Tài liệu dụng cu đo và điều khiển

GIỚI THIỆU CHUNG
Khái quát về kỹ thuật đo
Đo nhiệt độ
Đo áp suất
Đo lưu lượng
Đo mức chất lỏng và vật liệu rời
Điều kiển tự động
MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN
Ví dụ
I = 15 A
m = 150 kg
Phân loại đo lường theo các cơ sở sau
Lĩnh vực đo : Đại lượng cơ học, đại lượng nhiệt, điện, hóa lý…
Đặc tính đại lượng cần đo : Các đại lượng biến thiên chậm/ nhanh
Mục đích đo : đo thực nghiệm/ dùng trong điều khiển tự động…
Phương pháp đo : đo trực tiếp/ gián tiếp/đo hợp bộ/đo 1 lần…

ĐO LƯỜNG
Điều kiện đo
Điều kiện cần : Điều kiện để thực hiện đo lường
Điều kiện đủ : Để phép đo có độ chính xác cao
Các hệ đơn vị đo khác nhau trên thế giới hiện nay
CGS (centimeter Gramme Seccond)
Hệ Anh (English)
Hệ MKS (Meter Kilogram Second)
Hệ MKSA (Meter Kilogram Second Ampere)
Hệ Á Đông (thước, tấc, yến, tạ, sào, mẫu…)
Hệ phi tổ chức (gang tay, sào đứng, bước chân …)
Hệ đơn vị đo lường quốc tế SI (International System of Units)
Từ các đơn vị đo cơ bản trên ta có các đơn vị kéo theo
Cách viết ký hiệu, đơn vị đo

g, cm, kg, kg/cm2….
Đơn vị đo mang tên các nhà bác học : N (Newton), W (Walt), J (Joule)…
Trong các tài liệu, đơn vị đo được viết đứng trong khi ký hiệu các đại lượng vật lý hay hóa học luôn được in nghiêng.
Ví dụ :
I = 15 A
m = 200 kg

Ngoài ra còn một số định nghĩa thú vị về đơn vị đo lường trong hệ SI
(bảng 1.3 / tr 16)
TÍN HIỆU ĐO VÀ CHUYỂN ĐỔI TÍN HIỆU ĐO

Tín hiệu đo: Nhiệt độ, điện trở, cường độ dòng điện, áp suất, âm thanh…và có thể chia làm 2 loại : Tin hiệu điện/ tín hiệu cơ
Tín hiệu đo có thể chuyển sang 2 dạng hiển thị : Tín hiệu điện, tín hiệu cơ
(chèn hình đồng hồ áp suất/ đồng hồ điện tử
Chuyển đổi tín hiệu đo
Các phương pháp đo (phân loại)

Theo nguyên lý đo
Biến đổi thẳng



Biến đổi có phản hồi






Cách thực hiện phép đo
Đo trực tiếp / Đo gián tiếp
Đo 1 lần / Đo nhiều lần
Đo tiếp xúc/ Đo không tiếp xúc
X
CĐT 1
CĐT 2
CĐT n
YT1
YT2
YTn
CĐN 2
CĐN 1
CĐN m
YN
YN1
YNm
Phương tiện đo (phân loại)

Dựa trên cơ sở đại lượng đo
Phương tiện đo các đại lượng cơ học
Phương tiện đo các đại lượng nhiệt
Phương tiện đo các đại lượng điện
Phương tiện đo các đại lượng hóa lý

Dựa trên phương pháp đo
Phương tiện đo theo nguyên lý biến đổi thẳng/phản hồi
Phương tiện đo theo nguyên lý tiếp xúc/không tiếp xúc
…..

Dựa trên cách hiện thị kết quả đo
Phương tiện đo chỉ thị số/tự ghi/tương tự…
Phương tiện đo hiển thị tại chỗ/ truyền đi xa.
Cấu trúc của phương tiện đo
Cảm biến & bộ chuyển đổi sơ cấp
Mạch đo
Bộ hiển thị
Mạch đo
Mạch tỉ lệ
Mạch khuếch đại
Mạch gia công và tính toán
Mạch so sánh
Mạch tạo hàm
Mạch biến đổi A/D, D/A
Bộ hiển thị
Hiển thị bằng kim chỉ thị

Hiển thị bằng dụng cụ ghi

Hiển thị bằng số
Tính chất cơ bản của phương tiện đo
Tính chất tĩnh & tính chất động
Tính chất tĩnh của phương tiện đo là hàm số xác lập mối quan hệ giữa các đại lượng đầu vào và đại lượng đầu ra trong điều kiện làm việc.
Tính chất động phản ánh mối quan hệ giữa đại lượng đầu vào và đại lượng đầu ra trong chế độ chuyển tiếp

Độ tin cậy (reliability)
Là khả năng của hệ thống thực hiện chức năng đo lường ở điều kiện ổn định trong một khoảng thời gian nhất định

Sai số phương tiện đo
Sau khi được xuất xưởng chế tạo, thiết bị đo lường sẽ được kiểm duyệt chất lượng, được chuẩn hóa theo cấp tương ứng và sẽ được phòng kiểm nghiệm định cho cấp chính xác sau khi được xác định sai số cho từng tầm đo của thiết bị.
Các cấp chuẩn hóa:
Cấp 1 (Chuẩn quốc tế) : các thiết bị đo lường được định chuẩn tại trung tâm đo lường quốc tế đặt tại Paris (pháp)
Cấp 2 (Chuẩn quốc gia) : các thiết bị đo lường được chuẩn hóa tại các viện định chuẩn quốc gia.
Cấp 3 (Chuẩn khu vực) : trong một quốc gia có thể có nhiều trung tâm định chuẩn cho từng khu vực ( standard zone center )
Cấp 4 (Chuẩn phòng thí nghiệm) : trong từng khu vực chuẩn hoá sẽ có những phòng thí nghiệm được công nhận để chuẩn hoá các thiết bị đo được dùng trong sản xuất công nghiệp
 
 
Ví dụ 1 : Dùng đồng hồ đo áp suất có tầm đo 10 Mpa với cấp chính xác là 1,0 để đo áp suất khoảng 2 MPa. Hãy xác định sai số tầm đo trong trường hợp này?.
 
Ví dụ 2 : cũng với bài toán như ở ví dụ 1, nếu dùng đồng hồ đo áp suất đó để đo áp suất khoảng 9MPa thì sai số tầm đo là bao nhiêu?
 
Sai số khi thực hiện phép đo
Sai số hệ thống
Là sai số được duy trì ở kết quả đo lường khi sự đo lường được lặp đi lặp lại trong cùng một điều kiện làm việc. Sai số này có thể do phương tiện đo, phương pháp đo, môi trường, chủ quan từ phía người đo…
Hạn chế sai số hệ thống bằng cách chuẩn bị tốt trước khi đo, lựa chọn phương pháp đo phù hợp và xử lý kết quả sau khi đo.
Sai số ngẫu nhiên
Sai số này hoàn toàn khác hẳn với sai số hệ thống. Khi sự đo lường lặp đi lặp lại thì trị số sai số này khác nhau. Muốn tính toán sai số ngẫu nhiên này thì phải dùng đến lý thuyết xác suất và thống kê.
Trong kỹ thuật khi số lần đo (n) từ 2  20 : phân bố sai số ngẫu nhiên theo quy luật phân bố Student. Còn khi n lớn hơn 20 thì phân bố Student sẽ tiến gần đến quy luật phân bố Gauss (phân bố chuẩn).


 
 
 
1 Xác định chiều cao trung bình của anh (chị) này?
2. Tính bình phương độ lệch chuẩn