TRƯỜNG ĐẠI HỌC
KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
KHOA ĐIỆN TỬ
Bộ môn: Đo lường & ĐKTĐ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC

Thái nguyên ngày tháng năm 2008

ĐÁP ÁN NGÂN HÀNG CÂU HỎI THI CỦA CÁC HỌC PHẦN
ĐÀO TẠO THEO HỆ THỐNG TÍN CHỈ
KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG 1a
1. Mã số học phần: 40251
2. Số tín chỉ:03
3. Ngành (chuyên ngành ) đào tạo:
Kỹ thuật điện, SPKT điện

4. Nội dung đáp án:
4.1. CÂU HỎI LOẠI 1 (2 ĐIỂM)
1. Trình bày sơ đồ cấu trúc thiết bị đo kiểu so sánh.
Đáp án:
1.1. cấu trúc thiết bị đo kiểu so sánh (0,5 điểm)
Trong thiết bị đo kiểu so sánh đại lượng vào x thường được biến đổi thành đại lượng
trung gian y
x
qua một phép biến đổi T:
y
x
= T.x
Sau đó y

0≠→∆
ε
y
1

1.3. Phân loại phương pháp đo căn cứ vào cách tạo điện áp bù (0,75 điểm)
a) Phương pháp mã hoá thời gian
Trong phương pháp này đại lượng vào y
x
= const còn đại lượng bù y
k
cho tăng tỉ lệ với
thời gian t:
y
k
= y
0.
t (y
0
= const)
Tại thời điểm cân bằng
y
x
= y
k
= y
0

=

0
1
b) Phương pháp mã hoá tần số
xung.
- Trong phương pháp này đại
lượng vào y
x
cho tăng tỉ lệ với đại
lượng cần đo x và khoảng thời gian t: y
x
= t.x, còn đại lượng bù y
k
được giữ không đổi.
Tại điểm cân bằng có:

2
y
x
=x.t
x
= y
k
=const
Suy ra f
x
= 1/t
x
= x/y

o

gọi là bước lượng tử.
T=const gọi là xung nhịp.
Ta có: Y
k
= y
o

()
∑
=
−
n
i
iTt
1
1
Tại điểm cân bằng đại lượng vào y
x
được biến thành số xung N
x
.
y
x
= N
x
. y
0
Sai số của phương pháp này là không lớn hơn một bước lượng tử .

hơn sai số cơ bản của thiết bị.
Tổn hao năng l
ợng với mạch đo dòng áp là:
P
A
= R
A
. I
2
.
P
U
= U
2
/ R
V
.
Vậy ta tạm tính sai số phụ do ảnh hởng của tổng trở vào là:

I
= R
A
/ R
t
;
U
= R
t
/ R
V

V
= 100 k. Vy in ỏp o c:

4

55
'
2
55
55
2
5
2
1
55
2
100 10 .10
33,3( )
10 .10
10 10
10
10 10
V
VAO
V
V
V
RR
U
UU V

W là số vòng dây
I là trị số dòng điện
- Ta thấy 2 cạnh của khung dây cùng chịu tác dụng của lực F nhưng ngược chiều nhau
nên sẽ tạo ra mômen quay M
q
quay khung dây lệch khỏi vị trí ban đầu một góc α. M
q

được tính theo biểu thức:

5
M
q
=
2
2
d
F BldWI BSWI==

d: Kích thước ngang của khung dây
.Sd=
:
l
diện tích bề mặt khung dây
Khi khung dây quay thì lò xo phản sẽ sinh ra mômen phản được tính:
M
p
= D.
α


3.2.loại cơ cấu có hai khung dây động(Logomet từ điện) (1 điểm)
1. Hình vẽ (0,5 điểm) 2. Nguyên lý làm việc (0,5 điểm)
Khi ta cho các dòng một chiều I
1
,
I
2
chạy vào các cuộn dây động. Dưới tác dụng của từ trường nam châm vĩnh cửu sẽ tạo ra
các mô men quay M
1
, M
2
với:
M
1
= B
1
S
1
W
1

S
1
W
1
I
1
;
B
2
= f
2
( )
α

--> M
2
=
( )
α
2
f
.S
2
W
2
I
2
.

6

1
2
222
111
I
I
WSf
WSf
=



Gii phng trỡnh ny ta tỡm c quan h:

=








1
2
I
I
f
e

Năng lợng từ trờng tích luỹ trong lòng cuộn dây là:

2112
2
22
2
11
2
1
2
1
IIMILILW
e
++=7
Trong đó L
1
, L
2
là điện cảm của các cuộn dây và chúng không phụ thuộc vào góc
quay . M
12
là hỗ cảm của hai cuộn dây, M
12
thay đổi khi phần động quay.
Mô men quay M

2
=I
2m
sin(t-)
Do phần động có quán tính mà không kịp thay đổi theo giá trị tức thời cho nên thực
tế lấy theo giá trị trung bình trong một chu kỳ:
M
q
=

T
o
q
dt)t(M
T
1
=


T
mm
dt
d
dM
ttII
T
0
12
21
)sin(sin

q
==

Khi M
q
= M
p





cos
21
12
II
d
dM
= D


Vậy



cos...cos
1
21121
12
IIKII

,
M
q2
.
Hình 2.7 Lôgômét điện động

8







=






=


22
2
2
11
1
1








=






=









11
22
2
1
22
2



=
11
22
cosI
cosI
f

Với I
1,
I
2
là các giá trị hiệu dụng của các dòng điện i
1
, i
2
;

1
,

2
là góc lệch pha giữa
dòng điện i , i
1
và i , i
2

5. Trỡnh by mch bin i t c s 10 sang ch th 7 thanh

2
) 1 1 0 1 1 0 1
3 (X
3
) 1 1 1 1 0 0 1
4 (X
4
) 0 1 1 0 0 1 1
5 (X
5
) 1 0 1 1 0 1 1
6 (X
6
) 1 0 1 1 1 1 1
7 (X
8
) 1 1 1 0 0 0 0

9
8 (X
8
) 1 1 1 1 1 1 1
9 (X
9
) 1 1 1 1 0 1 1

Từ bảng trạng thái ta có thể viết đợc phơng trình nh sau (với số thứ tự các thanh
nh phần trớc) (1 im)
Y
1

7
+ X
8
+ X
9

Y
3
= X
0
+ X
1
+X
3
+X
4
+ X
5
+ X
6
+X
7
+ X
8
+ X
9

Y
4
= X

4
+ X
5
+ X
6
+ X
8
+ X
9

Y
7
= X
2
+X
3
+X
4
+ X
5
+ X
6
+ X
8
+ X
9

Từ đây ta có thể thiết lập mạch logic sau:
OR


X
6
X
8
X
3
X
5
X
7
X
9
Y
1
OR

Hình 2.18 Mạch biến đổi từ
mã thập phân sang chỉ thị 7 thanh 6. Tớnh toỏn sai s ngu nhiờn vi s ln o cú hn (n 30 ).(2 im)

10
Đáp án:
Quá trình gia công được tiến hành theo các bước như sau:
+ Bước1: Tính giá trị trung bình
Kỳ vọng toán học được lấy là trung bình cộng của n lần đo.
[]
n
x

nn
δ
σ
==
−
==
− −
∑∑
=
1
2
11
−
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−
∑∑
==
n
n
x
x
n
i
n
i

∑ ∑

+ Bước 5: Sai số ngẫu nhiên được tính:
∆x = k
st
.
x
σ

Trong đó: k
st
là hệ số Student, nó phụ thuộc vào số lần thu thập n và xác suet yêu
cầu p. Hệ số k
st
được tra trong sổ tay kỹ thuật: k
st
= f(n,p)
+ Bước 6 : Kết quả đo được tính

()
2
11
1
1
nn
ii
i
ii
st
x x


11
phi loi b ln o ú v tớnh li t u vi ( n-1) phộp o cũn li. Cú th chng minh
rng vic loi b ú ó m bo tin cy 99,7%.

7. Tớnh toỏn sai s giỏn tip, cho vớ d.
ỏp ỏn:
7.1.
Tớnh toỏn sai s giỏn tip
(
1 im)

Giả sử có 1 phép đo gián tiếp đại lợng y thông qua các phép đo trực tiếp
x
1
,x
2
,..x
n

y = f (x
1
,x
2
,x
n
)
Ta có:
n
dx

... (1 20)
n
nk
nk
k
yy y y
yx x x x
xx x x
=



= + + + =







x
1
,

x
2
,

x
n

x
y
y
+++=



















++







,,x
n
Bảng 1.2 Bảng tính sai số tuyệt đối và sai số tơng đối của 1 số hàm y thờng gặp

Hàm y
Sai số tuyệt đối

y
Sai số tơng đối
y/y
y
=

x
1
+ x
2
()()
2
2
2
1
xx +

()()
2
21
2
2
2









+










x
x
x
x

2
1
x
x

() ()











x
x
x
x

x
n
xnx
n

1










% = 150.1.5/100=2.25(V)
+ Giá trị điện trở theo phép đo là:
R = U/I =100/1 =100(

)
+ Sai số tuyệt đối của phép đo điện trở là:


R =
=
+
=
+

46.2
1
01.0*10025.2*1
222
4
2222
I
IUUI

+ Sai số tơng đối của phép đo điện trở
22
100





+







13
8. Trỡnh by nguyờn lý lm vic ca c cu o cm ng.
ỏp ỏn:
8.1.Hỡnh v (1 im).
Hình 2.12 Đồ thị vectơ

1

2
I
1
I
2

1
chậm pha hơn

1
một góc

/2.
Từ thông

2
cảm ứng trên đĩa nhôm sức điện động e
2
chậm pha hơn

2
một góc

/2.
Vì đĩa nhôm đợc coi nh rất nhiều vòng dây đặt sát nhau, cho nên E
1
, E
2
sẽ tạo ra
trên đĩa nhôm các dòng điện xoáy i
x1
và i
x2
chậm pha hơn so với e
1
và e

1
và F
2
và các mô men tơng ứng làm quay đĩa nhôm
Ta xét các mômen thành phần nh sau:
M
11
là mômen sinh ra do

1
tác động lên i
x1
M
12
là mômen sinh ra do

1
tác động lên i
x2
M
21
là mômen sinh ra do

2
tác động lên i
x1
M
22
là mômen sinh ra do



1
i
x1
C: là hệ số tỷ lệ
Giả sử:

1
=

1m
sin

t, i
x1
=I
x1m
sin(

t -

), với

là góc lệch pha giữa

1
và i
x1
M
1t

= C

1
I
x1
cos


Ta xét lần lợt các mômen trên
M
11
= C
11

1
I
x1
cos (

1,
I
x1
) = C
11

1
I
x1
cos (


sin


M
21
= C
21

2
I
x1
cos (

2,
I
x1
) = C
21

2
I
x1
cos (

/2-

) = C
21

2

12
+ M
21

M
12
và M
21
có dấu ngợc nhau do vậy mômen tổng sẽ kéo đĩa nhôm về một phía duy
nhất:
M
q
= - M
12
+ M
21
= C
12

1
I
x2
sin

+ C
21

2
I
x1

M
q
= C
12

1
C
4
f

2
sin

+ C
21

2
C
3
f

1
sin


= (C
12
C
4
+ C

4.2. CU HI LOI 2 (2 IM)
1. Yờu cu v in tr khi o dũng v ỏp.
ỏp ỏn:
1.1.Khi đo dòng điện (1 im)
Sai số phụ trong quá trình đo lờng sẽ đợc tính:

15

A
I-I
I
A A
tA t
p
R R
R RR


==
+
, vì R
A

<<
R
t
A

R
t

đó ta phải sử dụng công thức hiệu chỉnh:
)(I
R
R
II
pA
t
A
A
+=








+=
11

1.2.Khi đo điện áp (1 im)
Xét khi cha mắc volmet vào mạch, điện áp
trên tải đợc tính:
.
t
t
tn
E R
U


Sai số phụ

P
do volmét gây ra
đợc
tính:
R
n

00
0tvv
R R
URRR

+
tv
p
UU


==

(Nếu
R
0
<< R
V
)
Ta thấy sai số phụ do volmet gây ra càng nhỏ nếu điện trở của nó càng lớn so với





, hay ta có:
0
;
v
R
R



Nếu không đảm điều kiện trên, sai số phụ do volmet gây ra lớn hơn sai số của bản
thân cơ cấu chỉ thị và ta phải dùng công thức hiệu chỉnh.
U
t
= (1 +

p
) U
v

2. Cỏc phng phỏp m rng gii hn o khi o dũng in.
ỏp ỏn:
2.1.
Đối với Ampemét một chiều(1 im)

s
R
I IIK
I
I
s
I
0
R
0
R
s
R

=+=



Hình3.7 Phơng pháp mở rộng thang đo cho
Ampemét một chiều

Với K
I
= 1 +
s
R
R
0
, gọi là hệ số phân dòng của Ampemét.
Cực áp

W
W
2I

W
W
W
W
4I
Hình 3.9 Phơng pháp chia nhỏ cuộn dây

a. Phơng pháp dùng biến dòng điện
Ta có: I
1
W
1


I
2
W

chỉ có một vòng, ứng với
dòng điện I
1
ở chế độ định mức theo một dãy
số u tiên nào đó; W
2
nhiều vòng hơn ứng
với dòng I
2
ở chế độ định mức là: I
2đm
= 1 A
hoặc I
2đm
= 5 A
Hình 3.10 Sơ đồ dùng B
I
để đo dòng điện
VD: Máy biến dòng : 100/5 ; 200/5; 300/ 5

3. Cỏc phng phỏp m rng gii hn o khi o in ỏp.
ỏp ỏn:
3.1.Phơng pháp dùng điện trở phụ (1 im)

R
0
U
x
U
0

x
+
=
+
=

Hình3.13 Mở rộng thang đo cho
Volmét

18
Đặt: K
u
=
0
0
0
R
RR
K
U
U
p
u
x
+
=


K
u

p2
R
p1
U
3
(-)
U
2
(-)
U
1
(-)
Hình 3.14 Sơ đồ volmét có 3 thang đo

3.2.Phơng pháp dùng biến điện áp (1 im)
Vì volmet có điện trở lớn nên có thể coi biến điện áp luôn làm việc ở chế độ không tải:
Ta có:
11
22
U
UW
K
UW
=


19
R
1
Băng giấy