Bài giảng môn Đo lường điện: Bài 7 - Mai Quốc Khánh

Chia sẻ: Trần Văn Thắng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:42

Thêm vào BST

Báo xấu

189
lượt xem 50
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài 7: Đo tần số thuộc bộ bài giảng Bài giảng môn Đo lường điện do Mai Quốc Khánh biên soạn giúp người học nắm vững một số khái niệm chung về đo tần số, các phương pháp đo tần số bằng các mạch điện có tham số phụ thuộc tần số, các phương pháp để đo tần số, các phương pháp để đo tần số.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng môn Đo lường điện: Bài 7 - Mai Quốc Khánh

Môn học: Đo lường điện L -Đ Bài 7 M §o tÇn sè LT ôn Mai Quốc Khánh m Khoa Vô tuyến điện tử Học viện KTQS ộ B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 1/41
Nội dung L -Đ I. Khái niệm chung về đo tần số M II. Các phương pháp đo tần số bằng các mạch LT điện có tham số phụ thuộc tần số III. Các phương pháp so sánh để đo tần số ôn IV. Các phương pháp số để đo tần số m ộ B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 2/41
L -Đ M Phần I LT Kh¸i niÖm chung ôn vÒ ®o tÇn sè m ộ B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 3/41
Kh¸i niệm tÇn sè L TÇn sè lµ sè chu kú cña mét dao ®éng trong mét ®¬n vÞ thêi gian -Đ   Tæng qu¸t, tÇn sè ®îc x¸c ®Þnh theo tÇn sè gãc ω(t) biÓu thÞ tèc M ®é biÕn ®æi pha cña dao ®éng.  TÇn sè gãc ω(t) lµ ®¹o hµm cña gãc pha cña dao ®éng theo thêi gian LT dϕ ω (t ) = ôn dt  TÇn sè gãc cßn cã thÓ biÓu diÔn: ω(t) = 2πf(t) víi ω(t) vµ f(t) lµ tÇn sè gãc vµ tÇn sè tøc thêi Víi dao ®éng ®iÒu hßa, gãc pha biÕn ®æi tû lÖ víi thêi gian, do m  vËy ®¹o hµm cña gãc pha theo thêi gian cã gi¸ trÞ kh«ng ®æi ω = 2πf ộ Do vËy, tÇn sè f cña dao ®éng ®iÒu hßa chÝnh lµ gi¸ trÞ trung b×nh B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 Tần số góc và tần số 4/41
Quan hÖ cña tÇn sè víi bíc sãng vµ chu kú L -Đ  Quan hệ của tần số với bước sóng: M c c =f = hay λ LT λ f c là tốc độ ánh sáng truyền lan tự do (c = 3.108m/s) λ là chiều dài bước sóng [m] ôn  Quan hệ của tần số với chu kỳ: m 1 1 = f = hay T T f ộ T là chu kỳ của dao động B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 5/41
§é chÝnh x¸c vµ lîng tr×nh ®o tÇn sè L -Đ Phép đo tần số là phép đo có độ chính xác cao nhất M  trong kỹ thuật đo lường, do sự phát triển vượt bậc của việc chế tạo các mẫu tần số LT  Các mẫu đo tần số đạt được độ chính xác và độ ổn định rất cao (sai số nhỏ nhất đạt tới giá trị 10-12) ôn  Lượng trình đo của phép đo tần số rất rộng, giới hạn này tăng lên cùng với sự phát triển của kỹ thuật vô m tuyến điện  Ngày nay đã tiến hành đo được các tần số khoảng ộ 3.1015 Hz B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 Frequency Standards 6/41
C¸c d¶i tÇn trong kü thuËt v« tuyÕn ®iÖn L -Đ Trong kü thuËt v« tuyÕn ®iÖn lîng tr×nh ®o tÇn sè ®îc M  ph©n thµnh c¸c d¶i tÇn kh¸c nhau: LT  D¶i tÇn thÊp bao gåm c¸c tÇn sè thÊp (nhá h¬n 16Hz)  D¶i tÇn sè ©m thanh (tõ 16 Hz tíi 20 KHz) ôn  D¶i tÇn sè siªu ©m (tõ 20 KHz ®Õn 200 KHz)  D¶i tÇn sè cao (tõ 200 KHz ®Õn 30 MHz) m  D¶i tÇn sè siªu cao (tõ 30 MHz ®Õn 3000 MHz) ộ  D¶i tÇn sè quang häc (trªn 3000 MHz) B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 7/41
C¸c ph¬ng ph¸p ®o tÇn sè L -Đ  Phương pháp đo tần số rất đa dạng, mỗi M phương pháp được ứng dụng cho từng dải tần cụ thể LT  Thường phân thành 3 nhóm sau:  Nhãm ph¬ng ph¸p ®o tÇn sè b»ng c¸c m¹ch ®iÖn ôn cã tham sè phô thuéc tÇn sè  Nhãm ph¬ng ph¸p so s¸nh m  Nhãm c¸c ph¬ng ph¸p sè ộ B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 8/41
Ph¹m vi øng dông cña phÐp ®o tÇn sè L -Đ  Phép đo tần số là phép đo rất thông dụng:  ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, nhất là trong lĩnh vực điện tử, tin M học, viễn thông  ứng dụng không chỉ trong khai thác các thiết bị mà còn ở nhiều LT lĩnh vực nghiên cứu khoa học  trong kỹ thuật vô tuyến điện phép đo tần số thường được sử dụng để kiểm tra, hiệu chuẩn các máy tạo tín hiệu đo lường, các ôn máy thu phát, xác định tần số cộng hưởng của các mạch dao động, dải thông của bộ lọc, kiểm tra độ lệch tần số của các thiết bị đang khai thác v.v m  Phép đo tần số là một trong những phép đo quan trọng nhất, thông dụng nhất trong lĩnh vực điện tử viễn thông. ộ B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 9/41
Phần II L C¸c ph¬ng ph¸p ®o tÇn sè -Đ b»ng c¸c m¹ch ®iÖn M cã tham sè phô thuéc tÇn sè LT 2.1 Ph¬ng ph¸p cÇu ôn 2.2 Ph¬ng ph¸p céng hëng 2.3 Ph¬ng ph¸p phãng n¹p tô m ộ B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 10/41
2.1 Ph¬ng ph¸p cÇu L -Đ Nguyên tắc: dùng các cầu đo mà điều kiện cân M  bằng của cầu phụ thuộc vào tần số của nguồn điện cung cấp cho cầu LT  Theo phương pháp này người ta chế tạo cầu đo tần số ôn m ộ B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 11/41
Ph¬ng ph¸p cÇu (tiếp theo) L  Điều kiện cân bằng của cầu đạt được -Đ khi: U AB = 0 Ufx A B M ta có Z1 Z 3 = Z 2 Z 4 L3  trong đó Z = R + j  ω L − 1   C3 LT 3 3  x 3 ω C  R3  x 3  suy ra R1 R3 = R2 R4 hay •C3 ®iÒu chØnh cÇu c©n b»ng. 1 ôn ω x L3 − =0 •Thang ®é cña tô C cã thÓ kh¾c ω x C3 trùc tiÕp theo ®¬n vÞ tÇn sè. tần số đo được •Thay ®æi thang ®o b»ng c¸ch thay m ®æi nhÈy bËc gi¸ trÞ L3. 1 •Bé chØ thÞ c©n b»ng thêng lµ c¸c fx = 2π L3 C 3 v«n mÐt xoay chiÒu cã ®é nhạy ộ cao hoÆc ®iÖn kÕ tõ ®iÖn chØnh lu. B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 12/41
Ph¬ng ph¸p cÇu L (tiếp theo) -Đ M LT ôn m  CÇu ®¬n sö dông trong  KiÓu cÇu "ch÷ T kÐp“ sö thùc tÕ dông trong thùc tÕ ộ B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 13/41
Ph¬ng ph¸p cÇu L (tiếp theo) -Đ  §Æc ®iÓm cña ph¬ng ph¸p cÇu: M  Ph¬ng ph¸p cÇu dïng ®Ó ®o tÇn sè tõ vµi chôc Hz LT tíi vµi tr¨m KHz  Khã ®o c¸c tÇn sè thÊp do khã chÕ t¹o cuén c¶m ôn  Khã chØ thÞ “0” do tõ trêng ngoµi t¸c ®éng lªn cuén c¶m m  Sai sè kho¶ng 0,5% ®Õn 1%. ộ B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 14/41
2.2 Ph¬ng ph¸p céng hëng L -Đ  Nguyªn t¾c: dùa vµo nguyªn lý chän läc tÇn sè cña m¹ch céng hëng M Ufx LT Bộ phận Mạch Bộ phận ghép cộng hưởng chỉ thị ôn Bộ phận điều chỉnh m  Theo phương pháp cộng hưởng người ta chế tạo tần ộ mét cộng hưởng để đo tần số cao và siêu cao tần B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 15/41
Ph¬ng ph¸p céng hëng (tiếp theo) L -Đ  Tùy theo dải tần số mà cấu tạo của mạch cộng hưởng khác nhau. M  Có ba loại mạch cộng hưởng: LT  Mạch cộng hưởng có điện dung và điện cảm đều là linh kiện có thông số tập trung ôn  Mạch cộng hưởng có điện dung là thông số tập trung còn điện cảm là thông số phân bố m  Mạch cộng hưởng có điện cảm và điện dung đều là phần tử có tham số phân bố ộ B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 16/41
Ph¬ng ph¸p L céng hëng -Đ (tiếp theo) M 1 fx = LT 2π LC  Tần mét cộng hưởng có thông số tập trung:  Điện dung C và điện cảm L của mạch cộng hưởng đều là các ôn linh kiện có thông số tập trung  Bộ phận điều chỉnh cộng hưởng là tụ điện biến đổi C có m thang độ khắc độ theo đơn vị tần số  Việc thay đổi thang đo của tần số mét được thực hiện bằng cách thay đổi cuộn cảm L ộ  Dải tần đo được tần số từ 10 KHz đến 500 MHz; với sai số B khoảng (0,25 ÷ 3)%. © Mai Quốc Khánh - 04/2010 17/41
Ph¬ng ph¸p céng hëng L (tiếp theo) -Đ Tần số mét cộng hưởng với mạch cộng hưởng M  là các phần tử phân bố: LT  Trong dải sóng từ 3 cm - 2 m dùng mạch cộng hưởng là đoạn cáp đồng trục; sai số vào khoảng 0,5% ôn  Trong dải sóng < 3cm dùng hốc cộng hưởng cấu tạo bằng ống dẫn sóng; ưu điểm hệ số m phẩm chất cao nên sai số nhỏ (khoảng 0,01% - 0,05%) ộ B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 18/41
Ph¬ng ph¸p L céng hëng -Đ (tiếp theo) M LT  Tần mét cộng hưởng dùng cáp đồng trục  Cộng hưởng đạt được khi dịch chuyển piston với độ dài bằng bội số nguyên lần của λ/2 ôn  Xác định bước sóng bằng cách lấy hai điểm cộng hưởng lân cận l1 = nλ/2, l2 = (n - 1)λ/2. Như vậy hiệu l1 - l2 = λ/2  Kết quả, bước sóng của tín hiệu siêu cao tần xác định theo: m λ = 2 (l1 - l2)  Khắc độ trực tiếp đơn vị bước sóng (hoặc tần số) trên hệ thống điều chỉnh piston. ộ  Dùng trong dải sóng từ 3cm đến 20cm; sai số khoảng 5% B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 Tần mét cộng hưởng 19/41
Ph¬ng ph¸p L céng hëng -Đ (tiếp theo) M LT  Tần mét cộng hưởng dùng ống dẫn sóng: ôn  Tần số mét với hốc cộng hưởng thích hợp với dải sóng nhỏ hơn 3cm m  Do có hệ số phẩm chất cao (khoảng 30.000) nên sai số nhỏ, khoảng 0,05%. ộ B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 20/41