Lý thuyết Cơ sở đo lường điện tử: Phần 2

Nối tiếp nội dung của phần 1 Tài liệu Bài giảng Cơ sở đo lường điện tử do Đỗ Mạnh Hà biên soạn, phần 2 trình bày các nội dung: Đo tần số, khoảng thời gian và góc lệch pha; đo công suất, phân tích phổ tín hiệu; đo tham số của mạch và linh kiện điện tử. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Lý thuyết Cơ sở đo lường điện tử: Phần 2Chương 5 – Các phép đo điện cơ bản CHƢƠNG 5 – CÁC PHÉP ĐO ĐIỆN CƠ BẢN5.1 GIỚI THIỆU CHUNG Đo điện áp, đo cường độ dòng điện, đo điện trở là những phépđo cơ bản được sử dụng nhiều không chỉ trong kỹ thuật mà trongcả cuộc sống hàng ngày. Các tham số này có thể được đo trực tiếp,gián tiếp và so sánh. Phương pháp đo trực tiếp: dùng các dụng cụ đo tương ứng nhưVôn mét (để đo điện áp) , Ampe mét (để đo dòng điện), Ôm mét(để đo điện trở), kết quả đọc trực tiếp trên dụng cụ đo. Dụng cụ đođơn chức năng được chế tạo tương ứng với mỗi đại lượng, tên củadụng cụ đo thường được đạt theo tên của đơn vị đo của đại lươngđo. Hiện nay để tối ưu việc đo cũng như tăng độ chính xác cũngnhư giới hạn đo mà người ta có ta chế tạo những dụng cụ đo đơnchức năng như vậy ví dụ; picoampe mét, Megaohm mét,Microohm mét… Phương pháp gián tiếp: Theo định luật ôm U=I.R, như vậy cóthể thực hiện đo gián tiếp các 3 đại lượng điện áp, dòng điện, điệntrở thông qua đo giá trị của một đại lượng kia trên một đại lượngmẫu và áp dụng công thức tính toán để xác định đại lượng cần đocòn lại. Ví dụ đo dòng trên một điện trở mẫu sẽ xác định được điệnáp đặt trên điện trở Ucần đo=Iđo được.Rmẫu. Nhờ tính chất này mà hiệnnay người ta thường chế tạo các loại dụng cụ đo vạn năng chophép đo được cả 3 đại lượng cơ bản nói trên (Multimeters). Phương pháp so sánh: Đo điện áp, dòng điện, điện trở bằngcách so sánh với điện áp, dòng điện, điện trở mẫu tương ứng thôngqua các thiết bị so sánh. Ở trạng thái cân bằng, đại lượng cần đothường bằng với đại lượng mẫu. 171Chương 5 – Các phép đo điện cơ bản Có nhiều phương pháp đo điện áp, dòng điện, điện trở khácnhau, phần này sẽ trình bày tổng quan về các phương pháp và kỹthuật đo điện áp, dòng điện, điện trở.5.2 ĐO DÕNG ĐIỆN Phép đo dòng điện có phạm vi đo rộng (từ vài pA đến và vàiMA), dải tần rộng (từ đo dòng 1 chiều đến đo dòng xoay chiều tầnsố tới hàng GHz). Tùy phạm vi đo và dải tần đo lại sử dụng cácphương pháp đo khác nhau. Tuy nhiên trong thực tế phép đo dòngđiện thường chỉ được thực hiện ở dải tần tới hàng trăm MHz, còn ởdải tần số siêu cao người ta thường đo công suất. Dụng cụ đo dòng điện được gọi là Ampe mét (Ampe kế), vớiđồng hồ vạn năng khi để chức năng đo dòng thì cũng được gọi làAmpe mét. Ký hiệu của Ampe mét trong sơ đồ là một vòng tròn cóchữ A ở giữa và có thể thêm ký hiệu các cực dương và âm hai bêncho dòng điện một chiều: + - A Có 2 dạng Ampe mét khác nhau: Ampe mét can thiệp vàAmpe mét không can thiệp.5.2.1 Ampe mét can thiệp Khi đo dòng điện chạy trong một dây điện Ampe mét phảiđược mắc nối tiếp với dây điện, nó sẽ tiêu thụ một hiệu điện thếnhỏ nối tiếp trong mạch điện. Để giảm ảnh hưởng đến mạch điện cần đo, hiệu điện thế tiêuthụ trong mạch của ampe kế phải càng nhỏ càng tốt. Điều nàynghĩa là trở kháng tương đương của ampe mét trong mạch điệnphải rất nhỏ so với điện trở của mạch. Khi mắc ampe mét vào mạch điện một chiều, chú ý nối cáccực điện theo đúng chiều dòng điện. Luôn chọn thang đo phù hợp 172Chương 5 – Các phép đo điện cơ bảntrước khi đo: chọn thang lớn nhất trước, rồi hạ dần cho đến khi thuđược kết quả nằm trong thang đo. Mỗi Ampe mét đều có trong kháng trong, khi do dòng mộtchiều và xoay chiều tần số thấp, có thể coi trở kháng của ampe métlà thuần trở Ra (Hình 5.1-b). Nhưng tần số cao trở kháng tươngđương của ampe mét còn cần phải tính đến các các thành phầnđiện dung và điện cảm ký sinh, sơ đồ tương đương như Hình 5.1-a(trong đó: La- điện cảm của cuộn dây, Ca- điện dung giữa 2 đầuampe mét, Cd- điện dung giữa 2 đầu ampe mét với đất). Ca Zn Zt La Ra En Cd Cd A Ra (a) (b)(c) Hình 5.1 - Trở kháng tương đương của ampe mét. Để giảm sai số do điện dung ký sinh ở tần số cao người ta mắcampe mét vào vị trí nào có điện thế thấp nhất so với đất. Ví dụ nhưcách mắc ở Hình 5.1-c, trong đó Zn – trở kháng của nguồn, Zt – trởkháng phụ tải. Khi mắc ampe mét vào mạch đo bao giờ cũng làm cho dòngđiện qua mạch thay đổi so với giá trị thực Ix En Ix Zn Zt Sau khi mắc ampe mét vào mạch dòng điện mà ampe mét chỉthị là: ...