Tài liệu đo lường điệ n tử

KHOA ĐIỆ N TỬ - VIỄN THÔNG
BỘ MÔN ĐIỆ N TỬ

ĐO LƯỜNG ĐIỆ N TỬ

Biên soạ n: Dư Quang Bình

ĐÀ NẴ NG — 2000
ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬ 1

CHƯƠNG 1: PHĨP ĐO VĂ KỸ THUẬT ĐO ĐIỆN TỬ

Đo lường điện tử lă phương phâp xâc định trị số của một thông số năo đó ở một cấu
kiện điện tử hay hệ thống điện tử. Thiết bị dùng để xâc định giâ trịđược gọi lă thiết bị
đo, chẳng hạn, đồng hồđo nhiều chức năng [multimeter] dùng đểđo trị số của điện trở,
điện âp, vă dòng điện trong mạch điện.
Kết quảđo tuỳ thuộc văo hạn chế của thiết bịđo. Câc hạn chếđó sẽ lăm cho giâ trịđo
được (hay giâ trị biểu kiến) hơi khâc nhẹ với giâ trịđúng (tức lă giâ trị tính toân theo
thiết kế). Do vậy, để quy định hiệu suất của câc thiết bịđo, cần phải có câc định nghĩa về
độ chính xâc [accuracy], độ rõ [precision], độ phđn giải [resolution], độ nhạy [sensitivity]
vă sai số [error] .
1.1 ĐỘ CHÍNH XÂC [accuracy].
Độ chính xâc sẽ chỉ mức độ gần đúng mă giâ trịđo được sẽđạt so với giâ trịđúng của
đại lượng cần đo. Ví dụ, khi một trị số năo đó đọc được trín đồng hồđo điện âp
[voltmeter] trong khoảng từ 96V đến 104V của giâ trịđúng lă 100V, thì ta có thể nói
rằng giâ trịđo được gần bằng với giâ trịđúng trong khoảng ± 4%. Vậy độ chính xâc của
thiết bịđo sẽ lă ± 4%. Trong thực tế, giâ trị 4% của ví dụ trín lă 'độ không chính xâc ở
phĩp đo' đúng hơn lă độ chính xâc, nhưng dạng biểu diễn trín của độ chính xâc đê trở
thănh chuẩn thông dụng, vă cũng được câc nhă sản xuất thiết bịđo dùng để quy định khả
năng chính xâc của thiết bịđo lường. Trong câc thiết bịđo điện tử số, độ chính xâc bằng
± 1 sốđếm cộng thím độ chính xâc của khối phât xung nhịp hay của bộ gốc thời gian.
a) Độ chính xâc của độ lệch đầy thang.
Thông thường, thiết bịđo điện tử tương tự thường có độ chính xâc cho dưới dạng phần
trăm của độ lệch toăn thang đo [fsd - full scale deflection]. Nếu đo điện âp bằng đồng hồ
đo điện âp [voltmeter], đặt ở thang đo 100V (fsd), với độ chính xâc lă ± 4%, chỉ thị sốđo
điện âp lă 25V, sốđo sẽ có độ chính xâc trong khoảng 25V ± 4% của fsd, hay (25 - 4)V
đến (25 + 4)V, tức lă trong khoảng 21V đến 29V. Đđy lă độ chính xâc ± 16% của 25V.
Điều năy được gọi lă sai số giới hạn.
Ví dụ trín cho thấy rằng, điều quan trọng trong khi đo lă nín thực hiện câc phĩp đo gần
với giâ trị toăn thang đo nếu có thểđược, bằng câch thay đổi chuyển mạch thang đo. Nếu
kết quảđo cần phải tính toân theo nhiều thănh phần, thì sai số giới hạn của mỗi thănh
phần sẽđược cộng với nhau để xâc định sai số thực tế trong kết quảđo. Ví dụ, với điện
trởR có sai số± 10% vă dòng điện I có sai số± 5%, thì công suất I2R sẽ có sai số bằng 5

+ 5 + 10 = 20%. Trong câc đồng hồ số, độ chính xâc được quy định lă sai sốở giâ trịđo
được ± 1 chữ số. Ví dụ, nếu một đồng hồ có khả năng đo theo 3 chữ số hoặc 3 ½ chữ số,
thì sai số sẽ lă 1/103 = 0,001 = ± (0,1% + 1 chữ số).

b) Độ chính xâc động vă thời gian đâp ứng.
Một số thiết bịđo, nhất lă trong công nghiệp dùng đểđo câc đại lượng biến thiín theo
thời gian. Hoạt động của thiết bịđo ở câc điều kiện như vậy được gọi lă điều kiện lăm
việc động. Do vậy, độ chính xâc động lă độ gần đúng mă giâ trịđo được sẽ bằng giâ trị
đúng mă nó sẽ dao động theo thời gian, khi không tính sai số tĩnh.
Khi thiết bịđo dùng đểđo đại lượng thay đổi, một thuật ngữ khâc gọi lă đâp ứng thời
gian được dùng để chỉ khoảng thời gian mă thiết bịđo đâp ứng câc thay đổi của đại
lượng đo. Độ trì hoên đâp ứng của thiết bịđo được gọi lă độ trễ[lag].
1.2 ĐỘ RÕ [precision].
Độ rõ của thiết bịđo lă phĩp đo mức độ giống nhau trong phạm vi một nhóm câc số liệu
đo. Ví dụ, nếu 5 phĩp đo thực hiện bằng một voltmeter lă 97V, 95V, 96V, 94V, 93V, thì
giâ trị trung bình tính được lă 95V. Thiết bịđo có độ rõ trong khoảng ± 2V, mă độ chính
xâc lă 100V - 93V = 7V hay 7%.
Độ rõ được tính bằng giâ trị căn trung bình bình phương của câc độ lệch. Ở ví dụ trín,

BIÍN SOẠN DQB, B/M ĐTVT-ĐHKT CHƯƠNG I: PHĨP ĐO VĂ KỸ THUẬT ĐO ĐIỆN TỬ