Bài giảng Kỹ thuật đo lường - Nguyễn Thị Lan Hương

®é chÝnh x¸c cña phÐp ®o khi dßng lµ
200µA vµ 100µA.
3, Mét thiÕt bÞ ®o cã thang ®o cùc ®¹i 100µA, cã sai sè t−¬ng ®èi
quy ®æi ±3%. H·y tÝnh sai sè kh¶ dÜ khi dông cô chØ :
a, 50µA.
b, 10µA.
Bài tập: 
4, Dßng 25µA ®o ®−îc ë dông cô cã thang ®o cùc ®¹i 40µA. NÕu
ph¶i ®o 25µA chÝnh x¸c trong kho¶ng ±5%. H·y tÝnh ®é chÝnh x¸c
cÇn thiÕt cña dông cô ®o.
Nguyễn Thị Lan Hương 90
G. §Æc tÝnh ®éng cña thiÕt bÞ (1)

 Hµm truyÒn c¬ b¶n : 
Y(p)=K(p).X(p)

 §Æc tÝnh ®éng:
+ §Æc tÝnh qu¸ ®é
+ §Æc tÝnh tÇn
+ §Æc tÝnh xung
t
h(t)
δ(t)a. Đặc tính xung: 
 NÕu ®¹i l−îng vµo cã d¹ng 
xung hÑp: x(t)= δ(t-τ)
Đại lượng ra y(t) = h(t-τ) gọi là
đặc tính xung của thiết bị
∫
∞
∞−
−= τττ
☺☺ ý nghÜa cña ®Æc tÝnh xung??? PhÇn tö c¬ b¶n cho
phÐp tÝnh ®¸p øng ra
cña thiÕt bÞ
Nguyễn Thị Lan Hương 91
§Æc tÝnh ®éng cña thiÕt bÞ (2)
t
g(t)
Xt
τ
b. Đặc tính quá độ
 Nếu tín hiệu vào có dạng xung đơn vị: 
x(t) = u(t-τ)
Đại lượng ra y(t) = g(t-τ) [= h(t-τ)] gọi
là đặc tính quá độ của thiết bị
c. Đặc tính tần số
 Nếu tín hiệu vào có dạng sin: x(t) = ejωt
 Đại lượng ra y(t) = H(ω).x(t) với H(ω) gọi là đặc tính tần số của
thiết bị
 Đặc tính tần số được phân tích thành hai thành phần: đặc tính
môđun A(ω) và đặc tính pha ϕ(ω). (Lý thuyết mạch 1)
 Ưu điểm cơ bản khi sử dụng đặc
tính tần số của thiết bị???
Nguyễn Thị Lan Hương 92
( ) ( )
( ) MM
N
N
jaja
jbjbb
X
Y
H 








ωω
ωω
ω
ω
ω
−⋅⋅⋅−−
+⋅⋅⋅++
==
d. Hàm truyền đạt của thiết bị đo
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )ωωωωωωωωωω
αα
YjaYjaXjbXjbXbY
t
t
a
t
t
a
t
tx
b
t
tx
btxbty
M
M
N
N
M
M
MN
N
N


+⋅⋅⋅+++⋅⋅⋅++=
∂
∂
+⋅⋅⋅+
∂
∂
+
∂
∂
+⋅⋅⋅+
∂
∂
+=
Phương trình biểu diễn quan hệ giữa tín hiệu ra/tín hiệu vào
của một thiết bị đo:
ω : gi¸ trÞ thùc. Thay jω b»ng sè phøc p = σ + jω
( )
M
M
N
N
papa
pbpbb
pH
+⋅⋅⋅−−
+⋅⋅⋅++
= 


Hàm truyền đạt của thiết bị đo H(p)
 Cách xác định điểm
cực và điểm không của hệ
thống??
§Æc tÝnh ®éng cña thiÕt bÞ (3)
Nguyễn Thị Lan Hương 93
 
  
 
 

 
        
 
        
 
N
N i
N N i
M
M N
M i
i
b p z
b p z p z p z
H p
a p p p p p p
a p p
=
=
−
− − −
= =
− − − − − −
∏
∏
Tõ c¸c vÞ trÝ cña ®iÓm cùc (p) vµ ®iÓm kh«ng (z) trªn
mÆt ph¼ng p (hay s) cã thÓ nhËn biÕt ®−îc tÝnh chÊt cña
thi t b đo/hÖ thèng đo
Đặc tính động (4)
Nguyễn Thị Lan Hương 94
H. Tæn hao c«ng suÊt, ®iÖn trë vµo cña thiÕt bÞ ®o
 ThiÕt bÞ ®o khi nèi vµo ®èi t−îng ®o, muèn cã ®¸p øng ph¶i thu
mét Ýt n¨ng l−îng tõ phÝa ®èi t−îng ®o ta gäi ®ã lµ tæn hao c«ng
suÊt.
 Tr−êng hîp thiết bị đo mắc nèi tiÕp víi t¶i: 
Tổn hao: pa= RA.I2
RA: điện trở vào của TBĐ, RA: cµng nhá th×
sai sè do tæn hao cµng Ýt.
yc
t
A
t
a
ff
R
R
p
p
γγ <==
Yêu cầu sai số phương pháp
 Tr−êng hîp thiết bị đo mắc // víi t¶i:
Tổn hao: 
RV: điện trở vào của TBĐ, RV cµng lớn th× sai
sè do tæn hao cµng Ýt.


 
 =
Yêu cầu sai số phương
pháp

  

γ<≈γ
Nguyễn Thị Lan Hương 95
Giới thiệu một số chuẩn thiết bị trong công nghiệp
Theo tiªu chuÈn ANSI Y32.20.1975 hay ISA - S5.1 cña viÖn tiªu
chuÈn Hoa Kú (American National Stardard Institute) ng−êi ta quy
®Þnh ký hiÖu thiÕt bÞ ®o còng chÝnh lµ ®¹i l−îng lµ ®¹i l−îng cô thÓ
®−îc ghi trªn vßng trßn vÏ trªn s¬ ®å c«ng nghÖ
A = thiÕt bÞ ph©n tÝch
B = §¹i l−îng liªn quan ®Õn vßi ®èt vµ ngän löa (Burner)
C = §iÖn dÉn, nhiÖt dÉn.
D = tû träng, träng l−îng riªng.
E = §iÖn ¸p, søc ®iÖn ®éng, ®¹i l−îng ®iÖn nãi chung.
F = L−u tèc (flow).
Nguyễn Thị Lan Hương 96
Chuẩn thiết bị trong công nghiệp (tiếp)
G = §Þnh l−îng (theo lo¹i). I = dßng ®iÖn
J = c«ng suÊt K = thêi gian, ®Þnh thêi gian.
L = Møc (level) M = §é Èm (Moistrure).
N, O = ng−êi dïng tù chän. P = ¸p suÊt (Presure).
Q = L−îng hay tÝch lòy R = Phãng x¹ (Radio activity).
S = tèc ®é, tÇn sè (Speed) T = NhiÖt ®é
U = nhiÔu biªn sè (phÐp ®o gi¸n tiÕp). V = ®é nhít (Viscosity).
W = träng l−îng vµ lùc Y = Tù chän
Z = vÞ trÝ.
Nguyễn Thị Lan Hương 97
Ví dụ
Nguyễn Thị Lan Hương 98
Ví dụ sơ đồ công nghệ
Nguyễn Thị Lan Hương 99
3.3. Mét sè biÖn ph¸p n©ng cao cÊp chÝnh x¸c cña thiÕt bÞ ®o
Ph−¬ng ph¸p n©ng cao tÝnh
chÝnh x¸c cña thiÕt bÞ ®o
Lo¹i trõ nguyªn nh©n
g©y sai sè
Gi¶m bít møc ¶nh h−ëng
cña nguyªn nh©n g©y sai
sè
KÕt cÊu vµ
c«ng nghÖ
B¶o vÖ chèng
¶nh h−ëng
HiÖu chØnh. Tèi thiÓu
ho¸ ¶nh h−ëng sai sè
Tèi thiÓu ho¸ sai
sè b»ng biÖn
ph¸p thèng kª
Nguyễn Thị Lan Hương 100
Ph−¬ng ph¸p hiÖu chØnh
BiÖn ph¸p hiÖu chØnh sai sè
Cã ng−êi tham gia Tù ®éng (Kh«ng cã ng−êi )
HiÖu chØnh
do ng−êi ®o 
thùc hiÖn
HiÖu chØnh
th«ng qua sè
chØ cña dông cô
Dïng c¶m
biÕn ®o yÕu
tè liªn quan
T¹o nªn ®¹i 
l−îng tØ lÖ víi
yÕu tè liªn
quan
Ph©n theo
kh«ng
gian
Ph©n theo
thêi gian
Ph©n theo
kh«ng
gian
Ph©n theo
thêi gian
Céng tÝnh Nh©n tÝnh Logomet
(tØ sè)
Nguyễn Thị Lan Hương 101
4.4. Kiểm định phương tiện đo lường

 Kiểm tra giấy phép sản xuất và lưu hành

 Đây là kiểm tra dùng để tư vấn cho cơ quan nhà nước cấp giấy phép sản
xuất, cấp giấy chứng nhận thương hiệu

 Nội dung kiểm tra đúng theo chỉ dẫn của tiêu chuẩn nhà nước

 Thiết bị nhập ngoại cũng phải kiểm định trước khi đưa ra lưu hành.

 Kiểm tra xuất xưởng

 Hội đồng kiểm tra chất lượng sản phẩm định tiêu chuẩn cụ thể cho từng
đặc tính kỹ thuật của thiết bị đo được sản xuất.

 Mẫu của biên bản thử nghiệm phải được hội đồng duyệt. Biên bản này
coi như một phần của công tác bảo hành.

 Cơ quan quản lý đo lường, theo chu kỳ hoặc đột xuất , tiến hành kiểm tra
sản xuất và xét tính trung thực của băng thử nghiệm.

 Kiểm tra định kỳ

 Mỗi lần kiểm tra định kỳ, thiết bị được cấp một chứng chỉ và kết quả đo
bởi dụng cụ ấy được coi có giá trị pháp nhân.

 Hội đồng tiêu chuẩn nhà nước tổ chức các trung tâm đo lường được uỷ
quyền thực hiện các phép kiểm tra cấp giấy chứng chỉ lưu hành.
Nguyễn Thị Lan Hương 102
Chương 4. Tổ chức phép đo và gia công kết quả
đo lường

 Thiết kế một phép đo hay một băng thử nghiệm

 Xác định nhiệm vụ: gồm các qui trình (1) xác định mục tiêu; (2) Yêu cầu kỹ
thuật; (3) Mô tả quá trình đo; (4) yêu cầu về dịch vụ; (5) yêu cầu về thông
tin

 Lập sơ đồ đo: gồm các quyi trình (1) Chọn phương pháp đo; (2) Chọn loại
thiết bị đo; (3) Chọn thang đo; (4) Mở rộng thang đo; (5) Chọn sai số của
dụng cụ đo; (6) Chọn tốc độ hay đặc tính động của thiết bị; (7) Thiết bị và
kết quả đo

 Tổ chức phép đo: gồm các khâu (1) thu thập số liệu đo lường; (2) quản lý
số liệu thu thập

 Gia công số liệu đo lường:

 Chỉnh lý lại số liệu

 Tính toán ra kết quả

 Bù các yếu tố ảnh hưởng

 Tính toán sai số

 Trình bày kết quả
Nguyễn Thị Lan Hương 103
Gia công số liệu đo

 Sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên

 Lý thuyết về sai số ngẫu nhiên

 Tính toán sai số ngẫu nhiên bằng thực nghiệm

 Sai số của thiết bị từ các khâu tổ hợp

 Tính toán độ không đảm bảo đo
Nguyễn Thị Lan Hương 104
Gia công số liệu đo

 Sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên

 Lý thuyết về sai số ngẫu nhiên

 Tính toán sai số ngẫu nhiên bằng thực nghiệm

 Sai số của thiết bị từ các khâu tổ hợp

 Tính toán độ không đảm bảo đo ( ĐLVN 131:2004)
Trªn c¬ së nh ng kÕt qua ®o l−êng b»ng nh ng dông cô cô thÓ , x¸c
®Þnh gi¸ trÞ ®óng cña kÕt qua ®o vµ sai sè cña phÐp ®o. KÕt qua ®ã sÏ
®−îc viÕt:
X®=X ± ∆X
Dông cô ®o nµo còng cã sai sè vµ nguyªn nh©n sai sè rÊt kh¸c nhau, vi 
vËy c¸ch x¸c ®Þnh sai sè phai tuú theo thiÕt bÞ ®o mµ x¸c ®Þnh
Nguyễn Thị Lan Hương 105
Độ không đảm bảo đo

 Thông số gắn với kết quả của phép đo, đặc trưng cho sự phân tán của
các giá trị có thể quy cho đại lượng đo một cách hợp lý.

 Độ không đảm bảo đo có thể phân thành hai thành phần:

 Đánh giá ước lượng bằng phân bố thống kê đặc trưng bằng độ
lệch chuẩn thực nghiệm.( loại A)

 Được ước lượng từ các phân bố xác suất mô phỏng trên cơ sở
thực nghiệm hoặc các thông tin khác.(loại B)

 Độ không đảm bảo tổng hợp(các phép đánh giá độc lập)

 Độ không đảm bảo đo mở rộng
U=k.
 
Hệ số phủ k ( lấy theo phân bố student)

 

c A Bu u u= +
Nguyễn Thị Lan Hương 106
Tính toán sai số ngẫu nhiên (đánh giá độ
không đảm bảo loại A)
Ng−êi ta còng l¹i chøng minh r»ng víi nh ng ph©n bè x¸c suÊt kh¸c
nhau, sai sè ngÉu nhiªn cña thiÕt bÞ ®o ®−îc tÝnh theo c«ng thøc
∆=k σ
k phô thuéc vµo ph©n bè x¸c suÊt cña sai sè ngÉu nhiªn cña lo¹i 
dông cô ®o ®ù¬c xÐt.
Đé lÖch qu©n ph−¬ng trë thµnh -−íc l−îng ®é lÖch binh qu©n ph−¬ng
Sai sè ngÉu nhiªn ®−îc tÝnh theo c«ng thøc: 


n
iX
s X X n n= − −∑
st X
t s∆ =
tst lµ hÖ sè student  1
σ
Nguyễn Thị Lan Hương 107
Ví dụ
TT KÕt qu¶ 
i iX Xδ = − ( )2iX X2δ = − 
1 100,5 +0,34 0,0576 
2 100,4 +0,14 0,0196 
3 100,6 +0,34 0,1156 
4 100,2 -0,06 0,0036 
5 100,2 -0,06 0,0036 
6 99,91 -0,36 0,1296 
7 100,4 +0,14 0,0196 
8 100,4 +0,14 0,0196 
9 100,1 -0,16 0,0256 
10 99,9 -0,36 0,1296 
11 10
i
1
X
X
10
=
∑
i
10
δ
δ =∑ 
( )
n
2
i
X
S
n n 1
1
δ
=
−
∑
12 100,26 0,00 
( )
n
2
i
X
X
S
n n 1
S 0,076
1
δ
=
−
=
∑
Chän: P = 0,99. 
Tra b¶ng Student: 
(n = 10, P = 0,99) 
Kst = 3,25 
∆ng = 2,35.0,076 = 0,247 
KÕt qu¶ 
100,013V<X<100,507V 
víi x¸c suÊt tin cËy P = 0,99 
 
     
      
  	 
Nguyễn Thị Lan Hương 108
Nguyễn Thị Lan Hương 109
Sai số tương đối
Sai số của phép đo gián tiếp, sai số từ các khâu
tổ hợp ( nhóm độ không đảm bảo loại B)
Y
Y
γ
∆
=
 

 X X± ∆ + ∆ ( )

 
   
 
X X X X± ∆ + ∆ +
   
   
 	  	
X X X X± ∆ + ∆ 
X X
X X
   ∆ ∆
± +   
   
X
X
    
    
    
X X X X X± ∆ + ∆
 
 
 
X X
X X
   ∆ ∆
± +   
   

nnX X−± ∆
±x(∆X/X)Xn
X1.X2
X1+X2
Sai số tuyệt đối ∆YHàm Y
Nguyễn Thị Lan Hương 110
Đối với một hàm số
Đèi víi hµm sè Y=f(X1, X2, X3,...Xn)




 

 


ff ff ff




∆





∂
∂
++∆





∂
∂
=∆
fi
fl ffi
fi
fi
fl
fi

fl γ++γ+γ=γ