GIÁO ÁN_K THUT O LNG CHNG 14: O VÀ GHI CÁC I LNG BIN THIÊN
GV: Lê Quc Huy_B môn T-L_Khoa in
1
C
C
H
H




N
N
G
G1
1
4
4
.
.



O
O
L
L




N
N
G
GB
B
I
I


N
NT
T
H
H
I
I

giá tr tc thi cng nh mc đ thay đi ca đi lng đo, và t đó mà xác đnh
đc mi quan h hàm gia các đi lng đo v.v
Có nhiu loi dng c t ghi, ta có th phân loi chúng tu thuc vào các ch
tiêu khác nhau:
- Tùy thuc vào cu to: có th chia thành loi dng c t ghi mt kênh hay
nhiu kênh:
̇ Loi dng c mt kênh: là loi ch có mt bút ghi duy nht.  đu vào ch
có mt đi lng do duy nht. Ví d: các đin th k mt kênh, dao đng kí
đin t mt tia…
̇ Loi dng c nhiu kênh: là loi cùng mt lúc phc v nhiu đi lng đo
có nhiu bút ghi. Ví d: dao đng kí ánh sáng nhiu kênh, dao đng kí đin
t nhiu tia
- Tùy thuc vào hình thc ghi: có th phân bit thành dng c t ghi trên
bng giy, bng t hay in s
- Tùy thuc vào s đ cu trúc: có th phân thành 2 nhóm:
̇ Dng c đo bin đi thng: là các loi dng c có cu trúc thc hin theo
các phng pháp bin đi thng
̇ Dng c đo bin đi kiu bù: là các loi dng c có cu trúc thc hin
theo các phng pháp so sánh.
Dng c t ghi thng đc s dng đ ghi li các tín hiu thay đi theo thi
gian. Cng có th là loi dng c t ghi hai ta đ cho phép ghi li quan h hàm
gia hai đi lng đin ph thuc nhau.
V mt tn s tín hiu, tu thuc vào cu trúc và nguyên lý ca dng c đo
mà có th phc v các loi tín hiu có tn s khác nhau.
̇ Loi dng c t ghi c đin thông thng: tín hiu vào thng có tn s
trong khong 0 ÷ 150 Hz.
̇ Loi doa đng kí ánh sáng: tn s ca tín hiu đo có th đn 25 kHz.
̇ Loi t ghi bng bng t, đa t: tn s ca tín hiu đo có th đt đn
hàng chc MHz.
̇ Loi dao đng kí đin t: có th s dng chi tín hiu có tn s đn

chính xác ca dng c st đin đng c 1,5÷2,5. Tn s làm vic t 0 ÷ 150Hz
(nhng thng dùng cho loi tín hiu có tn s thp không quá 1Hz).  loi tr
sai s phi tuyn trong dng c t ghi st đin đng thì cn phi tính toán và hiu
chnh mch t đ có th bù đc sai s đó.

GIÁO ÁN_K THUT O LNG CHNG 14: O VÀ GHI CÁC I LNG BIN THIÊN
GV: Lê Quc Huy_B môn T-L_Khoa in
3
14.3. Dao đng ký ánh sáng (optical oscilloscope, optical oscillograph).
14.3.1. Nguyên lý hot đng, cu to:
Dao đng kí ánh sáng là loi dao đng kí dùng tia sáng in lên màn hình hay in
lên giy nh đ quan sát và ghi li các tín hiu đin thay đi theo thi gian. a s
các loi dao đng kí ánh sáng s dng phng pháp chp nh lên giy nh, hin
hình sau vài phút. B phn quan trng nht tip nhn tín hiu đó là mt c cu
ch th t đin có cu to đc bit đc gi là c cu dao đng.
V cu to ca c cu dao đng đã đc đ cp  chng 5 (mc 5.2.4).
Thng mt dao đng kí ánh sáng có cha t 3÷50 c cu dao đng nh vy. Nó
cho phép cùng mt lúc quan sát và ghi li nhiu quá trình khác nhau. a) b)
Hình 14.2: Dao đng ký ánh sáng:
a) S đ cu to ca dao đng ký ánh sáng
b) Cu to ca c cu dao đng
Tn s cc đi ca tín hiu đo có th đt đn 25kHz. Khi có tín hiu đo đi vào
c cu dao đng s làm cho phn đng ca c cu dao đng theo tn s ca tín
hiu cn đo ⇒ làm cho tia sáng phn chiu qua tm gng nh gn vào phn
đng dao đng trên b mt bng giy nh đang chuyn đng và chp li quá trình
thay đi đó. Kt qu ta nhn đc đng cong ph thuc thi gian.
ng thi vic quan sát đng cong đc thc hin bng nhng c cu khác:

J
m
ωα
αα
sin
2
2
=++

vi: J - mômen quán tính ; P - h s cn du ; D - mômen cn riêng
Gii phng trình vi phân trên có đc góc quay ca phn đng là:








−
−
+−
=
2
2222
1
2
sin.
4)1(
q

==
0
, vi ω là tn s ca dòng đin, ω
0
là tn s dao đng
riêng ca phn đng
β: bc suy gim ca dao đng ca phn đng.
Nh vy  ch đ xác lp phn đng s thc hin mt dao đng có các tính cht:
̇ Biên đ: ph thuc vào β và q. So vi dòng đin cn đo i, dao đng ca
phn đng gp phi sai s tng đi v biên đ là:
100.1
4)1(
%
2222








−
+−
=
qq
k
β
α


loi dao đng kí có tn s ln đó là dao đng kí đin t (electronic oscilloscope).
14.4. Dao đng ký đin t (electronic oscilloscope).
Dao đng kí đin t (còn gi là máy hin sóng đin t) bao gm mt ng
phóng tia đin t và mch đin t đ điu khin và đa tín hiu vào. Dao đng kí
đin t đc s dng đ quan sát dng ca tín hiu đng thi đo mt s đi lng
GIÁO ÁN_K THUT O LNG CHNG 14: O VÀ GHI CÁC I LNG BIN THIÊN
GV: Lê Quc Huy_B môn T-L_Khoa in
5
ca tín hiu.
ng phóng tia đin t là mt đèn chân không, trong đó có các đin t
(electron) phát ra t catt b nung bi si đt đc to thành mt chùm hp và
đc tng tc, bn v phía màn hình quang. Màn hunh quang s phát sáng ti
nhng đim có chùm tia đin t đp vào. Chùm tia đin t đc lái theo chiu
thng đng Y và chiu ngang X trên màn hình nh các đin áp đt vào các bn
cc Y và bn cc X ca ng phóng tia đin t.
 quan sát mt tín hiu trc tiên ta đt tín hiu đó lên hai bn cc Y nhng
đng thi  hai bn X cng đt vào mt đin áp to gc thi gian (gi là tín hiu
quét - trigger signal, thng là xung có dng hình rng ca).
14.4.1. Tín hiu quét:
 hình 14.3a v tng trng màn hunh quang và các bn cc Y và X. Khi
đt tín hiu cn quan sát vào hai bn cc Y thì tia đin t (di dng mt chm
sáng) s xê dch theo chiu thng đng theo s thay đi ca tín hiu vào. Nu
không có tác đng kéo ngang ra thì ta ch thy mt vch thng đng duy nht:

Hình 14.3. S đ nguyên lý màn hunh quang và các bn cc
ca dao đng ký đin t
 kéo tín hiu nm ngang ra ngi ta s dng mt tín hiu to gc thi gian
đt vào hai bn cc X gi là tín hiu quét ngang. Tín hiu này có dng xung hình
rng ca (H.14.3b). Nu tn s ca tín hiu quét nh hn n ln tn s ca tín hiu
cn quan sát thì trên màn nh s có n chu kì tín hiu quan sát.

biên đ và quan sát đ lch ca tia khi đng “0” ng vi biên đ chun. Sau
đó bt B
1
sang v trí tín hiu Y đ quan sát t l gia biên đ tín hiu cn đo vi
biên đ chun t đó tính ra đ ln ca Y theo tín hiu chun.
Khi cn đo chu kì hoc tn s: trc tiên cn phi chun thi gian bng cách
đánh du tng quãng thi gian ng vi giá tr chun trên toàn tín hiu, quan sát t
l gia chu k ca tín hiu cn đo so vi chu kì chun t đó suy ra chu kì, tn s
ca tín hiu cn đo.
14.4.3. Các đc tính ca dao đng kí đin t:
 nhy: đ nhy ca dao đng kí thng thp vì vy tín hiu vào phi qua
b khuch đi. Yêu cu đi vi khuch đi phi nh sau:
̇ Có đ méo v biên đ và pha là ít nht trong di tn s rng, ngha là h
s khuch đi n đnh và góc pha cng n đnh.
̇ Quan h gia đin áp ra trên đin áp vào ca b khuch đi là tuyn tính
trong khong rng.
̇ in tr vào phi ln (1 ÷ 50MΩ).
̇ Thông thng h s khuch đi ca kênh Y ln hn h s khuch đi ca
kênh X.
Máy phát quét: máy phát quét thng dùng máy phát rng ca kiu phóng
np t có s đ nguyên lý nh hình 14.5a: mt máy phát quét bao gm hai b
phn chính.
̇ Mt b to xung rng ca.
̇ Mch trig schmit không đo.
GIÁO ÁN_K THUT O LNG CHNG 14: O VÀ GHI CÁC I LNG BIN THIÊN
GV: Lê Quc Huy_B môn T-L_Khoa in
7b)

(vi V
cc
hoc E là đin áp ngun cung cp cho KTT)
Khi có tín hiu đng b vào Trig Schmit thì  đu ra xut hin xung U
2
.
Xung này qua T
2
m khoá T
1
và dòng đin qua T
1
np vào t C
1
, to ra xung
rng ca. in áp np vào t đc tính :
1
1
1
C
TI
U =∆

trong đó ∆U
1
là đ bin thiên đin áp ca t trong thi gian T.
in áp ca t tip tc tng tuyn tính cho đn mc khi đng cao ca Trig
Schmit. Lúc này đu ra ca Trig Schmit  mc dng làm T
2
thông và C

C
1
bt đu phóng ta đt lên li mt đin áp âm ln cn tr không cho tia đin t
đi đn màn hunh quang.
Các ch đ làm vic ca máy phát: máy phát có th làm vic  hai ch đ:
ch đ liên tc và ch đ ch:
̇ Ch đ liên tc: là ch đ quét bình thng nh đã mô t  trên.
̇ Ch đ ch: là ch đ đ quan sát các xung ri rc cách nhau khá xa. Lúc
y máy phát quét đc khi đng bi tín hiu cn quan sát. Khi có tín hiu
kích thích thì bt đu chu kì quét vi đ dài nht đnh, s lp li chu trình
đó s xy ra ch khi có tín hiu kích thích khác. Nh th vic đng b tín
hiu quét và tín hiu đo đc thc hin t đng .
Di tn s ca tín hiu đo: có th đn 150 MHz tu thuc tng loi dao đng
ký, đi vi loi tn s cao có cu to thng khá phc tp.
Nhc đim ca dao đng ký mt tia: không có kh nng quan sát mt lúc
nhiu tín hiu.  khc phc nhc đim này ta có th s dng b đi ni
(MUX-multiplexer) bng khoá đin t đ ln lt đa nhiu tín hiu vào dao
đng kí đin t.  đm bo đ chính xác thì tn s ca b đi ni phi ln hn
tn s ca tín hiu cn đo nhiu ln tc là f
đn
>>f
x
. Ngoài ra có th s dng loi
dao đng kí có nhiu tia đin t (thng là có 2 tia) có kh nng đa nhiu tín
hiu vào cùng mt lúc.
14.4.4. Dao đng ký đin t hai tia:
V mt cu to dao đng kí đin t hai tia gn tng t dao đng kí mt tia.
 to ra hai tia có hai cách:

Hình 14.7. Cu to dao đng ký đin t hai tia:

mun s dng. Loi dao đng kí này đc s dng đ kho sát các tín hiu tun
hoàn cng nh tín hiu xung. Di tn s ca dao đng kí có th đt ti hàng trm
MHz. Di đin áp t hàng chc micrôvôn đn hàng trm vôn.
3. Dao đng kí tc đ nhanh là loi dao đng kí đ quan sát và ghi li các tín
hiu xung ngn, các tín hiu quá đ, các xung hay tín hiu tun hoàn có tn s
cao. Di tn s có th lên đn hàng chc GHz.  loi dao đng kí này không có
b khuch đi thng đng (khuch đi Y). Tín hiu kho sát đc đa trc tip
vào h thng làm lch tia ca ng phóng tia đin t. H thng này đc ch to
theo nguyên tc sóng chy nh vy mà tng đc tc đ (m rng di tn s) ca
dao đng kí do loi tr đc nh hng ca thi gian bay ca đin t qua khong
không gia hai bn cc.
 loi dao đng kí này ngi ta s dng loi ng phóng tia đin t có màn
hunh quang sóng vi h thng hi t t trng. Nh đó mà tng đc tc đ ghi
bng chp nh.
4. Dao đng kí ly mu là loi dao đng kí dùng đ quan sát dng và đo các
thông s ca các tín hiu tun hoàn trong di tn rng đn GHz, di đin áp t
mV đn vài vôn, có th ghi mt lúc hai hoc nhiu tín hiu quan sát. Nó còn
GIÁO ÁN_K THUT O LNG CHNG 14: O VÀ GHI CÁC I LNG BIN THIÊN
GV: Lê Quc Huy_B môn T-L_Khoa in
10
đc s dng đ quan sát các quá trình quá đ trong các mch đin t, trong các
thí nghim vt lý ht nhân, trong k thut vin thông, k thut đo lng
Nguyên lý ca dao đng ký ly mu da trên vic bin đi ta đ thi gian
ca ph tín hiu kho sát u(t) bng phng pháp điu ch biên đ xung sau đó
khuch đi và ni rng tín hiu đã điu ch, tip theo li bin đi tr li tín hiu
ban đu bng gii điu ch.
5. Dao đng kí có nh: gm dao đng kí có nh tng t và dao đng kí có
nh s: là loi dao đng kí đ kho sát các loi tín hiu tc thi, tun hoàn chm,
hay tín hiu ngn, tín hiu quá đ
i vi dao đng kí có nh tng t thì quá trình nh tín hiu đc thc hin

kh nng ghi nh và th hin tín hiu
Sau đây s ln lt xét mt s ng dng ca dao đng kí:
a) ng dng đ quan sát tín hiu: đ quan sát dng đng cong ph thuc
thi gian ca mt tín hiu (di dng đin áp) ta có th đt tín hiu vào đu vào
Y ca dao đng kí. t ch đ đng b trong, điu chnh tn s ca máy phát
GIÁO ÁN_K THUT O LNG CHNG 14: O VÀ GHI CÁC I LNG BIN THIÊN
GV: Lê Quc Huy_B môn T-L_Khoa in
11
quét sao cho tín hiu đng yên trên màn hình là đc.
Mt dao đng kí hin đi có th quan sát tín hiu có hình dng bt k và tn
s có th đn 150 MHz. Mt s dao đng kí có th nh tín hiu hoc chp li tín
hiu theo ý mun.
Chú ý: đin áp đt vào bn cc Y thng phi đt mt giá tr nht đnh vì đ
nhy ca ng phóng tia đin t thp nên thng tín hiu vào phi qua b khuch
đi Y có h sô khuch đi điu chnh đc.
b) ng dng dao đng kí đin t đ đo đin áp: đ đo đin áp trc tiên cn
đa tín hiu đin áp chun U
ch
vào dao đng ký (có sn trong dao đng kí hoc
bng cách đa đin áp chun t ngoài vào dao đng kí). Tip theo tin hành quan
sát đ lch ca tia đin t (so vi vch chun 0) ng vi đin áp chun đ tính
đ nhy S
u
:
S
u
= U
ch
/ s vch
Sau đó cho đin áp cn đo vào kênh Y. Quan sát đ lch l

 chính xác ca phép đo có th tng lên nu phép đo tn s đc thc hin
bng phng pháp so sánh tn s cn đo vi tn s chun. Dao đng kí lúc đó vi
t cách là mt ch th.
Ngoài ra còn có mt s phng pháp đo tn s bng dao đng kí gm: đo tn
s tín hiu theo hình Lisaju, đo tn s ca tín hiu  ch đ quét vòng.

GIÁO ÁN_K THUT O LNG CHNG 14: O VÀ GHI CÁC I LNG BIN THIÊN
GV: Lê Quc Huy_B môn T-L_Khoa in
12
d) o góc pha bng dao đng kí đin t: đo góc lêch pha gia hai đin áp có
tn s ging nhau có th s dng dao đng kí đin t. Phng pháp đo đn gin
và đc s dng rng rãi khi đo thô (đ chính xác thp) s dng dao đng kí 2
tia hay dùng hình Lisaju.
o góc lch pha dùng dao đng kí hai tia: vi dao đng kí hai tia  ch đ
quét tuyn tính ta có th đo góc lch pha gia 2 tín hiu u
1
, u
2
có tn s nh nhau.
Hai tín hiu u
1
, u
2
đc đt vào đu vào Y ca c hai kênh:



−=
=
)sin(

=
∆
=
ac
ab
T
t
ψ

Ngun sai s ca phép đo này là do s xê dch trc hoành; do vic đo khong
ab, ac không chính xác và do đ nét (rng hay mnh) ca tia đin t.
o góc lch pha s dng hình Lisaju: đin áp u
1
đc đa đn hai bn cc
thng đng Y còn đin áp u
2
đc đt vào hai bn cc nm ngang X. Ta s nhn
đc hình Lisaju là mt hình êlip (chú ý lúc y máy phát quét phi đc ngt ra).
iu chnh cho tâm ca hình êlip trùng vi gc to đ (H.14.11), tìm đim ct
ca hình êlip vi trc hoành và hoành đ ln nht ca hình êlip.
Khi t = 0 hay t =
ω
π
/
thì đin áp đt vào hai bn cc Y là u
1
= 0 còn đin áp
đt vào hai bn cc X là u
2
= U

B
A
ba
ab
arcsin
''
arcsin
ψ

Theo phng pháp này ta có th đo đc góc lch pha nhng không bit đc
du ca nó.  xác đnh du ca góc pha ta dùng phng pháp sau: đt đin áp u
2

vào bn cc X ca dao đng kí đng thi đt lên cc điu khin ng phóng tia
đin t vi góc lch pha là 90
0
. Khi phn trên ca êlip thy sáng hn thì góc lch
pha dng, còn khi phn di ca êlíp s sáng hn thì góc lch pha âm.

Hình 14.11. Xác đnh góc lch pha s dng hình Lisaju
Sai s ca phép đo có th đt ti 5 ÷ 10%. Nguyên nhân ca sai s là do vic
xác đnh đ dài các đon không chính xác, do đ rng ca tia đin t, đ bin
dng ca hình êlip do các sóng hài bc cao, sai s góc ca các b khuch đi
o góc lch pha bng phng pháp bù: đ nâng cao đ chính xác ta có th s
dng phng pháp bù. Ni dung ca phng pháp nh sau: tín hiu u
1
đc đt
vào hai bn cc Y còn tín hiu u
2
đc đt vào X nhng qua mt b quay pha