Định nghĩa
Đại lượng cần đo X được đưa vào bộ phận chuyển đổi để biến đổi thành biến thiên của dòng điện hay điện áp. Cơ cấu đo sẽ chuyển biến thiên của dòng điện hay điện áp thành chỉ thị bằng kim hay chỉ thị số (hình 4-1).
Ở dụng cụ đo kiểu so sánh, đại lượng cần đo X được so sánh với một đại lượng chuẩn XK. Sai lệch | X - Xk| sẽ được chuyển đổi thành biến thiên của dòng điện hay điện áp sau đó tác động vào cơ cấu đo. chỉ thị có thể là kim chỉ hay hay chỉ thị số (hình 4-2). 
Khi đo bao giờ cũng có sai số do bản thân dụng cụ đo tiêu thụ công suất của mạch đo, cũng như sai số do phép đo, do chỉ thị, do ảnh hưởng của môi trường, do người đo...Gọi Xd là kết quả đoX là trị số đúng của đại lượng cần đo. Nhưng Xd và X phụ thuộc vào từng lần đo cụ thể nên sai số tương đối tính theo công thức (4-2) không đặc trưng cho độ chính xác của dụng cụ đo. Sai số tương đối qui đổi: Cấp chính xác là đại lượng đặc trưng cho dụng cụ đo và được tiêu chuẩn hoá (làm 8 cấp) : 0,05 ; 0,1 ; 0,2 ; 0,5 ; 1 ; 1,5 ; 2,5 ; 4.
Độ nhạy: Độ nhạy của cơ cấu đo chính là dòng điện hoặc điện áp nhỏ nhất qua cơ cấu đo mà kim chỉ thị dịch chuyển hết mặt thang đo. Độ nhạy thực tế biểu thị theo tỉ sốΩ/V. Tỷ số Ω /V càng lớn thì đồng hồ càng nhạy. Trị số này cũng biểu thị điện trở vào của đồng hồ ứng với mỗi vôn. Và được định nghĩa bằng công thức: Trong đó : Δα là biến thiên của chỉ thị đo.ΔX là biến thiên của đại lượng cần đo.Công suất tiêu thụ của dụng cụ đo: để đo chính xác, công suất tiêu thụ của dụng cụ phải nhỏ.Đặc tính động của dụng cụ đo : đặc trưng bằng thời gian ổn định của dụng cụ đo. Đối với dụng cụ có kim chỉ, khi kim dao động nhỏ hơn 1% trị số của thang đo, dụng cụ đo xem như đã ổn định.
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử- 26 -- Cơ cấu đo kiểu nhiệt điện;- Cơ cấu đo tónh điện;- Cơ cấu đo kiểu cảm ứng. . . .Trên bảng 1-1 chỉ ra các ký hiệu quy ước trên mặt đồng hồ đo điện và ý nghóacủa chúng.Bảng 1-1Cơ cấu đo kiể u từ điệnCơ cấu hiệu chỉnhCơ cấu đo kiể u điện từGiá trò từ trườ n g ngò a i gâyra sai lệc h chỉ số dụn g cụL ôg ô m ét từ điệ nL ôg ô m ét điệ n từCơ cấu đo kiể u điện độn gGiá trò điệ n trườ n g ngòa igâ y ra sai lệc h chỉ số dụ n gcụ đoĐiệ n áp kiểm tra độ các hđiệ n 500VĐiệ n áp kiểm tra độ các hđiệ n trên 500V (ï 2 kV)L ôg ô m ét điệ n độ n gkhô n g kiểm tra điệ n ápcác h điệ nCơ cấu đo sắt điện độn gĐặt dụn g cụ thẳ n g đứ n gL ôg ô m ét sắt điệ n độn gĐặt dụn g cụ nằ m g ngangCơ cấu đo kiể u nhiệt điệnDò n g m ột chiề uCơ cấu đo kiể u tónh điệ nDò n g xoay chiề uCặp nhiệt ngẫu trực tiếpDò n g điện m ột chiề u vàxoay chiềuCặp nhiệt ngẫu gián tiế pĐònh hướn g của dụ n g cụđo trong từ trườn g trái đấtM àn chắ n tónh điệ nCấp chính xác tính theophần tră m giá trò cuốicùn g thang đoM àn chắ n từLưu Thế VinhCấp chính xác tính theophần tră m chiề u dài thangđoKhoa Vật Lý Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử- 27 -Các máy đo có độ chính xác cao thường được lắp đặt thêm các mạch bổ trợbằng các linh kiện điện tử, bán dẫn, và cơ cấu chỉ thò thường dùng loại từ điện.Trong các dụng cụ đo theo phương pháp số, đại lựợng đo tương tự lối vàođược số hóa nhờ các mạch biến đổi tương tự số ADC (Analog to Digital Converter),sau đó đưa qua mạch đếm, giải mã và chỉ thò bằng các đèn LED 7 đoạn (LED - LightEmitting Diode) hoặc đèn tinh thể lỏng 7 đoạn.Theo đại lượng đo người ta chia các dụng cụ đo điện ra theo tên gọi: nhưAmpekế, Miliampekế, Micrôampekế, Vôn kế, Milivônkế, Ômkế,v.v...4.2. Sai số.Bất kỳ phép đo nào cũng mắc phải sai số, Theo cách biểu diễn sai số thì có 2loại sai số sau :4.2.1. Sai số tuyệt đối:Là hiệu giữa giá trò thực của đại lượng đo và trò số đo được bằng phép đo:∆Χ = XT - X m(1-23)XT - Giá trò thực của đại lượng đoXm - Giá trò đo được bằng phép đoNhư vậy ∆Χ có thể có giá trò dương hoặc âm. Tuy nhiên, do XT ta chưa biết,nên trong thực tế người ta thường lấy giá trò gần đúng của XT bằng cách đo nhiều lầnvà xem giá trò trung bình của n lần đo gần đúng với XT.XT ≅ X =1 n∑ XM in i =1(1-24)Và giá trò của ∆Χ cũng được biểu diễn như sau:∆X =(1 n1 n∆X i = ∑ X i − X∑n i =1n i =1)(1-25)4.2.2. Sai số tương đối:Để đánh giá độ chính xác của phép đo, người ta dùng sai số tương đối δX vàbiểu diễn ra phần trăm:δΧ(%) =∆Χ⋅ 100 %Χ(1-26)∆Χ⋅ 100 %Χ(1-27)Thực tế, cũng thường biểu diễn bằng giá trò gần đúng trung bình của nó:δΧ(%) =4.3. Cấp chính xác của đồng hồ đo điện.Để đánh giá độ chính xác của đồng hồ đo điện, người ta dùng khái niệm cấpchính xác của dụng cụ. Cấp chính xác của dụng cụ đo điện được đònh nghóa là:γ%=∆X max⋅ 100 %Amax(1-28)∆X max – là sai số tuyệt đối lớn nhất của dụng cụ đo ở thang đo tương ứng;Amax – là giá trò lớn nhất của thang đo.Lưu Thế VinhKhoa Vật Lý Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử- 28 -Dụng cụ đo điện có 8 cấp chính xác sau : 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5 và 5.Cấp chính xác được ghi trên mặt của đồng hồ đo. Biết cấp chính xác ta có thể tínhđược sai số tuyệt đối lớn nhất cho phép của phép đo:∆Xmax = γ% . Amax / 100(1-29)Ví dụ: Một miliampekế có thang độ lớn nhất Amax = 100mA, cấp chính xác là2,5. Sai số tuyệt đối lớn nhất cho phép sẽ là:∆Xmax = 2,5 x 100 / 100 = 2,5 mAVượt quá giá trò 2,5mA này đồng hồ sẽ không còn đạt cấp chính xác 2,5 nữa.4.4 . Các cách tính sai số.4.4.1. Sai số của phép đo với các thang đo khác nhau:Trong thực tế khi đo với một máy đo có cấp chính xác nhất đònh, nhưng khithay đổi thang đo thì sai số tuyệt đối của phép đo sẽ thay đổi, cách tính theo côngthức (1-29).Ví dụ: Một vôn kế có cấp chính xác 1,5 khi dùng thang đo 50V mắc sai sốcho phép lớn nhất là :∆ Umax = 1,5. 50 / 100 = 0,75VNhưng nếu dùng thang đo 100V thì sai số tuyệt đối lớn nhất cho phép lại là∆ U’max = 1,5 . 100 / 100 = 1,5V4.4.2. Sai số tương đối của tổng 2 đại lượng.Nếu hai đại lượng đo có tính chất độc lập với nhau, mỗi đại lượng có sai sốtương đối riêng biệt δA và δB thì sai số tương đối của tổng 2 đại lượng (A + B) sẽlà :δ ( A+ B) =∆A + ∆BAδA + BδB=A+BA+B(1-30)4.4.3. Sai số tương đối của tích 2 đại lượng.Nếu hai đại lượng độc lập với nhau mà mỗi đại có một trò số sai số tương đốiriêng biệt thì sai số tương đối của tích 2 đại lượng (A.B) được xác đònh:δ (A.B) = δA + δB(1-31)Tổng quát, trong trường hợp tích của nhiều đại lượng độc lập với nhau:n∑δ Aiδ ∏ Ai =(1-32)i =1i4.4.4. Sai số tương đối của một thươngδ (A/B) = δA + δBTổng quát cho trường hợp tỷ số của tích nhiều đại lượng :Nếu : x =∏ Aii∏ BjjLưu Thế VinhThì:δ = ∑ δ Ai + ∑ δ Bji(1-33)(1-34)jKhoa Vật Lý Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử- 29 -CHƯƠNGII: ĐO CÁC ĐẠI LƯNG ĐIỆN§ 1. KHÁI NIỆM CHUNGCác đại lượng điện được chia làm hai loại: loại tác động (active) và loại thụđộng (passive).– Loại tác động: Các đại lượng mang năng lượng như điện áp, dòng điện, công suấtlà những đại lượng tác động. Khi đo các đại lượng này, bản thân năng lượng củachúng sẽ tác động lên mạch đo và cơ cấu đo. Trong các trường hợp năng lượng quálớn phải sử dụng các mạch phân dòng, phân áp hoặc các mạch lấy mẫu đại lượng đo(biến áp, biến dòng). Trường hợp ngược lại, nếu các đại lượng đo quá nhỏ, phải sửdụng các mạch khuếch đại để khuếch đại chúng lên đủ lớn để mạch đo có thể làmviệc bình thường.– Loại thụ động: Các đại lượng không mang năng lượng như điện trở, điệncảm, điện dung là các đại lượng thụ động. Khi đo các đại lượng này phảicó nguồn điện áp để cung cấp năng lượng cho chúng trong mạch đo.§ 2. ĐỒNG HỒ ĐO ĐIỆN VẠN NĂNG2.1. Các chỉ tiêu chất lượng của đồng hồ vạn năng.2.1.1. Độ nhạy γ.Độ nhạy của đồng hồ biểu thò mối quan hệ phụ thuộc của góc lệch phần độngkhi có dòng điện tác động lên cơ cấu đo. Nó chính là dòng điện nhỏ nhất có khả nănglàm lệch kim chỉ thò lên hết thang độ. Dòng càng nhỏ thì độ nhạy càng cao. Độ nhạycủa đồng hồ tỉ lệ với mật độ từ thông của nam châm vónh cửu, số vòng của khung dâyđiện kế, và tỷ lệ nghòch với lực cản của lò xo xoắn.Các đồng hồ có độ nhạy cao thường có độ nhạy (50÷20)µA. Độ nhạy thực tếcủa đồng hồ thường bò giảm đi vì có sun vạn năng đấu song song với khung dây.Trên mặt của đồng hồ đo thường có ghi trò số điện trở vào ứng với mỗi vôn(Ω/V). Muốn tính ra độ nhạy thực tế chỉ cần số lấy nghòch đảo của điện trở vào ứngvới mỗi vôn. Ví dụ, đồng hồ vạn năng 500 T có điện trở vào ứng mỗi vôn là 20.000Ω/V thì độ nhạy thực tế sẽ là:γ =11V== 50 µA20.000 Ω / V 20.000 ΩNhư vậy, đồng hồ có số Ω/V càng lớn thì dòng điện làm lệch hết thang độcàng nhỏ và đồng hồ càng nhạy. Dòng điện này thường rẽ nhánh qua mạch sun vạnnăng, nên dòng điện thực tế chạy trực tiếp qua khung dây điện kế nhỏ hơn. ChẳngLưu Thế VinhKhoa Vật Lý Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử- 30 -hạn, đồng hồ 500 T có độ nhạy thực tế là 50 µA, nhưng dòng thực tế qua khung dâychỉ là 40 µA. Đồng hồ 108 T có trò 5000Ω/V, độ nhạy thực tế là 200 µA, nhưng dòngqua khung dây chỉ là 63 µA.2.1.2. Cấp chính xác.Do mạch đo dùng phối hợp để đo cả điện áp, dòng điện và điện trở nên cấpchính xác của đồng hồ vạn năng thường thấp hơn các máy đo riêng lẻ. Cấp chính xácđược biểu thò theo sai số phần trăm đối với trò số lớn nhất của thang đo. Cấp chínhxác đối với điện xoay chiều thì nhỏ hơn đối với điện một chiều vì ảnh hưởng của đặctuyến chỉnh lưu phi tuyến.Trên mặt đồng hồ thường ghi rõ cấp chính xác đối với điện một chiều và xoaychiều. Các đồng hồ thông dụng có cấp chính xác 2,5 đối với điện một chiều và 4 đốivới điện xoay chiều.2.1.3. Tính thăng bằng.Đồng hồ vạn năng có tính thăng bằng tốt thì dù để nằm, để đứng hay nghiêngkim chỉ thò vẫn về đúng số 0. Điều đó chứng tỏ trọng tâm của khung quay nằm đúngtrên đường nối hai mũi nhọn của trục quay.2.2. Mạch đo trong đồng hồ đo điện vạn năng.Sơ đồ khối trình bày nguyên lý tổ chức mạch đo trong một đồng hồ đo điệnvạn năng chỉ ra trên hình 2-1. Mạch gồm 3 khối chức năng cơ bản: khối đo dòng điện,khối đo điện áp và khối đo điện trở. Cơ cấu chỉ thò dùng điện kế từ điện G.Mạch đo IIURMạch đo U+-Mạch đo RHình 2-1. Sơ đồ khối mach đo của đồng hồ đo điện2.2.1. Mạch đo dòng điện một chiều.Các cơ cấu đo từ điện chỉ đo được từ vài chục tới vài trăm micrôampe (µA).Nhưng trong thực tế ta cần đo những dòng điện có trò số lớn hơn nhiều, muốn vậyphải mở rộng thang đo cho đồng hồ. SơRgđồ nguyên lý mắc sun mở rộng thang đocho điện kế chỉ ra trên hình 2-2.IgGọi dòng cần đo là I, dòng làmlệch toàn phần cơ cấu đo là Ig, điện trở cơIsIRscấu đo là Rg, điện trở sun là RS, từ hình 22 ta dễ dàng thấy:Hình 2-2Lưu Thế VinhKhoa Vật Lý |
