Kỹ thuật đo lường điện tử - Chương 6

Đo tần số và góc pha I. Khái niệm chung Tần số và góc pha là các đại l-ợng đặc tr-ng cho các quá trình dao động có chu kỳ. Phép đo tần số sử dụng tần số chuẩn có thể đạt độ chính xác cao nhất so với các phép đo khác (10-13 – 10-12)
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Kỹ thuật đo lường điện tử - Chương 6 Ch−¬ng 6: §o tÇn sè Ch−¬ng 6: §o tÇn sè vμ gãc phaI. Kh¸i niÖm chung TÇn sè vµ gãc pha lµ c¸c ®¹i l−îng ®Æc tr−ng cho c¸c qu¸ tr×nh dao ®éng cãchu kú. PhÐp ®o tÇn sè sö dông tÇn sè chuÈn cã thÓ ®¹t ®é chÝnh x¸c cao nhÊt so víic¸c phÐp ®o kh¸c (10-13 – 10-12) + Chu kú T(s) lµ kho¶ng thêi gian nhá nhÊt mµ gi¸ trÞ cña tÝn hiÖu lÆp l¹i ®élín cña nã vµ tho¶ m·n ph−¬ng tr×nh: U(t) = U(t + T) + TÇn sè f(Hz) ®−îc x¸c ®Þnh bëi sè chu kú lÆp l¹i cña tÝn hiÖu trong mét ®¬nvÞ thêi gian. ω = 2πf + TÇn sè gãc cña tÝn hiÖu ®−îc x¸c ®Þnh bëi biÓu thøc: TÇn sè, gãc pha vµ chu kú liªn quan víi nhau theo biÓu thøc: τ ϕ= .2π T víi τ lµ kho¶ng thêi gian chªnh lÖch gi÷a hai tÝn hiÖu Do vËy viÖc ®o tÇn sè vµ gãc pha ®−îc quy vÒ ®o tÇn sè vµ kho¶ng thêi gian. Dông cô ®Ó ®o ®é lÖch pha gi÷a c¸c tÝn hiÖu ng−êi ta gäi lµ fazomet hay fazokÕ Dông cô ®Ó ®o tÇn sè ®−îc gäi lµ tÇn sè kÕ. §Ó ®o tÇn sè ta cã thÓ thùc hiÖntheo 2 ph−¬ng ph¸p lµ biÕn ®æi th¼ng vµ ph−¬ng ph¸p so s¸nh. §o tÇn sè b»ng ph−¬ng ph¸p biÕn ®æi th¼ng bao gåm c¸c lo¹i sau: + TÇn sè kÕ c¬ ®iÖn t−¬ng tù (tÇn sè kÕ ®iÖn tõ, ®iÖn ®éng, s¾t ®iÖn ®éng).Lo¹i tÇn sè kÕ nµy dïng ®Ó ®o tÇn sè trong kho¶ng tõ 20Hz – 2,5kHz víi cÊp chÝnhx¸c kh«ng cao (0,2; 0,5; 1,5 vµ 2,5) vµ tiªu thô ®iÖn n¨ng kh¸ lín + TÇn sè kÕ ®iÖn dung t−¬ng tù ®Ó ®o tÇn sè trong d¶i tõ 10Hz – 500kHz + TÇn sè kÕ chØ thÞ sè cã thÓ ®o kh¸ chÝnh x¸c tÇn sè cña tÝn hiÖu xung vµ tÝnhiÖu ®a hµi trong d¶i tÇn tõ 10Hz – 50GHz. Ngoµi ra nã cßn ®−îc sö dông ®Ó ®o tØsè gi÷a c¸c tÇn sè, chu kú, ®é dµi xung vµ kho¶ng thêi gian. §o tÇn sè b»ng ph−¬ng ph¸p so s¸nh bao gåm: + TÇn sè kÕ trén tÇn dïng ®Ó ®o tÇn sè cña c¸c tÝn hiÖu xoay chiÒu, tÝn hiÖu®iÒu chÕ biªn ®é trong kho¶ng 100kHz – 20GHz + TÇn sè kÕ céng h−ëng ®Ó ®o tÇn sè trong d¶i tÇn 50kHz – 10GHz + CÇu xoay chiÒu phô thuéc vµo tÇn sè ®Ó ®o tÇn sè trong kho¶ng 20Hz –20kHz + M¸y hiÖn sãng (oscilloscope) ®Ó so s¸nh tÇn sè cÇn ®o víi tÇn sè cña m¸yph¸t chuÈn, d¶i tÇn ®o cã thÓ tõ 10Hz – 100MHz (lo¹i hiÖn ®¹i nhÊt hiÖn nay cã thÓlªn tíi 500MHz) D−íi ®©y lµ mét sè lo¹i tÇn sè kÕ vµ fazomet th«ng dông nhÊtII. §o tÇn sè vμ pha b»ng ph−¬ng ph¸p biÕn ®æi th¼ng1. TÇn sè kÕ céng h−ëng ®iÖn tõ CÊu t¹o: + Nam ch©m ®iÖn 73BomonKTDT-§HGTVT + Thanh rung b»ng c¸c l¸ thÐp cã tÇn sè céng h−ëng riªng. Mét ®Çu cña thanhrung bÞ g¾n chÆt cßn mét ®Çu dao ®éng tù do. TÇn sè dao ®éng riªng cña mçi thanhb»ng 2 lÇn tÇn sè cÇn ®o. + Thang ®o kh¾c ®é theo tÇn sè, cã thÓ d¹ng ®Üa hoÆc d¹ng thanh Ho¹t ®éng: D−íi t¸c ®éng cña tõ tr−êng t¹o ra bëi nam ch©m ®iÖn c¸c thanh rung bÞ hótvµo nam ch©m 2 lÇn trongmét chu kú cña dßng ®−avµo nam ch©m, do ®ã t¹o nªndao ®éng víi tÇn sè gÊp 2 lÇntÇn sè cña dßng ®−a vµo namch©m. Khi thanh rung cã tÇnsè dao ®éng riªng b»ng 2 lÇntÇn sè cÇn ®o th× nã sÏ dao®éng víi biªn ®é lín nhÊt(hiÖn t−îng céng h−ëng x¶y ra) vµ qua ®ã x¸c ®Þnh ®−îc tÇn sè cÇn ®o. ¦u ®iÓm: CÊu t¹o ®¬n gi¶n, rÎ tiÒn vµ tin cËy Nh−îc ®iÓm: D¶i tÇn ®o rÊt hÑp (45 – 55Hz), (55 – 65Hz) 0 vµ (450 –550Hz) Sai sè lín ± 1,5% ÷ 2,5% Kh«ng thÓ sö dông ë n¬i cã ®é rung lín hoÆc thiÕt bÞ ®ang di chuyÓn.2. TÇn sè kÕ c¬ ®iÖn M1a. TÇn sè kÕ vμ Fazo kÕ ®iÖn ®éng I2 §©y lµ dông cô ®o tÇn sè dùa vµo c¬ cÊu + +logomet ®iÖn ®éng. Logomet ®iÖn ®éng cã cÊu Ft¹o vµ Nguyªn t¾c ho¹t ®éng nh− sau: PhÇn ®éng gåm 2 cuén d©y B1, B2 g¾n víi Bnhau mét gãc cè ®Þnh γ . Dßng ®iÖn I1, I2 ®i vµo I F +B1, B2 + PhÇn tÜnh gåm 1 cuén d©y A ®−îc t¸ch I1thµnh 2 phÇn nèi tiÕp. Dßng ®iÖn I ®i vµo A. M2 Hai cuén ®éng sÏ quay trong tõ tr−êng Bdo cuén tÜnh t¹o ra tuú theo lùc t−¬ng t¸c ®−îc sinh ra gi÷a B vµ dßng ch¹y trongcuén ®éng. Gi¶ sö chiÒu dßng ®iÖn ch¹y trong c¸c cuén d©y nh− h×nh vÏ th× lùc ®ÈychÝnh lµ lùc sinh ra momen quay M1 vµ lùc ®iÒu khiÓn lµ lùc sinh ra momen c ...