®iÖn ®éng nµy chÝnh b»ng hiÖu sè cña c¸c hµm nhiÖt ®é t1 t¹i hai ®iÓm nèi. ET = f(t1) - f(t2) §iÓm ®èt nãng gäi lµ ®iÓm c«ng t¸c. §iÓm cßn l¹i gäi lµ ®Çu tù do. Kỹ NÕu gi÷ nhiÖt ®é ë ®Çu tù do lµ h»ng sè f(t2) = const = C → ET = f(t1) - C thuật Muèn ®o nhiÖt ®é ®iÓm t1, gi÷ cè ®Þnh nhiÖt ®é ®Çu tù do, ®o ET → t1 Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  92. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo Nguyªn nh©n chñ yÕu g©y sai sè cÆp nhiÖt ®iÖn lµ do nhiÖt ®é ®Çu tù do thay ®æi. §Ó kh¾c phôc, ®Çu tù RT do ®­îc ®Ó ë m«i tr­êng cã nhiÖt ®é R2 0oC, thùc tÕ nhiÖt ®é ®Çu tù do kh¸c Eb 0oC → dïng thiÕt bÞ hiÖu chØnh tù ®éng nhiÖt ®é ®Çu tù do b»ng m¹ch R R cÇu. 4 3 ü R2, R3, R4 : Kh«ng thay ®æi t2 theo nhiÖt ®é (maganin) mV ü RT : Thay ®æi theo nhiÖt ®é t1 (®ång, niken) ET CÇu ®­îc tÝnh to¸n c©n b»ng ë Kỹ 0oC. Lèi ra cÇu m¾c nèi tiÕp víi ®Çu thuật Đo tù do cÆp nhiÖt. lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  93. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo §iÖn ¸p ra trªn ®­êng chÐo cÇu ®­îc tÝnh: RT R2 E E ΔR b Ura = b ⋅ T 4 RT R4 R3 RT phô thuéc nhiÖt ®é t ΔRT o 2 → = f(T ) = α ⋅ T2 mV RT t E 1 ET Ura = b ⋅αT = KT ∈ E 4 2 o b ET = kTT1 - kTT2 + Ura ChØnh Eb ®Ó k = kT → ET = kTT1 - kTT2 +kTT2 = kTT1 Kỹ thuật E = k T Đo T T 1 lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  94. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo Loại trừ sai số nhân tính F Y B§ YB§ = KX(1 + γm) BiÕn ®æi YHC = K0X0(1 + γm) X Y K0 =mK ⇒ YHC = KX0(1 + γm) : F X0 YHC YBD X HiÖu chØnh Y = = = KX YHC X 0 1 ⇒ X = 0 K Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  95. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo Mạch chia làm từ cơ cấu logomet VÝ dô: Logomet: tõ ®iÖn α Nam ch©m t¹o ra tõ tr­êng, khi cã I1 qua khung d©y 1 thi tõ tr­êng cña nam ch©m t¸c ®éng lªn khung N S d©y 1 t¹o nªn lùc lµm khung d©y quay. φ1, φ2 : Tõ th«ng cña nam ch©m mãc vßng qua khung d©y 1 vµ 2 . M1 vµ M2 ng­îc nhau. C¸c gi¸ trÞ cùc ®¹i cña M1 I2 α I vµ M2 lÖch nhau mét gãc . 1 M = M W I 1 2 e = φ1 1 dφ1 d dφ dφ I φ1 I 1 = I 2 → 1 = dα = f (α) M1 = I1 1 2 d dα dα dα I2 φ2 d dα φ2 ⎛ I1 ⎞ M 2 = I2 F Kỹ dα α = ⎜ ⎟ thuật ⎝ I2 ⎠ Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  96. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo Bï sai sè tuyÕn tÝnh cña thiÕt bÞ ®o § §èi víi thiÕt bÞ ®o t­¬ng tù, ®Ó ng­êi ®äc dÔ ®äc kÕt qu¶ ®o, thang ®o trªn thiÕt bÞ ®o ph¶i ®­îc kh¾c ®é ®Òu → ph¶i bï ®Æc tÝnh phi tuyÕn cña thiÕt bÞ nÕu thiÕt bÞ ®o lµ phi tuyÕn. § §èi víi thiÕt bÞ ®o sè, b¾t buéc thang ®o ph¶i tuyÕn tÝnh v× kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c con sè lµ ®Òu . C¸c ph­¬ng ph¸p tuyÕn tÝnh ho¸ ®Æc tÝnh phi tÝnh cña thiÕt bÞ ®o : w Ph­¬ng ph¸p tuyÕn tÝnh ho¸ tõng ®o¹n : sö dông c¸c hÖ sè biÕn ®æi kh¸c nhau. w Ph­¬ng ph¸p lËp b¶ng sè + néi suy tuyÕn tÝnh. w Ph­¬ng ph¸p so s¸nh víi mÉu. Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  97. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo Ph­¬ng ph¸p lËp b¶ng sè + néi suy tuyÕn tÝnh. LËp mét b¶ng ®o gi¸ trÞ cña thiÕt bÞ ®o mÉu lý t­ëng (cïng chñng lo¹i vµ ®Æc tÝnh kü thuËt cña thiÕt bÞ ). X1 → N1 X2 → N2 Xi → Ni Xn → Nn Khi ®o gi¸ trÞ mét ®¹i l­îng X nµo ®ã, gi¶ sö cã kÕt qu¶ NX, ph¶i dß NX n»m trong kho¶ng nµo. NÕu : Ni < NX < Ni+1 Ta sÏ cã kÕt qu¶ : Xi+1 − Xi Kỹ X = Xi + (NX − Ni ) thuật N − N Đo i+1 i lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  98. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo Ph­¬ng ph¸p so s¸nh víi mÉu Ph¶i dïng 2 mÉu thay cho c¸c gi¸ trÞ Xi+1 vµ Xi B­íc 1: Cho mÉu M1 → N1 B­íc 2: Cho gi¸ trÞ ®o X → NX B­íc 3: Cho mÉu M2 → N2 M1 < X < M2 Nh­îc ®iÓm: Ph¶i biÕt ®­îc kho¶ng ®o cña X ®Ó ra mÉu chÝnh x¸c . M2 − M1 X = M1 + (NX − N1) N2 − N1 Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  99. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo §2.4. Thiết kế thiÕt bÞ ®o Nguyên tắc thành lập thiết bị đo 1. Khả năng thông tin của thiết bị : Đặc tính của thiết bị đo (độ chính xác, tốc độ đo, độ nhạy). 2. Tính bất biến : Phải loại trừ các yếu tố không mang tin như nhiễu, ảnh hưởng của thiết bị đo theo nhiệt độ, theo thời gian, điều kiện môi trường 3. Tính đa chức năng : Thiết bị có tính chất vạn năng . VD: vạn năng kế đo điện áp, dòng điện, điện trở 4. Tránh tác động ngược của đối tượng đo lên thiết bị đo 5. Tính tương thích : Thiết bị đo phải tương thích với hệ Kỹ thuật thống đo, hệ thống xử lý và ngoại vi Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  100. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo 6. Chuẩn hoá thiết bị : Đảm bảo tính chất quốc gia và quốc tê. 7. Tính thích ứng của công nghệ chế tạo 8. Đảm bảo độ tin cậy vận hành 9. Tính tối ưu : Tối ưu về độ phức tạp và giá thành 10. Tính thẩm mỹ và tiện dụng Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  101. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo Quá trình thiết kế thiết bị đo C¸c nhu cÇu, môc tiªu Thö nghiÖm chøc n¨ng kiÕn tróc chøc n¨ng toµn hÖ Ph©n tÝch chøc n¨ng Quy tr×nh, mÆt b»ng chØ tiªu kü thuËt ThiÕt kÕ tæng thÓ TÝch hîp hÖ thèng ThiÕt kÕ chi tiÕt Thö nghiÖm tõng ®¬n v Þ LËp tr×nh l¾p ®Æt KiÓm tra Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  102. Chương 2. Thiết bị đo và đánh giá thiết bị đo §2.6. Kiểm định phương tiện đo lường Kiểm tra giấy phép sản xuất và lưu hành n Đây là kiểm tra dùng để tư vấn cho cơ quan nhà nước cấp giấy phép sản xuất, cấp giấy chứng nhận thương hiệu n Nội dung kiểm tra đúng theo chỉ dẫn của tiêu chuẩn nhà nước n Thiết bị nhập ngoại cũng phải kiểm định trước khi đưa ra lưu hành. Kiểm tra xuất xưởng n Hội đồng kiểm tra chất lượng sản phẩm định tiêu chuẩn cụ thể cho từng đặc tính kỹ thuật của thiết bị đo được sản xuất. n Mẫu của biên bản thử nghiệm phải được hội đồng duyệt. Biên bản này coi như một phần của công tác bảo hành. n Cơ quan quản lý đo lường, theo chu kỳ hoặc đột xuất , tiến hành kiểm tra sản xuất và xét tính trung thực của băng thử nghiệm. Kiểm tra định kỳ n Mỗi lần kiểm tra định kỳ, thiết bị được cấp một chứng chỉ và kết quả đo bởi dụng cụ ấy được coi có giá trị pháp nhân. Kỹ thuật n Hội đồng tiêu chuẩn nhà nước tổ chức các trung tâm đ o lường được uỷ Đo quyền thực hiện các phép kiểm tra cấp giấy chứng chỉ lưu hành. lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  103. Chương 3. Tổ chức phép đo và gia công kết quả đo lường Gia công số liệu đo lường: n Chỉnh lý lại số liệu n Tính toán ra kết quả n Bù các yếu tố ảnh hưởng n Tính toán sai số n Trình bày kết quả Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  104. Chương 3. Tổ chức phép đo và gia công kết quả đo lường §3.1. Sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên của phép đo 1. Sai số hệ thống: § Sai số hệ thống của tổng các đại lượng đo bằng tổng các sai số hệ thống thành phần § Sai số hệ thống của hiệu các đại lượng đo bằng tổng các sai số hệ thống thành phần § Sai số hệ thống của tích/thương các đại lượng đo bằng tổng các sai số hệ thống tính theo phần trăm của các đại lượng đo thành phần Kỹ Ph¶i tr¸nh nh÷ng hÖ thèng ®o bao gåm hiÖu cña 2 ®¹i l­îng thuật Đo lường LL Tại sao??? Nguyễn Thanh Hường – 2016
  105. Chương 3. Tổ chức phép đo và gia công kết quả đo lường Ví dụ : H·y tÝnh sai sè % tèi ®a trong tæng/hiệu cña 2 sè ®o ®iÖn ¸p : V 1 R1 V1 = 100V ± 1% ; V2 = 80V ± 5% E V1 = 100V ± 1% = 100V ± R2 1V V2 V2 = 80V ± 5% = 80V ± 4V E+ = V1 + V2 = ( 100V ± 1V) + (80V ± 4V). = (100 + 80)V ± (1V + 4V) Céng sai sè = 180V ± 5V = 180V ± 2,8%. phÇn tr¨m cña c¸c sai sè thµnh phÇn ??? E- = V1 - V2 = ( 100V ± 1V) - (80V ± 4V). = (100 - 80)V ± (1V + 4V) = 20V 5V = 20V 25%. Sai số lớn Kỹ ± ± thuật Đo Ph¶i tr¸nh nh÷ng hÖ thèng ®o bao gåm hiÖu cña 2 ®¹i l­îng lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  106. Chương 3. Tổ chức phép đo và gia công kết quả đo lường 2. Sai số ngẫu nhiên: § Sai sè ngÉu nhiªn xuÊt hiÖn khi ®o nhiÒu lÇn mét ®iÓm ®o, nghÜa lµ khi thùc hiÖn phÐp ®o theo cïng mét ph­¬ng ph¸p b»ng nh÷ng thiÕt bÞ cã ®é chÝnh x¸c nh­ nhau víi ®iÒu kiÖn bªn ngoµi kh«ng ®æi. § Dùa vµo sè lín c¸c gi¸ trÞ ®o ®­îc ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®­îc quy luËt thay ®æi cña sai sè ngÉu nhiªn nhê sö dông c¸c ph­ ¬ng ph¸p to¸n häc thèng kª vµ lý thuyÕt x¸c suÊt. § NhiÖm vô cña viÖc tÝnh to¸n sai sè ngÉu nhiªn lµ ph¸t hiÖn sù biÕn ®éng cña kÕt qu¶ nhËn ®­îc, tøc lµ chØ râ giíi h¹n thay ®æi cña sai sè cña kÕt qu¶ ®o khi nh¾c l¹i phÐp ®o nhiÒu lÇn. Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  107. Chương 3. Tổ chức phép đo và gia công kết quả đo lường §3.2. Lý thuyết về sai số ngẫu nhiên của phép đo § §Æc tÝnh chung nhÊt cho sai sè ngÉu nhiªn vµ ®¹i l­îng ngÉu nhiªn bÊt kú lµ luËt ph©n bè x¸c suÊt. § PhÇn lín c¸c phÐp ®o ®¹i l­îng vËt lý cã sai sè ngÉu nhiªn tu©n theo luËt ph©n bè chuÈn, dùa trªn gi¶ thuyÕt : P(Δ) « C¸c sai sè ngÉu nhiªn cã cïng gi¸ trÞ th× cã cïng x¸c suÊt, « Cã gi¸ trÞ nhá th× x¸c suÊt xuÊt hiÖn lín « Cã gi¸ trÞ lín th× x¸c suÊt xuÊt hiÖn nhá 0 -Δ Δ1 Δ2 +Δ « Gi¸ trÞ trung b×nh cña c¸c sai sè ngÉu nhiªn → 0 khi sè l­îng lÇn ®o tiÕn tíi ∞ Kỹ Sai sè ngÉu nhiªn(tuyệt đối) Δ cña lÇn ®o thø i cã thÓ coi lµ hiÖu thuật Đo gi÷a kÕt qu¶ ®o X vµ kú väng to¸n häc mx cña nã: Δ = X - mx lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  108. Chương 3. Tổ chức phép đo và gia công kết quả đo lường § MËt ®é ph©n bè x¸c suÊt chuÈn cña sai sè ngÉu nhiªn : 2 2 −(X −mX ) ⎛ Δ ⎞ 1 2 1 −0,5⎜ ⎟ p(Δ) = e 2σ = e ⎝σ ⎠ σ 2π σ 2π +∞ +∞ 2 2 mx = ∫ xf (x)dx D = σ = ∫ Δ p(Δ)dΔ −∞ −∞ § X¸c suÊt ®Ó sai sè ngÉu nhiªn r¬i trong kho¶ng [Δ1, Δ2] : 2 ⎛ Δ ⎞ Δ2 Δ2 −0,5⎜ ⎟ 1 σ LL Giải phương p = ∫ p(Δ)dΔ = ∫ e ⎝ ⎠ dΔ (∗) 2 trình (*)??? Kỹ Δ1 Δ1σ π thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  109. Chương 3. Tổ chức phép đo và gia công kết quả đo lường § Sử dụng ph©n bè x¸c suÊt chuẩn đã được chuẩn hoá: k t 2 1 − Δ p e 2 dt k 1,2 = - = ∫ = φ( ) k = Δ1,2 Δ1 Δ2 2π 0 σ ĐÓ tÝnh ®­îc sai sè ngÉu nhiªn Δ1,2, nhÊt thiÕt ph¶i biÕt ®­îc c¸c gi¸ trÞ k vµ σ B¶ng 3-1: P 0,5 0,68 0,95 0,98 0,99 0,997 Quan hệ giữa P và k k 0,667 1 2 2,33 2,58 3 NÕu Δ1,2 = 3σ tøc lµ p = 0,997, chØ cã 0,3% sai sè ngÉu nhiªn >3σ vµ 99,7% sai sè Kỹ ngÉu nhiªn cã gi¸ trÞ <3σ . V× thÕ kho¶ng ±3σ trong tr­êng hîp ph©n bè chuÈn lµ thuật Đo kho¶ng ®ñ ®Ó cho kÕt qu¶ ®o ®¸ng tin cËy à qui tắc 3σ loại trừ sai số thô. lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  110. Chương 3. Tổ chức phép đo và gia công kết quả đo lường §3.3. Gia công kết quả đo lường § Khi tÝnh to¸n sai sè ngÉu nhiªn, th­êng sö dông c¸c ®Æc tÝnh sè cña chóng, ®ã lµ kú väng to¸n häc vµ ®é lÖch b×nh qu©n ph­¬ng. § §Ó tÝnh kú väng to¸n häc vµ ®é lÖch b×nh qu©n ph­¬ng, ph¶i cã sè l­îng phÐp ®o rÊt lín. § Trong thùc tÕ, sè l­îng phÐp ®o n lµ cã h¹n à chØ t×m ®­îc ­íc l­ îng cña kú väng to¸n häc vµ ®é lÖch b×nh qu©n ph­¬ng § Gi¶ sö tiÕn hµnh n phÐp ®o cïng mét gi¸ trÞ X. Gi¸ trÞ trung b×nh : n X1 + X2 + X3 + ⋅⋅⋅+ Xn 1 X = = ∑ Xi n n i=1 § §é lÖch cña kÕt qu¶ mçi lÇn ®o so víi gi¸ trÞ trung b×nh: Kỹ thuật v : sai sè d­. Đo Xi − X = vi i lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  111. Chương 3. Tổ chức phép đo và gia công kết quả đo lường § ­íc l­îng cña ®é lÖch b×nh qu©n ph­¬ng 2 ∗ n vi σ = ∑ C«ng thøc Bessel i=1n −1 § ­íc l­îng ®é lÖch b×nh qu©n ph­¬ng cña gi¸ trÞ trung b×nh ®¹i sè 2 2 ∑(X − X ) ∑v σ* σ* = i = i = X n(n −1) n(n −1) n * σ X : ­íc l­îng ®iÓm, ®Æc tr­ng cho sai sè cña kÕt qu¶ ®o Bài to¸n gia công kết quả đo lường: XÐt ­íc l­îng kho¶ng lµ kho¶ng ®¸ng tin mµ trong giíi h¹n cña Kỹ Δ1,2 thuật kho¶ng ®ã, víi mét x¸c suÊt nhÊt ®Þnh ta t×m thÊy gi¸ trÞ thùc X0 Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  112. Chương 3. Tổ chức phép đo và gia công kết quả đo lường Gia c«ng kÕt qu¶ ®o l­êng 1. Cho x¸c suÊt ®¸ng tin P, gi¶ thiÕt ®¹i l­îng ngÉu nhiªn ph©n bè chuÈn 2. TÝnh gi¸ trÞ trung binh cña n lÇn ®o, tÝnh ­íc l­îng ®iÓm * σ X 3. KÕt quả ®o ®­îc viÕt d­íi d¹ng: X X 0 = ± Δ1,2 (X − Δ1,2 )< X0 < (X + Δ1,2 ) C¸c tr­êng hîp x¶y ra: a. Sè lÇn ®o n à ∞ : Tõ P tra b¶ng (3-1) à k à Δ1,2 ∗ b. Sè lÇn ®o n ≥ 20 : Δ1,2 = k σ X ' ∗ c. Sè lÇn ®o n < 20: Δ1,2 = Δ1,2 = kstσ X Kỹ thuật kst : hÖ sè student, ®­îc ph©n bè theo b¶ng (3-2) Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  113. Chương 3. Tổ chức phép đo và gia công kết quả đo lường B¶ng 3-2: Phân bố Student HÖ sè ph©n bè student theo c¸c gi¸ trÞ x¸c suÊt P n 0.5 0.9 0.95 0.98 0.99 0.999 2 1.000 6.31 12.7 31.8 63.7 637 3 0.816 2.92 4.30 6.96 9.92 31.6 4 0.765 2.35 2.35 4.54 5.84 13.0 5 0.741 2.13 2.78 3.75 4.60 8.61 Kỹ (n / 2)! 1 S(t;n) thuật = n / 2 Đo π(n −1)[(n −1) / 2]! 1+ t 2 / n lường ( ) Nguyễn Thanh Hường – 2016
  114. n phÐp ®o xi M [X ] = X Kú väng to¸n häc v X X i = i − v 0 Tho¶ m·n ®iÒu kiÖn : ⎧∑ i = 2 ⎨ 2 v v = 0 ∑ i ⎩∑ i v ∗ ∑ i v σ = ∗ ∑ i σ = n 1 (n −1) ( − ) ∗ ∗ ∗ σ ∗ σ σ X = σ = n X n Cho x¸c suÊt P, t×m kst HÖ sè k (nÕu n ≥ 20) hoÆc kst(nÕu 2 ≤ n ≤ 20) k. ∗ n 20 Kho¶ng ®¸ng tin Δ1,2 = σ X ( ≥ ) Δ' = k ×σ ∗ ' ∗ 1,2 st X k . 2 n 20 Δ1,2 = st σ X ( ≤ ≤ ) Kỹ thuật X X ' ' 0 = ± Δ1,2 2 ≤ n ≤ 20 X X Đo 0 = ± Δ1,2 lường hoÆc X 0 = X ± Δ1,2 n ≥ 20 Nguyễn Thanh Hường – 2016
  115. Chương 3. Tổ chức phép đo và gia công kết quả đo lường Bµi tËp gia c«ng kÕt qu¶ ®o l­êng §o 13 lÇn mét gi¸ trÞ ®iÖn ¸p U víi ®é chÝnh x¸c nh­ nhau b»ng ®iÖn thÕ kÕ mét chiÒu. LuËt ph©n bè x¸c suÊt lµ chuÈn. X¸c ®Þnh kho¶ng ®¸ng tin, cho tr­íc x¸c suÊt ®¸ng tin P = 0,98. Cho kst(13 ®iÓm ®o) = 2,72. Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  116. n U (mV) v 2 (mV) i v = U −U mV i i ( i i ) 1 100,05 + 0,022 0,0005 2 100,04 + 0,012 0,0001 3 100,06 + 0,032 1,0010 n Ui 4 100,02 - 0,008 0,0001 U = ∑ = 100,028 5 99,99 - 0,038 0,0014 i=1 n 6 100,05 + 0,022 0,0005 ∑ vi = −0,004 ≈ 0 7 100,02 - 0,008 0,0001 2 8 100,04 + 0,012 0,0001 vi = 0,006 9 99,99 - 0,038 0,0014 10 100,01 - 0,018 0,0003 11 100,04 + 0,012 0,0001 12 100,04 + 0,012 0,0001 Kỹ 13 100,01 - 0,018 0,0003 thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  117. Chương 3. Tổ chức phép đo và gia công kết quả đo lường 13 2 ∑ vi ∗ ∗ i=1 ∗ σ u σ u = = 0,022mV ⇒ σ = = 0,006mV n −1 u 13 ∗ Δ1,2 = kst.σu = 0,016 ≈ 0,02mV VËy víi x¸c suÊt 98% kÕt qu¶ ®o n»m trong kho¶ng : (100,03 - 0,02 )V< Uth < (100,03 + 0,02)V Sai sè b×nh qu©n ph­¬ng t­¬ng ®èi ∗ Kỹ σ U thuật γ U = ×100 ≈ ±0,01% Đo U lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  118. Chương 3. Tổ chức phép đo và gia công kết quả đo lường Bµi tËp gia c«ng kÕt qu¶ ®o l­êng Mét thiÕt bÞ ®o di chuyÓn cã b¶ng kh¾c ®é nh­ sau : Di chuyÓn (X) - µm 10 20 30 40 50 60 ChØ thÞ sè (Nx) 200 100 67 50 40 33 X¸c ®Þnh quan hÖ Nx(X) b»ng ph­¬ng ph¸p ®å thÞ. Lóc ®o ta cã kÕt qu¶ trªn chØ thÞ : 85,86,85,84,86,85,84,83. H·y gia c«ng kÕt qu¶ ®o l­êng : x¸c ®Þnh di chuyÓn, sai sè. BiÕt P=98%. HÖ sè student = 3,0. Kỹ thuật Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  119. Chương 3. Tổ chức phép đo và gia công kết quả đo lường Di chuyÓn (X) - µm 10 20 30 40 50 60 ChØ thÞ sè (Nx) 200 100 67 50 40 33 X¸c ®Þnh quan hÖ Nx(X) b»ng ph­¬ng ph¸p ®å thÞ. X 60 50 40 30 20 10 Kỹ thuật 0 334050 67 100 200 Nx Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  120. Chương 3. Tổ chức phép đo và gia công kết quả đo lường Lóc ®o ta cã kÕt qu¶ trªn chØ thÞ : 85,86,85,84,86,85,84,83. H·y gia c«ng kÕt qu¶ ®o l­êng : x¸c ®Þnh di chuyÓn, sai sè. BiÕt P=98%. HÖ sè student = 3,0. X § Gia công kết quả đo theo 60 phương pháp thống kê 50 § Tính Ntb ; Δtb 40 Tính di chuyển X ??? 30 20 Giả thiết khoảng đo 10 (67,100) tuyến tính Kỹ thuật 0 334050 67 100 200 Nx Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  121. Chương 3. Tổ chức phép đo và gia công kết quả đo lường §3.4. Sai số của phép đo gián tiếp Hàm Y Sai số tuyệt đối ΔY Sai số tương đối 2 2 2 2 2 ± ΔX + ΔX ± (ΔX1 ) + ΔX2 (X1 + X2 ) X1+X2 1 2 2 2 2 2 2 2 ⎛ ΔX ⎞ ⎛ ΔX ⎞ X .X ± X1 (ΔX2 ) + X2 (ΔX1 ) 1 2 1 2 ± ⎜ ⎟ + ⎜ ⎟ ⎝ X1 ⎠ ⎝ X 2 ⎠ 2 2 X1 2 2 2 2 4 ⎛ ΔX1 ⎞ ⎛ ΔX 2 ⎞ ± X1 (ΔX1 ) + X1 (ΔX2 ) : X2 ± ⎜ ⎟ + ⎜ ⎟ ⎜ X ⎟ ⎜ X ⎟ X 2 ⎝ 1 ⎠ ⎝ 2 ⎠ n Kỹ X n−1 ±x(ΔX/X) thuật ± nX ΔX Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016
  122. Đối với một hàm số Y=f(X1, X2, X3, Xn) 2 2 2 ⎛ ∂Y ⎞ 2 ⎛ ∂Y ⎞ 2 ⎛ ∂Y ⎞ 2 ΔY = ⎜ ⎟ ΔX1 + ⎜ ⎟ ΔX2 + ⋅⋅⋅ + ⎜ ⎟ ΔXn ⎝ ∂X1 ⎠ ⎝ ∂X2 ⎠ ⎝ ∂Xn ⎠ 2 2 2 2 2 ΔY ⎛ ∂Y ⎞ ⎛ ΔX1 ⎞ ⎛ ∂Y ⎞ ⎛ ΔX2 ⎞ ⎛ ∂Y ⎞ ⎛ ΔXn ⎞ = ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ + ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ + ⋅⋅⋅ + ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ Y ⎝ ∂X1 ⎠ ⎝ Y ⎠ ⎝ ∂X2 ⎠ ⎝ Y ⎠ ⎝ ∂Xn ⎠ ⎝ Y ⎠ ΔY = γ 2 + γ 2 + ⋅⋅⋅ + γ 2 Y X1 X2 Xn Sai sè tæng hîp cña c¸c yÕu tè ¶nh h­ëng ®Õn phÐp ®o/ Kỹ thuật dông cô ®o b»ng tæng h×nh häc c¸c sai sè thµnh phÇn. Đo lường Nguyễn Thanh Hường – 2016