Phương Pháp Đặc Tính Tần Số Trong Hệ Thống Đo - Luận Văn Thạc Sĩ Tại HCMUTE

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hcmute phương pháp đặc tính tần số trong hệ thống đo, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề xuất giải pháp cải thiện thực tiễn.

• Tác giả: Nguyễn Ngọc Hiển
• Người hướng dẫn: PGS.TS Hồ Văn Nhật Chương
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện
• Đề tài: Phương Pháp Đặc Tính Tần Số Trong Hệ Thống Đo
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• CẢM TẠ
• TÓM TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả trong và ngoài nước đã công bố
• 1.2. Lý do chọn đề tài
• 1.3. Mục đích của đề tài
• 1.4. Nhiệm vụ của đề tài và giới hạn đề tài
• 1.5. Phương pháp nghiên cứu
• 1.6. Phương pháp đặc tính tần số
• 1.7. Phép biến đổi Fourier
• 1.8. Phổ của một vài xung điện áp tiêu biểu
• 1.9. Ứng dụng phương pháp đặc tính tần số
• 1.10. Phương pháp đánh giá sai số Hệ thống đo
• 1.11. CẤU TRÚC CƠ BẢN HỆ THỐNG ĐO
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Phương pháp đặc tính tần số trong đánh giá sai số Hệ thống đo
• 2.2. Giới thiệu Hệ thống đo theo IEC 60990:1999
• 2.3. Giới thiệu thiết bị đo và quy trình thực nghiệm
• 2.4. Đặc tính tần số của Hệ thống đo
• 2.5. Hệ số K của Hệ thống đo
• 2.6. Các kết quả đạt được của đề tài
• 2.7. Hướng phát triển của đề tài
• 3. CHƯƠNG 3: CẤU TRÚC CƠ BẢN HỆ THỐNG ĐO
• 4. CHƯƠNG 4: PHƯƠNG PHÁP ĐẶC TÍNH TẦN SỐ TRONG ĐÁNH GIÁ SAI SỐ HỆ THỐNG ĐO
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về phương pháp đặc tính tần số

Phương pháp đặc tính tần số là một công cụ quan trọng trong lĩnh vực đo lường. Nó cho phép phân tích và đánh giá chính xác các hệ thống đo. Đo lường không chỉ đơn thuần là việc ghi nhận số liệu mà còn là quá trình đánh giá định lượng các đối tượng cần đo. Theo [2], [3], đo lường bao gồm ba thao tác chính: biến đổi tín hiệu, so sánh với đơn vị đo và chuyển đổi kết quả thành số. Việc áp dụng phương pháp này giúp cải thiện độ chính xác trong việc đánh giá sai số của các thiết bị đo. Đặc biệt, trong bối cảnh hiện đại, việc nghiên cứu và cải thiện hệ thống đo là rất cần thiết để đáp ứng các yêu cầu ngày càng cao của xã hội.

1.1. Định nghĩa và vai trò của đo lường

Đo lường là một lĩnh vực khoa học kỹ thuật gắn liền với đời sống con người. Nó tạo ra cơ sở định lượng tin cậy cho các hoạt động thương mại và đảm bảo an toàn cho con người. Việc nghiên cứu và cải thiện hệ thống đo giúp phát triển các thiết bị có tính năng phù hợp với yêu cầu của xã hội. Phương pháp đặc tính tần số được sử dụng để phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả đo, từ đó đưa ra các giải pháp cải tiến hiệu quả.

II. Cơ sở lý thuyết của phương pháp đặc tính tần số

Cơ sở lý thuyết của phương pháp đặc tính tần số bao gồm các khái niệm về phép biến đổi Fourier và các ứng dụng của nó trong phân tích tín hiệu. Phép biến đổi Fourier cho phép chuyển đổi tín hiệu từ miền thời gian sang miền tần số, giúp dễ dàng phân tích các thành phần tần số của tín hiệu. Điều này rất quan trọng trong việc đánh giá độ chính xác của các hệ thống đo. Các phổ xung điện áp tiêu biểu cũng được trình bày, cho thấy sự ảnh hưởng của các yếu tố như độ dài cáp và các thành phần trong hệ thống đo đến kết quả đo. Việc hiểu rõ các khái niệm này là cần thiết để áp dụng phương pháp đặc tính tần số một cách hiệu quả.

2.1. Phép biến đổi Fourier

Phép biến đổi Fourier là một công cụ mạnh mẽ trong phân tích tín hiệu. Nó cho phép chuyển đổi tín hiệu từ miền thời gian sang miền tần số, giúp xác định các thành phần tần số có trong tín hiệu. Việc áp dụng phép biến đổi này trong phương pháp đặc tính tần số giúp đánh giá chính xác hơn về sai số của hệ thống đo. Các ứng dụng của phép biến đổi Fourier trong thực tiễn rất đa dạng, từ phân tích tín hiệu trong viễn thông đến kiểm tra chất lượng sản phẩm trong sản xuất.

III. Cấu trúc cơ bản của hệ thống đo

Cấu trúc của một hệ thống đo bao gồm nhiều thành phần khác nhau, mỗi thành phần đều có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo độ chính xác của kết quả đo. Các bộ phận như bộ phân áp, cáp đo và thiết bị hiển thị đều ảnh hưởng đến kết quả cuối cùng. Việc hiểu rõ cấu trúc này giúp các kỹ sư và nhà nghiên cứu có thể tối ưu hóa thiết kế và vận hành của hệ thống đo. Đặc biệt, vai trò của cáp đo trong việc truyền tín hiệu cũng không thể xem nhẹ, vì nó có thể gây ra méo dạng tín hiệu và ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả đo.

3.1. Các thành phần của hệ thống đo

Một hệ thống đo thường bao gồm các thành phần như thiết bị đo, bộ phân áp và cáp đo. Thiết bị đo có nhiệm vụ ghi nhận và hiển thị kết quả, trong khi bộ phân áp giúp chia tỉ lệ tín hiệu. Cáp đo đóng vai trò quan trọng trong việc truyền tín hiệu từ nơi đo đến thiết bị hiển thị. Sự tương tác giữa các thành phần này có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả đo, do đó cần được thiết kế và kiểm tra cẩn thận.

IV. Phương pháp đặc tính tần số trong đánh giá sai số hệ thống đo

Phương pháp đặc tính tần số được áp dụng để đánh giá sai số của hệ thống đo theo tiêu chuẩn IEC 60990:1999. Nghiên cứu này bao gồm việc tính toán và vẽ đặc tính tần số của các hệ thống đo, từ đó so sánh với các kết quả thực nghiệm. Việc thực hiện các thí nghiệm để thu thập số liệu là rất quan trọng, vì nó giúp xác định độ chính xác của các phương pháp đo. Kết quả từ nghiên cứu cho thấy phương pháp này không chỉ giúp đánh giá sai số mà còn cung cấp cơ sở để cải tiến các thiết bị đo trong tương lai.

4.1. Đánh giá sai số hệ thống đo

Đánh giá sai số của hệ thống đo là một phần quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng sản phẩm. Phương pháp đặc tính tần số cho phép phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến sai số, từ đó đưa ra các giải pháp cải tiến. Việc so sánh giữa kết quả thực nghiệm và lý thuyết giúp xác định độ chính xác của phương pháp đo, đồng thời cung cấp thông tin quý giá cho các nghiên cứu tiếp theo.

V. Kết luận

Phương pháp đặc tính tần số là một công cụ hữu ích trong việc đánh giá sai số của hệ thống đo. Qua nghiên cứu và thực nghiệm, phương pháp này đã chứng minh được tính hiệu quả trong việc cung cấp các kết quả chính xác hơn. Việc áp dụng phương pháp này không chỉ giúp cải thiện độ chính xác của các thiết bị đo mà còn tạo cơ sở cho các nghiên cứu và phát triển trong tương lai. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao chất lượng sản phẩm và đảm bảo an toàn cho con người.

5.1. Tầm quan trọng của phương pháp đặc tính tần số

Phương pháp đặc tính tần số không chỉ giúp đánh giá sai số mà còn cung cấp cơ sở cho việc phát triển các thiết bị đo mới. Tính chính xác và độ tin cậy của các kết quả đo là rất quan trọng trong nhiều lĩnh vực, từ công nghiệp đến y tế. Việc nghiên cứu và áp dụng phương pháp này sẽ góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm và đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Đo lường là một lĩnh vực khoa học – kỹ thuật thiết yếu, gắn bó mật thiết với đời sống con người và các hoạt động kinh tế – xã hội. Theo ước tính, các thiết bị đo lường đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo công bằng thương mại, an toàn kỹ thuật và chất lượng sản phẩm. Tuy nhiên, trong thực tế, việc đánh giá sai số và độ chính xác của hệ thống đo vẫn còn nhiều thách thức do sự phức tạp của các yếu tố ảnh hưởng và tương tác trong hệ thống. Đặc biệt, trong các hệ thống đo điện áp xung, việc méo dạng tín hiệu do các thành phần điện trở, điện dung, điện cảm ký sinh gây ra làm sai lệch kết quả đo.

Luận văn tập trung nghiên cứu phương pháp đặc tính tần số trong hệ thống đo, nhằm phân tích và đánh giá sai số của hệ thống đo theo tiêu chuẩn IEC 60990:1999. Mục tiêu cụ thể là tính toán, vẽ đặc tính tần số của hệ thống đo, thực nghiệm thu thập số liệu và so sánh kết quả thực nghiệm với lý thuyết để đề xuất phương pháp đo phù hợp cho phòng thử nghiệm. Nghiên cứu được thực hiện tại Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng TP. Hồ Chí Minh trong khoảng thời gian từ tháng 2 đến tháng 8 năm 2014.

Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc nâng cao độ chính xác trong đo lường điện áp xung, góp phần cải thiện chất lượng thiết bị đo và đảm bảo an toàn trong các ứng dụng kỹ thuật điện. Các số liệu thực nghiệm và phân tích đặc tính tần số giúp xác định sai số hệ thống, từ đó làm cơ sở cho các nghiên cứu và ứng dụng tiếp theo trong lĩnh vực đo lường điện.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai lý thuyết chính: phương pháp đặc tính tần số và phép biến đổi Fourier. Phương pháp đặc tính tần số cho phép mô tả mối quan hệ giữa tín hiệu đầu vào và đầu ra của hệ thống đo dưới dạng hàm truyền tần số phức $G(j\omega)$, bao gồm đặc tính biên tần $|G(j\omega)|$ và đặc tính pha $\theta(\omega)$. Đây là công cụ quan trọng để đánh giá sai số tần số và méo dạng tín hiệu trong hệ thống đo.

Phép biến đổi Fourier được sử dụng để phân tích phổ tần số của các dạng xung điện áp tiêu biểu như xung hàm mũ, xung bậc thang, xung vuông và xung sét chuẩn. Qua đó, xác định được phổ tần số biên độ $F(j\omega)$ và góc pha của tín hiệu, giúp đánh giá ảnh hưởng của đặc tính tần số hệ thống đo lên tín hiệu đo.

Các khái niệm chính bao gồm:

• Đặc tính tần số phức $G(j\omega) = P(\omega) + jQ(\omega)$
• Đặc tính biên tần $|G(j\omega)|$ và đặc tính pha $\theta(\omega)$
• Hệ số phân áp $K_d$ trong bộ phân áp đo lường
• Sai số tương đối và sai số tuyệt đối của thiết bị đo
• Hàm truyền và đặc tính động của thiết bị đo

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là các tài liệu chuyên ngành, tiêu chuẩn IEC 60990:1999, các bài báo khoa học và số liệu thực nghiệm thu thập tại Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng TP. Hồ Chí Minh. Cỡ mẫu thực nghiệm bao gồm mô hình hệ thống đo mô phỏng trở kháng cơ thể người và đáp ứng theo tiêu chuẩn IEC 60990:1999.

Phương pháp phân tích gồm:

• Tính toán đặc tính tần số lý thuyết dựa trên các hàm truyền và mô hình toán học của hệ thống đo.
• Thực nghiệm thu thập dữ liệu bằng máy phát xung LAG-120B và máy ghi nhận tín hiệu HIOKI 8870-20.
• Vẽ đồ thị đặc tính biên tần và pha tần của hệ thống đo theo lý thuyết và thực nghiệm.
• So sánh và đánh giá sai số biên độ và sai số pha giữa lý thuyết và thực nghiệm.
• Sử dụng công thức tính sai số hệ thống dựa trên ảnh hưởng của các phần tử cấu thành hệ thống đo.

Timeline nghiên cứu kéo dài 6 tháng, từ tháng 2 đến tháng 8 năm 2014, bao gồm giai đoạn nghiên cứu tài liệu, thiết kế mô hình, thực nghiệm và phân tích kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Đặc tính tần số của hệ thống đo mô phỏng trở kháng cơ thể người: Đặc tính biên tần $|F(j\omega)|$ và đặc tính pha $\theta(\omega)$ được tính toán và đo thực nghiệm cho thấy sự tương đồng cao ở dải tần số từ 0 đến 10 MHz. Sai số biên độ tối đa khoảng 10% tại tần số 4 MHz, sai số pha dưới 5 độ, chứng tỏ mô hình lý thuyết phù hợp với thực tế.

2. Ảnh hưởng của các phần tử cấu thành lên hệ số K: Mức độ ảnh hưởng của điện trở, điện dung và các thành phần khác lên sai số độ lớn và góc pha của hệ số K được xác định rõ ràng. Sai số độ lớn hệ số K theo thực nghiệm không vượt quá 12%, sai số góc pha dưới 7% trong dải tần số khảo sát.

3. Đặc tính tần số của bộ phân áp điện trở và điện dung đệm: Bộ phân áp điện trở bắt đầu có độ lệch biên độ 10% tại 4 MHz và lên đến 30% ở 8 MHz, trong khi bộ phân áp điện dung đệm có độ lệch không vượt quá 10% ở tần số 11-12 MHz. Điều này cho thấy bộ phân áp điện dung đệm phù hợp hơn cho đo xung cắt với thời gian cắt khoảng 0,5 µs.

4. Phổ tần số của các dạng xung điện áp tiêu biểu: Xung sét chuẩn với thời gian cắt Tc = 0,5 µs có phổ tần số nằm trong khoảng 10 MHz – 50 MHz, yêu cầu hệ thống đo phải có giải thông tần số rộng để giảm sai số đo. Xung vuông và xung hàm mũ cũng được phân tích, cho thấy phổ tần số mở rộng khi thời gian xung giảm.

Thảo luận kết quả

Kết quả thực nghiệm và lý thuyết cho thấy phương pháp đặc tính tần số là công cụ hiệu quả để đánh giá sai số và méo dạng tín hiệu trong hệ thống đo điện áp xung. Sai số biên độ và pha nằm trong giới hạn cho phép, phù hợp với tiêu chuẩn IEC 60990:1999. Việc phân tích ảnh hưởng của từng phần tử cấu thành giúp hiểu rõ nguyên nhân sai số và hướng cải tiến hệ thống đo.

So sánh với các nghiên cứu trong ngành, kết quả này tương đồng với các báo cáo về đặc tính tần số của bộ phân áp và hệ thống đo điện áp xung. Việc sử dụng bộ phân áp điện dung đệm được khuyến nghị cho các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao ở tần số cao.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ đặc tính biên tần và pha tần, biểu đồ sai số độ lớn và góc pha theo tần số, giúp trực quan hóa mức độ phù hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm. Bảng tổng hợp mức độ ảnh hưởng của các phần tử lên sai số hệ thống cũng là công cụ hữu ích cho việc đánh giá và thiết kế hệ thống đo.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng phương pháp đặc tính tần số trong đánh giá hệ thống đo: Khuyến nghị các phòng thí nghiệm và trung tâm đo lường sử dụng phương pháp này để đánh giá sai số hệ thống đo điện áp xung, nhằm nâng cao độ chính xác và tin cậy kết quả đo. Thời gian triển khai trong 6 tháng, do các đơn vị kỹ thuật thực hiện.

2. Sử dụng bộ phân áp điện dung đệm cho đo xung cắt nhanh: Để giảm sai số biên độ và pha ở tần số cao, nên ưu tiên sử dụng bộ phân áp điện dung đệm có đặc tính tần số phù hợp với phổ xung cắt chuẩn (10-50 MHz). Chủ thể thực hiện là các nhà sản xuất thiết bị đo và phòng thử nghiệm.

3. Tăng cường đào tạo và nâng cao nhận thức về đặc tính tần số: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu cho kỹ sư và kỹ thuật viên về lý thuyết và thực hành phương pháp đặc tính tần số, giúp họ hiểu và áp dụng hiệu quả trong công tác đo lường. Thời gian đào tạo dự kiến 3-6 tháng.

4. Phát triển phần mềm hỗ trợ tính toán và mô phỏng đặc tính tần số: Xây dựng công cụ phần mềm giúp tự động hóa việc tính toán, vẽ đặc tính tần số và đánh giá sai số hệ thống đo, giảm thiểu sai sót và tăng hiệu quả nghiên cứu. Chủ thể thực hiện là các nhóm nghiên cứu và công ty công nghệ.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư và chuyên gia đo lường điện: Nghiên cứu giúp hiểu sâu về đặc tính tần số và sai số trong hệ thống đo điện áp xung, từ đó cải tiến thiết bị và quy trình đo.

2. Phòng thí nghiệm và trung tâm kiểm định: Áp dụng phương pháp đặc tính tần số để đánh giá và hiệu chuẩn hệ thống đo, đảm bảo kết quả đo chính xác và tuân thủ tiêu chuẩn quốc tế.

3. Giảng viên và sinh viên ngành kỹ thuật điện – điện tử: Tài liệu tham khảo quý giá cho việc giảng dạy và nghiên cứu về đo lường điện, đặc biệt là các phương pháp phân tích tín hiệu và sai số.

4. Nhà sản xuất thiết bị đo và bộ phân áp: Tham khảo để thiết kế và cải tiến sản phẩm phù hợp với yêu cầu đặc tính tần số, nâng cao chất lượng và độ tin cậy thiết bị.

Câu hỏi thường gặp

1. Phương pháp đặc tính tần số là gì và tại sao quan trọng trong đo lường?
   Phương pháp đặc tính tần số mô tả mối quan hệ giữa tín hiệu đầu vào và đầu ra của hệ thống đo dưới dạng hàm truyền tần số phức. Nó giúp đánh giá sai số tần số và méo dạng tín hiệu, từ đó nâng cao độ chính xác trong đo lường, đặc biệt với các tín hiệu xung biến thiên nhanh.

2. Tiêu chuẩn IEC 60990:1999 áp dụng như thế nào trong nghiên cứu này?
   Tiêu chuẩn IEC 60990:1999 quy định các yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử nghiệm cho hệ thống đo điện áp xung. Luận văn sử dụng tiêu chuẩn này làm cơ sở để xây dựng mô hình hệ thống đo, thực nghiệm và đánh giá đặc tính tần số cũng như sai số.

3. Sai số biên độ và sai số pha ảnh hưởng thế nào đến kết quả đo?
   Sai số biên độ làm thay đổi giá trị đo thực tế so với giá trị đúng, còn sai số pha gây méo dạng tín hiệu, ảnh hưởng đến tính chính xác của dạng sóng đo được. Cả hai sai số đều cần được kiểm soát để đảm bảo độ tin cậy của phép đo.

4. Bộ phân áp điện dung đệm có ưu điểm gì so với bộ phân áp điện trở?
   Bộ phân áp điện dung đệm có đặc tính tần số rộng hơn, độ lệch biên độ và pha nhỏ hơn ở tần số cao, phù hợp với đo các xung có thời gian cắt ngắn (khoảng 0,5 µs), giúp giảm sai số đo so với bộ phân áp điện trở.

5. Làm thế nào để giảm sai số trong hệ thống đo điện áp xung?
   Có thể giảm sai số bằng cách lựa chọn thiết bị đo có đặc tính tần số phù hợp, sử dụng bộ phân áp và cáp đo có đặc tính tần số tốt, hiệu chuẩn hệ thống đo thường xuyên, và áp dụng phương pháp đặc tính tần số để đánh giá và điều chỉnh sai số.

Kết luận

• Phương pháp đặc tính tần số là công cụ hiệu quả để đánh giá sai số và méo dạng trong hệ thống đo điện áp xung, giúp nâng cao độ chính xác đo lường.
• Kết quả thực nghiệm và lý thuyết tương đồng, sai số biên độ và pha nằm trong giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn IEC 60990:1999.
• Bộ phân áp điện dung đệm được khuyến nghị sử dụng cho các ứng dụng đo xung cắt nhanh với phổ tần số rộng.
• Nghiên cứu cung cấp cơ sở lý thuyết và số liệu thực nghiệm quan trọng cho các phòng thí nghiệm và nhà sản xuất thiết bị đo.
• Đề xuất phát triển phần mềm hỗ trợ và đào tạo chuyên sâu để ứng dụng rộng rãi phương pháp đặc tính tần số trong thực tế đo lường.

Tiếp theo, các đơn vị nghiên cứu và phòng thí nghiệm nên triển khai áp dụng phương pháp này trong công tác hiệu chuẩn và kiểm định thiết bị đo, đồng thời phát triển các giải pháp kỹ thuật nhằm giảm thiểu sai số hệ thống đo. Để biết thêm chi tiết và nhận tư vấn chuyên sâu, vui lòng liên hệ với Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng TP. Hồ Chí Minh.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN NGỌC HIỂN PHƯƠNG PHÁP ĐẶC TÍNH TẦN SỐ TRONG HỆ THỐNG ĐO NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 60520202 S K C0 0 4 3 6 6 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2014 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ---------- LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN NGỌC HIỂN PHƢƠNG PHÁP ĐẶC TÍNH TẦN SỐ TRONG HỆ THỐNG ĐO NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 60520202 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2014 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ---------- LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN NGỌC HIỂN PHƢƠNG PHÁP ĐẶC TÍNH TẦN SỐ TRONG HỆ THỐNG ĐO NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 60520202 Hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS HỒ VĂN NHẬT CHƢƠNG Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2014 Luan van Luận văn Thạc sĩ Phƣơng pháp đặc tính tần số trong Hệ thống đo LÝ LỊCH KHOA HỌC I.

LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: Nguyễn Ngọc Hiển Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 02/09/1989 Nơi sinh: Đồng Nai Quê quán: Hải Dƣơng Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 166 Ấp Tân Bình, Xã Bình Minh, Huyện Trảng Bom, Tỉnh Đồng Nai Điện thoại cơ quan: 083.9333533 Điện thoại nhà riêng: 0613.8951244 Fax: [phone] E-mail: ngochien0209@gmail. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Đại học: Hệ đào tạo: Chính Quy Thời gian đào tạo: từ 10/2007 đến 03/2012 Nơi học (trƣờng, thành phố): Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM Ngành học: Điện Công Nghiệp Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Đồ án: “Mô hình Nhà máy điện” Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: 09/01/2012 Ngƣời hƣớng dẫn: Th.S Nguyễn Ngọc Âu III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Từ 06/2012 Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo Thử nghiệm viên đến nay lƣờng Chất lƣợng Tp.HCM HVTH: Nguyễn Ngọc Hiển i GVHD: PGS.TS Hồ Văn Nhật Chƣơng Luan van Luận văn Thạc sĩ Phƣơng pháp đặc tính tần số trong Hệ thống đo LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của Tôi.

Các số liệu, kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng 10 năm 2014 Tác giả Luận Văn Nguyễn Ngọc Hiển HVTH: Nguyễn Ngọc Hiển ii GVHD: PGS.TS Hồ Văn Nhật Chƣơng Luan van Luận văn Thạc sĩ Phƣơng pháp đặc tính tần số trong Hệ thống đo CẢM TẠ Qua thời gian học tập và nghiên cứu tại Trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM, cùng với sự nhiệt tình hƣớng dẫn, giúp đỡ của quý Thầy Cô, Tôi đã hoàn thành đƣợc Luận văn tốt nghiệp này. Trƣớc hết, Tôi chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu nhà trƣờng, Ban chủ nhiệm khoa Điện – Điện tử và Phòng quản lý sau đại học Trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM đã tạo điều kiện thuận lợi cho Tôi học tập, nghiên cứu nâng cao trình độ và thực hiện tốt Luận văn tốt nghiệp trong thời gian qua. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy Hồ Văn nhật Chƣơng đã nhiệt tình hƣớng dẫn, giúp đỡ Tôi trong suốt thời gian học tập cũng nhƣ trong quá trình thực hiện Luận văn tốt nghiệp này.

Ngoài ra, Tôi cũng xin đƣợc nói lời cảm ơn đến các Anh Chị học viên trong lớp cao học 2012 – 2014B đã đóng góp ý kiến và giúp đỡ Tôi hoàn thành tốt Luận văn tốt nghiệp này. Việc thực hiện đề tài Luận văn này chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót về kiến thức chuyên môn. Kính mong nhận đƣợc sự quan tâm, xem xét và đóng góp ý kiến quý báu của quý Thầy, Cô và các bạn để đề tài luận văn này hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn! Tp.

Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng 10 năm 2014 Học viên thực hiện Nguyễn Ngọc Hiển HVTH: Nguyễn Ngọc Hiển iii GVHD: PGS.TS Hồ Văn Nhật Chƣơng Luan van Luận văn Thạc sĩ Phƣơng pháp đặc tính tần số trong Hệ thống đo TÓM TẮT Tên đề tài: „„Phương pháp đặc tính tần số trong Hệ thống đo” Thời gian thực hiện: Từ ngày 24/02/2014 đến ngày 24/8/2014. Địa điểm nghiên cứu: Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lƣờng Chất lƣợng Tp. Nội dung luận văn gồm có: Chƣơng 1: TỔNG QUAN  Giới thiệu chung về đo lƣờng, các khái niệm về đo lƣờng, phân loại các thiết bị đo lƣờng và sai số trong đo lƣờng.  Giới thiệu sơ lƣợc về các đặc tính của thiết bị đo, gia công và xử lý kết quả đo.

 Nêu mục đích của đề tài, giới hạn của đề tài và phƣơng pháp nghiên cứu. Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT  Trình bày khái niệm về phƣơng pháp đặc tính tần số, các phổ xung điện áp tiêu biểu.  Giới thiệu về phép biến đổi Fourier và các ứng dụng của phƣơng pháp đặc tính tần số. CHƢƠNG 3: CẤU TRÚC CƠ BẢN HỆ THỐNG ĐO  Giới thiệu về cấu trúc của một Hệ thống đo, các bộ phân áp đo lƣờng, vai trò của cáp đo trong Hệ thống đo và ảnh hƣởng của chúng lên kết quả đo.

 Trình bày các yêu cầu của một dao động ký, các hệ số tính toán sai số của dạng sóng đƣợc hiển thị. CHƢƠNG 4: PHƢƠNG PHÁP ĐẶC TÍNH TẦN SỐ TRONG ĐÁNH GIÁ SAI SỐ HỆ THỐNG ĐO  Nghiên cứu, tính toán và vẽ đặc tính tần số của các Hệ thống đo theo IEC 60990:1999 theo các hàm của Hệ thống đo này.  Thực nghiệm lấy số liệu của mô hình Hệ thống đo theo IEC 60990:1999 và từ số liệu thu đƣợc, vẽ đặc tính tần số của Hệ thống đo theo thực nghiệm. HVTH: Nguyễn Ngọc Hiển iv GVHD: PGS.TS Hồ Văn Nhật Chƣơng Luan van Luận văn Thạc sĩ Phƣơng pháp đặc tính tần số trong Hệ thống đo  Nhận xét đánh giá kết quả thực hiện đƣợc, so sánh với các kết quả từ tính toán lý thuyết và đƣa ra phƣơng pháp đo cho phòng thử nghiệm.

CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN  Phƣơng pháp đặc tính tần số là một phƣơng pháp ƣu điểm, cho phép đánh giá sai số Hệ thống đo một cách chính xác hơn.  Việc thực nghiệm Hệ thống đo này là cơ sở để nghiên cứu và đƣa ra một phƣơng pháp tính toán để xác định sai số Hệ thống đo. TÀI LIỆU THAM KHẢO HVTH: Nguyễn Ngọc Hiển v GVHD: PGS.TS Hồ Văn Nhật Chƣơng Luan van Luận văn Thạc sĩ Phƣơng pháp đặc tính tần số trong Hệ thống đo ABSTRACT Topic name: ''The frequency characteristic method in measuring system" Duration: From February 24th 2014 to August 24th 2014. Research place: Ho Chi Minh city Technical center of Standards Metrology and Quality.

This thesis consists of the parts following: Chapter 1: OVERVIEW  Introducing measurement, the concept of measurement, sorting measuring system, measuring system error.  Introducing about the characteristics of measuring system and process measuring results.  Presenting the purpose of the thesis, limit of the thesis and research methods. Chapter 2: THEORY BASIS  Presenting the concept of frequency characteristics method, the voltage pulse spectrum.

Introducing the Fourier transform and application of frequency characteristics method. Chapter 3 : STRUCTURE OF MEASURING SYSTEM  Introducing structure of measuring system, measuring divider, importance of cable in measuring system and their effects on the measuring results.  Presenting requirements of oscilloscope, the factor calculation error of the waveform is displayed. Chapter 4: FREQUENCY CHARACTERISTICS METHOD IN EVALUATING ERRORS OF MEASURING SYSTEM  Researching, calculating and drawing frequency characteristics of measuring system according to IEC 60990:1999 and according to the function of this system.

 Experiment recorded data of measuring system model according to IEC 60990:1999 and from this data, we draw frequency characteristics of measuring system according to experiment. HVTH: Nguyễn Ngọc Hiển vi GVHD: PGS.TS Hồ Văn Nhật Chƣơng Luan van Luận văn Thạc sĩ Phƣơng pháp đặc tính tần số trong Hệ thống đo  Commenting, evaluating the results, comparing the results with theory and then, providing method for laboratory. Chapter 5: CONCLUSION  Frequency characteristics method is a good method. Through experiment research, we can evaluate measuring system error more accurately.

 The experimental measurement system helps us to evaluate measuring system error in theory and in experiment. REFERENCES HVTH: Nguyễn Ngọc Hiển vii GVHD: PGS.TS Hồ Văn Nhật Chƣơng Luan van Luận văn Thạc sĩ Phƣơng pháp đặc tính tần số trong Hệ thống đo MỤC LỤC Trang tựa Trang Quyết định giao đề tài Biên bản chấm Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Phiếu nhận xét Luận văn Thạc sĩ Lý lịch cá nhân. i Lời cam đoan .ii Cảm tạ. vi Mục lục.

viii Danh sách các hình. x Danh sách các bảng. xiii Chƣơng 1. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả trong và ngoài nƣớc đã công bố .2 Lý do chọn đề tài.

Mục đích của đề tài. Nhiệm vụ của đề tài và giới hạn đề tài. Phƣơng pháp nghiên cứu. Phƣơng pháp đặc tính tần số.

Phép biến đổi Fourier. Phổ của một vài xung điện áp tiêu biểu. Ứng dụng phƣơng pháp đặc tính tần số. Phƣơng pháp đánh giá sai số Hệ thống đo.

CẤU TRÚC CƠ BẢN HỆ THỐNG ĐO. Bộ phân áp đo lƣờng. 31 HVTH: Nguyễn Ngọc Hiển viii GVHD: PGS.TS Hồ Văn Nhật Chƣơng Luan van Luận văn Thạc sĩ Phƣơng pháp đặc tính tần số trong Hệ thống đo 3. PHƢƠNG PHÁP ĐẶC TÍNH TẦN SỐ TRONG ĐÁNH GIÁ SAI SỐ HỆ THỐNG ĐO.

Giới thiệu Hệ thống đo theo IEC 60990:1999. Giới thiệu thiết bị đo và quy trình thực nghiệm. Đặc tính tần số của Hệ thống đo. Hệ số K của Hệ thống đo.

Các kết quả đạt đƣợc của đề tài. Hƣớng phát triển của đề tài. 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 80 HVTH: Nguyễn Ngọc Hiển ix GVHD: PGS.TS Hồ Văn Nhật Chƣơng Luan van Luận văn Thạc sĩ Phƣơng pháp đặc tính tần số trong Hệ thống đo DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH Trang Hình 1.1: Cấu trúc Hệ thống đo một kênh .2: Hệ thống đo kiểu so sánh .3: Phƣơng pháp so sánh kiểu cân bằng .4: Phƣơng pháp so sánh không cân bằng .5: Phƣơng pháp mã hóa thời gian.6: Phƣơng pháp mã hóa tần số xung .7: Phƣơng pháp mã hóa số xung .1: Xung dạng hàm mũ .2: Đặc tính tần số của xung điện áp dạng hàm mũ.3: Đặc tính tần số của hàm điện áp bƣớc nhảy đơn vị .4: Đặc tính biên tần của xung tăng tuyến tính .5: Phổ của xung sét chuẩn với các thời gian cắt Tc khác nhau .6: Đặc tính tần số của xung vuông .7: Đặc tính biên tần của bộ phân áp điện trở .8: Đặc tính biên tần của bộ phân áp điện dung đệm .1: Sơ đồ nguyên lý của một Hệ thống đo .2: Dạng chung của bộ phân áp điện trở .