Tải bản đầy đủ

BỒ ĐỀ THI AN TOÀN THÔNG TIN (BỘ ĐỀ 03) ĐÁP ÁN

CÁC CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

Câu 1 (3 điểm)
1.1 Trình bày về phương pháp đo so sánh cân bằng.
1.2 Trình bày về Q mét.
1.3 Trình bày về Ôm mét mắc theo sơ đồ đo dòng.
1.4 Trình bày cấu tạo và nguyên lý hoạt động của ống tia điện tử.
1.5 Trình bày sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động vôn mét điện tử.
1.6 Trình bày sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động của vôn mét số biến đổi tần số.
1.7 Xây dựng phương trình đặc tính thang đo cơ cấu chỉ thị tĩnh điện và nhận xét.
1.8 Cho sơ đồ (hình dưới). Cho biết đây là sơ đồ khối thiết bị gì. Trình bày các
thành phần, nguyên lý hoạt động và giản đồ thời gian của sơ đồ này.

1


Câu 2 (1 điểm)
2.01 Dùng sơ đồ cầu đo điện dung đo tham số một tụ điện có giá trị điện dung
0,924 nF tại tần số làm việc 60 Hz ta nhận được giá trị điện dung 913 pF. Xác
định sai số phép đo điện dung.
2.02 Dùng Ôm mét đo tham số một điện trở có giá trị điện trở 147 m tại tần số

làm việc 400 Hz ta nhận được giá trị điện trở 0,132 . Xác định sai số phép
đo điện trở.
2.03 Sử dụng một Vôn mét một chiều có cấp chính xác 1,5 ở thang đo 50 V để đo
điện áp một chiều 28,3 V và 36,8 V. Xác định sai số phép đo trong mỗi
trường hợp.
2.04 Sử dụng một Am mét một chiều có cấp chính xác 0,2 ở thang đo 25mA để đo
dòng điện một chiều 18,7 mA và 15,4 mA. Xác định sai số phép đo trong mỗi
trường hợp.
2.05 Một vôn mét có độ nhậy 15000 /V. Xác định nội trở vôn mét tương ứng các
thang đo 15 V và 24 V.
2.06 Giả sử một bóng đèn là tải duy nhất phía sau một công tơ điện. Công tơ điện
này có hằng số là 6000 vòng mỗi kWh. Xác định công suất tiêu thụ của bóng
đèn đó biết đĩa nhôm quay trong 45 phút quan sát là 180 vòng.
2.07 Xác định tần số của điện áp luật sin có ảnh trên màn hình máy hiện sóng
(hình dưới).

2.08 Xác định tần số của điện áp luật sin có ảnh trên màn hình máy hiện sóng Cho
hình Lissajous (hình dưới). Xác định tần số đo biết điện áp có tần số cần đo
đưa tới đầu vào Y và điện áp đưa tới đầu vào X có tần số mẫu là 1011 Hz.

2


Câu 3 (2 điểm)
3-01 Sử dụng một dụng cụ đo dòng điện xoay chiều trong thực hiện 5 phép đo
dòng điện ta nhận được các số liệu sau: 104 mA, 107 mA, 113 mA, 112 mA
và 109 mA. Xác định độ rõ của dụng cụ đo trên .
3-02 Một Am mét một chiều hai thang đo 300 A và 1,2 mA sử dụng một chỉ thị
từ điện có nội trở chỉ thị 157  và điện áp định mức của chỉ thị 47,26 mV.
Xác định các giá trị điện trở sơn cần thiết và nội trở tương ứng của Am mét ở
mỗi thang đo.
3-03 Cho điện áp luật sin cần quan sát
u (t ) 7 2 sin( 2000 . .t ) (V )

Vẽ dạng ảnh tín hiệu trên màn hình máy hiện sóng biết máy hiện sóng làm
việc ở chế độ đồng bộ trong, âm, mức dương bằng điện áp hiệu dụng và chu
kỳ quét 500 s.
3-04 Một Vôn mét một chiều hai thang đo 620 mV và 17V sử dụng một chỉ thị từ
điện có nội trở chỉ thị 317  và dòng điện định mức của chỉ thị 1956 A. Xác
định các giá trị điện trở phụ cần thiết và nội trở tương ứng của Vôn mét ở
mỗi thang đo.
3-05 Một am mét một chiều sử dụng chỉ thị từ điện có điện áp định mức 13,27 mV
và nội trở chỉ thị 64 . Xác định giá trị điện dòng điện lớn nhất mà am mét
có thể đo được biết giá trị điện trở sơn là 3,908  .
3-06 Một vôn mét một chiều sử dụng chỉ thị từ điện có dòng điện định mức
891 A và nội trở chỉ thị 57 . Xác định giá trị điện áp một chiều lớn nhất
mà vôn mét có thể đo được biết giá trị điện trở phụ là 111728 .
3-07 Sử dụng một vôn mét điện tử sử dụng mạch tách sóng biên độ, thang đo khắc
độ theo giá trị hiệu dụng điện áp luật sin để đo một điện áp không sin ta nhận
được điện áp 29 V. Xác định giá trị hiệu dụng và giá trị trung bình của điện
áp không sin đó biết điện áp không sin cần đo có hệ số chuyển đổi K b = 1,93
và Kd = 1,17.
3-08 Sử dụng một vôn mét điện tử dùng mạch tách sóng bình phương, thang đo
khắc độ theo giá trị hiệu dụng điện áp luật sin để đo một điện áp không sin ta
nhận được điện áp 31 V. Xác định giá trị biên độ và giá trị trung bình của
điện áp không sin đó biết điện áp không sin cần đo có hệ số chuyển đổi
Kb = 1,83 và Kd = 1,31.

3


Câu 4 (4 điểm)
4-01 Sử dụng cầu (hình dưới) để đo tham số một cuộn cảm. Xác định các tham số
cuộn cảm và tổng trở của cuộn cảm biết cầu cân bằng khi C 1 = 27 µF,
R1 = 23 k, R2 = 3,7 k , R3 = 5,9  và biết tần số nguồn fn = 50 Hz.

4-02 Sử dụng cầu (hình dưới) để đo tham số một cuộn cảm. Xác định các tham số
cuộn cảm và tổng trở của cuộn cảm biết cầu cân bằng khi C1 = 22 nF,
R1
= 13 k, R2 = 97 k , R3 = 370  và tần số nguồn fn = 50 Hz.

4-03 Sử dụng cầu điện dung (hình dưới) để đo tham số một tụ điện. Xác định các
tham số tụ điện và tổng trở của tụ điện biết cầu cân bằng khi C m = 1,17 F,
Rm = 19 , R1 = 193 k , R2 = 47 k và tần số nguồn fn = 60Hz.

4-04 Một am mét một chiều có 3 thang đo mắc theo sơ đồ nối tiếp theo sơ đồ hình
dưới sử dụng chỉ thị từ điện có điện áp định mức 268 mV và điện trở chỉ thị
541 . Giá trị các thang đo I 1 = 1mA, I2 = 5mA và I3 = 25 mA. Xác định các
giá trị điện trở R1, R2, R3.
4


4-05 Một am mét một chiều có 3 thang đo mắc theo sơ đồ nối tiếp theo sơ đồ hình
dưới sử dụng chỉ thị từ điện có điện áp định mức 545 mV và điện trở chỉ thị
916 . Giá trị các thang đo I 1 = 1mA, I2 = 5mA và I3 = 25 mA. Xác định các
giá trị điện trở R1, R2, R3.

4-06 Một Ôm mét (sơ đồ nối tiếp) sử dụng một chỉ thị điện từ (giả sử

dL
const )
d

có nội trở chỉ thị 446  và một nguồn điện một chiều 12 V có nội trở nguồn
4,1 . Xác định giá trị điện trở cần đo biết Ôm mét được chỉnh không với giá
trị điện trở hiệu chỉnh 753  ở thang đo có điện trở thang đo R tđ = 31  và
3
4

kim chỉ thị nằm ở vị trí góc quay    max .
4-07 Một am mét một chiều có 4 thang đo mắc theo sơ đồ song song sử dụng chỉ
thị từ điện có điện áp định mức 980 mV và điện trở chỉ thị 808 . Giá trị các
thang đo I1 = 1mA, I2 = 2,5mA, I3 = 10 mA và I4 = 15 mA. Xác định sai số
mắc phải do hiệu ứng tải khi dùng Ammét trên để đo dòng điện qua điện trở
Rb trong mạch (hình dưới)

5


4-08 Một vôn mét một chiều có 4 thang đo mắc theo sơ đồ song song sử dụng chỉ
thị từ điện có dòng điện định mức ICT = 6,8 mA và điện trở trong
R CT
= 179 . Giá trị các thang đo U1 = 300 V, U2 = 250 V, U3 = 200 V,

U4 =

150 V. Xác định sai số mắc phải do hiệu ứng tải khi dùng Vôn mét trên để đo
điện áp trên điện trở Rc trong mạch (hình dưới)

6


ĐÁP ÁN
Câu 1 (3 diểm)
Câu
1-01

Đáp án
+ Đặc điểm

Điểm
0,5

Phương pháp đo so sánh là phương pháp đo có sơ đồ cấu trúc
theo kiểu mạch vòng, nghĩa là có khâu hồi tiếp
Có sự tham gia của các mẫu
Quá trình so sánh được diễn ra suốt trong quá trình đo.
+ Sơ đồ và chức năng các khối
-

0,5

Sơ đồ

Chức năng các khối

0,5

Mạch so sánh : lấy hiệu điện áp cần đo X và điện áp tỉ lệ điện áp
mẫu Xk
Mạch khuếch đại : nâng mức tín hiệu đầu ra mạch so sánh
A/D : mạch biến đổi tương tự - số, biến đổi tín hiệu tương tự
sang tín hiệu số
D/A : mạch biến đổi số - tương tự, biến đổi tín hiệu số sang tín
hiệu tương tự
7


Bộ chỉ thị số : hiển thị kết quả tín hiệu đầu ra mạch biến đổi A/D
X – điện áp đo tương ứng đại lượng đo
Xk – điện áp tỉ lệ điện áp mẫu X0
X – tín hiệu đầu ra mạch so sánh, là hiệu giữa điện áp cần đo X
và điện áp Xk tỉ lệ điện áp mẫu
X – điện áp đo tương ứng đại lượng đo
Xk – điện áp tỉ lệ điện áp mẫu X0
X – tín hiệu đầu ra mạch so sánh, là hiệu giữa điện áp X và Xk
+ Nội dung phương pháp

0,5

Điện áp đo X được so sánh với điện áp Xk tỉ lệ điện áp mẫu.
Qua mạch so sánh ta có
X – Xk = X
Điều chỉnh điện áp Xk sao cho X = 0, nghĩa là
X – Xk = 0 hay X = Xk, điện áp đo được xác định thông qua điện 0,5
áp Xk tỉ lệ với điện áp mẫu
+ Một số nhận xét
Độ chính xác phép đo phụ thuộc vào độ chính xác của Xk và độ
nhạy của thiết bị chỉ thị cân bằng
0,5
Nhược điểm: có thể không điều chỉnh được Xk để X = 0
Ứng dụng: Cầu đo
1-02

Q mét là một dụng cụ đo tham số cuộn cảm và tụ điện tại tần số
công tác, Cuộn cảm có tổn hao nhỏ.
Cơ sở lý thuyết:

0,5

Với mạch dao động RLC mắc nối tiếp, khi cộng hưởng
- nghĩa là khi tần số tác động của nguồn vào trùng với tần số dao
động riêng của mạch,  = 0:
L 

1
1
1
hay L  2 
2
C
 C 4. . f 2 .C

- trị hiệu dụng điện áp trên các thành phần kháng lớn nhất, bằng
nhau và bằng Q lần trị hiệu dụng điện áp tác động đầu vào
U L U C 

E..L
Q.E ;
r

với Q 
8

 .L
r


(*)
Ở đây:
L.R,C – tương ứng là thành phần điện cảm, điện trở và điện
dung của khung dao động
E – trị hiệu dụng của nguồn điện áp tác động đầu vào
 – tần số góc của nguồn điện áp tác động đầu vào
f – tần số của nguồn điện áp tác động đầu vào
UL, UC – tương ứng là trị hiệu dụng điện áp trên điện cảm, trị
hiệu dụng điện áp trên điện dung
+ Sơ đồ:

0,5

+ Chức năng các thành phần

0,5

Mạch tạo dao động tần số 0 có thể thay đổi được trong một dải
tần số rộng
Điện trở R có giá trị nhỏ để điện áp đầu ra mạch tạo dao động
giữ ổn định
Mạch dao động nối tiếp gồm cuộn cảm cần đo tham số (bao gồm
thành phần điện cảm Lx và điện trở tổn hao rx mắc nối tiếp) mắc
nối tiếp với một tụ điện mẫu C0 có thể điều chỉnh được
Vôn kế V1 dùng để đo điện áp ra mạch tạo dao động và cũng
chính là điện áp tác động đầu vào của mạch dao động nối tiếp
Vôn kế V2 dùng để đo điện áp trên tụ điện mẫu
Thực hiện phép đo
Căn cứ vào tần số công tác ct nơi sử dụng cuộn cảm, đặt tần số 0,25
mạch tạo dao động về tần số công tác 0 = ct
Điều chỉnh tụ điện C0 để mạch cộng hưởng, nghĩa là khi Vôn kế
V2 chỉ giá trị cực đại
Căn cứ vào chỉ thị trên vôn kế V 1 ta xác định được điện áp vào
9

0,25


mạch dao động
Căn cứ vào chỉ thị trên vôn kế V2 ta xác định được điện áp trên tụ
điện C0 là U2
Theo biểu thức (*) :
Q

U2
U1

Lx 
rx 

0,25

(**)

1
4. . f 2 .C 0

0,25

2

l
1
1


Q QC 0 2. . f .Q.C

0,25

Với U1 = const, theo (**) Vôn kế V2 được khắc độ theo giá trị hệ 0,25
số phẩm chất Q. Khắc độ giá trị điện dung C 0 cùng với giá trị
điện cảm Lx tại vị trí điều chỉnh tụ mẫu C0
1-03

Ôm mét là một dụng cụ đo cho phép đo trực tiếp giá trị điện trở. 0,25
Xét sơ đồ đo dòng
Cơ sở lí thuyết
Theo định luật Ôm, R = U/I. Với Ôm mét sơ đồ đo dòng, nếu U 0,25
= const thì căn cứ vào giá trị dòng điện đo được ta xác định được
giá trị điện trở R
Sơ đồ và các thành phần sơ đồ
Sơ đồ Ôm mét (sơ đồ đo dòng)

0,5

Các thành phần của sơ đồ

0,5

En, Rn – Nguồn điện một chiều E với nội trở trong Rn: pin, ắc qui
CT, RCT – Chỉ thị với điện trở trong RCT
Rhc – Điện trở hiệu chỉnh
Rx – Điện trở cần đo
10


Rtđ – Điện trở thang đo
Các thành phần trên được mắc nối tiếp với nhau
Nguyên lí thực hiện

0,5

- Dòng điện chảy qua chỉ thị
I

Rn  RCT

En
 Rhc  Rtđ  R x

Đặt R  Rn  RCT  Rhc  Rtđ - Nội trở của Ôm mét
I

En
R  R x

(*)

- Khắc độ thang đo

0,5

Theo (*), dòng điện qua chỉ thị tỷ lệ nghịch với giá trị điện trở
cần đo, vì vậy khắc độ thang đo điện trở là phi tuyến
Giá trị điện trở đo Rx = 0
I

Rx 0



En
 I max
R

Giá trị điện trở đo Rx = , hở mạch đầu đo
I

R x 



En
0
R

Khắc độ thang đo ngược với khắc độ thang đo dòng điện
- Tác dụng điện trở hiệu chỉnh: khi Rx = 0, nếu nội trở Ôm mét
thay đổi do thay đổi thang đo (Rtđ thay đổi) hay nguồn già hóa

0,5

(tăng nội trở Rn), dòng điện lớn nhất qua chỉ thị thay đổi (I’max 
Imax) dẫn tới kim chỉ thị chỉ giá trị điện trở khác không. Lúc này
cần điều chỉnh thay đổi giá trị điện trở Rhc sao cho nội trở ôm mét
không đổi R = const.
1-04

Sơ đồ

0,5

11


Cấu tạo

0,25

Một ống thủy tinh đã rút hết không khí chứa 3 phần chính: súng
điện tử, hệ thống làm lệch và màn huỳnh quang
Súng điện tử :
Un - điện áp sợi đốt làm nóng Kathode
Kathode K, Anode A1, A2 và lưới điều khiển G tạo thành hệ
thống hội tụ điện tử, tạo ra tia điện tử mảnh
UA1K =300 – 500V, thay đổi điện áp này làm thay đổi độ hội tụ
của tia điện tử đầu ra súng điện tử và theo đó, thay đổi kích
thước điểm sáng trên màn hình
UGK khống chế số lượng điện tử di chuyển từ K tới các Anode, 0,5
khống chế số lượng điện tử tới được màn hình và thay đổi độ
sáng điểm sáng trên màn hình. Trong trường hợp UGK âm lớn, sẽ
không có điện tử nào tới được màn hình và trên màn hình sẽ
không xuất hiện các điểm sáng
Hệ thống làm lệch:

0,5

Hai cặp phiến làm lệch
Cặp phiến làm lệch ngang XX: khi có sự chênh lệch điện áp giữa
các phiến làm lệch ngang UXX thì tia điện tử lệch sang phải hoặc
sang trái, về phía có điện áp dương
Cặp phiến làm lệch dọc YY: khi có sự chênh lệch điện áp giữa
các phiến làm lệch dọc UYY thì tia điện tử lệch lên trên hoặc
xuống dưới, về phía có điện áp dương
UA3K = chục- vài chục kv: cực gia tốc

0,25

Màn huỳnh quang M: phủ một lớp Phốt pho, phát sáng khi có
điện tử chuyển động với vận tốc lớn đập vào, màn hình có tính
chất lưu ảnh, kích thước màn hình cỡ 3 – 7 inche
Nguyên lí hoạt động

0,5

Khi được cấp nguồn, sợi đốt được đốt làm nóng Katot, sau
khoảng thời gian ngắn, Katot được nung nóng sẽ phát xạ nhiệt
điện tử và ở đầu ra súng điện tử xuất hiện tia điện tử mảnh có độ
lớn và kích thước điều chỉnh được nhờ điều chỉnh điện áp trên
lưới và Anot A1.
Tia điện tử bị lệch hướng chuyển động khi đi qua vùng đặt các 0,5
12


phiến làm lệch. Độ lớn góc lệch phụ thuộc vào U XX và UYY. Sau
hệ thống làm lệch, tia điện tử được tăng tốc nhờ anot A3 và đập
mạnh vào màn hình làm cho màn hình phát sáng tại nơi va chạm.
Tọa độ điểm sáng phụ thuộc các điện áp làm lệch UXX và UYY.
1-05

Sơ đồ khối vôn mét điện tử

0,5

Các thành phần sơ đồ

0,25

+ Mạch khuếch đại điện áp xoay chiều
Khuếch đại: tăng độ lớn tín hiệu nhưng không làm thay
đổi dạng tín hiệu.
Nhiệm vụ: Khuếch đại điện áp nhỏ lên mức đủ lớn, đảm
bảo cho sự làm việc của mạch tách sóng.
Yêu cầu về độ bằng phẳng đặc tuyến biên độ tần số.

0,5

Đặc tuyến biên độ tần số: là đường cong biểu diễn sự
phụ thuộc của hệ số khuếch đại theo tần số.
Độ bằng phẳng đặc tuyến biên độ tần số càng cao, các
thành phần tần số khác nhau của điện áp đo được khuếch đại gần
như nhau, đảm bảo nâng cao độ chính xác khi đo. Việc giảm hệ
số khuếch đại ở vùng tần số thấp liên quan tới các thành phần
ghép nối đầu vào. Việc giảm hệ số khuếch đại ở vùng tần số cao
liên quan tới các tụ điện kí sinh.
Khi có sử dụng mạch khuếch đại xoay chiều, dải tần công tác của
vôn mét điện tử phụ thuộc vào độ rộng đặc tuyến biên độ tần số
của mạch khuếch đại xoay chiều
+ Mạch khuếch đại điện áp một chiều

0,25

Nhiệm vụ: Khuếch đại điện áp một chiều.
Yêu cầu về chống trôi điểm không.
Hiện tượng trôi điểm không: Hiện tượng trôi điểm
không là hiện tượng xảy ra khi điện áp vào mạch khuếch đại một
chiều bằng không nhưng điện áp ra khác không. Hiện tượng này
xảy ra do sự thay đổi điểm làm việc khi có sự thay đổi nhiệt độ.
Việc có hiện tượng trôi điểm không ảnh hưởng tới độ chính xác
13

0,5


và độ nhạy của vôn mét điện tử
+ Chỉ thị đo lường: Chỉ thị cơ điện, đo điện áp một chiều, khắc 0,25
độ: hiệu dụng sin.
+ Mạch tách sóng:

0,25

Nhiệm vụ: Biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một
chiều, điện áp ra tỉ lệ Um, U hoặc Ucl.
Mạch tách sóng được sử dụng có thể là mạch tách sóng
biên độ (mạch tách sóng đỉnh), mạch tách sóng hiệu dụng (mạch
tách sóng bình phương) hay mạch chỉnh lưu.
Nguyên lí hoạt động

0,5

 Đo điện áp xoay chiều:
Điện áp xoay chiều cần đo được đưa tới đầu vào mạch khuếch
đại xoay chiều và được khuếch đại lên mức đủ lớn đảm bảo cho
sự hoạt động của mạch tách sóng. Điện áp sau mạch khuếch đại
xoay chiều được đưa tới mạch tách sóng
Mạch tách sóng thực hiện biến đổi điện áp xoay chiều thành điện
áp một chiều, điện áp một chiều có độ lớn tỉ lệ U m, U, Ucl tùy
thuộc loại mạch tách sóng nào được sử dụng : tách sóng biên độ,
tách sóng bình phương hay chỉnh lưu.
Điện áp một chiều sau tách sóng được khuếch đại nhờ mạch
khuếch đại một chiều, sau đó được đưa tới chỉ thị cơ điện và giá
trị điện áp cần đo được chỉ thị dưới dạng giá trị biên độ, hiệu
dụng hay trung bình chỉnh lưu tùy thuộc việc khắc độ thang đo.
 Đo điện áp một chiều:
Điện áp một chiều, thông qua chuyển mạch AC / DC, trực tiếp
đưa tới đầu vào mạch khuếch đại một chiều. Nguyên lý hoạt
động sau đó tương tự như trình bày ở trên.
1-06

Nguyên lý:

0,25

Chuyển đổi điện áp đo một chiều sang tần số
Đo tần số này nhờ sơ đồ đo tần số (về nguyên tắc là mạch đếm
tần số). Phép đo tần số là một trong những phép đo đạt được độ
chính xác cao trong số các phép đo các đại lượng điện.Từ tần số
đo được ta hoàn toàn có thể suy ra được giá trị điện áp một chiều
cần đo
Sơ đồ và các thành phần sơ đồ

0,5
14


Sơ đồ

Các thành phần sơ đồ:

0,25

 Khối thiết bị chuẩn tự động: nguồn điện áp một chiều
mẫu, điện áp ra được chuẩn tự động và có độ chính xác
cao
 Khối nguồn điện áp điều khiển: là các mạch khuếch đại,
suy giảm tạo ra điện áp điều khiển để điều khiển varicap 2
 Mạch tạo dao động LC 1: là mạch tạo ra điện áp luật hình 0,25
sin tần số f1 có độ ổn định tần số cao. Đây là các mạch tạo
dao động kiểu 3 điểm, trong đó có sử dụng varicap làm tụ
điện. Varicap hay diode biến dung là một diode có cấu tạo
đặc biệt, giá trị điện dung giữa hai đầu diode thay đổi phụ
thuộc vào điện áp đặt lên diode. Việc thay đổi điện áp đặt
lên varicap 1 cho phép thay đổi tần số điện áp đầu ra của
mạch tạo dao động LC 1
 Mạch tạo dao động LC 2: cũng là mạch tạo dao động sử
dụng khung dao động LC cho phép tạo ra điện áp luật sin
tần số f2 có độ ổn định tần số cao. Thay đổi tần số điện áp
ra của mạch tạo dao động LC 2 nhờ thay đổi điện áp đặt
vào varicap 2
 Mạch đổi tần: là mạch phi tuyến, điện áp đầu ra mạch đổi 0,5
tần có vô số tần số
f đt  nf1 mf 2

Với f1, f2 là các tần số của điện áp tại các đầu vào mạch đổi
tần
m, n là các số nguyên dương 0, 1, 2,…
Mạch ra mạch đổi tần là mạch lọc tần số, lấy ra điện áp có tần
số
15


f đt  f 1  f 2

Tần số đầu ra mạch đổi tần là tần số thấp, vì vậy dễ dàng thiết
kế được các mạch lọc có hệ số chữ nhật cao, loại bỏ được các
thành phần tần số không cần thiết.
 Khối đếm tần số: cho phép đo được tần số đầu vào và hiển
thị số đo dưới dạng điện áp.
Nguyên lý hoạt động

0,5

Chuyển đổi điện áp – tần số: hai mạch tạo dao động (có
khung dao động LC) và một mạch đổi tần.
Mạch tạo dao động LC 1 tạo ra điện áp luật sin tần số f 1 phụ
thuộc điện áp ra của thiết bị chuẩn tự động. Tần số f1 =const.
Mạch tạo dao động LC 2 tạo ra điện áp luật sin tần số f 2 phụ 0,5
thuộc vào điện áp một chiều cần đo
Hai điện áp sin có tần số f1 và f2 được đưa tới mạch đổi tần. Ở
đầu ra mạch đổi tần nhận được điện áp có tần số
f đt  f 1  f 2

Tần số này chỉ phụ thuộc vào tần số f2, hay điện áp cần đo.
Điện áp sau đổi tần được đưa tới mạch đếm tần số. Mạch đếm 0,25
tần số cho phép xác định tần số điện áp vào. Kết quả ta nhận
được giá trị điện áp một chiều cần đo thông qua xác định tần
số của điện áp đầu ra mạch đổi tần.
 Nhận xét

0,25

 Độ nhạy của vôn mét số biến đổi tần số phụ thuộc vào
điện áp điều khiển của varicap và điện áp này thường
không yêu cầu lớn.
 Độ chính xác cao, phụ thuộc vào độ ổn định của các bộ

tạo dao động LC. Thực tế các thiết bị hoạt động theo sơ
đồ trên cho độ chính xác cỡ  0,2%
1-07

Đối với điện áp một chiều
Khi có điện áp một chiều U đặt lên các phiến tĩnh và phiến động,
năng lượng điện từ tích lũy
0,25
1
Wđt  CU 2
2
Với Wđt_ năng lượng điện từ tích lũy trong cuộn dây
16


C_điện dung tạo bởi các phiến tĩnh và phiến động
Biểu thức moment quay

0,25

dWđt 1 dC 2

U
d
2 d
Ở trạng thái cân bằng, độ lớn moment quay bằng với độ lớn
moment phản kháng
0,25
1 dC 2
D 
U
2 d
Mq 

Với D_hệ số phản kháng riêng của lò xo phản kháng
Từ biểu thức trên suy ra phương trình đặc tính thang đo



1 dC 2
U
2 D d

0,25

Đối với điện áp xoay chiều

u  t  U m sin  t   

0,25

Năng lượng điện từ tức thời tích lũy trong hệ thống
1
Wđt  Cu 2 (t )
2

Moment quay tức thời
Mq 

0,25

dWđt 1 dC 2

u t 
d
2 d

Do cơ cấu cơ điện nói chung và cơ cấu chỉ thị điện từ nói riêng 0,25
chỉ phản ứng với các giá trị trung bình nên ta đi tính giá trị
moment quay trung bình.
Giá trị trung bình và giá trị hiệu dụng của một đại lượng x(t) có 0,25
chu kỳ T được xác định theo biểu thức
T

X tb 

1
x(t )dt
T
0

T

(*)

X hd

1 2

x (t )dt
T
0

(**)

Theo biểu thức (*), biểu thức moment quay trung bình có dạng
T

M qtb 

1
1 1 dC 2
M q dt  
u (t )dt

T 0
T 0 2 d

Biến đổi biểu thức trên ta có

0,25

T

M qtb 

0,25

T

1 dC 1 2
u (t )dt
2 d T 
0
17


Theo biểu thức (**), biểu thức trên có dạng
M qtb 

1 dC 2
U
2 d

Với U là trị hiệu dụng điện áp và
U

Um
2

Ở trạng thái cân bằng, moment quay trung bình và moment phản 0,25
kháng bằng nhau về độ lớn
D 

1 dC 2
U
2 d

Phương trình đặc tính thang đo



1 dC 2
U
2 D d

Nhận xét

0,25

-

Phương trình đặc tính thang đo là như nhau đối với tác
dụng của điện áp một chiều và xoay chiều, vì vậy cơ cấu
đo này có thể dùng để đo cả điện áp một chiều và điện áp
xoay chiều (trị hiệu dụng) mà không cần phải thay đổi
khắc độ thang đo.

-

Góc quay  tỉ lệ với bình phương độ lớn điện áp nên khắc
độ thang đo là phi tuyến

-

Góc quay  phụ thuộc vào dC/d, vì vậy cần tạo dạng các
phiến tĩnh và phiến động sao cho dC/d = const, thuận
tiện cho việc khắc độ thang đo.

1-08

Đây là sơ đồ khối pha mét số đơn giản sử dụng nguyên lý biến 0,25
đổi pha – thời gian
Nguyên lý chung: biến đổi góc lệch pha sang thời gian và lấp đầy 0,25
khoảng thời gian này bằng các xung chuẩn tần số f 0 (hay chu kì
T0). Số lượng xung đếm được cho phép xác định được góc lệch
pha.
Kí hiệu điện áp tại các đầu vào và đầu ra các khối

0,25

Nhiệm vụ chức năng các khối

0,25

- Các mạch tạo dạng xung (TDX1 và TDX2): Biến đổi điện áp
luật sin ở đầu vào thành các xung nhọn ở đầu ra. Các xung nhọn
18


xuất hiện tại các thời điểm điện áp luật sin chuyển từ âm sang
dương qua mức 0.
Mạch phát xung đếm: là mạch tạo ra các xung hẹp, tần số f 0 được
ổn định nhờ thạch anh.
- FlipFlop: tạo ra xung điều khiển đóng mở khóa K

0,25

- Khóa điện tử: thực hiện đóng mở mạch
- Mạch đếm: dùng để đếm số lượng xung đưa tới
- Chỉ thị số: thực hiện giải mã và hiện thị kết quả đo dưới dạng
số
Nguyên lý hoạt động

0,25

Hai điện áp u1 và u2 có dạng sin chu kỳ T, được đưa tới các mạch
tạo dạng xung TDX1 và TDX2. Ở đầu ra các mạch tạo xung xuất
hiện các xung nhọn.
Các xung nhọn này được đưa đến các đầu vào của Trigơ và tạo ra 0,25
ở đầu ra Trigơ một xung có độ rộng t x tỉ lệ thuận với góc lệch pha
cần đo φx. Khóa K được mở trong thời gian tx.
Trong thời gian khóa K mở, từ máy phát xung chuẩn tần số f 0 (có 0,25
ổn định tần số bằng thạch anh), tín hiệu xung có tần số ổn định f 0
(hay chu kỳ T0 = 1/f0) được đưa vào bộ đếm và đến chỉ thị số.
Giản đồ thời gian

0,5

Số xung N đếm được ở bộ đếm là

0,25

N

tx
t
f0
T
T
t x . f 0  x .360 0.
. f 0  x .
f0 
. x
0
0
T0
T
360
360
3600. f

Như vậy, số xung đếm được tỉ lệ thuận với góc pha φ x cần đo khi
f0 và fx là những đại lượng không đổi.
Đặc điểm: Sai số của phép đo này chủ yếu phụ thuộc vào độ 0,25
19


không ổn định của f0 và fx. Ngoài ra còn sai số của việc hình
thành và truyền đi khoảng thời gian tx và sai số do lượng tử hóa
khoảng thời gian tx
Nhược điểm: Kết quả đo phụ thuộc vào tần số f x của tín hiệu cần
đo.

Câu 2 (1 điểm)
Câu
2-01

Đáp án

Điểm

Cđ =913 pF
Cth = 0,924 nF = 924 pF
Sai số tuyệt đối của phép đo điện dung
20

0,25


C C đ  C th
913  924
 11 ( pF )

0,25

Sai số tương đối của phép đo điện dung
C 


C
C th

0,25

 11
924

 0,0119

0,25

hay  L  1,19%
2-02

Rđ = 0,123  = 123 m
Rth = 147 m
Sai số tuyệt đối của phép đo điện trở

0,25

R  Rđ  Rth
123  147
 24 (m)

0,25

Sai số tương đối của phép đo điện trở
R 


0,25

R
Rth
 24
147

 0,163

0,25

hay  R  16,3%
2-03

Sai số tương đối của phép đo điện áp 28,3 V
U 

0,25

CT 1,5%.50


28,3

U 2,650%

0,25

Sai số tương đối của phép đo điện áp 36,8 V

0,25

U 

CT 1,5%.50


36,8

0,25

U 2,038%
21


2-04

Sai số tương đối của phép đo dòng điện 18,7 mA
I 

CT 0,2%.25


18,7

0,25

0,25

 I 0,267%

Sai số tương đối của phép đo dòng điện 1,4 mA
I 

CT 0,2%.25


15,4

0,25

0,25

 I 0,325%

2-05

Nội trở vôn mét ở thang đo 15 V

0,25

RV = Sv.T = 15000.15
= 225000 = 225 (k)

0,25

Nội trở vôn mét ở thang đo 24 V

0,25

RV = Sv.T = 25000.24
0,25

= 600000 = 600 (k)
2-06

Hằng số của công tơ điện

0,25

K = 6000 vòng/kWh
Năng lượng chuyển qua công tơ hay năng lượng tiêu thụ bởi bóng 0,25
đèn
W

N
180

0,03 kWh
K 6000

0,25

Công suất của bóng đèn
P

W
0,03

Tqs 0,75

0,04 kW 40 ( w)

0,25

Công suất tiêu thụ của bóng đèn là 40w

22


2-07

L

Chu kỳ của điện áp luật sin

0,25

2T = L.(Times/div) =8,8 . 0,5ms = 4,4 ms = 4,4. 10-3 s

0,25

T = 2,2.10-3 s
0,25

Tấn số của điện áp luật sin
1
1

T 2,2.10  3
454,55 Hz

F

2-08

0,25

Kẻ các đường thẳng song song với trục tung và trục hoành để tìm
số lượng các điểm cắt ny và nx
0,25

nx= 4

0,25

ny = 6
Do tín hiệu tần số chuẩn đưa tới đầu vào X nên Fx = 1101 Hz

0,25

Tần số tín hiệu cần đo đưa tới đầu vào Y :
Fy 

nx
4
Fx  .1101
ny
6

0,25

Fy 734 Hz

Câu 3 (2 điểm)
23


Câu
3-01

Đáp án
Giá trị trung bình

Điểm
0,5

105  107  113  112  109
I tb 
109,2 ( mA)
5

Các độ lệch
I 1 109,2  105 4,2 (mA)

U 2 109,2  107 2,2 (mA)

U 3 109,2  113  3,8 (mA)

U 4 109,2  112  2,8 (mA)

0,25x5

U 5 109,2  109 0,2 (mA)

Tính độ rõ
(4,2) 2  (2,2) 2  ( 3,8) 2  (  2,8) 2  (0,2) 2
P
 8,96
5
2,993 ( mA)

3-02

RCT = 157 

0,5

0,25
0,25

UCT = 47,26 mV = 47,26.10-3 V
Iđ1 =300 A = 0,3.10-3 A
Iđ2 = 1,5 mA = 1,2.10-3 A
RS1, RA1, RS2, RA2 ?
Giải
0,25

Dòng điện định mức của chỉ thị
I CT 

U CT 47,26.10  3

0,301.10  3 ( A)
RCT
157

+ Trường hợp 1 : Đo dòng điện 0,5 mA

0,25

I đ1 = 0,35.10-3 A < ICT = 0,301.10-3 A  Không cần sử dụng điện
trở sơn hay RS1 = 
Nội trở am mét lúc này RA1 = RCT = 157 ()

0,25

+ Trường hợp 2 : Đo dòng điện 1,2 mA
I đ2 =1,2 mA > ICT = 0,301.10-3 A nên cần mắc thêm điện trở sơn

0,25

Hệ số mở rộng thang đo dòng điện

0,25

Iđ2
1,2.10  3
n2 

3,987
I CT 0,301.10  3

Giá trị điện trở sơn

0,25
24


RS 2 

RCT
157
157


52,561 ()
n 2  1 3,987  1 2,987

Giá trị nội trở của Am mét
R A2 

3-03

0,25

RCT
157

39,378 ()
n2
3,987

Điện áp hiệu dụng : Um 7 2  U 7 V

0,5

Đồng bộ trong, âm, mức dương: tạo điện đồng bộ từ tín hiệu
cần quan sát, vị trí được xác định trên đoạn điện áp đi xuống,
độ lớn bằng điện áp hiệu dụng U
Chu kì điện áp cần quan sát
T

0,25

2
2

0,1.10 3 ( s )
 2000

Số chu kỳ tín hiệu trên màn hình máy hiện sóng
n

Tq
T



0,25

0,5
5
0,1

Ảnh tín hiệu trên màn hình bao gồm 5 chu kỳ tín hiệu, điểm bắt
đầu tương ứng đoạn điện áp đi xuống, độ lớn bằng U =7 (V)

0,5

0,5

3-04

RCT = 317 

0,25

ICT = 1957 A = 1957.10-6 A
Uđ1 = 620 mV = 620.10-3 V
Uđ2 = 17 V
RP1, RV1, RP2, RV2 ?
Giải
0,25

Điện áp định mức của chỉ thị
U CT  I CT .RCT 1957.10  6.317 620,369.10  3 (V )

+ Trường hợp 1 : Điện áp đo 620 mV
U đ1 = 620 mV < UCT = 620,369 mV nên không cần dùng điện trở
25


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×