CHệễNG 7
ẹO TAN SO
VAỉ
GOC LECH PHA
5.1. ĐO TẦN SỒ :
1.Khái niệm chung :
Một tín hiệu dao động thường được
biểu diễn :
x(t)

= X
max
. Sin(w.t + j)
-X
max
x

t

X
max
j

T

*Trong đó :
- X
max
: Biên độ của tín hiệu
- w : Tần số góc của tín hiệu
- (w.t + j) : pha của tín hiệu

2.p.I.L
mX
Lm
=

U
I

X
Cm
=

U
I

f
x
=

I
2.p.U.C
m•* Dùng W.mét, V.mét, A.mét :
V
L


C
m
3. Tần số kế cộng hưởng điện-từ (bản rung) :
a. Cấu tạo :
gồm một nam châm điện có cuộn dây
quấn. Trên mạch từ hình chữ U,một miếng
sắt được gắn chặt với một thanh rung, trên
thanh rung có gắn các lá rung có tần số
dao động riêng f
o
khác nhau, đầu các lá
rung có gắn một miếng kim loại trên đó
phủ một lớp chất phát quang để dễ quan
sát khi các lá rung dao động.
b. Nguyên lý :
Tín hiệu có tần số fx cần đo được đặt vào nam châm điện, từ trường
của NCĐ sẽ hút miếng sắt một lực với tần số f
x
tạo nên dao động làm
các thanh rung sẽ rung. Lá rung nào có tần số f
X
= 2.f
0
sẽ rung với
biên độä cực đại. Căn cứ vào biên độ của lá rung mà suy ra f
x
cần đo
Tần số kế điện từ có cấu tạo đơn giản,rẻ và độ tin cậy cao nhưng giới
Hạn đo hẹp ( 45 ÷ 65 Hz ), sai số ±1,5-2,5% và không sử dụng được

, C
2
và
B
2
được chọn sao cho tạo được cộng hưởng
trong mạch có tần số bằng gía trò trung bình
của dải tần cần đo.
f
20
= (Hz)
1
2p. L
2
.C
2
C
1

C
2

L
2

R
2

~U
fx

I
2
.cosy
2
= f(f
x
)
Thang đo của tỷ số kế khắc độ theo tần số cần đo
Giới hạn đo khoảng 50 ÷ 1500 Hz
b. Tần số lôgômét điện từ :
* Cấu tạo :
- Cuộn dây A được mắc nối tiếp
với R
1
, L
1
- Cuộn dây B được mắc nối tiếp
với R
2
, L
2
, C
2
.
C
2

L
2


1
= f
1
(f
x
)
Góc quay của tỷ số kế :
a = f(I
1
/I
2
) = f(f
1
(f
x
)/f
2
(f
x
) = F(f
x
)
I
2
= U
fx
/Z
2
= f
2

- Dòng điện I
2
không phụ thuộc vào tần số I
2
= U
fx
/(r
2
+R
2
) = a

Góc quay của tỷ số kế :
a = I
1
/I
2
= f(f
X
)/a) = f(f
x
)
Thang đo của tỷ số kế được khắc độ theo tần số cần đo
L
1

R
2

U

K

f
x
1

2

I
m
- Khi khóa K ở vò trí số 1. Tụ C được nạp
đến điện áp U
1
.
- Khi khoá K ở vò trí số 2. Tụ C phóng
điện qua chỉ thò từ điện đến điện áp U
2
.
Điện lượng mà tụ nhận được khi nạp
q = C.(U
1
– U
2
)
Nếu khóa K được đóng mở bằng mạch điện tử với tần số đổi nối là f
x
của
Của điện áp điều khiển nó thì điện lượng qua chỉ thò trong1s chính là
trung bình của dòng phóng của tụ trong một chu kỳ.
I = q.f

x
. Khi xung tồn tại tụ điện
được nạp qua D
1
.
Góc lệch của chỉ thò tỷ lệ với dòng điện trung bình
a = S
i
.I = Si.q.f
x
= S
i
.C.U
m
.f
x
= k.f
x
Thang đo chỉ thò từ điện sẽ khắc độ theo tần số f
x
cần đo
Khi không có xung, tụ điện sẽ phóng điện qua D2 và cơ cấu đo từ điện.
6. Tần số chỉ thò số :
a. Sơ đô khối :
b. Nguyên lý :
- Tín hiệu có tần số cần đo fx qua thếit bò đầu vào và bộ tạo xung để
Có các xung có tần số f
x
với biên độ không đổi và đưa vào khóa điện
tử K.

N = Tx/T
đo
= k.T
o
/T
x
= k.f
x
/f
0
Nếu thời gian đo T
đo
có giá tri T
đo
= 1s thì :
N = f
x
Sai số phép đo càng nhỏ khi f
x
càng lớn và càng lớn khi đo ở các
tần số thấp. Để khắc phục sai số này người ta đo tần số theo PP
chu kỳ
Bộ vào
Bộ
T . X
Bộ
đếm
Chỉ thò
Số
K

o
/f
x
f
x
= f
o
/N

* Sơ đô khối :
6. Đo tần số bằng phương pháp cầu đo : ( cầu Wien )
a. Sơ đô :
b. Nguyên lý :
R
1
R
2
R
4
R
3
C
1
C
3
Cầu cân bằng khi : Z
1
.Z
3
= Z

.C
1
) = R
2
.(R
3
– j/w.C
3
)
R
4
/R
2
= R
3
/R
1
+ C
1
/C
3
+ j.(C
1
.R
3
– j/w.R
1
.C
3
)


Nếu thực hiện được :

R
1
= R
3
= R và C
1
= C
3
= C
Thì :

f
x
= 1 / 2.p.R.C
Khi C = const thì f
X
= k.(1/R)
Để cầu đo được dễ cân bằng, thì dạng tín hiệu phải không có họa tần.
Điều này có thể thực hiện được bằng cách nối tiếp bộ chỉ thò không
của cầu cân bằng bằng mạch lọc.
Cấu “T” đôi (mạch lọc T đôi)

Sơ đồ cầu T đôi

f
x
Cầu cân bằng có điều kiện :

= 2.C
1
Thì :

w
2
X
= 1/ (2.C
2
1
.R
1
.R
2
)

= 1/ 2.(C
2
1
.2.R
2
1
)

= 1/ 4.C
2
1
.R
2
1

x
được đưa vào trục Y
- Điều chỉnh các nút điều khiển của DĐK
để trên OSC xuất hiện dạng tín hiệu
Tính chu kỳ của tín hiệu :
T
x
= S
x
.n
-Sx : hằng số đọc trên nút điều
chỉnh t/DIV hay t/cm
- n : là số ô hay số cm
f
x
= 1/T
x

OSC
OPSILLOCOPE
Y

X

f
x
Ví dụ :
- S
x
: 1ms/ô (cm)

và cần đo f
x
bằng nhau
hay bằng tỉ số của các số nguyên.
- Kẻ trục tọa độ X,Y cắt đường sáng,đếm số
giao điểm của trục tọa độ với đường sáng.
OSC
OPSILLOCOPE
Y

X

f
x
f
0
X

Y

Ta có :
f
x
f
0
Y

X

=

này được đưa vào các bản cực Y, X
- Trên OSC của dao động ký sẽ xuất
hiện một đường sáng có dạng hình tròn.
- Tần số f
x
được đưa vào cực điều khiển
sáng tối của dao động ký.
- Trên OSC sẽ xuất hiện những vạch
sáng và tối xen kẽ nhau.
- Đếm số vạch sáng hoặc tối.
Ta có :
f
x
= m.f
0
m : số vạch sáng hoặc tối
vạch tối
vạch sáng
f
x
= 4.f
0
OSC
OPSILLOCOPE
Y

X

f
x

là :
j = x
1
,x
2
= j
1
- j
2
2

2. Phương pháp đo gián tiếp :
•* Dùng W.mét, V.mét, A.mét :
V
Tải

U

A
W
cosj

=

P
W
U.I

j = Arccos



I
1
I

I
2
Tải
A
U
I
I
1
I
2
a. Cấu tạo
- Cuộn dây phần tónh A mắc nối tiếp với tải
- Cuộn dây phần động B
1
mắc nối tiếp với
một cuộn cảm L
1
và mắc song song với tải.
- Cuộn dây phần động B
2
mắc nối tiếp với
một điện trở R
2
và mắc song song với tải.
b. Nguyên lý :

-Góc quay a phần động tỷ lệ với tgj hay góc j nên trên thang đo
có thể khắc độ góc j hay cosj
3. Cosj mét điện động ba pha :
R
B
1

B
2

A
R
A
B
C
-Cuộn dây phần tónh A mắc nối tiếp
với tải
- Cuộn dây phần động B
1
và B
2
mắc
nối tiếp với điện trở và mắc vào 2
pha còn lại
-Góc quay của chỉ thò a = f(j).Thang đo được khắc độ theo j hay
cosj cần đo.
3. Cosj mét điện tử :
a. Sơ đồ khối :
TX
1

,TX
2
để tạo ra các xung U
1
,U
2
.
Các xung này sẽ được đưa đến các đầu vào
S,R của Trigiơ.
- Như vậy các tín hiệu đầu vào nhờ các bộ
tạo xung đã biến đổi góc lệch pha j thành
khoảng thời gian giữa các xung.
- Khi có sự tác động của các xung này lên
đấu vào của Trigiơ thì xuất hiện I
tr
ở đầu ra.
- Chỉ thò từ điện có dòng điện I
tb
chạy qua
I
tb
= I
m
.
Dt
T
= I
m
.
j

Bộ đếm
MFC
f
0
b. Nguyên lý :
- Các tín hiệu U
x1
, U
x2
được đưa qua các
bộ tạo xung TX
1
,TX
2
để tạo ra các xung
U
1
,U
2
.
-Các xung này sẽ được đưa đến các đầu
vào S,R của Trigiơ và tạo ra ở đầu ra
trigiơ một xung có độ dài tỷ lệ với góc
lệch pha j
 Khóa K được mở trong khoảng thời
gian t
x
- Khi khóa K mở trong khoảng thời gian t
x
, các xung có tần số f

0
.f
x

N = k.j
x

Thang đo được khắc độ theo j
x
cần đo
Khi f
0
,f
x
là const
t
x
T
x
j
x
U(t)
t
U
2
U
1
f
0
f

R
U
x1
U
x2
TX
2
K
1
Bộ đếm
MFC
f
0
K
2
Chia f

t
u

t
x

t
u
Số xung đếm được :
= .j
x

k

Nếu tính toán để k = 3,6.10
n
thì kết quả góc pha sẽ được tính bằng độ
j
x
U(t)
t
t
x
T
x
f
0
5. Đo góc lệch pha bằng Dao động ký :
- Điện áp U
1
được đưa vào trục Y
- Điện áp U
2
được đưa vào trục X
- Trên OSC xuất hiện một đường
sáng có dạnghình elíp.
a. Phương pháp đường sáng lisajiu :
OSC
B
A
b. Phương pháp thời gian (chu kỳ) :
OSC
OPSILLOCOPE
Y
A
Y
B
U
1
U
2
- Điện áp U
1
được đưa vào kênh Y
A

- Điện áp U
2
được đưa vào kênh Y
B
- Trên OSC xuất hiện dạng của hai tín hiệu
t
u
2
u
1

- Khi đưa U
1
vào, điều chỉnh y để trên OSC
là một đường thẳng. Ta có : j
1
= y
1
- Khi đưa U
2
vào, điều chỉnh y để trên OSC
là một đường thẳng. Ta có : j
2
= y
2
Góc lệch pha được
xác đònh :
j = j
1
-j
2
= y
1
- y
2
OPSILLOCOPE
Y
A
Y
B
Y