Tải bản đầy đủ

đề cương học PHẦN ”kỹ THUẬT đo LƯỜNG đt VTĐ

ĐÁP ÁN CHI TIẾT
HỌC PHẦN ”KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG ĐT-VTĐ”
1. Đo lường điện tử là gì? Nêu tên và đặc điểm của các phương pháp đo trong đo lường
điện tử.

Đo lường là một quá trình đánh giá định lượng đối tượng cần đo để có kết quả bằng số so
với đơn vị. Thiết bị đo là thiết bị nhằm đưa ra kết quả của việc đánh giá định lượng của đối
tượng đo nói trên.
Có ba phương pháp đo lường cơ bản trong đo lường điện tử là: trực tiếp, gián tiếp và so
sánh.
– Đo trực tiếp và đặc điểm của phương pháp đo trực tiếp. (5đ)

Là phương pháp sử dụng các thiết bị đo hay mẫu chuẩn để đánh giá trực tiếp kết quả đo..
Phương pháp đo trức tiếp có độ chính xác cao nhất và thường được sử dụng trong các phép
đo bình thường.
– Đo gián tiếp và đặc điểm của phương pháp đo gián tiếp. (5đ)

Là phương pháp đo mà kết quả hiển thị là một đại lượng khác với đại lượng cần đo, nó chỉ
là một giá trị mà thông qua đó kết hợp với các phương trình vật lý khác mới tính được kết
quả cần đo … Phương pháp đo gián tiếp chỉ được sử dụng trong trường hợp điều kiện không
cho phép đo trực tiếp được hoặc không thuận tiện nếu dùng phương pháp đo trực tiếp.

– Đo tương quan & các đặc điểm. (5đ)

Là phương pháp so sánh đại lượng cần đo với một đại lượng chuẩn. Cần ít nhất hai phép đo
mới xác định được kết quả. Phương pháp này thường được sử dụng trong những trường hợp
cần đo các quá trình phức tạp.
2. Vẽ sơ đồ khối và giải thích các đặc điểm của thiết bị đo thông số tín hiệu theo sơ đồ
khối.
- Vẽ sơ đồ khối của thiết bị đo thông số tín hiệu. (10đ)

Sơ đồ khối của thiết bị đo thông số tín hiệu như sau:

- Giải thích đặc điểm của thiết bị đo theo sơ đồ khối. (10đ)

Mạch vào: phối hợp trở kháng và mở rộng thang đo.
Thiết bị biến đổi: biến đổi thông số cần đo về đại lượng thích hợp với thiết bị chỉ
thị và tỷ lệ với thông số cần đo..
+ Thiết bị chỉ thị: Chỉ báo kết quả của thông số cần đo.
+ Nguồn cung cấp: cấp nguồn điện cho thiết bị đo hoạt động.
+
+

3. Hãy nêu chức năng, vẽ và giải thích sơ đồ khối của thiết bị tạo tín hiệu đo lường theo
sơ đồ khối.
Nêu chức năng của thiết bị. (5đ)

Là thiết bị được sử dụng để tạo ra những nguồn tín hiệu chuẩn như dao động điều hoà,
các dạng tín hiệu xung, các dạng tín hiệu điều chế AM, FM ...với độ sâu điều chế và
độ di tần được chuẩn hoá để làm tín hiệu chuẩn cho các phép đo so sánh...

-

Vẽ sơ đồ khối của các thiết bị tạo tín hiệu đo lường. (7.5đ)

Sơ đồ khối của thiết bị tạo tín hiệu đo lường như sau:
1


-

Giải thích đặc điểm của thiết bị theo sơ đồ khối. (7,5đ)

+
+
+
+
+

Bộ tạo sóng chủ: tạo dao động điều hoà.
Bộ biến đổi: tạo ra dạng sóng thích hợp theo yêu cầu.
Mạch ra: phối hợp trở kháng giữa bộ tạo tín hiệu đo với tải tiêu thụ.
Thiết bị chỉ thị: hiển thị các thông số tín hiệu ra
Nguồn cung cấp: cung cấp nguồn điện cho thiết bị làm việc.

4. Sai số trong phép đo lường điện tử - VTĐ là gì? Việc nghiên cứu sai số nhằm mục đích
gì và nguyên nhân nào dẫn đến các sai số này?
Khái niệm về sai số trong đo lường ĐT-VTĐ. (5đ)

Sai số trong phép đo lường điện tử - VTĐ là sự sai lệch giữa kết quả đo được và giá trị
thực của đại lượng cần đo

-

Mục đích của việc nghiên cứu sai số. (5đ)

để có được giá trị sát với giá trị thực nhất, tức là giảm thiểu sai số hay nâng cao độ
chính xác cho phép đo.

-

Các nguyên nhân dẫn đến sai số của phép đo. (10đ)

Có nhiều nguyên nhân dẫn đến sai số của phép đo tuy nhiên có thể phân chia thành 2
nhóm nguyên nhân như sau:
+ Khách quan: do thiết bị đo chưa hoàn hảo, đại lượng đo chưa ổn định hoặc bị can
nhiễu bởi các yếu tố khách quan từ môi trường bên ngoài...
+ Chủ quan: do người đo hoặc sử dụng phương pháp đo chưa hợp lý...
5. Sai số trong phép đo lường điện tử - VTĐ bao gồm có những loại nào? Làm thế nào để
giảm thiểu các sai số này?

Có 2 loại sai số trong phép đo lương điện tử là sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên
- Sai số hệ thống là (SSHT) sai số không đổi hoặc thay đổi có quy luật xác định trong quá
trình đo.
Nguyên nhân của SSHT bao gồm:
+ Do máy đo, thiết bị đo không chính xác hoặc không được chuẩn lại..
+ Do điều kiện môi trường khác với điều kiện tiêu chuẩn như nhiệt độ, độ ẩm …
+ Do phương pháp đo chưa thích hợp hoặc trong quá trình tính toán đã loại bỏ một
vài yếu tố nào đó.
+ Do người đo chủ yếu trong các thao tác đo.
Giải pháp để hạn chế sai số hệ thống là tính toán cụ thể sai số để hiệu chỉnh vào kết
quả đo và lựa chọn phương pháp đo cũng như thiết bị đo hợp lý.
-Sai số ngẫu nhiên (SSNN) là sai số mang tính ngẫu nhiên, có kết quả khác nhau trong
cùng một điều kiện đo. Nguyên nhân xảy ra SSNN cũng ngẫu nhiên như:
+ Sự tăng giảm của nguồn điện cung cấp.
+ Nhiễu điện từ trường ngoài.
Giải pháp để hạn chế SSNN là tiến hành đo nhiều lần; loại bỏ những kết quả đo bất
hợp lý quá đáng,. Điều này cũng có nghĩa là tính toán cụ thể sai số để hiệu chỉnh vào
kết quả đo.
6. Hãy trình bày các tham số đánh giá sai số.

Sai số trong đo lường điện tử - VTĐ được đặc trưng bởi ba tham số cơ bản như sau: (2đ)
-

Sai số tuyệt đối:

Nếu gọi a là giá trị đo được; X là giá trị thực của đại lượng đo thì sai số tuyệt đối được
định nghĩa là: ∆*x = a - X.
2


Trong thực tế X chưa biết nên chưa xác định được ∆*x nhưng căn cứ vào độ chính xác của
dụng cụ đo cũng như sử dụng phương pháp đo nhiều lần để tìm được giá trị cực đại của
∆*x (∆*x ≤ ∆X) và lấy ∆X làm sai số tuyệt đối.
-

Sai số tương đối

∆x
. Tuy nhiên vì X chưa biết nên δx không mang giá trị thực tế.
X
∆x ∆x

Trong trường hợp ∆x = X và ∆x = a có thể coi như X ≈ a , lúc đó ta có δ x =

X
a
∆x
gọi δ x =
là sai số tương đối danh định.
a
Có ký hiệu là δX:

-

δx =

Sai số trung bình

Sai số trung bình d: d =

∆ x1 + ∆ x 2 + ... + ∆ n
n
n

Sai số trung bình bình phương

σ=

∑∆
i =1

2
Xi

n
Trong đó: ∆xi là sai số tuyệt đối của phép đo thứ i trong n lần đo.

7. Khái niệm và nêu nguyên lý hoạt động chung của các thiết bị đo lường điện – cơ.
- Khái niệm & hình vẽ minh họa. (5đ)

Cơ cấu đo là thiết bị chuyển đổi đại lượng cần đo (x) thành góc quay kim tương ứng với
mối quan hệ: α = fα(x).
x
α
Cơ cấu đo

- Nguyên lý hoạt động chung:

Đại lượng cần đo (x) sẽ được biến đổi thành mô men quay: Mq= F(x,α).
Dưới tác động của mô men quay, phần động quay được một góc d α sẽ thực hiện được một
công là: dA = Mq. dα, thực chất công này là do năng lượng điện, từ trường sinh ra ( dW đt)
hay ta có: dA = dWdt .
Do đó, theo định luật bảo toàn năng lượng ta có: Mq. dα = dWdt cho nên mô men quay tác
dWdt
động lên phần động là: M q =

Mặt khác, dưới tác động của mô men quay (M q) phần động sẽ quay, bộ phận tạo mô men
phản sẽ tạo ra được một mô men phản (M p) có hướng ngược chiều với mô men quay và tỷ
lệ với góc quay của phần động:
Mp = Kp . α (Trong đó Kp được gọi là suất mô men phản
riêng).
Nếu bỏ qua mô men ma sát sinh ra do phần động có tiếp xúc với phần tĩnh thì tại vị trí cân
bằng mô men ta có Mq = Mp . Từ biểu thức này ta có thể rút ra phương trình: α =
f , ( x)
= F ( x) . Phương trình này được gọi là phương trình đặc tính thang đo, nó đặc trưng
Kp
cho tính chất của cơ cấu đo.
8. Trình bày chức năng nhiệm vụ, đặc điểm và yêu cầu của các chi tiết cơ khí trong dụng
cụ đo lường điện-cơ: trục và trụ phần động, dây căng/treo và bộ phận tạo mô-men
phản.
- Đặt vấn đề: hai bộ phận chính của cơ cấu đo. (5đ)

Theo nguyên lý hoạt động chung, cơ cấu đo bao gồm hai bộ phận chính là phần động và
phần tĩnh.

- Trục và trụ phần động. (5đ)

3


Trục và trụ phần động là bộ phận quan trọng trong các chi tiết cuả cơ cấu đo. Nó đảm bảo
cho phần động quay trên một trục hình học nào đó...
Chất lượng của trục và trụ là : đầu trục và bề mặt trụ quyết định rất lớn tới sai số gây ra do
ma sát. Trục được làm bằng hợp kim tròn, cứng và nhẹ để giảm thiểu mômen ma sát.

- Dây căng và dây treo. (5đ)

Trong các cơ cấu đo có độ nhạy cao, trục và trụ phần động được thay bằng dây căng hoặc
dây treo có tác dụng:
+ Định vị cho phần động quay theo một trục hình học nào đó.
+ Dẫn điện vào khung dây phần động.
+ Tạo mô men phản.
Ngoài ra nó còn loại trừ được mô men ma sát để nâng cao độ chính xác, giảm được suất mô
men phản riêng để nâng cao độ nhạy.

- Bộ phận tạo momen phản. (5đ)

Bộ phận tạo mô men phản có nhiệm vụ tạo ra mô men phản (M p) và tiếp điện cho khung dây
phần động. Với M p = Kp . α .Để có độ chính xác cao thì K p phải ổn định theo thời gian và
môi trường. Yêu cầu đối với lò xo phản là phải có độ đàn hồi lớn nên được cấu tạo từ các
vật liệu có độ đàn hồi cao và có khả năng dẫn điện tốt để tiếp điện cho khung dây. Lò xo
phản có dạng xoắn ốc, một đầu gắn với phần động một đầu gắn với phần tĩnh thông qua bộ
phận chỉnh "Zero". Thông thường có 2 lò xo phản gắn ở 2 đầu trục phần động.
9. Trình bày chức năng và đặc điểm chung của bộ phận cản dịu trong dụng cụ đo lường
điện – cơ.
- Chức năng của bộ phận cản dịu. (5đ)

Bộ phận cản dịu có tác dụng xác lập nhanh chóng vị trí cân bằng của phần động.
Có 3 loại cản dịu thường sử dụng là cản dịu không khí, cản dịu cảm ứng từ và cản dịu chất
lỏng.

- Đặc điểm của loại cản dịu kiểu không khí. (5đ)
- Loại cản dịu kiểu không khí được cấu tạo bổi một hộp kín bên trong có cánh chuyển động

được gắn vào trục phần động. Khi phần động quay, cánh chuyển động tạo ra sự chênh lệch
áp suất không khí giữa hai phần hộp cản lại sự dao động của phần động.

- Đặc điểm của loại cản dịu kiểu cảm ứng từ. (5đ)

Loại cản dịu kiểu cảm ứng từ được cấu tạo bổi một lá nhôm mỏng (gắn với phần động) di
chuyển trong khe hở của một nam châm vĩnh cửu (gắn với phần tĩnh ).
Đặc điểm của loại cản dịu kiểu chất lỏng. (5đ)

Loại cản dịu kiểu chất lỏng được cấu tạo bổi một đĩa động gắn với trục phần động và một
đĩa tĩnh. Giữa đĩa động và đĩa tĩnh tiếp xúc nhau thông qua lớp chất lỏng. Khi phần động
chuyển động sẽ hình thành lực ma sát giữa phần động và phần tĩnh thông qua chất lỏng tạo
nên mô men cản dịu.
10.Trình bày nguyên lý hoạt động của cơ cấu từ điện.
Nguyên lý hoạt động: dòng Ix => tạo từ trường => tạo lực điện từ => tạo momen quay =>
phần động quay => tạo momen phản => có phương trình cân bằng phần động => phương
trình đặc tính thang đo. (20đ)

Khi có dòng điện cần đo I x chảy qua cuộn dây phần động sẽ sinh ra từ trường. Từ trường này sẽ
tương tác với từ trường của nam châm vĩnh cửu trong khe từ tạo ra lực điện từ F = BwlI., lực
điện từ này sinh ra mô men quay làm quay phần động:
b
M q = 2 F = F .b = BwlbI = BwsI
2
Trong đó:
+ B: Cảm ứng từ trong khe hở từ
+ w: số vòng dây của khung dây phần động
+ b: bề rộng khung dây
+ l: chiều dài khung dây
+ s = b.l là diện tích của khung dây
Phần động quay, bộ phận tạo mô men phản sẽ sinh ra mô
men phản: Mp = Kp.α ngược chiều với mô men quay. Nếu
4


bỏ qua .ư- các mô men phụ khác thì phần động sẽ đứng yên khi cân bằng mô men (M q= Mp),.
Từ đó lập được phương trình cân bằng phần động: M p = Kp.α = Mq = BwsI
Bws
Bws
.I = SI . Trong đó S =
Vậy ta có: α =
được gọi là độ nhạy của cơ cấu từ điện và
Kp
Kp
phương trình trên được gọi là phương trình đặc tính thang đo của cơ cấu từ điện.
11.Nêu và giải thích các đặc điểm của cơ cấu từ điện.
- Đặt vấn đề. (5đ):

-

-

-

Từ phương trình đặc tính thang đo và đặc điểm cấu tạo, cơ cấu từ điện có một số đặc điểm
như sau:
Thang chia đều. (2,5đ):
Do phương trình đặc tính thang đo tỷ lệ bậc nhất với dòng điện cần đo: α = S.I.
Chỉ đo được dòng DC. (2,5đ)
Do phương trình đặc tính thang đo tỷ lệ bậc nhất với dòng điện cần đo: α = S.I.
Độ nhạy cao. (2,5đ)
Bws
Do cấu tạo (biểu thức tính độ nhạy S =
) nam châm có B lớn, số vòng dây nhiều và lò
Kp
xo phản có suất mô men phản riêng nhỏ) đặc biệt với loại khung treo có thể đo được các
dòng điện một chiều nhỏ cỡ µA
Độ chính xác cao. (2.5đ)
Do cấu tạo, phần động có trọng lượng nhẹ nên mô men ma sát nhỏ dẫn đến độ nhạy của cơ
cấu từ điện cao, đặc biệt với loại khung treo có thể đạt tới 0,1%
Ít chịu ảnh hưởng của từ trường ngoài. (2.5đ)
Do cuộn dây phần động nằm trong từ trường mạnh của nam châm vĩnh cửu.
Khả năng chịu quá tải kém. (2,5đ)
Do cuộn dây phần động được quấn bởi dây dẫn có tiết diện rất nhỏ để đạt được số vòng dây
lớn mà trọng lượng yêu cầu rất nhỏ.

12.Hãy nêu và chứng minh điều kiện để cho hình dạng tín hiệu trung thực trong các DĐK
điện tử.
- Nêu hai điều kiện: và chứng minh điều kiện tuyến tính (5đ)

Để cho hình dạng tín hiệu quan sát được trên màn ảnh có độ trung thực cao thì tín hiệu quét
tuyến tính phải thỏa mãn hai điều kiện: đường quét thuận phải tuyến tính nhất và T qth (thời
gian quét thuận) >>Tqng (thời gian quét ngược).
Nếu đường quét thuận không tuyến tính thì sẽ gây méo phi tuyến hay còn gọi là méo dạng
tín hiệu.

- Xét trong điều kiện lý tưởng của đ/áp quét (Tqng = 0) không gây méo (10đ)

Quá trình xét theo nguyên lý hiển thị dạng sóng của dạng tín hiệu hình sine cho ta dạng tín
hiệu như hình vẽ:

5


Trong điều kiện này, hình ảnh xuất hiện trên màn hình đầy đủ cả chu kỳ của tín hiệu điều
này có nghĩa là hình dạng tín hiệu quan sát được không bị méo.

- Xét trong điều kiện thực (Tqng # 0) sẽ gây méo và rút ra kết luận (5đ)

Trong điều kiện này, hình ảnh xuất hiện trên màn hình sẽ bị mất đi một phần trong khoảng
thời gian quét ngược của tín hiệu quét. Điều này có nghĩa là hình dạng tín hiệu quan sát
được không giống hình dạng của tín hiệu cần quan sát, tức là gây ra méo dạng tín hiệu. Mức
độ gây méo dạng tín hiệu càng lớn khi tỉ lệ của thời gian quét ngược với chu kỳ quét càng
lớn hay nói cách khác, để cho hình dạng tín hiệu quan sát được trên màn ảnh có độ trung
thực cao thì tín hiệu quét tuyến tính phải thỏa mãn hai điều kiện là: đường quét thuận phải
tuyến tính nhất và Tqth >>Tqng.

6


13.Vẽ sơ đồ khối và giải thích cấu trúc của DĐKĐT 1 tia theo sơ đồ khối.
- Vẽ sơ đồ khối của DĐKĐT loại 1 tia. (10đ)

Sơ đồ khối của một dao động kí tương tự một tia được vẽ như sau:

- Giải thích cấu trúc, nhiệm vụ: CRT, các kênh Y/X/Z: (10đ)

CRT là bộ phận biến đổi điện – quang để hiển thị dạng sóng cần quan sát, thông thường sử
dụng loại lái tia bằng điện trường.
Kênh Y được gọi là kênh lái đứng, bao gồm: mạch vào, chuẩn biên, khuếch đại lặp lại và
trễ, khuếch đại kênh Y cùng cặp phiến gây lệch tia điện tử theo phương thẳng đứng (cặp
phiến YY).
Kênh X được gọi là kênh lái ngang, bao gồm: chuyển mạch lựa chọn đồng bộ, khối đồng bộ,
tạo quét tuyến tính, chuyển mạch lựa chọn chế độ quét, khuếch đại kênh Y cùng cặp phiến
gây lệch tia điện tử theo phương nằm ngang (cặp phiến XX).
Kênh Z được gọi là kênh điều khiển cường độ chùm tia điện tử của CRT, cung cấp điện áp
điều khiển cường độ chùm tia điện tử của ống tia điện tử tức là điều chỉnh độ sáng của dao
động đồ trên màn hình nên được gọi là kênh điều chỉnh độ sáng.

7


14.Hãy nêu và chứng minh điều kiện đồng bộ trong các DĐKĐT với trường hợp thỏa mãn
điều kiện này.
- Điều kiện đồng bộ là gì và biểu thức ĐKĐB: Tq = nTx. (5đ)

Điều kiện đồng bộ là điều kiện để đảm bảo cho hình ảnh tín hiệu xuất hiện trên màn hình ổn
định, không bị dịch chuyển. Điều kiện đồng bộ quét tuyến tính được thể hiện bằng biểu
thức: Tq = nTx (ghi rõ các tham số này: Tq; Tx và n)

- Xét với xung quét lý tưởng và Tq = Tx: hiển thị dạng ổn định 1 chu kỳ tín hiệu. (10đ)

Để chứng minh điều kiện đồng bộ chúng ta xét nguyên lý hiển thị dạng sóng với điện áp
quét có dạng lý tưởng (Tqng = 0, hay Tq = Tqth = Tx) theo các đồ thị sau:

Theo các đồ thị này, thời điểm kết thúc chu kỳ quét (t4) cũng là thời điểm kết thúc chu kỳ
của tín hiệu cần quan sát dạng và cũng là thời điểm bắt đầu của một chu kỳ hiển thị dạng tín
hiệu sau hoàn toàn trùng với điểm xuất phát của chu kỳ quét trước đó. Điều này có nghĩa là
hình dạng xuất hiện trên màn hình của chu kỳ quét sau trùng với hình dạng xuất hiện trong
chu kỳ quét trước cho nên hình dạng của tín hiệu cần quan sát trên màn hình là ổn định,
không bị dịch chuyển.

- Mở rộng khi Tq = nTx thì hiển thị ổn định n chu kỳ tín hiệu nghiên cứu. (5đ)
15.Chế độ quét tuyến tính trong DĐKĐT dùng để làm gì? Có những loại quét tuyến tính
nào, nêu đặc điểm ứng dụng của mỗi loại.
- Mục đích và nêu tên các loại quét tuyến tính...(5đ)

Chế độ quét tuyến tính trong các DĐKĐT được sử dụng để quan sát dạng tín hiệu, có 2 chế
độ quét tuyến tính là chế độ quét liên tục và chế độ quét đợi.

- Chế độ quét liên tục? đặc điểm sử dụng...(7.5đ)

Là chế độ quét mà mạch tạo quét liên tục tạo ra điện áp ngay cả khi không có điện áp
nghiên cứu. Đây là chế độ quét được sử dụng thông dụng trong các dao động kí. Điện áp
quét biến đổi tuyến tính theo thời gian với độ phi tuyến cho phép ( 2- 5%) cho phép tia điện
tử quét qua màn ảnh với một tốc độ không đổi trong các chu kỳ quét ảnh khác nhau.để thoả
mãn điều kiện đồng bộ Tq = nTt/h sao cho hình ảnh xuất hiện trên màn ảnh là ổn định.

- Chế độ quét đợi? Đặc điểm sử dụng ...(7.5đ)

Mạch tạo quét chỉ tạo ra điện áp quét khi có tín hiệu kích thích (tín hiệu nghiên cứu). Khi
không có tín hiệu nghiên cứu thì không có điện áp quét do đó dễ dàng điều khiển thời gian
quét trong một khoảng rộng. Chế độ này thường được sử dụng để quan sát những xung có
độ rộng nhỏ (τx <<) và độ rỗng θx lớn (θx = Tx - τx)
Vì phải dùng một phần tín hiệu nghiên cứu (sườn trước của xung nghiên cứu) để kích thích
mạch tạo quét cho nên sẽ tồn tại độ trễ của tín hiệu do đó làm mất một phần tín hiệu nghiên
cứu. Để khắc phục hiện tượng này người ta phải làm trễ tín hiệu nghiên cứu đi một khoảng
thời gian phù hợp trước khi đưa vào phiêm gây lệch YY. Mạch làm trễ thời gian là các mắt
lọc LC.
16.Đồng bộ quét trong các DĐKĐT là gì? Đồng bộ quét bao gồm những loại nào, nêu đặc
điểm của từng loại.
- Khái niệm về đồng bộ quét: là giữ cho hình dạng hiển thị ổn định. (6đ)

8


Đồng bộ là việc phối hợp giữa tín hiệu quét (U X) với tín hiệu cần quan sát dạng (U Y) sao
cho dao động đồ hiển thị trên màn ảnh được giữ ổn định. Hay nói cách khác là phương pháp
đảm bảo thỏa mãn điều kiện đồng bộ là: Tq = n Tx .
Có 2 phương pháp đồng bộ quét, đó là: đồng bộ trong và đồng bộ ngoài.

- Đồng bộ trong và các đặc điểm. (8đ)

Đồng bộ trong là trích một phần tín hiệu nghiên cứu làm tín hiệu đồng bộ để kích thích
mạch tạo quét tạo ra điện áp quét có chu kỳ đảm bảo điều kiện đồng bộ (T q = nTx). Phương
pháp dễ đảm bảo điều kiện đồng bộ và thường được dùng khi quan sát các dạng tín hiệu
thông thường.

- Đồng bộ ngoài và các đặc điểm. (6đ)

Tín hiệu kích thích mạch tạo quét được lấy từ một nguồn khác với tín hiệu nghiên cứu cho
nên không ảnh hưởng bởi tín hiệu nghiên cứu, tuy nhiên điều kiện đồng bộ khó thực hiện
hơn. Chế độ đồng bộ ngoài thường được sử dụng trong một số phép đo so sánh.
17.Trong các DĐKĐT thường sử dụng các chế độ quét nào và nhằm mục đích gì?
- Nêu tên 3 loại chế độ quét thường sử dụng trong các dao động ký (5đ)

Trong các dao động ký điện tử thường sử dụng 2 chế độ quét dựa vào hình dạng của điện áp
đặt lên cặp phiến gây lệch XX là chế độ quét tuyến tính và chế độ quét sine

- Chế độ quét tuyến tính: khái niệm, mục đích ứng dụng. (5đ)

Là chế độ có điện áp quét (điện áp đặt vào cặp phiến XX) biến đổi tuyến tính theo thời gian.
Chế độ quét tuyến tính được sử dụng cho mục đích quan sát dạng tín hiệu

- Chế độ quét hình sine: khái niệm, mục đích ứng dụng. (5đ)

Là chế độ có cả hai điện áp đồng thời đặt lên các cặp phiến gây lệch đều có dạng sine. Hình
dạng của dao động đồ xuất hiện trên màn hình phụ thuộc vào tỉ lệ tần số và góc lệch pha
giữa 2 điện áp và được Lisajour liệt kê trong bảng. Chế độ này được sử dụng cho các phép
đo tham số tín hiệu như góc lệch pha hay tần số...

- Chế độ quét tròn và xoắn ốc: khái niệm, mục đích ứng dụng. (5đ)

Là trường hợp đặc biệt của chế độ quét sine với tỉ lệ tần số f x/fy = 1 và lệch pha nhau 900
nếu biên độ bằng nhau và không thay đổi thì dao động đồ sẽ là một vòng tròn (chế độ quét
tròn). Nếu biên độ bằng nhau nhưng thay đổi tuyến tính theo thời gian thì dao động đồ sẽ là
hình xoắn ốc (chế độ quét xoắn ốc). Chế độ quét tròn và xoắn ốc nhằm kéo dài đường quét
phục vụ cho một số phép đo đặc biệt như đo khoảng thời gian (chu kỳ)...

9


18.Trình bày nội dung và đặc điểm ứng dụng của phương pháp chuyển mạch luân phiên
và chuyển mạch ngắt quãng.
- Nội dung và đặc điểm ứng dụng của phương pháp chuyển mạch luân phiên. (7đ)

Phương pháp chuyển mạch luân phiên (ALT – ALTernative) là loại chuyển mạch điện tử
thực hiện theo nguyên tắc các tín hiệu vào bộ khuếch đại kênh Y được chuyển đổi luân
phiên với nhau. Tần số chuyển mạnh được điều khiển bằng tín hiệu quét. Như vậy cứ mỗi
chu kỳ quét thì tín hiệu vào kênh Y được chuyển đổi và thực hiện quan sát được đồng thời 2
dao động đồ (2 tia). Phương pháp này đơn giản, tuy nhiên khó duy trì được đồng bộ vì tín
hiệu quét luôn luôn thay đổi và khó quan sát những tín hiệu có tần số thấp do ảnh hưởng của
hiện tượng lưu ảnh.

- Nội dung và đặc điểm ứng dụng của phương pháp chuyển mạch ngắt quãng. (13đ)

Phương pháp chuyển mạch ngắt quãng (CHOP) là phương pháp chuyển mạch điện tử tương
tự như phương pháp chuyển đổi luân phiên nhưng sử dụng một bộ phát sóng chuyển mạch
có tần số chuyển mạch cao hơn nhiều lần. Nguyên lý của phương pháp chuyển mạch ngắt
quãng được môt tả trong đồ thị thời gian như sau:

Theo đồ thị thời gian trên thì các dạng hiển thị của tín hiệu quan sát A và B là những đường
không liền nét, tuy nhiên khi tần số chuyển mạch lớn hơn rất nhiều so với tần số tín hiệu
nghiên cứu (fCM>> ft/h) thì không còn phát hiện ra những nét ngắt quãng. Chính vì vậy nên
phương pháp này khó thực hiện ở tần số cao, khi đó tần số chuyển mạch phải rất lớn cho
nên sẽ bị hạn chế khi quan sát những tín hiệu có tần số cao.
Trong các dao động ký điện tử nhiều tia thường kết hợp cả 2 phương pháp nêu trên để có
được giải tần làm việc rộng.

10


19.Nêu nguyên tắc và yêu cầu của phép đo dòng điện. Giải thích lý do tại sao phải mắc
ammét ở nơi có điện thế thấp nhất?
- Nguyên tắc của phép đo dòng điện (5đ)

Dòng điện được đo bằng một ammet (A) mắc nối tiếp với dòng điện cần đo và được mắc
vào những vị trí có điện áp thấp nhất để đảm bảo an toàn và giảm sai số của phép đo.

- Các yêu cầu của một ammet. (5đ)

Ngoài yêu cầu chung đối với mọi phép đo thì yêu cầu đối với một ammét là phải có nội trở
nhỏ, thang đo và giải tần số đo phải rộng.

- Giải thích tại sao ammet phải mắc ở nơi có điện thế thấp nhất. (10đ)

Để đo được dòng điện như ví dụ trong mạch điện sau có thể mắc ammet tại 2 vị trí đều nối
tiếp với dòng điện cần đo:

Nếu mắc ammét để đo dòng điện như hình (a), khi điện áp trên tải lớn thì dòng xoay chiều
chảy qua 2 điện dung ký sinh C10 và C20 lớn dẫn đến sai số của phép đo sẽ lớn. Nếu mắc tại
điểm có điện thế thấp nhất như hình (b) thì sẽ giảm thiểu được dòng điện chảy qua các điện
dung ký sinh dẫn đến giảm thiểu được sai số của phép đo.
Mặt khác khi mắc ammet ở vị trí có điện thế thấp còn đảm bảo an toàn cho người đo và
thiết bị đo.

11


20.Tại sao cơ cấu từ điện có thể đo được dòng điện và điện áp 1 chiều? Nguyên tắc của
phép đo dòng điện và điện áp một chiều này là gì? Làm thế nào để mở rộng thang đo
cho ammet và vônmét loại này, Cho ví dụ minh họa.
- Viết phương trình đặc tính thang đo của cơ cấu từ điện => có thể trực tiếp đo dòng & áp DC
và nguyên tắc của phép đo dòng điện và điện áp 1 chiều? (5đ)

Do phương trình đặc tính thang đo của cơ cấu từ điện là bậc nhất: α = S.I cho nên cơ cấu từ
điện có thể trực tiếp đo được dòng điện một chiều hay điện áp một chiều có giá trị nhỏ.
Để đo dòng điện một chiều bằng cơ cấu từ điện, người ta mắc nối tiếp cơ cấu đo với dòng
điện cần đo sao cho chiều dòng điện cần đo sẽ đi vào cực (+) và đi ra cực (-) của cơ cấu đo.
Để đo điện áp một chiều bằng cơ cấu từ điện, người ta mắc song song và cùng cực cơ cấu
đo với điện áp cần đo.

- Mở rộng thang đo dòng điện cho cơ cấu từ điện cho ví dụ. (7,5đ)

Để mở rộng thang đo cho một ammet từ điện chúng ta mắc điện trở song song với cuộn dây
phần động như hình vẽ:
Ví dụ cho cơ cấu từ điện đo được dòng max DC
500μA , với R n = 500Ω tính R S để ammet có thể đo
được dòng điện DC500mA:
+ IS = I – Im = 500.10 -3 – 0,5.10 -3 = 495(mA)
I m .R n 0,5.10−3.500 250
=
=
≈ 0,5(Ω)
+ RS =
Is
495.10−3
495
- Mở rộng thang đo điện áp cho cơ cấu từ điện cho ví dụ. (7,5đ)

Để mở rộng thang đo cho một ammet từ điện chúng
ta mắc điện trở song song với cuộn dây phần động
như hình vẽ:
Ví dụ cho cơ cấu từ điện đo được dòng điện max
DC500μA, với Rn = 500Ω tính Rp để vonmet có thể
đo được điện áp 50V:
+ UP = U – Um = U – Im.R n = 50 – 5.10-4.500 = 50 – 0,25 = 49,75(V)
UP
49, 75
49, 75 5
=
=
10 ≈ 100(kΩ)
+ RP =
−6
I m 500.10
50

12


+

21.Trình bày phương pháp và đặc điểm của phương pháp đo dòng điện xoay chiều sử
dụng cơ chế chỉnh lưu.
- Cơ cấu từ điện chỉ đo được dòng điện 1 chiều, để đo dòng điện xoay chiều người ta phải sử
dụng cơ chế chỉnh lưu(5đ)

Ammet từ điện chỉ đo được dòng điện một chiều. Để đo được dòng điện xoay chiều thì
trước khi vào cơ cấu đo người ta thực hiện nắn dòng điện xoay chiều về dòng điện 1 chiều
cho nên được gọi là ammet chỉnh lưu. Có 2 dạng ammét chỉnh lưu là chỉnh lưu ½ T và chỉnh
lưu cầu.

- Hai loại ammet chỉnh lưu [1/2T và cả chu kỳ]. (7.5đ)

Hai loại ammet chỉnh lưu được thể hiện trong hình vẽ:

Với loại chỉnh lưu 1/2 T trong hình (a) thì ngoài việc lựa chọ 2 điốt giống nhau, người ta
cần chọn giá trị điện trở R đúng bằng nội trở của cơ cấu từ điện để tránh làm méo dạng
dòng xoay chiều cần đo. Với loại chỉnh lưu cầu như hình (b) thì chỉ cần 4 điốt có tham số
giống nhau là đủ.

- Các đặc điểm về ảnh hưởng của hệ số hình dạng và các nguyên nhân gây ra sai số. (7.5đ)

Ammet chỉnh lưu sẽ chỉ thị giá trị trung bình nắn. Trong thực tế ammet chỉnh lưu được
chuẩn đọc giá trị hiệu dụng của dòng điện hình sine với chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ.
2I
1 T /2
2 T /2
I tbn = 2 ∫
i( t ) dt = ∫ Im sin ωtdt = m ≈ 0,636 I m
0
0
T
T
Π
I
I
=
Trong đó: Im = 2 I ⇔ I = 0,707 I m ⇔ I tbn =
1,11 K Φ
S
.I
Cơ cấu từ điện có phương trình đặc tính thang đo: α = SItbn =
1,11
Vì vậy khi đo những dòng điện có dạng khác với dạng hình sin sẽ xảy ra sai số, lúc đó giá
trị thực đo sẽ phải phụ thuộc vào hệ số hình dạng K Φ.

13


22.Khái niệm vônmet điện tử cùng các đặc điểm, phân loại và đặc trưng của các loại
vônmét điện tử.
- Khái niệm vônmet điện tử và đặc điểm (5đ)

Vôn mét điện tử là loại vôn mét có sử dụng các mạch điện tử hỗ trợ nên có thể đạt được các
ưu điểm như:
+
Trở kháng vào lớn.
+
Độ nhạy cao.
+
Có khả năng chịu được quá tải.
Tuy nhiên yêu cầu về nguồn cấp phải ổn định. Độ chính xác phụ thuộc nhiều vào đặc tính và
thông số của phần tử khuếch đại: đèn điện tử, bán dẫn, vi mạch, khuếch đại thuật toán...

- Hai loại vônmet điện tử và đặc trưng của mỗi loại. (5x2=10đ)

Có 2 loại để đo các giá trị điện áp thấp và các giá trị điện áp cao là:
+ Chỉnh lưu - khuếch đại và;
+ Khuếch đại - chỉnh lưu.
Loại chỉnh lưu – khuếch đại có thể đo được các điện áp xoay chiều và một chiều có giá trị
lớn và giải tần rộng (chỉ phụ thuộc vào khâu chỉnh lưu).

Loại khuếch đại – chỉnh lưu có thể đo được các điện áp xoay chiều có giá trị nhỏ (độ nhạy
cao). Tuy nhiên bị hạn chế giải tần và phụ thuộc vào giải thông của bộ khuếch đại AC.

- Vônmet hiện số. (5đ)

Là vôn mét sử dụng các phương pháp biến đổi điện áp số kết hợp với mạch đếm, mạch giải
mã và chỉ thị số... tức là một loại vôn mét điện tử hiển thị số.

14


23.Vẽ sơ đồ khối và giải thích nguyên lý đo công suất sử dụng phương pháp nhân điện
tử.
- Nguyên lý chung. (5đ)

Nguyên lý chung của phương pháp nhân điện tử là sử dụng đặc tuyến phi tuyến (bậc 2) của
linh kiện bán dẫn để thực hiện phép nhân thông qua phép cộng và phép bình phương:
4 x1.x2 = [( x1 + x 2 ) 2 − ( x1 − x 2 ) 2 ]
- Sơ đồ khối và giải thích nguyên lý theo SĐK. (7,5đ)

Sơ đồ khối của phương pháp nhân điện tử như sau:

Theo sơ đồ khối ta có:
Sau bộ tổng 1 có: x1 + x2
+
Sau bộ đảo pha 1 có: - x2
+
Sau bộ tổng 2 có: x1 - x2
+
Sau bộ bình phương 1 có: (x1+ x2)2
+
Sau bộ tổng 3 có: (x1+ x2)2 - (x1- x2)2 = 4x1x2
+

- Giải thích nguyên lý đo công suất của phương pháp. (7,5đ)

Ta có tín hiệu sau bộ tổng 3 là: (x1+ x2)2 - (x1- x2)2 = 4 x1.x2
Giả thiết ta cho dạng điều hòa của công suất trên tải cần đo:
+ x1 = uT = Ucosωt (là đại diện cho điện áp trên tải) và;
+ x2 = iT = Icos(ωt + φ) (là đại diện cho dòng điện chảy qua tải)
Thì sẽ tính được giá trị của điện áp lối ra của bộ nhânlà 4 x1.x2 :
4 x 1.x2 = 2.2UIcosωtcos(ωt + φ) = 2[UIcosφ + 2UIcos (2ωt + φ)] cho nên ta có tín hiệu
ra là: 4x1.x2 = 2UIcosφ + 2UIcos(2ωt + φ)
Tín hiệu ra này bao gồm 2 thành phần:
+ Thành phần 1 chiều: 2UIcosφ tỷ lệ với công suất cần đo và
+ Thành phần xoay chiều có tần số tăng gấp 2 lần: 2UIcos(2ωt + φ)
Dùng bộ lọc điện dung loại bỏ thành phần cao tần 2UIcos(2ωt + φ) ta có thành phần 1 chiều
UIcosφ chính là công suất cần đo.

15


24.Nêu hiệu ứng Hall và nguyên lý đo công suất sử dụng hiệu ứng Hall.
- Hiệu ứng Hall. (10đ)

Hiệu ứng Hall xuất hiện trên các chất bán dẫn đơn tinh thể: gồm 1 miếng bán dẫn mỏng có 2
cặp điện cực là DD & HH như hình vẽ:

Bao gồm 2 cặp cực:
+ Cặp dòng điện (DD) được cung cấp 1 dòng điện i D (AC hoặc DC).
+ Cặp điện áp Hall (HH) lấy điện áp hiệu ứng Hall (e H).
Khi trên bản cực có tác dụng của từ trường vuông góc (H) đồng thời với tác dụng của dòng
điện chảy trong cặp cực DD là iD thì giữa cặp cực HH xuất hiện một suất điện động cảm ứng
Hall là eH: eH = k.B.iD, trong đó:
+ K là hệ số tỉ lệ phụ thuộc vào loại, kích thước và nhiệt độ của chất bán dẫn.
+ B cảm ứng từ tác động lên bề mặt của phiến bán dẫn.
+ iD dòng điện chảy trong cặp dòng DD.
Từ trường H có thể được tạo bởi một dòng điện chảy qua cuộn cảm L. Cấu tạo của cuộn dây
L sao cho mối quan hệ giữa cảm ứng từ B và điện áp đặt lên nó u L là quan hệ bậc nhất: B =
ku.uL do đó ta có: eH = k. ku.uL.iD = k’.uL.iD (k’ là hằng số)

- Nguyên lý đo công suất (10đ)

Theo biểu thức của suất điện động cảm ứng Hall (e H = k’.uL.iD) , nếu iD là dòng điện chảy
qua tải và uL là điện áp trên tải thì bằng cách đo điện áp cảm ứng Hall có thể chuẩn trực tiếp
để đo công suất. Watmet hiệu ứng Hall có thể đo được cả công suất dòng điện 1 chiều và
xoay chiều.
Đối với đo công suất 1 chiều:
Dòng iD là dòng tải còn điện áp đặt trên cuộn dây là điện áp tải hoặc ngược lại thì ta có số
chỉ của cơ cấu từ điện sẽ được chuẩn đọc giá trị công suất: P = e H = k.U.I
Đối với đo công suất xoay chiều:
Nếu dòng điện và điện áp trên tải là u và i thì ta có:
+ u = uL = Um cosωt,
+ i = iD = Im cos(ωt + ϕ). Do đó tính được:
eH= kUm cosωt.Im cos(ωt + ϕ) = k*.UI cosϕ + k*.UI cos (2ωt + ϕ)
Suất điện động eH được đo bằng cơ cấu từ điện nên không chỉ báo giá trị trung bình của
thành phần hình sine [k*.UI cos (2ωt + ϕ) = 0] và như vậy có thể chuẩn thang đo để trực tiếp
đọc giá trị công suất hiệu dụng P = UI cosϕ.
Ví dụ về mạch đo công suất như hình vẽ:

16


25.Trình bày nguyên lý đo công suất sử dụng cầu cân bằng của phương pháp sử dụng
điện trở nhiệt.
- Nêu cấu trúc của phương pháp Bô-lô-met, vẽ mạch điện và giải thích mạch đo của phương
pháp bolomet sử dụng cầu cân bằng (10đ)

Cấu trúc của phương pháp đo công suất sử dụng điện trở
nhiệt bao gồm 2 phần là cầu đo và mạch đo:
+
Khung đo là nơi chứa điện trở nhiệt
+
Cầu đo để thực hiện biến đổi và lấy kết
quả đo
Mạch đo công suất của phương pháp điện trở nhiệt với
cầu đo cân bằng như hình vẽ:
Mô tả chi tiết của cầu:
+
Điện trở nhiệt từ khung đo Rt
+
Các điện trở chuẩn R1 – R3
+
Cơ cấu chỉ thị cầu cân bằng M1
+
Ammet đo dòng M2
+
Chiết áp điều chỉnh cân bằng cầu VR
+
Nguồn cấp 1 chiều

- Nguyên lý đo công suất sử dụng cầu cân bằng. (10đ)

Khi chưa có công suất cao tần đưa vào khung đo, điều chỉnh VR để cầu cân bằng ( M 1 = 0):
I2R
Rt .R2 = R1.R3→ PRt = 0 t 0 ; (Dòng I0 được đo bằng M 2). Khi đưa công suất cần đo vào
4
khung đo thì cầu mất câng bằng, điều chỉnh VR để cân bằng trở lại lúc đó:
I '2 R
P’ = 0 t 0 (dòng I’0 cũng được đo bằng M2). Do đó công suất đo được sẽ là:
4
R t 0 '2 2
P = P’ Rt - P Rt hay P =
(I 0 − I 0 ) => là phương pháp đo gián tiếp
4
26.Trình bày nguyên lý đo công suất sử dụng cầu không cân bằng trong phương pháp
điện trở nhiệt.
- Nêu cấu trúc của phương pháp Bô-lô-met, vẽ mạch điện và giải thích mạch đo của phương
pháp bolomet sử dụng cầu không cân bằng (10đ)

Cấu trúc của phương pháp đo công suất sử dụng điện
trở nhiệt bao gồm 2 phần là cầu đo và mạch đo:
+
Khung đo là nơi chứa điện trở nhiệt
+
Cầu đo để thực hiện biến đổi và lấy
kết quả đo
Mạch đo công suất của phương pháp điện trở nhiệt với
cầu đo cân bằng như hình vẽ:
Mô tả chi tiết của cầu:
+
Điện trở nhiệt từ khung đo Rt
+
Các điện trở chuẩn R1 – R3
+
Cơ cấu chỉ thị độ mất cân bằng của
cầu M
+
Chiết áp điều chỉnh cân bằng cầu VR
+
Nguồn cấp 1 chiều

- Nguyên lý đo công suất sử dụng cầu không cân bằng. (10đ)

Khi chưa có công suất cao tần đưa vào khung đo, điều chỉnh VR để cầu cân bằng, khi đưa
công suất cần đo vào cầu đo làm thay đổi giá trị điện trở nhiệt làm cho cầu mất cân bằng.
Mức độ mất cân bằng của cầu tỉ lệ với công suất cần đo nên cơ cấu đo có thể được chuẩn trực
tiếp để đọc giá tri công suất => là phương pháp đo trực tiếp.

17


27.Vẽ sơ đồ khối và giải thích nguyên lý đo góc lệch pha của phương pháp biến đổi lệch
pha-xung.
- Vẽ và giải thích sơ đồ khối của phương pháp. (10đ)

Sơ đồ khối của phương pháp được vẽ như sau:

Bao gồm:
+ u1 là điện áp ở cửa vào 1; u 2 là điện áp ở cửa vào 2;
+ Các bộ định dạng xung (1) và (2) biến đổi các điện áp có dạng sine về dạng xung
vuông
+ Các mạch vi phân lấy vi phân điện áp sau các bộ định dạng xung và lựa chọn cực tính
thích hợp để kích thích các lối vào của triger.
+ Trigiơ có thể là loại RS: đầu ra của kênh 1 sẽ đưa vào cửa S; đầu ra của kênh 2 đưa
vào cửa R để tạo ra xung dòng điện cung cấp cho cơ cấu đo từ điện.
+ Cơ cấu từ điện chỉ thị giá trị trung bình của xung dòng điện (i) sau triger

- Giải thích nguyên lý đo góc lệch pha theo đồ thị thời gian (10đ)

Theo sơ đồ khối và đồ thị thời gian, nguyên lý đo góc lệch pha của phương pháp như sau:
Hai tín hiệu điều hòa cần đo góc lệch pha
(u1/u2) được bộ định dạng xung biến đổi về
dạng xung vuông (U’1/U’2) sau đó được mạch
vi phân và chọn xung tạo thàng xung kích
thích (U”1/U”2) kích thích triger tạo xung
vuông ở đầu ra có chu kỳ trùng với chu kỳ của
tín hiệu đo góc lệch pha (T) và có độ rộng
bằng với độ lệch thời gian (∆T).
Cơ cấu đo dòng hiển thị giá trị trung bình của
dòng điện dạng xung:
τx
∆T
= Im
Itb = Im
. Theo biểu thức tính góc
Tx
T
∆T
360 0 ta thấy có thể chuẩn
lệch pha: ∆ϕ =
T
trực tiếp thang đo của cơ cấu đo để đọc trực
tiếp góc lệch pha.

18


28.Trình bày nội dung của phương pháp đếm xung chỉ thi số để đo góc lệch pha (có phụ
thuộc tần số).
- Vẽ sơ đồ khối, đồ thị thời gian và giải thích sơ đồ khối của phương pháp này (10đ)

Sơ đồ khối và đồ thị thời gian của phương pháp được vẽ như sau:

Các bộ định dạng xung (1) và (2) biến đổi dạng tín hiệu điều hòa về xung kích (kim) thích
đóng mở mạch cổng khống chế số lượng xung đếm từ bộ tạo xung đếm đi vào bộ đếm và
chỉ thị số.
Bộ tạo xung đếm tạo ra dãy xung đếm
Bộ chỉ thị số thực hiện đếm xung (mã hóa) giải mã và hiển thị kết quả dưới dạng số.

- Giải thích nguyên lý theo đồ thị thời gian (10đ)

Theo sơ đồ khối và đồ thị thời gian, các mạch định dạng xung 1&2 tạo ra các xung kim (+)
ở những thời điểm u1 và u2 chuyển từ giá trị âm sang giá trị dương nhằm mục đích điều
khiển mạch khống chế mở cửa xung đếm vào bộ đếm và chỉ thị số. Như vậy trong khoảng
thời gian ∆T số xung đếm được là N. Theo quan hệ giữa chu kỳ của xung đếm với số lượng
xung đếm được ta có:
∆T
= ∆T.f d (trong đó fd , Td là tần số và chu kỳ của xung đếm) => ∆T = NTđ .
N=
Td
∆T
360 0 . Thay ∆T = NTđ vào biểu thức tính ∆ϕ, cuối cùng
Mặt khác chúng ta đã có: ∆ϕ =
T
N.Td
360 0.f
360 0 =
.N .
tính được: ∆ϕ =
T
fd
Như vậy để đo được ∆ϕ chúng ta cần phải biết được cả tần số của tín hiệu đo góc lệch pha
và tần số của xung đếm.

19


29.Trình bày nội dung của phương pháp sử dụng DĐKĐT chế độ quét tuyến tính để đo
tần số.
- Nguyên lý sử dụng dao động ký với chế độ quét tuyến tính để quan sát dạng (5đ)

Có thể sử dụng dao động ký điện tử ở chế độ quét tuyến tính để đo tần số.

- Nêu các bước cụ thể của phương pháp (10đ)

Tín hiệu cần đo tần số được đưa vào đầu vào kênh lái đứng Y, sử dụng chế độ quét tuyến
tính. Sử dụng đồng bộ trong với chế độ chuẩn thời gian (Time Calibration - CAL).
Điều chỉnh thang biên độ (VOLT/DIV) và thang thời gian (TIME/DIV) để hình ảnh xuất
hiện 1~2 chu kỳ của tín hiệu đo tần số.
Đo số lượng ô theo chiều ngang của 1 chu kỳ tín hiệu trên màn hình rồi nhân với thang thời
gian (TIME/DIV) ta được chu kỳ của tín hiệu, từ đó tính được tần số cần đo.
(SV phải vẽ một ví dụ minh họa)

- Nhận xét. (5đ)

Là phương pháp gián tiếp nên độ chính xác không cao. Tuy nhiên có thể vừa quan sát được
dạng tín hiệu vừa đo được tần số.
30.Vẽ sơ đồ khối và nêu nguyên lý đo tần số cao bằng phương pháp đếm xung chỉ thị số.
- Vẽ và giải thích sơ đồ khối (10đ)

Sơ đồ khối của phương pháp như hình vẽ:

Bao gồm:
+ Mạch vào: Phối hợp trở kháng, khuếch đại hoặc chia áp để tạo mức điện áp thích hợp
cho bộ định dạng xung làm việc.
+ Bộ định dạng xung: Biến đổi các dạng điện áp đầu vào bất kỳ về dạng xung đếm có
cùng tần số..
+ Bộ tạo tần số chuẩn: tạo ra xung có tần số ổn định cao.
+ Bộ chia tần: Chia tần số xung chuẩn để tạo ra được xung có độ rộng phù hợp [∆T], tức
là tạo ra khoảng thời gian đếm xung.
+ Bộ tạo xung điều khiển: tạo xung mở cửa khống chế trong thời gian ∆T và xung xoá
bộ đếm sau mỗi chu trình đếm.

- Giải thích nguyên lý đếm xung theo đồ thị thời gian (10đ)

Nguyên lý đếm tần số của phương pháp đếm xung chỉ thị số được giải thích theo đồ thị thời
gian như sau:
Điện áp u1 sau bộ định dạng xung có tần số cần đo
(fx). Trong khoảng thời gian ∆T nào đó do bộ tạo
xung điều khiển tạo ra (u 2) số xung đếm được là N
(u3). Theo định nghĩa tần số thì tần số cần đo có thể
xác định được thông qua số lượng xung N đếm được
trong khoảng thời gian tồn tại của xung mở cổng
khống chế ∆T:
N
fx =
∆T
Nếu ta cho ∆T = 1(s) thì fx = N
31.Trình bày nội dung cơ bản, đặc điểm của phương pháp vônmet-ammet và ứng dụng
của phương pháp trong các phép đo tổng kháng, đo điện dung và điện cảm.

20


- Vẽ mạch đo của phương pháp và đặc điểm xác định tổng kháng qua các chỉ số của ammet và
vonmet. (8đ)

Sơ đồ chung của mạch đo các thông số của mạch điện theo phương pháp vônmét – ammét
như hình vẽ, bao gồm:
+
1 ammet và 1 vôn met có độ chính xác cao
để đo dòng điện và điện áp trên tổng kháng cần đo Z.
+
Chiết áp VR để điều chỉnh giá trị dễ đọc cho
vôn met và ammet.
+
Nguồn cung cấp xoay chiều thuần sine
+
Tổng kháng cần đo được xác định thông qua
Uz
2
2
số chỉ của vôn met và ammet: Z = X + R =
Iz

- Nguyên lý đo dung kháng tụ điện. (6đ)

Nếu thay trở kháng Z bởi một điện dung C ta có thể đo được dung kháng và điện dung của
1
U
I
= Z ⇒C = Z ,
nó: Zc =
ωC I Z
ωU Z
Do đó, để đo được giá trị của điện dung C thì ngoài các giá trị đọc được từ vônmet và
ammet chúng ta cần phải biết được tần số của nguồn xoay chiều (ω).

- Nguyên lý đo cảm kháng cuộn dây. (6đ)

Tương tự như việc đo dung kháng, nếu ta thay trở kháng Z bằng một cuộn dây L thì ta có
Uz
Uz
thể xác định được cảm kháng và điện cảm của nó: Z L = ωL =
=> L =
,
Iz
ωIz
Do đó, để đo được giá trị điện cảm L thì ngoài các giá trị đọc được từ vônmet và ammet
chúng ta cũng cần phải biết được tần số của nguồn xoay chiều (ω).

21


32.Trình bày nội dung cơ bản, đặc điểm của phương pháp vônmet-ammet và ứng dụng
của phương pháp trong các phép đo điện dung có giá trị nhỏ và điện trở tổn hao của
mạch cộng hưởng nối tiếp.
- Vẽ mạch đo của phương pháp và đặc điểm xác định tổng kháng qua các chỉ số của ammet và
vonmet. (8đ)

Sơ đồ chung của mạch đo các thông số của mạch điện theo phương pháp vônmét – ammét
như hình vẽ, bao gồm:
+
1 ammet và 1 vôn met có độ chính xác cao
để đo dòng điện và điện áp trên tổng kháng cần đo Z.
+
Chiết áp VR để điều chỉnh giá trị dễ đọc cho
vôn met và ammet.
+
Nguồn cung cấp xoay chiều thuần sine
+
Tổng kháng cần đo được xác định thông qua
Uz
2
2
số chỉ của vôn met và ammet: Z = X + R =
Iz

- Mạch đo và nguyên lý đo các điện dung có giá trị nhỏ. (6đ)

Ở các giá trị điện dung rất nhỏ (cỡ pF) thì phương pháp dùng vônmet - ammet khó thực hiện
được chính xác vì giá trị dòng chỉ thị là rất nhỏ. Có thể sử dụng 2 vonmet và một tụ điện có
giá trị chuẩn CS như hình vẽ:
Theo sơ đồ mạch điện ta có:
1
U1
U1
.
=
CX
U2 = ωC X 1 + 1
+1
ωCS ωCX
CS
CX
U
U
+ 1 = 1 => C X = ( 1 - 1)CS
=>
CS
U2
U2
- Mạch đo/ nguyên lý đo điện trở tổn hao trong mạch cộng hưởng nối tiếp.(6đ)

Mạch đo điện trở tổn hao của khung cộng hưởng nối tiếp như hình vẽ:
Điện trở của một mạch cộng hưởng lúc cộng hưởng
tương đương với điện trở tiêu hao của nó và là tổng
của điện trở của cuộn dây, tổn hao điện môi của tụ
điện và tổn hao do tiêu tán phát xạ năng lượng sóng
điện từ
Khung cộng hưởng LC được ghép lỏng với nguồn
dao động xoay chiều và được điều chỉnh tới giá trị
U
− R A (RA là nội trở của ammet)
cộng hưởng lúc đó: R =
I
Phương pháp này thường được dùng để đo điện trở tổn hao của các anten phát sóng MF/HF
& LF

22


-

33.Trình bày phương pháp cầu và nguyên lý đo tham số mạch sử dụng cầu trở kháng.
Cầu trở kháng và điều kiện cân bằng của cầu. (10đ)

Cầu trở kháng bao gồm 4 tổng kháng Z 1, Z2, Z3, Z4 được
mắc thành cầu, một bộ chỉ thị cân bằng và nguồn cung cấp
xoay chiều như hình sau.
Cầu cân bằng khi:
Ż1Ż3 = Ż2.Ż4 ; [Với Ż= Z.exp (jϕ)]
Do đó ta có: Z 1ejϕ1. Z3ejϕ3 = Z2ejϕ2 + Z4ejϕ4
hay: Z 1Z3 ej(ϕ1+ϕ3) = Z2Z4e j(ϕ2+ϕ4)
Vậy điều kiện cân bằng của cầu là :
Z 1Z3 = Z 2Z 4
ϕ1+ ϕ3 = ϕ2 + ϕ4

-

Nguyên lý đo các tham số mạch điện sử dụng phương pháp cầu. (10đ)

Trong 4 thành phần trở kháng có thể có hai thành phần là thuần trở cho nên tồn tại 2 trường
hợp là cầu tích điện trở và cầu tỉ lệ điện trở.
Nếu ta thay Z1 = R1; Z2 = Zx; Z3 = R3 và Z4 = Zc vào cầu trở kháng thì ta sẽ có cầu tích điện
trở. Từ điều kiện cân bằng của cầu ta có thể rút ra:
R1 .R3
ZX. Zc = R1.R3 => Zx =
ZC
ϕc + ϕx = 0
=> ϕx = - ϕc
Như vậy ở cầu tích điện trở thì đối với các thành phần kháng Ż X.và Żc yêu cầu phải có ϕx= ϕc, tức là nếu Zx là điện cảm cần đo thì Zc phải là điện dung chuẩn.
Nếu ta thay Z1 = R1; Z2 = Zx; Z3 = Zc và Z4 = R4 vào cầu trở kháng thì ta sẽ có cầu tỉ lệ điện
R1
Z C ; ϕx = ϕc
trở. Từ điều kiện cân bằng của cầu ta có thể rút ra: Z x=
R2
Như vậy đối với loại cầu tỷ lệ điện trở thì thành phần điện kháng chuẩn phải cùng dấu (cùng
tính chất) với thành phần điện kháng cần đo nên được sử dụng để đo các tham số của tụ
điện.
34.Trình bày nội dung của phương pháp sử dụng cầu điện dung để đo thông số mạch
điện.
- Dẫn dắt đến việc vẽ cầu tỉ lệ điện trở để đo các tham số của tụ điện (8đ)

Với cầu tỷ lệ điện trở được sử dụng để đo điện dung nên được gọi là cầu điện dung như hình
vẽ:
Trong đó:
+ Cc : Điện dung chuẩn.
+ Rc: là biến trở chuẩn mắc thêm trong nhánh có C c.
+ Rx là điện trở tổn hao của điện dung cần đo.
+ Cx: là điện dung cần đo.

- Nguyên lý đo các tham số của tụ điện. (12đ)

Điều chỉnh R1, R2, Rc để cầu cân bằng.
Theo tính chất của cầu tỷ lệ điện trở ta có:
R1
R
R2
R1
1
1
Zc = Z x ⇒ R x +
= 1 (R c +
) ⇒ R 2R x +
= R 1R c +
R2
jωC x R 2
jωC c
jωC x
jωC c
Cân bằng thành phần thực và thành phần ảo ta có: R XR2 = R1RC ;
xác định được các giá trị cần đo là: R X =

R1 .RC
R2

và CX =

R2
R1
=
, cuối cùng
jωC x
j ωC c

R2
CC ;
R1

Góc tổn hao được xác định:
RC
= arctg ωCCRC; Vì góc tổn hao δx rất nhỏ nên ta có δx ≈ ωCCRC
δx =δc = arctg
ZC
23


35.Trình bày nội dung của phương pháp sử dụng cầu điện cảm để đo thông số mạch
điện.
- Dẫn dắt đến việc vẽ cầu tích điện trở để đo các tham số của cuộn cảm (10đ)

Với cầu tích điện trở được sử dụng để đo điện cảm nên được gọi là cầu điện cảm.Với kết
cấu của cầu đo như hình vẽ.
Trong đó:
Lx: điện cảm cần đo
+
Rx: điện trở tổn hao của cuộn dây L x
+
Cc:điện dung chuẩn.
+

- Nguyên lý đo các tham số của cuộn cảm (10đ)

Điều chỉnh các biến trở chuẩn R 1, R2, RC cho cầu cân bằng lúc đó ta có: ŻX.ŻC = R1.R2
Trong đó:
ŻX = RX + jωLX (tổng kháng của cuộn dây)
1
RC
JωC C
RC
=
ŻC =
(tổng kháng của
1
1 + JωC C RC
RC +
JωC C
nhánh Rc//Cc)
Khai triển điều kiện cân bằng của cầu ta có: R XRC +
jωLXRC = R1R2 + jωCCRCR1RC
Cân bằng phần thực và phần phức ta có:
RXRC = R1R2
LXRC = CCRCR1R2
Từ đó tính được các tham số của cuộn cảm:
LX = CCR1R2
R1 R2
RX=
RC
36.Đặc tuyến của mạch điện là gì, mạch điện bao gồm các loại đặc tuyến nào và vẽ đặc
tuyến mạch điện nhằm mục đích gì?
- Đặc tuyến của mạch điện là gì?. (5đ)

Đặc tuyến của mạch điện là đồ thị biểu diễn mối quan hệ phụ thuộc giữa các tham số của tín
hiệu có trong mạch điện.

- Một mạch điện có những đặc tuyến nào? Nêu cụ thể từng loại đặc tuyến: V-A, biên-tần pha –
tần; biên độ... (10đ)

-

Một mạch điện bao gồm có các loại đặc tuyến như: đặc tuyến V-A, đặc tuyến tần số, đặc
tuyến biên độ, ...
Nhóm đặc tuyến V-A biểu diễn mối quan hệ giữa dòng điện với điện áp trong mạch điện,
bao gồm 3 loại cơ bản:
o Đặc tuyến vào: quan hệ giữa dòng điện lối vào với điện áp lối vào
o Đặc tuyến ra: quan hệ giữa dòng điện lối ra với điện áp lối ra
o Đặc tuyến truyền đạt: quan hệ giữa dòng điện lối ra với điện áp lối vào
Nhóm đặc tuyến tần số biểu diễn sự phụ thuộc của tham số tín hiệu ra với tần số của tín hiệu
lối vào của mạch 4 cực, nhóm này bao gồm 2 loại:
o Đặc tuyến biên tần: quan hệ giữa biên độ điện áp lối ra với tần số tín hiệu.
o Đặc tuyến pha tần: quan hệ phụ thuộc của góc di pha với tần số tín hiệu
Nhóm đặc tuyến biên độ biễu diễn sự phụ thuộc của biên độ tín hiệu ở lối ra với biên độ tín
hiệu lối vào, bao gồm:
o Quan hệ giữa biên độ điện áp ra với điện áp vào
o Quan hệ giữa biên độ dòng điện ra với dòng điện vào

Mục đích của việc vẽ đặc tuyến mạch điện. (5đ)

Mục đích của việc vẽ đặc tuyến của mạch điện là để nghiên cứu các tính chất của mạch điện
đó như khả năng truyền đạt, mức độ gây méo phi tuyến, méo tần số ...

37.Nêu khái niệm về đặc tuyến biên độ tần số và tóm tắt các phương pháp vẽ đặc tuyến
biên độ - tần số của mạch điện.

24


-

Khái niệm về đặc tuyến biên-tần và ý nghĩa của đặc tuyến biên-tần. (5đ)

Đặc tuyến biên độ - tần số, còn được gọi là đặc tuyến biên tần, là đồ thị biễu diễn mối quan
hệ phụ thuộc giữa biên độ của tín hiệu ở đầu ra (hoặc hệ số truyền đạt) với tần số của tín
hiệu ở đầu vào của một mạng bốn cực khi biên độ tín hiệu đầu vào không thay đổi:
K = K(f) hoặc U = U(f).
Vẽ đặc tuyến tần số nhằm mục đích:
+ Đánh giá giải thông của một M4C: ΔF, đánh giá độ méo tần số của các bộ KĐ.
+ Đánh giá tính chọn lọc của tần số của các bộ khuếch đại cộng hưởng, thậm chí còn
đánh giá hệ số khuếch đại (truyền đạt ) của mạch điện

-

Phương pháp khảo sát đồ thị. (5đ)

Là phương pháp vẽ đặc tuyến bằng tay dựa trên các số liệu đo đạc trong quá trình khảo sát
mạch điện bằng việc đo điện áp lối ra khi thay đổi tần số tín hiệu vào trong khi giữ nguyên
biên độ của tín hiệu vào.

-

Phương pháp tự động vẽ đặc tuyến của một M4C sử dụng DĐK ĐT. (10đ)

Có thể sử dụng một dao động ký điện tử để tự động vẽ đặc tuyến biên tần của một M4C bất
kỳ theo sơ đồ khối như sau:
Trong đó:
VCO là bộ tạo dao động có tần số điều
khiển được bằng điện áp trong một giải
tần biến đổi càng rộng càng tốt.
Tín hiệu quét tuyến tính vừa được đưa
vào bộ khiển dao động VCO vừa được
đưa vào cặp phiến XX để tạo trục tần số
(f).
Tín hiệu đầu ra của M4C được đưa qua bộ
chỉnh lưu lấy giá trị biên độ để đưa vào
đầu vào kênh Y điều khiển tia điện tử lệch theo phương thẳng đứng tạo trục biên độ (U).
Như vậy dao động đồ trên màn hình hiển thị của dao động ký điện tử là biểu thị biên độ
điện áp ra của M4C theo tần số tín hiệu vào của M4C tức là đặc tuyển biên tần của M4C.

25


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×