PDA

Xem bản đầy đủ : Các phương pháp đo tân số



ruaconx11
03-11-2015, 08:02 AM
Các phương pháp đo tân số
1. Đo tần số
Để đo tần số của tín hiệu điện ta cung có hai phương pháp đó là phương pháp biến đổi thẳng và phương pháp so sánh.
1.1. Đo tần số bằng phương pháp biến đổi thẳng
1.1.1. Tần số kế cộng hưởng điện từ
Cấu tạo: Một nam châm điện. Các thanh thép được gắn chặt một đầu, còn một đầu kia dao động tự do. Các thanh thép có tần số riêng khác nhau. Tần số riêng của mỗi thanh bằng hai lần tần số của nguồn điện cần đo. Thang khắc độ theo tần số, só thể dạng đĩa hoặc doc thanh.
1.1.2. Tần số kế cơ điện
1.1.2.1. Tần số kế cơ điện động và sắt điện động
Cấu tạo gồm: Logomet điện động có cuộn tĩnh A được mắc nối tiếp với cuộn động B2 và nối tiếp với các phần tử R2, I2, C2 còn cuộn động B1, mắc nối tiếp với C1.
1.1.2.2. Tần số kế dùng lôgômét điện từ
Cấu tạo gồm: Có hai cuộn dây, cuộn thứ nhất được nối tiếp với điện trở R1 và điện cảm L1. Cuộn thứ hai được nối với điện trở R2, L2, C¬2. Khi tần số cần đo của tín hiệu thay đổi các dòng điện I1 và I2 sẽ thay đổi không giống nhau vì đặc tính điện trở của chúng không giống nhau.
1301

I Dựa trên cơ sở của lôgômét điện từ người ta chế tạo ra tần số kế điện từ, trong đó các cuộn dây được mắc với R, L, C như sơ đồ hình bên. Khi đó trở kháng của các nhánh phụ thuộc vào tần số. Khi tần số thay đổi thì trở kháng cũng thay đổi, do đó các dòng I1, I2 cũng thay đổi theo và kim sẽ lệch góc thay đổi theo tỉ số , nghĩa là tỉ lệ với tần số.
Ngoài ra, người ta còn có thể sử dụng cơ cấu đĩa dịch chuyển để đo tần số như hình dưới
Cho cuộn dây A nối tiếp với một điện trở còn cuộn dây B nối tiếp với một cuộn cảm và cả hai cùng song song với nguồn điện áp cần đo tần số. Hai cuộn dây sẽ tạo ra lực đẩy ngược chiều lên hai nửa đĩa kim loại. Cuộn A đẩy theo chiều kim đồng hồ,cuộn B đẩy ng ợc chiều kim đồng hồ. Kim sẽ lệch về hướng có lực đẩy nhỏ, nghĩa là rời xa cuộn có dòng lớn hơn chạy qua. Vì sử dụng điện trở nối tiếp với cuộn A nên dòng sẽ không thay đổi theo tần số nh với dòng qua cuộn B. Nghĩa là lực đẩy đĩa kim loại do cuộn A gây ra là một số xác định, góc quay cũng xác định (thông thường sẽ lấy chuẩn ở tần số 60Hz). Khi tần số vào lớn hơn thì dòng qua cuộn B sẽ nhỏ đi (do trở kháng tăng) lực tác dụng của A lên kim sẽ lớn hơn lực tác dụng của B, do đó kim chỉ sẽ quay theo chiều kim đồng hồ. Ng ợc lại, khi tần số nhỏ hơn kim sẽ quay ng ợc chiều kim đồng hồ vì lực tác dụng của B lên nửa đĩa bên phải lớn hơn lực tác dụng của A lên nửa đĩa bên trái. Vị trí của kim dừng sẽ t ơng ứng
với tần số cần đo đ ợc chỉ thị trên thang khắc độ (xem hình trên)
Với các phần tử nh trong mạch ta sẽ có , nghĩa là góc lệch của dụng cụ là một hàm của tần số, do đó thang đo có thể khắc độ trực tiếp theo thứ nguyên của tần số là Hz.
Tần số kế có giới hạn đo từ 45Hz – 55Hz; sai số 1,5% và có thể chế tạo dụng cụ đo tần số cao hơn đến 2500Hz.



1.1.3. Tần số kế điện tử
1.1.3.1. Tần số kế điện dung dung đổi nối điện tử
Nguyên lý của tần số kế điện dung dựa trên việc đo giá trị trung bình của dòng phóng I của tụ điện, phóng nạp có chu kì cùng với tần số cần đo fx.

Hình – Sơ đồ nguyên lý tần số kế phóng nạp tụ điện
1.1.3.2. Tần số kế điện dung dung chỉnh lưu
Nhờ vào mạch tạo xung điện áp có tần số cần đo fx được biến thành xung vuông khi xung còn tồn tại tụ C được nạp qua điốt D1. Khi không có xung tụ phóng qua D2 và cơ cấu chỉ thị từ điện.

1.1.4. Tần số kế chỉ thị số
Nguyên lý của một tần số kế chỉ thị số là đếm số lượng xung N tương tự ứng với số chu kì cảu tần số cần đo fx trong khoảng thời gian gọi là thời gian đo Tđo
Trong khoảng thời gian Tđo ta đếm được N xung tỉ lệ với tần số cần đo fx.
1.2. Đo tần số bằng phương pháp so sánh
1.2.1. Tần số kế trộn tần
Phương pháp trộn tần là phương pháp sao sánh giữ tần số của tín hiệu khảo sát với tần số một máy phát cộng suất nhở có tần số đã định trước. Khi đo tín hiệu có tần số cần đo fx và tín hiệu đo f0 của máy phát chuẩn được đưa vào bộ trộn tần.
1.2.2. Tần số kế cộng hưởng điện
Tần số kế sử dụng hiện tượng cộng hưởng điện là một hệ thống dao động được điều chỉnh cộng hưởng với tần số cần đo của nguồn tín hiệu.
Trạng thái dao động được phát hiện theo chỉ số cao nhất của bộ chỉ thị cộng hưởng tỉ lệ với dòng ( hay áp) trong hệ thống dao động. Tần số cần đo được khắc độ ngay trên núm vặn của thiết bị dò tìm dao động hoặc sử dụng bảng tra số hay đồ thị. Bộ vào để hòa hợp giữ tần số kế và nguồn tín hiệu cần đo.

1.2.3. Tần số kế vạn năng sử dụng vi xử lý µP
Một tần số kế hiện đại có thể đo được nhiều đại lượng. Để thực hiện việc đo các đại lượng như vậy cần phải thực hiện điều khiển thong qua µP hay máy tính đơn phiến.
Tần số kế bao gồm 3 phần:
- Phần 1: Bao gồm các bộ biến đổi chu kỳ hay độ dai xung cảu tín hiệu vào u¬x(t) thành khoảng thời gian.
- Phần 2: Bao gồm các bộ biến đổi chu kì và độ dài xung thành mã số.
- Phần 3: Bao gồm hệ vi xử lý cài đặt vào tần số kế.
Để tạo bộ chia tần số với hệ số chia thay đổi người ta dung timer chương trình hóa. Phần µP được nối với các phần khác bằng các “BUS” dữ liệu, địa chỉ và điều khiển.