Bài Giảng
Bài GiảngĐo Lường - Cảm Biến
Đo Lường - Cảm Biến
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ - KỸ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ - KỸ
THUẬT CÔNG NGHIỆP
THUẬT CÔNG NGHIỆP
Khoa: Điện – Điện tử
Khoa: Điện – Điện tửPhần 1
Phần 1Đo lường
Đo lường
Chương 1
Chương 1
Khái Niệm Cơ Bản Trong Kỹ Thuật Đo Lường
Khái Niệm Cơ Bản Trong Kỹ Thuật Đo Lường
I. Định Nghĩa Và Khái Niệm Chung Về Đo Lường
I. Định Nghĩa Và Khái Niệm Chung Về Đo Lường
1. Các định nghĩa về đo lường

b. Đo lường họcĐo lường học là ngành khoa học chuyên nghiên
Đo lường học là ngành khoa học chuyên nghiên
cứu để đo các đại lượng khác nhau, nghiên
cứu để đo các đại lượng khác nhau, nghiên
cứu mẫu và đơn vị đo.
cứu mẫu và đơn vị đo.
c. Kỹ thuật đo lường (KTĐL)
c. Kỹ thuật đo lường (KTĐL)KTĐL là ngành kỹ thuật chuyên nghiên cứu để
KTĐL là ngành kỹ thuật chuyên nghiên cứu để
áp dụng kết quả của đo lường học vào phục vụ
áp dụng kết quả của đo lường học vào phục vụ
sản xuất và đời sống xã hội.
sản xuất và đời sống xã hội.2. Phân loại cách thực hiện phép đo
2. Phân loại cách thực hiện phép đoa. Đo trực tiếp
a. Đo trực tiếp
: là cách đo mà kết quả nhận được trực
: là cách đo mà kết quả nhận được trực
tiếp từ một phép đo duy nhất. Nghĩa là kết quả đo


Là phương pháp được sử dụng trong trường hợp cần đo
Là phương pháp được sử dụng trong trường hợp cần đo
các quá trình phức tạp mà ở đây không thể thiết lập một
các quá trình phức tạp mà ở đây không thể thiết lập một
quan hệ hàm số nào giữa các đại lượng.
quan hệ hàm số nào giữa các đại lượng.
d. Đo hợp bộ
d. Đo hợp bộLà phương pháp có được kết quả đo nhờ giải một hệ
Là phương pháp có được kết quả đo nhờ giải một hệ
phương trình mà các thông số đã biết trước chính là các
phương trình mà các thông số đã biết trước chính là các
số liệu đo được từ các phép đo trực tiếp.
số liệu đo được từ các phép đo trực tiếp.
e. Đo thống kê
e. Đo thống kêLà phương pháp sử dụng cách đo nhiều lần và lấy giá tri
Là phương pháp sử dụng cách đo nhiều lần và lấy giá tri
trung bình để đảm bảo kết quả chính xác. Cách này
trung bình để đảm bảo kết quả chính xác. Cách này
được sử dụng khi đo tín hiệu ngẫu nhiên hoặc kiểm tra
được sử dụng khi đo tín hiệu ngẫu nhiên hoặc kiểm tra
độ chính xác của thiết bị đo.
độ chính xác của thiết bị đo.


- Kết quả đo1. Khái niệm về tín hiệu đo và đại lượng đo
1. Khái niệm về tín hiệu đo và đại lượng đoa. Tín hiệu đo
a. Tín hiệu đo
: là tín hiệu mang thông tin về giá trị của
: là tín hiệu mang thông tin về giá trị của
đại lượng đo
đại lượng đob. Đại lượng đo
b. Đại lượng đo
: là thông số xác định quá trình vật lý của
: là thông số xác định quá trình vật lý của
tín hiệu đo. Do quá trình vật lý có thể có nhiều thông
tín hiệu đo. Do quá trình vật lý có thể có nhiều thông
số nhưng trong mỗi trường hợp cụ thể người ta chỉ
số nhưng trong mỗi trường hợp cụ thể người ta chỉ
quan tâm đến một hoặc một vài thông số nhất định.
quan tâm đến một hoặc một vài thông số nhất định.Ví dụ: để xác định độ rung có thể xác định thông qua một
Ví dụ: để xác định độ rung có thể xác định thông qua một
trong các thông số như: biên độ rung, gia tốc rung, tốc

- Đại lượng đo ngẫu nhiên: là đại lượng đo mà sự
thay đổi theo thời gian không theo một quy luật nhất
thay đổi theo thời gian không theo một quy luật nhất
định nào. Nếu ta lấy bất kỳ giá trị nào của tín hiệu ta
định nào. Nếu ta lấy bất kỳ giá trị nào của tín hiệu ta
đều nhận được đại lượng ngẫu nhiên.
đều nhận được đại lượng ngẫu nhiên.*
*
Phân loại theo cách biến đổi tín hiệu đo
Phân loại theo cách biến đổi tín hiệu đo
:
:
Có hai loại
Có hai loại
tín hiệu đo là tín hiệu đo liên tục hay tương tự và tín
tín hiệu đo là tín hiệu đo liên tục hay tương tự và tín
hiệu đo rời rạc hay số. Khi đó ứng với hai tín hiệu đo
hiệu đo rời rạc hay số. Khi đó ứng với hai tín hiệu đo
này có hai loại dụng cụ đo là dụng cụ đo tương tự và
này có hai loại dụng cụ đo là dụng cụ đo tương tự và
dụng cụ đo số.
dụng cụ đo số.*
*
Phân loại theo bản chất của đại lượng đo

- Đại lượng không điện. Để đo các đại lượng này bằng phương
pháp điện cần biến đổi chúng thành các đại lượng điện.
pháp điện cần biến đổi chúng thành các đại lượng điện.Ví dụ: để đo độ co giãn của vật liệu có thể sử dụng chuyển đổi
Ví dụ: để đo độ co giãn của vật liệu có thể sử dụng chuyển đổi
Tenzo để chuyển sự thay đổi của hình dạng thành sự thay đổi của
Tenzo để chuyển sự thay đổi của hình dạng thành sự thay đổi của
điện trở và đo giá trị điện trở này để suy ra sự biến đổi về dạng
điện trở và đo giá trị điện trở này để suy ra sự biến đổi về dạng

2. Điều kiện đo
2. Điều kiện đo
Các thông tin đo lường bao giờ cũng gắn với môi
Các thông tin đo lường bao giờ cũng gắn với môi
trường sinh ra đại lượng đo. Môi trường ở đây có
trường sinh ra đại lượng đo. Môi trường ở đây có
thể điều kiện môi trường tự nhiên và cả môi
thể điều kiện môi trường tự nhiên và cả môi
trường do con người tạo ra.
trường do con người tạo ra.Khi tiến hành phép đo cần tính đến ảnh hưởng của
Khi tiến hành phép đo cần tính đến ảnh hưởng của
môi trường tự nhiên đến kết quả đo và ngược lại.

+ Đơn vị nhiệt độ:
0
0
K
K+ Đơn vị cường độ ánh sáng: Cd
+ Đơn vị cường độ ánh sáng: Cd + Đơn vị vật chất: mol
+ Đơn vị vật chất: molCác đơn vị khác được định nghĩa thông qua đơn vị cơ
Các đơn vị khác được định nghĩa thông qua đơn vị cơ
bản gọi là đơn vị dẫn xuất.
bản gọi là đơn vị dẫn xuất.* Một số đơn vị dẫn xuất:
* Một số đơn vị dẫn xuất:+ Công suất: W
+ Công suất: W+ Điện dung: F

-6+ mini - m - 10
+ mini - m - 10
-3
-3
…
…4. Thiết bị đo và phương pháp đo
4. Thiết bị đo và phương pháp đoa. Thiết bị đo
a. Thiết bị đo
: là thiết bị kỹ thuật dùng để gia
: là thiết bị kỹ thuật dùng để gia
công tín hiệu mang thông tin đo thành dạng tiện
công tín hiệu mang thông tin đo thành dạng tiện
lợi cho người quan sát.
lợi cho người quan sát.Thiết bị đo gồm: thiết bị mẫu, chuyển đổi đo
Thiết bị đo gồm: thiết bị mẫu, chuyển đổi đo
lường, dụng cụ đo lường, tổ hợp thiết bị đo
lường, dụng cụ đo lường, tổ hợp thiết bị đo
lường và hệ thống thông tin đo lường.

6. Kết quả đoGiá trị xác định bằng thực nghiệm được gọi là ước lượng
Giá trị xác định bằng thực nghiệm được gọi là ước lượng
của đại lượng đo, giá trị gần gía trị thực mà ở điều kiện
của đại lượng đo, giá trị gần gía trị thực mà ở điều kiện
nào đó có thể coi là thực.
nào đó có thể coi là thực.Sử dụng các phương pháp đánh giá sai số để đánh giá kết
Sử dụng các phương pháp đánh giá sai số để đánh giá kết
quả đo.
quả đo.III. Các Phương Pháp Đo
III. Các Phương Pháp Đo1. Phương pháp đo biến đổi thẳng
1. Phương pháp đo biến đổi thẳngLà phương pháp đo có cấu trúc biến đổi thẳng,
Là phương pháp đo có cấu trúc biến đổi thẳng,
không có khâu phản hồi. Quá trình đo là quá
không có khâu phản hồi. Quá trình đo là quá
trình biển đổi thẳng. Thiết bị đo gọi là thiết bị

Trong đó: BĐ: là bộ biến đổi A/D: là bộ chuyển đổi tương tự /số
A/D: là bộ chuyển đổi tương tự /sốSS: là bộ so sánh
SS: là bộ so sánhCT: là cơ cấu chỉ thị
CT: là cơ cấu chỉ thị
Đại lượng cần đo X được đưa qua các khâu biến đổi và
Đại lượng cần đo X được đưa qua các khâu biến đổi và
thành con số N
thành con số N
X
X
. Đơn vị của đại lượng đo X
. Đơn vị của đại lượng đo X
0
0
cũng được
cũng được
biến đổi thành N
biến đổi thành N
0
0
, sau đó được so sánh giữa đại lượng
Hình 1.2: Sơ đồ phương pháp đo kiểu so sánh
Hình 1.2: Sơ đồ phương pháp đo kiểu so sánh
Trong đó: SS: là bộ so sánh
Trong đó: SS: là bộ so sánhBĐ: là bộ biến đổi
BĐ: là bộ biến đổiA/D: là bộ chuyển đổi tương tự /số
A/D: là bộ chuyển đổi tương tự /sốD/A: là bộ chuyển đổi tương số/ tương tự
D/A: là bộ chuyển đổi tương số/ tương tựCT: là cơ cấu chỉ thị
CT: là cơ cấu chỉ thịSS
BĐ
A/D
Δ
Δ
X = X - X
X = X - X
K
K* Có 4 cách so sánh là: so sánh cân bằng, so
* Có 4 cách so sánh là: so sánh cân bằng, so
sánh không cân bằng, so sánh không đồng thời
sánh không cân bằng, so sánh không đồng thời
và so sánh đồng thời.
và so sánh đồng thời.3. Các thao tác cơ bản khi tiến hành phép đo
3. Các thao tác cơ bản khi tiến hành phép đoa. Thao tác tạo mẫu
a. Thao tác tạo mẫu
: là quá trình lập đơn vị tạo ra mẫu biến
: là quá trình lập đơn vị tạo ra mẫu biến
đổi hoặc khắc trên thang đo của thiết bị đo.
đổi hoặc khắc trên thang đo của thiết bị đo.e. Thao tác gia công kết quả đo:
e. Thao tác gia công kết quả đo:
là quá trình xử lý kết quả
là quá trình xử lý kết quả
đo bằng tay hoặc máy tính.
đo bằng tay hoặc máy tính.

IV. Các Đặc Tính Của Thiết Bị Đo Lường
IV. Các Đặc Tính Của Thiết Bị Đo Lường1. Độ nhạy, ngưỡng nhạy, thang đo và khả năng phân
1. Độ nhạy, ngưỡng nhạy, thang đo và khả năng phân
ly.
ly.a. Độ nhạy
a. Độ nhạy
: là sự biến thiên của đại lượng ra khi có sự biến
: là sự biến thiên của đại lượng ra khi có sự biến
thiên của đại lượng vào.
thiên của đại lượng vào.
thì không phân biệt được
thì không phân biệt được
∆Y. Khi đó
∆Y. Khi đó
ε
ε
gọi là ngưỡng nhạy
gọi là ngưỡng nhạy
của thiết bị đo.
của thiết bị đo.Vậy ngưỡng nhạy là giá trị nhỏ nhất của đại lượng cần đo đặt
Vậy ngưỡng nhạy là giá trị nhỏ nhất của đại lượng cần đo đặt
ở đầu vào thiết bị mà ta nhận biết ở đầu ra.
ở đầu vào thiết bị mà ta nhận biết ở đầu ra.

c. Thang đo
c. Thang đo
:
: là phạm vi làm việc của thiết bị đo, trong phạm vi làm
là phạm vi làm việc của thiết bị đo, trong phạm vi làm
việc đó quan hệ giữa đại lượng ra và đại lượng vào
việc đó quan hệ giữa đại lượng ra và đại lượng vào

là giá trị nhỏ nhất mà thiết bị đo
là giá trị nhỏ nhất mà thiết bị đo
được
được* Chú ý: một thiết bị có thể có nhiều thang đo
* Chú ý: một thiết bị có thể có nhiều thang đod. Khả năng phân ly của thiết bị đo:
d. Khả năng phân ly của thiết bị đo:Là quan hệ giữa thang đo D và ngưỡng nhạy
Là quan hệ giữa thang đo D và ngưỡng nhạy
ε
εR = D/
R = D/
ε
εCho biết chia thang chia độ thành bao nhiêu phần có
Cho biết chia thang chia độ thành bao nhiêu phần có
thể nhìn thấy được.
thể nhìn thấy được.

– X
– X
đo
đo

Dùng sai số để đánh giá mức độ chính xác của phép đo
Dùng sai số để đánh giá mức độ chính xác của phép đo
hoặc thiết bị đo (giá trị sai số càng nhỏ thì càng chính
hoặc thiết bị đo (giá trị sai số càng nhỏ thì càng chính
xác)
xác)

* Xét 3 loại sai số cơ bản:
* Xét 3 loại sai số cơ bản:- Sai số tuyệt đối của thiết bị đo:
- Sai số tuyệt đối của thiết bị đo:Δ
Δ
X =
X =
Trong đó: D: là giá trị lớn nhất của thang đo
Trong đó: D: là giá trị lớn nhất của thang đoΔ
Δ
X: giá trị sai số tuyệt đối
X: giá trị sai số tuyệt đối- Sai số tương đối của phép đo: được đánh giá bằng
- Sai số tương đối của phép đo: được đánh giá bằng
phần trăm của tỷ số sai số tuyệt đối và giá trị thực.
phần trăm của tỷ số sai số tuyệt đối và giá trị thực.Vì (X
Vì (X
thực
thực
≈X) nên có:
≈X) nên có: γ
γ
X
X

- Là tiêu chuẩn để đánh giá độ chính xác của thiết bị
- Là tiêu chuẩn để đánh giá độ chính xác của thiết bị
đo. Cấp chính xác của thiết bị đo là giá trị sai số cực
đo. Cấp chính xác của thiết bị đo là giá trị sai số cực
đại mà thiết bị đo đó mắc phải.
đại mà thiết bị đo đó mắc phải.- Người ta quy định cấp chính xác của thiết bị đo
- Người ta quy định cấp chính xác của thiết bị đo
đúng bằng sai số tương đối quy đổi của thiết bị đo đó.
đúng bằng sai số tương đối quy đổi của thiết bị đo đó.γ
γ
%
%=
=
Δ
Δ
X / D.100%
X / D.100%- Cấp chính xác do quốc tế quy định đối với
- Cấp chính xác do quốc tế quy định đối với