Bài giảng Cơ sở kỹ thuật đo

Nội dung text: Bài giảng Cơ sở kỹ thuật đo

1. m kg cd A mol K Bài giảng s Cơ sở kỹ thuật đo TS.Nguyễn thị Lan Hương Bộ môn: Kỹ thuật đo và THCN Hà nội 08/2007 1
2. m kg cd Địa chỉ liên lạc A mol K ◆ Mobile 0953304974 s ◆ Điện thoại Bộ môn: (04) 8696233 ◆ Điện thoại (04) 8683087 ◆ Email: Lan-Huong.Nguyen@mica.deu.vn Nguyen Lan Huong@mail.hut.edu.vn 2
3. m kg cd A Tài liệu tham khảo mol K 1.s Giáo trình ”Cơ sở kỹ thuật đo”, PGS. Nguyễn Trọng Quế, Trường Đại học Bách khoa Hà nội, 1996 2. Đo lường các đại lượng Vật lý, Chủ biên PGS.TS. Phạm Thượng Hàn, Nhà xuất bản Giáo dục, quyển 1 3. Giáo trình "Kỹ thuật đo lường", PGS. Nguyễn Trọng Quế, Trường Đại học Bách khoa Hà nội, 1986 3
4. m kg cd A Mở đầu mol K ◆s Cơ sở kỹ thuật đo lường trình bày những cơ sở lý luận cơ bản về kỹ thuật đo lường. Cung cấp những kiến thức cơ bản để phục vụ cho các môn học " Phương pháp và thiết bị đo các đại lượng điện và không điện ", " Hệ thống thông tin đo lường " và những môn học chuyên môn khác của kỹ thuât thông tin đo lường như môn " Thiết bị đo sinh y ", " Xử lý tín hiệu " v.v ◆ Cùng với các môn học trên, giáo trình này xây dựng một hệ thống kiến thức cho việc thu thập số liệu đo, xử lý gia công và điều khiển hiện đại. 4
5. m kg cd Chương 1. Các khái niệm chung về đo A lường mol K ◆s Đo lường và khái niệm về quá trình đo ◆ Mô hình của quá trình đo ◆ Các nguyên công đo lường cơ bản ◆ Tín hiệu đo lường ◆ Phương pháp đo và phương tiện đo 5
6. m kg cd A 1.1. Định nghĩa về Đo lường mol K ◆s Theo pháp lệnh “ ĐO LƯỜNG” của nhà nước CHXHCN Việt nam – Chương 1- điều 1: Đo lường là việc xác định giá trị của đại lượng cần đo – Chính xác hơn:Đo lường là một quá trình đánh giá định lượng của một đại lượng cần đo để có kết quả bằng số so với đơn vị đo ◆ Đại lượng đo được: Với một đại lượng cần đo là X ta có thể tìm được một đại lượng X để cho m. X >X và (m-1) X =X hay nói cách khác Ánh xạ được X vào tập số tự nhiên {N} với độ đo X 6
7. m kg cd A Định nghĩa và phân loại phép đo mol◆ Phép đo là quá trình thực hiện việc đo lường. K ◆ Phân loại s – Đo trực tiếp: Là cách đo mà kết quả nhận được trực tiếp từ một phép đo duy nhất – Đo gián tiếp: Là cách đo mà kết quả được suy ra từ sự phối hợp kết quả của nhiều phép đo dùng cách đo trực tiếp. – Đo hợp bộ: Là cách đo gần giống như phép đo gián tiếp nhưng số lượng phép đo theo phép đo trực tiếp nhiều hơn và kết quả đo nhận được thường phải thông qua giải một phương trình hay một hệ phương trình mà các thông số đã biết chính là các số liệu đo được. – Đo thống kê: để đảm bảo độ chính xác của phép đo nhiều khi người ta phải sử dụng phép đo thống kê. Tức là phải đo nhiều lần sau đó lấy giá trị trung bình. ◆ Đo lường học: là ngành khoa học chuyên nghiên cứu về các phương pháp để đo các đại lượng khác nhau, nghiên cứu về mẫu và đơn vị đo. ◆ Kỹ thuật đo lường: ngành kỹ thuật chuyên nghiên cứu áp dụng các thành tựu của đo lường học vào phục vụ sản xuất và đời sống. 7
8. m kg Ví dụ- Phương trình cơ bản của phép đo cd A mol K – Phương trình cơ bản của phép đo: s X Ax = X = Ax X 0 X 0 X: Đ¹i lîng cÇn ®o. X0: Ьn vÞ ®o. Ax: Gi¸ trÞ b»ng sè cña ®¹i lîng cÇn ®o. Qu¸ tr×nh so s¸nh ®¹i lîng cÇn ®o víi mÉu để cho ra kÕt qu¶ b»ng sè Không, vì không Có thể đo một đại phải đại lượng nào lượng vật lý bất kỳ cũng có thể so sánh được không??? giá trị của nó với mẫu được. 8
9. m kg Phương trình cơ bản cd A mol K – Muốn đo giá trị của một đại lượng vật lý bất kỳ phải chuyển đổi s đại lượng này sang một đại lượng vật lý khác có thể so sánh được giá trị của nó với mẫu – Hai loại chuyển đổi: Đại lượng điện → điện Đại lượng không điện → điện – Công cụ: cảm biến (sensor, chuyển đổi sơ cấp) 9
10. m kg cd Ví dụ về phép đo hợp bộ A mol K ◆ Xác định đặc tính của dây dẫn điện s 2 rt = r20 [ 1+ (t - 20) + (t-20) ] ,  cha biÕt. 0 Đo ®iÖn trë ë nhiÖt ®é 20 C, t1 vµ t2 Các phép HÖ 2 ph¬ng trình 2 Èn vµ . đo trực tiếp??? 2 rt = r20 1+ (t1 − 20) +  (t1 − 20)  1 r = r 1+ (t − 20) +  (t − 20)2 t2 20  2 2  ,  10
11. m kg cd A 1.2. Phương pháp đo (1) mol ◆ Quá trình đo biến đổi thẳng K s kết quả NX X= X0 N0 Bắt đầu X0->N0 (Khắc độ) X -> Nx ( Mã hoá) Tính Nx/N0 Đưa ra kết quả Nx Kết thúc XX= 0 N0 11
12. m kg cd A Phương pháp đo (2) mol K ◆ Quá trình đo kiểu so sánh s CT Xk Bắt đầu D/A SS N N (0/1) k k X N=0 Nk+1=NK+1 Nk =(0Nn) Biến đổi Nk -> Xk Đưa ra kết quả X=N X X-Xk> 0 k. 0 Đúng Sai Kết thúc 12
13. m kg cd Ví dụ A mol K ◆ Có một vônmét được khắc độ như sau: s – 150V tương ứng 100 vạch ◆ Khi đo điện áp Vônmét chỉ 120 vạch, xác định kết quả? 100 N= vach/ V 0 150 – So sánh N æö100 x = 120 :ç ÷ ççç ÷ N0 èø150 150 – Giá trị XV=120 = 120.1,5 = 180 1000 1 ◆ Giá trị C==1,5/ vach gọi là hằng số của volmét N0 13
14. m kg cd 1.3.A Các nguyên công đo lường cơ bản(1) mol ◆K Quá trình đo là thực hiện các nguyên công đo lường, các s nguyên công có thể thực hịên tự động trong thiết bị hoặc do người thực hiện. – Xác định đơn vị đo, thành lập mẫu, tạo mẫu và truyền mẫu: ◆̀xác định đơn vị, tạo ra chuẩn mẫu là những đại lượng vật lý có tính bất biến cao và là hiện thân của đơn vị đo lường. ◆lượng tử hoá chuẩn và tổ hợp thành đại lượng chuẩn có thể thay đổi giá trị, tạo thuận lợi cho việc xác định giá trị của đại lượng đo, ta gọi là truyền chuẩn. – Nguyên công biến đổi: Thực hiện phép biến đổi trên các tín hiệu đo lường, từ đại lượng này sang đại lượng khác, từ dạng này sang dạng khác thể hiện 14
15. m kg cd A Các nguyên công đo lường cơ bản (2) mol K s – Nguyên công so sánh: ◆so sánh có thể thực hiện trong không gian số bằng một thuật toán chia (phương pháp đo biến đổi trực tiếp) ◆trong không gian các đại lượng vật lý, thực hiện bằng một phép trừ trong bộ so sánh (comparator) X - Xk  (phương pháp đo kiểu so sánh) – Nguyên công giao tiếp. ◆Giao tiếp người và máy (HMI) trong ấy việc hiển thị, trao đổi, theo dõi giám sát là một dịch vụ khá lớn trong hệ thống thông tin đo lường điều khiển. ◆Giao tiếp với hệ thống (tức với mạng) thể hiện chủ yếu ở dịch vụ truyền thông. 15
16. m kg cd A 1.4. Tín hiệu mol K ◆ Tín hiệu đo gồm 2 thông số s – Đại lượng vật lý của tín hiệu – Dạng tín hiệu C1 X C 2 16
17. m Dạngkg tín 0 1 2 3 4 hiệu Đại lượngcd Hằng Xung hẹp Xung vuông Tỷ lệ t Hình sin A 0 Con số NX NT Nm, NT,N Nxo NAm, Nf,N mol L(m) X(1,1) X(1,2) X(1,3) X(1,4) 1 K Chiều dài Encoder Mô tơ bước Mô tơ Chấn động s Khối M(kg) X(2,1) X(2,2) X(2,3) X(2,4) 2 lượng Xung va đập xung lượng ra Lực nén Xung âm thanh Lực T(s) X(3,1) X(3,2) X(3,3) X(3,4) 3 Thời gian Phát xung hẹp Định thời gian Tgian tăng dần I(A) X(4,1) X(4,2) X(4,3) X(4,4) 4 Điện U(V) Phát xung hẹp Phát xung vuông Phát xung tuyến Phát hình sin tính t(0K) X(5,1) X(5,2) X(5,3) X(5,4) 5 Nhiệt độ Xung nhiệt Xung lượng nhiệt Nung với nguồn hằng (cd) X(6,1) X(6,2) X(6,3) X(6,4) 6 Ánh sáng Chớp sáng Chớp chu kỳ Dimmer 7 Mol mol X(7,1) X(7,2) X(7,3) X(7,4)  Dạng  n n n n n T X0 Xác định X T Xm, T,  X Am, f, 17
18. m kg cd1.5. Đánh giá kết quả đo và phương tiện A đo mol K s ◆ Xác định tiêu chuẩn đánh giá một phép. ◆ Kết quả đo ở một mức độ nào đó có thể coi là chính xác. Một giá trị như vậy được gọi là giá trị ước lượng của đại lượng đo. Đó là giá trị được xác định bởi thực nghiệm nhờ các phương tiệṇ đo. Giá trị này gần với giá trị thực mà ở một điều kiện nào đó có thể coi là thực. ◆ Để đánh giá giữa giá trị ước lượng và giá trị thực, người ta sử dụng khái niệm sai số của phép đo. Sai số của phép đo là hiệu giữa giá trị thực và giá trị ước lượng X = Xthực - Xước lượng ◆ Có rất nhiều nguyên nhân dẫn đến sai số : - Do phương pháp đo không hoàn thiện. - Sự biến động của các điều kiện bên ngoài vượt ra ngoài những điều kiện tiêu chuẩn được quy định cho dụng cụ đo mà ta chọn. – Do dụng cụ đo không đảm bảo độ chính xác, do cách đọc của người quan sát, do cách đặt dụng cụ đo không đúng quy định v.v 18
19. m kg cd A Phương pháp đo- phương tiện đo mol K ◆ Phương pháp đo: là thủ tục thực hiện thao tác đo lường để s đo được kết quả bằng số ◆ Thiết bị đo: là thực hiện kỹ thuật của phương pháp đo với một họ đại lượng cụ thể. Phương pháp đo Phương tiện đo (Mô tả quá trình đo-Nguyên công) (Giải pháp kỹ thuật -Khối chức năng) Phối hợp các nguyên công khác Thể hiện bằng sơ đồ khối chức năng nhau Các thủ tục phối hợp Thực hiện bằng phần mềm xử lý 19
20. m kg cd Chương 2. Hệ đơn vị, chuẩn, mẫu, tạo A mẫu và chuyển mẫu mol K ◆s Đơn vị và hệ đơn vị ◆ Chuẩn và mẫu ◆ Tạo ra mẫu công tác và mẫu biến đổi ◆ Tổ chức quốc tế và quốc gia về hệ thống chuẩn. 20
21. m kg cd A 2.1.Đơn vị và hệ đơn vị chuẩn(1) mol ◆K Hệ đơn vị SI gồm 7 đại lượng chính s Tên đơn vị Đơn vị Ký hiệu Chiều dài mét m Khối lượng Kilogam Kg Thời gian giây s Dòng điện Ampe A Nhiệt độ độ Kelvin 0K ánh sáng Candela Cd Định lượng phân tử Mol Mol ◆ 102 đơn vị dẫn xuất và 72 đại lượng vật lý 21
22. m kg cd A Đơn vị và hệ đơn vị (2) mol K ◆s Bội số và ước số của đơn vị Hệ số Tên Ký hiệu Hệ số Tên Ký hiệu 1024 Yotta Y 10-1 Deci d 1021 Zetta Z 10-2 Centi c 1018 Exa E 10-3 Mili m 1015 Peta P 10-6 Micro  1012 Tera T 10-9 Nano n 109 Giga G 10-12 Pico p 106 Mega M 10-15 Femto f 103 Kilo K 10-18 Atte a 102 Hecto H 10-21 Zepto z 101 Deca Da 10-24 Yocto y 22
23. m kg cd A Định nghĩa 7 đơn vị cơ bản mol K s a. Chiều dài: đơn vị chiều dài là mét (m). Mét là khoảng chiều dài đi được của ánh sáng truyền trong chân không trong khoảng thời gian là: 1/299.792.458 giây b. Khối lượng: Đơn vị khối lượng là kilogam (kg). Đó là khối lượng của một khối Bạch kim Iridi (Pt Ir) lưu giữ ở BIPM ở Pháp –Bureau International des Poids et Mesure). c.Thêi gian: §ã lµ thêi gian cña 9.192.631.770 chu kú cña m¸y ph¸t sãng nguyªn tö Sedi 133(Cs-133). d. Dßng ®iÖn: Ampe lµ cêng ®é dßng ®iÖn t¹o ra mét lùc ®Èy lµ 2x10-7 N trªn ®¬n vÞ chiÒu dµi gi÷a hai d©y dÉn dµi v« cùc ®Æt c¸ch nhau 1m. 23
24. m kg cd A Định nghĩa 7 đơn vị cơ bản (2) mol 1 K e. NhiÖt ®é (nhiÖt ®éng):§ã lµ 273,16 nhiÖt ®é nhiÖt ®éng cña s ®iÓm ba cña níc nguyªn chÊt. f. Lîng vËt chÊt (mol) §ã lµ lîng vËt chÊt cña sè nguyªn tö cña vËt chÊt Êy, b»ng sè nguyªn tö cã trong 0,012 kg cacbon 12 (C12). g.Cêng ®é s¸ng hay quang ®é: candela (Cd) lµ cêng ®é cña mét nguån s¸ng ph¸t ra ¸nh s¸ng ®¬n s¾c ë tÇn sè 540.1012 Hz, víi c«ng suÊt 1 Watt trong mét Steradian (Sr). 683 h. Hai ®¬n vÞ phô lµ Radian (Rad) vµ Steradian. Radian lµ gãc ph¼ng cã cung b»ng b¸n kÝnh. Sterradian lµ gãc khèi n»m trong hinh cÇu gíi h¹n bëi vßng trßn cÇu cã ®êng kÝnh b»ng ®êng kÝnh cña qua cÇu. 24
25. m kg Bảng các đơn vị dẫn xuất cd A mol K s 25
26. m kg cdMột số đơn vị ngoài đơn vị hợp pháp mà vẫn sử dụng ĐơnA vị Quy đổi ra SI Đơn vị Quy đổi ra SI mol -2 -1 InchK 2,54. 10 m Fynt 4,536 . 10 kg -1 3 Foots (phút) 3,048. 10 m Tonne 1,0161. 10 kg Yard (Yat) 9,144 . 10-1m Fynt/foot2 4,882kg/m2 Mille (dặm) 1,609km0 Fynt/foot3 1,6018510 kg/m3 Mille (hải lý) 1,852km Bari 1.106 N/m2 "Inch vuông 6,4516.10-4m2 Torr 1,332. 102 N/m2 Foot vuong 9,290.10-2m-2 Kilogam lực 9,8066N Inch khối 1,6384. 10-5m3 Calo 4,1868J Foot khối 2,832 . 10-2m3 Mã lực 7,457.102 W Galon (Mỹ) 3,785. 10-3m3 Kilowatt giờ 3,60 . 106J Galon (Anh) 4,5 10-3m3 Thermie 1,0551 . 103J Electron volt (ev) 1,602 . 102J Gauss 1.10-4 T Maxwell 1.10-8Wb 26
27. m kg cd A Sơ đồ quan hệ giữa các đơn vị mol K s 27
28. m kg cd A 2.2.Chuẩn và mẫu mol K ◆s Để thống nhất được đơn vị thì người ta phải tạo được mẫu của đơn vị ấy, phải truyền được các mẫu ấy cho các thiết bị đo ◆ Để thống nhất quản lý đo lường, đảm bảo đo lường cho công nghiệp, thương mại, và đời sống, mỗi quốc gia đều tổ chức hệ thống mẫu chuẩn và truyền chuẩn của quốc gia đó. – Các hằng số vật lý dùng để làm chuẩn – Chuẩn mẫu mét – Chuẩn mẫu về khối lượng – Chuẩn mẫu về thời gian và tần số. – Chuẩn mẫu về các đại lượng điện. 28
29. m kg cd A Định nghĩa mol K ◆s Theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) 6165 -1996 chuẩn đo lường (measurement standard) hay vắn tắt là chuẩn, được định nghĩa như sau: “Chuẩn là Vật đo, phương tiện đo, mẫu chuẩn hoặc hệ thống đo để định nghĩa, thể hiện, duy trì hoặc tái tạo đơn vị hoặc một hay nhiều giá trị của đại lượng để dùng làm mốc so sánh” ◆ Phân loại – Chuẩn đầu (Primary standard) – Chuẩn thứ (Secondary standard): Theo cùng – Chuẩn bậc I: một đại lượng – Chuẩn bậc II: 29
30. m kg cd A Phân loại (2) mol K ◆s Chuẩn đầu (Primary standard): Là chuẩn được chỉ định hay thừa nhận rộng rãi là có chất lượng về mặt đo lường cao nhất và các giá trị của nó được chấp nhận không dựa vào các chuẩn khác của cùng đại lượng. ◆ Chuẩn thứ (Secondary standard): Là chuẩn mà giá trị của nó được ấn định bằng cách so sánh với chuẩn đầu của cùng đại lượng. ◆ Chuẩn bậc I: là chuẩn mà giá trị của nó được ấn định bằng cách so sánh với chuẩn thứ của cùng đại lượng. ◆ Chuẩn bậc I: là chuẩn mà giá trị của nó được ấn định bằng cách so sánh với chuẩn thứ của cùng đại lượng. 30
31. m kg cd A Phân loại (3) mol ◆ Trên phạm vi quốc tế K s – Chuẩn quốc tế (International standard): Là chuẩn được một hiệp định quốc tế công nhận để làm cơ sở ấn định giá trị cho các chuẩn khác của đại lượng có liên quan trên phạm vi quốc tế. – Chuẩn quốc gia (National Standard): Là chuẩn được một quyết định có tính chất quốc gia công nhận để làm cơ sở ấn định giá trị cho các chuẩn khác có liên quan trong một nước. – Chuẩn chính (Reference standard): Là chuẩn thường có chất lượng cao nhất về mặt đo lường có thể có ở một địa phương hoặc một tổ chức xác định mà các phép đo ở đó đều được dẫn xuất từ chuẩn này. – Chuẩn công tác (Working standard): Là chuẩn được dùng thường xuyên để hiệu chuẩn hoặc kiểm tra vật đo, phương tiện đo hoặc mẫu chuẩn. – Chuẩn so sánh (Transfer standard): Là chuẩn được sử dụng như là một phương tiện để so sánh các chuẩn. 31
32. m kg cd A Một số hằng số vật lý dùng làm chuẩn mol Ký Gi¸ trÞ (víi ®é kh«ng ch¾c K Đ¹i lîng øng dông hiÖu ch¾n 1) s Tèc ®é ¸nh s¸ng Thêi gian, tÇn C 299.792.458 m/s(chÝnh x¸c) trong ch©n kh«ng sè chiÒu dµi ĐiÖn tÝch electron ĐiÖn ¸p, dßng C 1,60217733 . 10- (0,3ppm) ®iÖn H»ng sè “Jozepson" Kj-90 483.587,96 Hz/v (0,4 ppm) ĐiÖn ¸p H»ng sè Von klitzing RJ-90 25,812807 K (0,2 ppm) ĐiÖn trë HÖ sè dÉn từ trong  4 .10-7 N/A2 (chÝnh x¸c) ĐiÖn dung ch©n kh«ng 0 32
33. m kg 2.2.1cd .Một số chuẩn mẫu về các đại lượng A điện mol K ◆s Chuẩn dòng điện ◆ Chuẩn điện áp ◆ Chuẩn điện trở ◆ Chuẩn điện dung 33
34. m kg cd A a.Chuẩn dòng điện mol K s ◆ Chuẩn bằng cân AgNO3 điện phân ◆ Năm 1960 chuẩn được thực hiện thông qua cân dòng điện tức là đo lực đẩy điện từ giữa hai dây dẫn dài vô cực thông qua cân có độ chính xác cao ( đạt đến 4.10-6 A). ◆ Gần đây thì người ta có đề xuất việc xác định dòng điện thông qua từ trường ◆ Xác định dòng điện chuẩn rất phức tạp vì vậy trong thực tế người ta sử dụng chuẩn về điện áp. 34
35. m Dung dịch kg cd Phát điện áp một Điện phân CdSO4 A chiều chuẩn mol Tinh thể K s hồ Pin mẫu Weston Thủy ngân Almangan Hg (12,5%Cd) Sùc ®iÖn ®éng Pin mÉu ë 200C cho bëi C«ng thøc: Dây Pt -4 -5 E20= 1.018636-0.6.10 N-5.0.10 N N=0.04-0.08 Søc ®iÖn ®éng cña Pin mÉu l¹i thay ®æi theo nhiÖt ®é theo C«ng thøc: -5 -4 2 -5 3 Et = E20-4.610 (t-20) –9.510 (t-20) +1.0 10 (t-20) + Tr«i søc tù ®éng h»ng n¨m lµ 1V/n¨m (microVolt) MÉu ®Þªn ¸p Quèc gia ®îc lÊy lµ gi¸ trÞ trung b×nh cña 20 (hoÆc 10) pin mÉu b·o hoµ nµy. 35
36. m kg cd A Phần tử Jozepson (1) mol K h V= n f s 2e 36
37. m kg cd A Lớp chuyển tiếp mol K s 37
38. m kg cd Sơ đồ cấu tạo mạng phần tử Josepson và hệ A thống nguồn mẫu điện áp Jozepson mol K s 38
39. m kg cd A Phần tử Jozepson (2) mol K ◆s So sánh địên áp trong hệ thống dùng chuyển tiếp Jozepson ◆ Phương pháp so sánh cân bằng 39
40. m kg cd A Ví dụ: Hệ thống chuẩn mol K s 40
41. m kg cd Một số kết quả so sánh chuẩn giữa các A phòng kiểm chuẩn mol K s 41
42. m kg cd Phát tần số chuẩn A mol Nguyªn lý cña m¸y ph¸t thêi gian hay tÇn sè chuÈn ®Òu dùa trªn c«ng thøc: K s h =− E21 E h- h»ng sè Plank; - lµ tÇn sè;E1vµ E2 lµ hai møc n¨ng lîng trong khi chuyÓn møc. HiÖn nay dïng 3 lo¹i mÉu nguyªn tö vÒ thêi gian: Xedi, Hitro, Rubidi Bảng tãm t¾t c¸c ®Æc tÝnh cña c¸c mÉu thêi gian hay sö dông ĐÆc tÝnh Xedi Hitro Rubidi Th¹ch anh TÝnh lÆp l¹i 3.10-12 2.10-12 æn ®Þnh(trung binh trong 1 sec) 5.10-12 5.10-13 5.10-12 5.10-12 Tr«i RÊt nhá RÊt nhá 1.10-13 5.10-10 TÇn sè céng hëng 9.192.631.770 1420405.751 6.834.682.608 Träng lîng m¸y (khoang) 30kg 400 15 10 NhiÖt ®é lµm viÖc -20  +600C 0  500 C 0  500 C 0  500 C Sè lÇn céng hëng nguyªn tö 106 1012 1012 trong mét gi©y NhiÖt ®é céng hëng 3600K 3000K 3300K 42
43. m kg cd A Sơ đồ máy phát tần số mẫu kiểu Xedi mol K s  ChØ cã c¸c nguyªn tö xª di Giao độ ng Phân tầ n Tổng hợ p Ố ng tia cã năng lîng F = 4. mf = 0 thạ ch anh bội tần tần số nguyên míi ®i vµo buång ch©n F1 F2 tử Xêdi kh«ng, ë ®©y nã qua 1 ®iÖn F Đồng hồ chỉ thời gian 2 trêng ®Òu vµ ®îc nung Tự ghi nãng lªn b»ng tia sãng cùc ng¾n, cã tÇn sè U Tự động điề u chỉnh cộ ng 9.162.631.770 Hz. hưởng 43
44. m kg Ví dụ: Một số đài phát tần số trên thế cd giới A mol K s 44
45. m kg cd A Chuẩn điện trở mol K Tõ l©u, ®iÖn trë mÉu lµ mét bé gåm 10 cuén d©y manganin cã s ®iÖn trë ®Þnh møc 1 ®Ó trong hép kÝn 2 líp ®æ ®Çy kh«ng khÝ nÐn, cã gi¸ trÞ 1,0000002 víi ph¬ng sai  = 1.10-7. TruyÒn ®iÖn trë mÉu cho c¸c ®iÖn trë kh¸c b»ng cÇu 1 chiÒu. Tõ năm 1990, ®iÖn trë mÉu ®îc x¸c ®Þnh th«ng qua hiÖu øng Hall lîng tö tõ (QHE), nhß cã h»ng sè vËt lý von Klitzing. H»ng sè von Klitzing ®îc x¸c ®Þnh Rk-90 = 25,81280 víi sai sè 0,2.10-6. PhÇn tö c¬ bản cña mét QHE lµ mét planar MOSFET máng ®Ó trong mét m«i trêng nhiÖt ®é thÊp. 1- 2K (-2710C). Tõ trêng ®îc ®Æt vu«ng gãc víi l¸ máng b¸n dÉn cã cêng ®é tõ cảm mét vµi Tesla. 45
46. m kg cd A Hiệu ứng Hall mol K s Dòng điện Dẫn ◆ Điện áp cảm ứng Hall tỉ lệ với điện tử cường độ từ cảm B và dòng điện đi Từ cảm qua tấm QHE 46
47. m kg cd Chuẩn điện trở A mol C K Uh = Rk-90 I/i s PhÇn tö U QHE h §iÖn trë truyÒn R U chuÈn R Uh R = = Rk− 90 / i h I Uh: ®iÖn ¸p Hall, Rh = ĐiÖn trë Hall lîng tử. I dßng ®iÖn ch¹y trong mµng b¸n dÉn MOSFET. i con sè nguyªn chØ sè ®o Hall trong mµng b¸n dÉn lóc x¸c ®Þnh Rh. Rk-90: h»ng sè von Klitzing. 47
48. m kg cd Ví dụ A mol K s 48
49. m kg cd A Chuẩn điện dung mol K s ChuÈn ®iÖn dung ®îc thùc hiÖn b»ng tô ®iÖn tÝnh theo lý thuyÕt Thompson - Lambard. Tô gåm 4 thanh thÐp ®êng kÝnh 50mm dµi 500mm cã trôc song song vµ n»m trªn ®Ønh hinh vu«ng, giữa chóng cã 1 thanh mµn ch½n tÜnh ®iÖn ®Æt ë ngay t©m cña h×nh vu«ng: Sù thay ®æi ®iÖn dung cña tô ®iÖn (cña tõng cÆp ®iÖn cùc) thay ®æi theo khoảng di chuyÓn cña thanh mµn ch½n. 11 C = ln2 L =2 ln2 L 2 2 0 C 0: tõ dÉn cña kh«ng k hÝ, C = tèc ®é ¸nh s¸ng. L ®o b»ng ph¬ng ph¸p giao thoa víi L = 100mm sai sè 10-7. C= 0,4002443 pF, sai sè kh«ng qu¸ 5.10-7. ĐiÖn dung mÉu ®îc truyÒn sang c¸c ®iÖn dung kh¸c b»ng cÇu xoay chiÒu. Tõ c¸c mÉu nµy ta cã thÓ suy ra c¸c ®¹i lîng ®iÖn kh¸c th«ng qua c¸c hép ®iÖn trë vµ hép ®iÖn dung chÝnh x¸c cao. 49
50. m kg cd 2.3.Tạo ra mẫu công tác và mẫu biến đổi A mol K ◆ Sau khi tạo mẫu quốc gia, phải tổ chức mạng lưới quốc tế s và quốc gia để truyền chuẩn đến những phòng thí nghiệm tiêu chuẩn khu vực. Những chuẩn này phải đạt độ chính xác yêu cầu: cách bố trí, quy luật biến đổi phù hợp với tín hiệu kiểm tra và thiết bị so sánh. 50
51. m kg cd ATạo ra mẫu công tác và mẫu biến đổi (2) mol K s ◆ Các vấn đề tạo mẫu công tác (mẫu biến đổi): – Lượng tử hoá chuẩn mẫu: ◆ Sau khi đã xác định đơn vị, cần có cách phân chia mẫu thành những bội số và ước số của đơn vị. ◆ Đơn vị nhỏ nhất của chuẩn mẫu gọi là lượng tử. ◆ Sai số lượng tử q 1  ==K XNKK – Tổ hợp các lượng tử của mẫu thành mẫu biến đổi Các lượng tử của mẫu được tổ hợp với nhau thành những đại lượng mẫu biến thiên.Tổ hợp các quy tắc gọi và biểu diễn các con số có giá trị xác định gọi là hệ thống đếm. – Thuật toán biến đổi trong quá trình ra mẫu Trong quá trình so sánh với đại lượng cần đo, mẫu cần phải thay đổi được giá trị của nó. Thay đổi theo một chiến lược như thế nào để tối ưu theo một mục tiêu nhất định, đó là thuật toán biến đổi mẫu. 51
52. m Ví dụ về một số thiết bị tạo chuẩn kg cd Nguồn Fluke 732B A mol K s 52
53. m kg cd A Ví dụ (hãng Fluke) mol K s Loại mẫu áp ra Độ không ổn Quan hệ Biện luận định Mạng Josepson -10V-10V 0,4ppm ( 1) - Định nghĩa Volt - Chuẩn đầu trong phòng thí của SI nghiệm - Các mạng J khác - Giữ trong Heli lỏng Fluke 734A +10V 0,15ppm/tháng Chuẩn cấp cao - Chuẩn đầu 10V - Dùng trong phòng thí nghiệm là giá trị trung bình của 4 bộ; nhiệt độ 18-280C Fluke 732B +10V 0,3ppm/tháng Chuẩn cấp cao - Chuẩn cấp 2 dùng ở phòng thí + 1,018V 0,8ppm/tháng nghiệm hay hiện trường - Dùng cho Fluke 5700 Fluke 5700 0- 1100V 5,4ppm/90ngày Quan hệ với các Chuẩn làm việc gồm có điện áp (Calilrator) 0-20A 65ppm/90 ngày chuẩn cấp trên chuẩn thay đổi được và DMM chính xác. 53
54. m kg cd A 2.3. Liên kết chuẩn mol K ◆s Tổ chức chuẩn thế giới ◆ Tổ chức đảm bảo đo lường của Việt nam Theo sơ đồ tổ chức quốc tế về công ước mét ở Việt nam có Tổng cục tiêu chuẩn đo lường chất lượng trực thuộc hội đồng bộ trưởng chịu trách nhiệm về việc xây dựng các tiêu chuẩn, quản lý các phương tiện đo lường để đảm bảo chất lượng các sản phẩm sản xuất tại Việt nam. Về việc đảm bảo đo lường, trực thuộc Tổng cục TC-ĐL-CL có các trung tâm đo lường – Trung tâm đo lường nhà nước – Trung tâm đo lường 1, trung tâm đo lường 2 – Các phòng thí nghiệm chuẩn chuyển ngành Vilas 54
55. m kg cd A Cấu trúc đảm bảo đo lường Việt nam mol K s Trang Web: www.tcvn.gov.vn 55
56. m kg cd A Trung tâm đo lường Việt nam mol K s Trang Web: www.vmi.gov.vn 56
57. m kg cd A 2.3.1. Tổ chức chuẩn quốc tế mol K s 57
58. m kg cd A Tổ chức quốc tế về chuẩn ISO31-1992 mol K ◆ ISO 31-0: Nguyên tắc chung s ◆ ISO 31-1: Không gian và thời gian ◆ ISO 31-2: Hiện tương tuần hoàn và các phần liên quan ◆ ISO 31-3: Cơ ◆ ISO 31-4: Nhiệt ◆ ISO 31-5: Địên và từ ◆ ISO 31-6: Ánh sáng và bức xạ địên có liên quan ◆ ISO 31-7:Âm ◆ ISO 31-8: Hoá học và vật lý phân tử ◆ ISO 31-9: Vật lý nguyên tử và hạt nhân ◆ ISO 31-10: Phản ứng hạt nhân và bức xạ ion hoá ◆ ISO 31-11: Dấu hiệu và ký hiệu toán học dùng trong khoa học vật lý và công nghệ ◆ ISO 31-12: Số đặc trưng ◆ ISO 31-13: Vật lý trạng thái rắn 58
59. m kg cd Tổ chức quốc tế về chuẩn A Châu âu EUROMET mol K s 59
60. m kg cd Tổ chức quốc tế về chuẩn A Châu âu EUROMET (2) mol K s 60
61. m kg cd A Tæ chøc truyÒn mÉu quèc tÕ (1) mol Meter Kilogram Second Ampere K §Þnh nghÜa c¸c ®¬n vÞ c¬ b¶n m k s A s CIPM x¸c ®Þnh h»ng sè Josephson KJ-90 Phßng thÝ nghiÖm quèc gia m k s A Thùc hiÖn c¸c ®Þnh nghÜa SI Newton N Joule J Watt W Volt V Gi¸ trÞ cña c¸c h»ng sè vËt lý 2e/h §¹i diÖn quèc gia vÒ Volt ( mÉu 10V) J-Array 61
62. m kg cd Tæ chøc truyÒn mÉu quèc tÕ (2) A §¹i diÖn ®éc lËp mol Phßng thÝ nghiÖm ®Þa ph•¬ng J-Array cña ®iÖn ¸p V K s TruyÒn chuÈn s¬ cÊp (dïng ë MAP) 732B MÉu ®Çu Volt nh©n t¹o t¹i ®Þa ph•¬ng 734A (Theo MAP) MÉu 10V 732B So s¸nh víi m¹ng J-Array- th«ng qua MAP. MÉu ph©n ¸p (10:1 vµ 100:1) 752A 5700A MÉu lµm viÖc Dông cô ®o sö dông (dÞch vô cho R&D) 8842A Ký hiÖu = §Þnh nghÜa = ThiÕt bÞ thùc nghiÖm = ThiÕt bÞ sö dông vµ th•¬ng m¹i = thiÕt bÞ th•¬ng m¹i 62
63. m kg cd VÝ dô- Chuẩn độ, phát triển và thành A mol công K ◆s Calibration Workload becomes more and more Precision DMM accurate and hybrid. Scope Meter Bridge Mass V Balance 63
64. m kg cd A Chuẩn độ, phát triển và thành công mol K ◆s Cần nhiều thiết bị chuẩn độ hơn Hoặc ◆ Các thiết bị chuẩn độ cần sai số nhỏ hơn và nhiều chức năng hơn – 60’s Single Function Calibrators (0.05% - 0.01%) – 70’s Multifunction Calibrators (0.005%) – 80’s Programmable High Accuracy Multifunction Calibrators (4-10 ppm) – 90’s Programmable Multi Product Calibrators (50ppm-20ppm) – 2002 New Calibrators Calibrating “new” -Parameters. 64
65. m kg cd A Chuẩn độ, phát triển và thành công mol K ◆s Nhu cầu về chuẩn và mẫu tăng lên ◆ Tăng nhu cầu về trình độ của người sử dụng ◆ Thiết bị bền Nhưng đồng thời . ◆ It người có kỹ năng tốt ◆ Kinh phí có hạn 65
66. m kg cd3.5.C¸c tæ chøc ®¶m b¶o ®o lêng ë ViÖt nam A (1) mol K 1, Viện đo lường trung ương thuộc hội đồng bộ trưởng. s •Đảm bảo các chuẩn quốc gia. -Nghiên cứu các chuẩn cụ thể khác -Quản lý chuẩn thực thi trong nước. 2, Trung tâm đo lường khu vực -Đảm bảo các chuẩn địa phương do nhà nước xác định. -Quản lý thiết bị đo trong khu vực. -Sửa chữa bảo hành thiết bị đo trong khu vực. -Cấp giấy chứng nhận 66
67. m kg cd A C¸c tæ chøc ®¶m b¶o ®o lêng ë ViÖt nam (2) mol K s 3, Phòng kiểm tra xuất xưởng. -Đảm bảo tiêu chuẩn sản phẩm sản xuất -Đảm bảo hoạt động của các thiết bị đo và kiểm tra dây chuyền sản xuất. -Cấp chứng nhận kiểm tra xuất xưởng- đóng dấu. 4, Các cơ quan kiểm tra chất lượng sản phẩm. -Kiểm tra để cấp giấy phép sản xuất sản phẩm -Kiểm tra đột xuất mẫu sản phẩm -Đề xuất định chuẩn sản xuất. -Cấp giấy tiêu chuẩn để lưu hành. 67
68. m kg cd A Cấu trúc đảm bảo đo lường Việt nam mol K s Trang Web: www.tcvn.gov.vn 68
69. m kg cd A Trung tâm đo lường Việt nam mol K s Trang Web: www.vmi.gov.vn 69
70. m kg cd A Cơ cấu tổ chức của trung tâm đo lường mol K s Gi¸m ®èc Héi ®ång KH Phßng Phßng khèi Phßng ®o Phßng tæng hîp lîng l¬ng ®iÖn hµnh chÝnh vËt t Phßng Phßng Phßng ®o Phßng Phßng thêi gian ¸p suÊt lêng nhiÖt ®o ®é dung dµi tÝch 70
71. m kg cd A Sơ đồ liên kết chuẩn mol K BËc s ChuÈn quèc gia chÝnh x¸c O Ph¬ng ph¸p so s¸nh ChuÈn chÝnh I Ph¬ng ph¸p Ph¬ng ph¸p so s¸nh so s¸nh ChuÈn chÝnh ChuÈn c«ng t¸c II Ph¬ng ph¸p Ph¬ng ph¸p Ph¬ng ph¸p so s¸nh so s¸nh so s¸nh ChuÈn chÝnh Ph¬ng tiÖn ®o Ph¬ng tiÖn ®o III 71 H×nh 1.8- S¬ ®å liªn kÕt chuÈn