GIÁO ÁN KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG: CHƯƠNG 11: ĐO GÓC PHA

11.1. Cơ sở chung. Góc pha cùng với tần số và biên độ là một thông số cơ bản của quá trình dao động: x(t) = Xm.cos(ωt + ϕ) trong đó: Xm là biên độ của dao động ω là tần số góc của dao động (ωt + ϕ) là pha của dao động, trong đó ϕ - góc lệch pha ban đầu là đại lượng không đổi, còn ωt là đại lượng thay đổi theo thời gian. Thông thường người ta đo góc lệch pha giữa hai dao động x1 và x2 có tần số như nhau: x1 =...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
GIÁO ÁN KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG: CHƯƠNG 11: ĐO GÓC PHAGIÁO ÁN_KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG CHƯƠNG 11: ĐO GÓC PHACHƯƠNG 11.ĐO GÓC PHA (2 LT)11.1. Cơ sở chung.Góc pha cùng với tần số và biên độ là một thông số cơ bản của quá trình daođộng: x(t) = Xm.cos(ωt + ϕ)trong đó: Xm là biên độ của dao động ω là tần số góc của dao động (ωt + ϕ) là pha của dao động, trong đó ϕ - góc lệch pha ban đầu làđại lượng không đổi, còn ωt là đại lượng thay đổi theo thời gian. Thông thường người ta đo góc lệch pha giữa hai dao động x1 và x2 có tần sốnhư nhau: x1 = X1mcos(ωt +ϕ1) x2 = X2mcos(ωt +ϕ2)Trong trường hợp này góc lệch pha sẽ bằng hiệu giữa hai thành phần pha ban đầukhông đổi của hai tín hiệu: ϕ = ϕ1 - ϕ2nó không phụ thuộc vào mốc tính thời gian. Nếu như hai tần số ω1 và ω2 là bội số của nhau thì góc lệch pha sẽ được tínhtừ một trong hai công thức sau đây: ω ω ϕ = ϕ1 − 1 .ϕ 2 ϕ = −ϕ 2 + 2 .ϕ1 hoặc ω2 ω1 Đối với các tín hiệu đa hài thì thì góc lệch pha ϕ được coi như góc lệch giữacác sóng hài bậc một. Đối với các tín hiệu phức tạp hơn, ví dụ tín hiệu xungchẳng hạn thì người ta không nói đến góc lệch pha mà đưa ra khái niệm về độlệch thời gian: là khoảng thời gian giữa các thời điểm khi mà tín hiệu vượt quamột mức nhất định nào đó (ví dụ mức không chẳng hạn). Thông thường góc lệch pha được đo bởi gradian hay độ. Còn độ lệch thờigian được đo bằng giây (s). Thường gặp trường hợp cần đo góc lệch pha giữa hai tín hiệu có cùng tần sốtrong khoảng từ 0 ÷ 3600. Có nhiều phương pháp đo góc lệch pha: Dựa vào cách biến đổi: có thể chia thành phương pháp biến đổi thẳng và phương pháp biến đổi bù. Dựa vào cách lấy thông tin đo: có thể chia thành phương pháp sử dụng thông tin khi tín hiệu vượt qua một mức nhất định và phương pháp dùng toàn bộ thông tin nhận được.Nhóm thứ nhất được sử dụng khi ít nhiễu hay đúng hơn là tỉ số giữa tín hiệu trênnhiễu lớn. Nhóm thứ hai được sử dụng khi tín hiệu có nhiễu lớn hay tỉ số giữa tínhiệu trên nhiễu nhỏ.GV: Lê Quốc Huy_Bộ môn TĐ-ĐL_Khoa Điện 1GIÁO ÁN_KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG CHƯƠNG 11: ĐO GÓC PHA11.2. Đo góc pha bằng phương pháp biến đổi trực tiếp.Sau đây xét một số phép đo góc pha và hệ số cos ϕ bằng phương pháp biến đổithẳng.11.2.1. Fazômét điện động: Dụng cụ để đo góc pha và hệ số cosϕ là fazômét. Thông thường nhất là dụngcụ sử dụng cơ cấu chỉ thị lôgômét điện động như hình 11.1a: Hình 11.1. Fazômét sử dụng cơ cấu chỉ thị lôgômét điện động Nguyên lý hoạt động: Điện áp U và dòng I qua phụ tải lệch pha với nhau mộtgóc ϕ cần phải đo. Ở mạch song song cuộn động 1 được mắc nối tiếp một điện cảm L1 có dòngđi qua cuộn này là I1 (H.11.1b), cuộn động 2 được mắc nối tiếp một điện trở R2(thuần trở) nên dòng I2 trùng pha với điện áp U. Theo công thức của cơ cấu chỉthị lôgômét điện động ta có:  I cos( II 1 )  F (α ) = F  1   I 2 cos( II 2 ) theo hình 11.1b ta có:  I cos( β − ϕ )   I 1 cos(γ − α )  F (α ) = F  1  = F (11.1)   I 2 cos ϕ   I 2 cos α Nếu như ở mạch song song ta làm sao cho I1 = I2; β = γ thì từ (11.1) suy ra: α=ϕ Như vậy độ lệch góc α của cơ cấu chỉ thị được xác định bởi góc ϕ. Bảng khắcđộ được khắc theo đơn vị của góc ϕ hay hệ số cos ϕ. Nhược điểm của loại fazômét này: là chỉ được tính cho một cấp điện áp. Nếuthay đổi điện áp thì phải thay đổi điện trở R1 và điện cảm L2 do đó dẫn đến thayđổi góc β. Ngoài ra sai số còn phụ thuộc vào tần số vì trong mạch có cuộn cảm. Để khắc phục sai số do tần số gây ra ta chia một cuộn thành hai cuộn nối songsong với nhau. Một cuộn nối với điện dung C còn cuộn kia nối với điện cảm Lnhư hình 11.2. Ta có: 1 ω .L = ω.CGV: Lê Quốc Huy_Bộ môn TĐ-ĐL_Khoa Điện 2GIÁO ÁN_KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG CHƯƠNG 11: ĐO GÓC PHAKhi tần số tăng, ở nhánh 1 điện kháng XL tăng lên còn điện kháng XC ở nhánh 1sẽ giảm kết quả điện kháng trên toàn mạch coi như không đổi. Hình ...