Phương pháp đo gốc pha của tín hiệu

Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử

Điện- Điện tử



Giáo trình Đo lường



Ta đăt (U1(t) và U2(t) vào các bản cực Y của hai kênh, điều chỉnh cho hai tín hiệu

trùng nhau theo trục thời gian t và trên cùng một trục toạ độ (hình 10.2). Ta thấy rằng A và C

là điểm qua zêrơ của tín hiệu U 1t), B là điểm qua Zêro của U2(t) Các đoạn thẳng ab và ac

tương ứng với các khoảng thời gian t và T. Từ đó ta tính được góc lệch pha cần đo.





t

AB

360 0 (

)360 0

T

AC



Hình 10.2: Hai tính hiệu lệch pha

* Chú ý: Khi kết thúc phép đo ta tiến hành thứ tự như sau:

+ Điều chỉnh máy phát sóng tín hiệu chuẩn về trạng thái nghỉ .

+ Điều chỉnh máy hiện sóng về trạng thái tĩnh.

+ Ngắt nguồn cung cấp cho các thiết bị .

+ Tháo cáp đấu nối giữa các thiết bị đo.

3. Sử dụng dao động ký để đo tần số của tín hiệu:

Phương thức 2 tia (DUAL) của việc đo sự khác nhau về pha giữa 2 tín hiệu cùng tần

số rất chính xác và dễ dàng hơn sử dụng phương thức X-Y( Lisajous).

Thực hiện đo:

b1) Đặt cơng tắc VERT MODE vị trí DUAL, và sử dụng những điều khiển vị trí dọc

để điều khiển vị trí cả những tia thẳng hàng theo đường tâm của ô lưới.Để tín hiệu tần số

thấp, kéo cơng tắc HOLDOFF ra để chọn chế độ CHOP.

b2) Kết nối tín hiệu tham khảo đến đầu nối ngõ vào CHA và tín hiệu so sánh đến đầu

nối ngõ vào CHB.Sử dụng cáp đồng trục( với những que đo) mà có thời gian trễ bằng

nhau(hoặc chiều dài vật tương tự nhau cùng loại cáp).

b3) Đặt những công tắc VOLTS/DIV của CHA và CHB và những mức tín hiệu ngõ

vào mà hiển thị cả hai khoảng 4 ô chiều cao.

b4) Đặt công tắc TIME/DIV ở một giá trị quét mà hiển thị một chu kỳ của dạng sóng tham

khảo.

b5) Xoay <> Position và VAR( quét) điều khiển cho đến một chu kỳ của tín hiệu

tham khảo chiếm giữ chính xác 8 ơ giữa những đường lưới thứ 1 và thứ 9 . Mỗi ô theo chiều

GVBS: Trần Văn Đạt



Trang 64



Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử

Giáo trình Đo lường

Điện- Điện tử

ngang của lưới bây giờ tương ứng với 450 .Sử dụng chia cắt theo chiều ngang giữa những



đường cắt ngang0(hoặcđỉnh)để đo góc pha.

Sự chênh lệch pha = Sự chênh lệch theo chiều ngang( số ô) * 450 /div



Ví dụ:

Sự chênh lệch pha =

1.7* 450 /DIV = 76.50



Trong phần này học sinh sẽ được rèn luyện kỹ năng kết nối giữa nguồn tín hiệu cần

đo và các thiết bị đo.

Rèn luyện thao tác đo, đọc giá trị tần số của các dạng tín hiệu.

Học sinh thực hành đo kiểm tần số tín hiệu của mát phát tín hiệu chuẩn và trên các

mạch điện tử thơng dụng như mạch khuếch đại tín hiệu dung transistor, mạch xén, mạch

cắt…

C. Câu hỏi:

1/ Trình bày sơ đồ đấu nối thiết bị và phương pháp đo góc pha của tín hiệu?

2/ Trình bày các bước đo góc pha của tín hiệu?

3/ Trình bày cách bảo quản máy đo góc pha của tín hiệu?



GVBS: Trần Văn Đạt



Trang 65



Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử

Điện- Điện tử



Giáo trình Đo lường



Bài 11

MÁY ĐẾM TẦN SỐ

A. MỤC TIÊU BÀI HỌC:

Học xong bài này học viên sẽ có khả năng:

- Trình bày đúng cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy đếm tần số

- Sử dụng thành thạo máy đém tần số để đo tần số của tín hiệu trong lĩnh vực sửa

chữa thiết bị điện tử

- Bảo quản tốt máy đếm tần số.

B. NỘI DUNG CHÍNH:

1 . Cấu tao, chức năng và nguyên lý hoạt động của máy đếm tần số

1.1. Công dụng của máy đếm tần số trong lĩnh vực sửa chữa thiết bị điện tử:

Tần số và góc pha là đại lượng đặt trưng cho q trình dao động có chu kỳ. Tần số

được xác định bởi số chu kỳ lập lại của tín hiệu trong một đơn vị thời gian. Với các kỹ thuật

tiên tiến hiên nay, các phép đo chính xác nhất được quy về đo tần số do số chuẩn có thể đạt

độ chính xác cao với sai số 10  13 10  12 mà các đại lượng mẫu khác khó đạt được. Mặt khác

viêc so sánh tần số có những biện pháp đạt độ phân ly cao, có thể truyền đi dể dàng.

Chu kỳ là khoảng thời gian nhỏ nhất mà giá trị của tín hiệu lập lại độ lớn của nó thoả

mãn phương trình:

u(t) = u(t + T)

Nếu gọi T là chu kỳ của tín hiệu, f là tần số của tín hiệu đó ta có:

GVBS: Trần Văn Đạt



Trang 66



Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử

Điện- Điện tử



F=



Giáo trình Đo lường



1

T



Tần số góc của tín hiệu được xác định bằng biểu thức:

 = 2 f

Dải của tần số được sử dụng trong các lĩnh vực khác nhau như trong vơ tuyến điện ,tự

động hố, thơng tin liên lạc và thay đổi từ một phần Hz đến GHz. Việc lựa chọn phương

pháp đo tần số được xác định tuỳ theo khoảng đo, độ chính xác yêu cầu ,dạng đường cong

cơng suất của nguồn tín hiệu...

Để đo tần số có thể thực hiện theo hai phương pháp: phương pháp biến đổi thẳng và

phương pháp so sánh .Các dụng cụ dùng để đo tần số được gọi là tần số kế. Tần số ,chu kỳ

và góc pha liên quan chặt chẽ với nhau theo biểu thức:

 =  2

T

 - Góc lệch pha giữa 2 tín hiệu

Với :

 -Khoảng thời gian lệch nhau giữa hai tín hiệu



Vì vậy việc đo tần số và pha được quy về đo tần số f và khoảng thời gian  .

Giả sử có hai tín hiệu dao động x 1 (t) và x 2 (t) trong đó:

x 1 = X 1m cos( 1t +  1 )

x 1 = X 2 m cos(  2 t +  2 )

X m - biên độ của dao động ; 1 ,  2 tần số góc của dao động.

t +  - pha của dao động (trong đó  - góc lệch ban đầu )

Ta có góc lệch pha của 2 tín hiệu trên được tính như sau:

 =  1 -  2 khi 1  2

 = 1 



1

 2 nếu 1 n 2 ( n là số nguyên lí hoạt động)

2



hoặc  = -  2 



2

1

1



Thơng thường góc lệch pha được tính bằng đơn vị gradinan hoặc độ. Khoảng thời

gian được tính bằng đơn vị giây (S). Có hai phương pháp đo góc lệch pha đó là phương pháp

biến đổi thẳng và phương pháp bù.

1.2. Cấu tạo các thông số kỹ thuật của máy đếm tần số:

Tần số kế điện tử là dụng cụ để đo tần số âm tần và cao tần mà các tần số kế cơ điện

không đo được, đó là dụng cụ phối hợp giữa cơ cấu đo từ điện với các bộ biến đổi để thực

hiện biến đổi tần số thành dòng điện 1 chiều.

GVBS: Trần Văn Đạt



Trang 67



Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử

Điện- Điện tử



Giáo trình Đo lường



Hình 8.1a): Sơ đồ ngun lý của một tần số kế điện tử

Khi khóa K ở vị trí 1 tụ C được nạp điện đến điện áp U của nguồn điện.

Điện tích nạp:

Q = CU

Khi khóa K ở vị trí 2 tụ C phóng điện qua cơ cấu từ ( cấu tạo). Nếu vị trí của khoá K

được thay đổi với tần số bằng tần số đo fx thì giá trị dòng điện trung bình đi qua cơ cấu đo:

It b Qf X CUf . X

Từ biểu thức nếu C và U là đại lượng không đổi ta thấy rằng dòng điện đi qua dụng

cụ đo tỉ lệ với tần số đo và có thể khắc phục trực tiếp theo đơn vị tần số.

1.3. Nguyên lý hoạt động lý hoạt động của máy đếm tần số:

Trong các tần số kế điện tử khoá K được thay bằng khố điện tử nhờ một transistor

(hình 8- 1b)

Điện áp có tần số cần đo Ufx được đưa qua bộ tạo xung TX.

Khi chưa có xung đặt vào bazơ của transistor, transistor ở chế độ khoá và tụ C được

nạp đến điện áp U với tích điện q = CU.

Khi có xung vào bazơ của transistor T, transistor làm việc ở chế độ thơng, tụ C được

phóng điện qua T, diode D2 và cơ cấu đo (CT) chỉ thị được khắc độ giá trị tần số.

Tần số kế loại này được dùng để đo tần số tín hiệu hình sin từ 10Hz 500KHz với sai

số 2% . Nếu tín hiệu xung có thể đo với giả tần 10Hz 20KHz, sai số 2%

2. Sử dụng máy đếm tần số để đo tần số của tín hiệu

Bước 1. Xác định nguồn tín hiệu cần đo tần số

GVBS: Trần Văn Đạt



Trang 68



Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử

Điện- Điện tử



Giáo trình Đo lường



- Xác định đúng lối ra và trở kháng ra của nguồn tín hiệu cần được đo tần số .

- Xác định được biên độ của tín hiệu cần được đo tần số.

- Xác định đúng mức điện áp cung câp cho nguồn tín hiệu

Bước 2. Chọn thiết bị đo .

- Chọn máy đếm tần số có nguồn cung cấp phù hợp với mạng điện công nghiệp tại

nơi làm việc.

- Chọn máy đếm tần số có trở kháng vào phối hợp tốt với trở kháng ra của nguồn tín

hiệu cần đo tần số.

- Chọn máy đếm tần số có dải tần số đếm bao trùm tần số của nguồn tín hiệu cần đo

(trong phán đoán).

Bước 3. Thiết lập sơ đồ đấu nối các thiết bị đo

- Sơ đồ đấu nối thiết bị đo được thiết kế rỏ ràng ngắn gọn dể hiểu.

- Dể đấu nối.

Bước 4. Điều chuẩn thiết bị trước khi đo

- Điều chuẩn máy phát tần số chỉ thị giá tri F= 0 ở tại trạng thái tỉnh.

- Điều chuẩn bộ đếm xung phải có giá trị trên bộ chỉ thị N = 0 khi chưa có tín hiệu

cần đo đưa vào.

Bước 5. Tiến hành đo.

- Đấu nối thiết bị theo sơ đồ đã được thiết lập.

+ Đấu nối đúng nguồn cung câp.

+ Đấu nối đúng đường chuyển dẫn tín hiệu cần đo tần số đến máy đếm.

- Điều chỉnh thiết bị.

+ Điều chỉnh mức hạn chế tín hiệu ở đầu vào sao cho phù hợp với độ nhạy của máy

đếm tần số.

+ Điều chỉnh tần số tín hiệu chuẩn đế số xung đếm được lá số chẳn.

- Đọc và lưu giữ kết quả đo.

+ Đọc đúng chính xác tần số máy phát sóng chuẩn.

+ Đọc chính xác số xung đếm được trên bơ chỉ thị.

+ Tính tần số của tín hiệu cần đo: f =F.N (Trong đó F là tần số của xung chuẩn,N là số

xung đếm được, f là tần số của tín hiệu cần đo).

Bước 6. Kết thúc đo.

Thao tác theo thứ tự:

+ Ngắt nguồn tín hiệu đã được đo tần số ra khỏi máy đếm tần số.

+ Điều chỉnh máy phát tần số chuẩn về trạng thái tĩnh.

GVBS: Trần Văn Đạt



Trang 69