Tần số là một trong các thông số quan trọng nhất của quá trình dao động có chu kỳ. Tần số được xác định bởi số các chu kỳ lặp lại của sự thay đổi tín hiệu trong một đơn vị thời gian.
Chu kỳ là khoảng thời gian nhỏ nhất mà giá trị của tín hiệu lặp lại độ lớn và chiều biến thiên. Tức là thỏa mãn phương trình: u (t) = u ( t + T).
Tần số góc tức thời được xác định như là vi phân theo thời gian của pha của điện áp tín hiệu, tức là (t) = d/dt. Vì pha của tín hiệu đa hài sẽ tăng theo thời gian theo quy luật tuyến tính, cho nên tần số f là một đại lượng không đổi. Nghĩa là:
14 trang |
Chia sẻ: haohao89 | Lượt xem: 7943 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem nội dung tài liệu Bài giảng Đo tần số, góc lệch pha, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Chương 5
ĐO TẦN SỐ - GÓC LỆCH PHA
5.1. Đo tần số
5.1.1. Khái niệm chung
Tần số là một trong các thông số quan trọng nhất của quá trình dao động có chu kỳ. Tần số được xác định bởi số các chu kỳ lặp lại của sự thay đổi tín hiệu trong một đơn vị thời gian.
Chu kỳ là khoảng thời gian nhỏ nhất mà giá trị của tín hiệu lặp lại độ lớn và chiều biến thiên. Tức là thỏa mãn phương trình: u (t) = u ( t + T).
Tần số góc tức thời được xác định như là vi phân theo thời gian của pha của điện áp tín hiệu, tức là w(t) = dy/dt. Vì pha của tín hiệu đa hài sẽ tăng theo thời gian theo quy luật tuyến tính, cho nên tần số f là một đại lượng không đổi. Nghĩa là:
(5.1)
Khoảng tần số được sử dụng trong các lĩnh vực khác nhau như: Vô tuyến điện tử, tự động hóa, vật lý thực nghiệm, thông tin liên lạc.v.v...từ một phần Hz đến hàng nghìn GHz.
Việc lựa chọn phương pháp đo tần số được xác định theo khoảng đo, theo độ chính xác yêu cầu, theo dạng đường cong và công suất nguồn tín hiệu có tần số cần đo và một số yếu tố khác.
Để đo tần số của tín hiệu điện ta cũng có hai phương pháp đó là phương pháp biến đổi thẳng và phương pháp so sánh.
Tần số mét là dụng cụ để đo tần số. Đo tần số bằng phương pháp biến đổi thẳng được tiến hành bằng các loại tần số mét cộng hưởng, tần số mét cơ điện, tần số mét tụ điện, tần số mét chỉ thị số, còn đo tần số bằng phương pháp so sánh được thực hiện nhờ ôsilôscốp, cầu xoay chiều phụ thuộc tần số, tần số mét đổi tần, tần số mét cộng hưởng.v.v...
5.1.2. Tần số mét cộng hưởng điện từ
Để đo tần số của lưới điện công nghiệp, người ta thường sử dụng tần số mét cộng hưởng kiểu điện từ.
Cấu tạo của tần số mét điện từ bao gồm một nam châm điện NC (H.5.1). Các thanh thép B được gắn chặt một đầu vào thanh A cố định 2 đầu vào giá G, còn đầu kia của các thanh thép 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. Dưới tác dụng của từ trường nam châm điện các thanh kim loại hai lần trong một chu kỳ được hút vào nam châm và do đó mà dao động. Thanh nào có biên độ dao động lớn nhất thì thanh đó có tần số riêng bằng hai lần tần số cần đo. Trên mặt dụng cụ đo (H.5.1b) ta thấy biến độ dao động của thanh kim loại lớn nhất ứng với tần số đã khắc độ trên bề mặt.
A
NCĐ
a)
b)
B
G
G
45
50
55
Hình 5.1. Tần số mét cộng hưởng điện từ
a. Cấu tạo; b. Mặt chỉ thị
Ưu điểm của phương pháp này là cấu tạo đơn giản, bền.
Nhược điểm: - Giới hạn đo hẹp (45 ¸ 55Hz) hay (450 ¸ 550Hz) sai số của phép đo thường là ± (1,5 ¸ 2,5)%.
Không sử dụng được ở nơi có độ rung lớn và thiết bị di chuyển.
5.1.3. Tần số mét điện động và sắt điện động
Cơ cấu chỉ thị Lôgômét điện động và sắt điện động có thể sử dụng để chế tạo tần số mét.
Về cấu tạo, Lôgômét điện động có cuộn tĩnh A được mắc nối tiếp với cuộn động B2 và nối tiếp với các phần tử R2, L2, C2; còn cuộn động B1 mắc nối tiếp với C1 (H.5.2a).
Góc lệch giữa Ux và I1 là 90o (H.5.2b).
~ Ufx
B1
B2
A
I1
C1
I2 = I
R2
L2
C2
y1
j2
-j2
I2 = I
I1
Ufx
a)
b)
Hình 5.2. Tần số kế dùng lôgômet điện động
Các thông số của cuộn tĩnh A (R2, L2, C2) và cuộn động nối tiếp B2 được chọn sao cho tạo được cộng hưởng điện áp trong mạch này có tần số fxo bằng giá trị trung bình của khoảng tần số cần đo.
(5.2)
Góc lệch a của cơ cấu chỉ thị Lôgômét điện động được tính theo biểu thức:
(5.3)
Ở đây y1 và y2 là góc lệch pha giữa dòng I trong cuộn tĩnh và các dòng I1, I2 trong cuộn động. Từ sơ đồ véc tơ hình 5.2b ta có:
y2 = 0 từ đó cos y2 = 1 ; I = I2; cos y1 = cos (90 – j2) = sin j2
Nhưng ở đây sin j2 = (5.4)
X2, Z2 – là điện kháng và tổng trở của mạch dòng I2.
Mặc khác . (5.5)
Z1 là tổng trở trong mạch dòng I1.
Thay vào biểu thức của góc lệch a, ta có:
Cho rằng Z1 » X1 và chỉ có điện dung C1 trong mạch dòng I1 vậy:
(5.6)
Vì X2 = wxL2 - và wx = 2π fx
Như thế:
Vậy: a = f(f2x) (5.7)
Tức là góc lệch a của Lôgômét điện động là một hàm của tần số f2x và thang đo sẽ được khắc độ theo tần số.
Ví dụ: Tần số mét Lôgômét điện động kiểu Д506M (của Nga) để đo tần số 45 ¸ 55Hz, cấp chính xác ± 1,5%.
Loại này có thể chế tạo tần số mét đo tần số cao hơn đến 2500Hz.
5.1.4. Tần số mét dùng Lôgômét điện từ
Về cấu tạo Lôgômét điện từ có hai cuộn dây. Cuộn thứ nhất được nối với điện trở R1 và điện cảm L1.
~ Ufx
I2
I1
R2
R1
L2
L1
C2
Hình 5.3. Tần số mét dùng Lôgômét điện từ
R
Cuộn thứ hai được nối với điện trở R2, L2, C2. Tức là hai cuộn dây có đặc tính tải khác nhau (H.5.3).
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 khác nhau.
Giả sử khi fx tăng thì dòng I1 giảm còn I2 lại tăng như vậy tỉ số giữa hai dòng (I2/I1) sẽ tăng và do đó mà góc lệch a tỉ lệ với tần số.
Ví dụ: Loại tần số mét Э394 có thang đo 450 ¸ 550Hz là tần số mét dùng Lôgômét điện từ.
5.1.5. Tần số mét điện tử
Tần số mét điện tử là dụng cụ để đo tần số âm tần và cao tần mà các Tần số mét cơ điện không đo được. Đó là dụng cụ phối hợp giữa cơ cấu đo Từ điện với các bộ biến đổi để thực hiện biến đổi tần số thành dòng 1 chiều.
Hình vẽ 5.4a) là sơ đồ nguyên lý.
Khi khoá K ở vị trí 1, tụ C được nạp điện đến điện áp U của nguồn điện. Điện tích nạp Q = CU.
Khi khoá K chuyển sang vị trí 2, tụ C phóng điện qua cơ cấu Từ điện (CT). Nếu vị trí của khoá K được thay đổi với tần số bằng tần số đo fx thì giá trị dòng điện trung bình đi qua cơ cấu đo:
C
U
CT
fx
K
Itb
1
1
2
2
D2
CT
Ucc
Ufx
TX
R
D1
C
Hình 5.4. Tần số mét điện tử
a)
b)
Itb = Q.fx = C.U.fx. (5.8)
Từ đó ta thấy nếu C và U là đại lượng không đổi thì dòng điện qua dụng cụ đo tỉ lệ với tần số cần đo và có thể khắc độ trực tiếp theo đơn vị tần số.
Trong các Tần số mét điện tử khoá K được thay bằng khoá điện tử nhờ một Transito (Hình 5.4b). Điện áp có tần số cần đo Ufx được đưa qua Bộ Tạo xung TX. Khi chưa có xung đặt vào Bazơ của Transito, T ở chế độ khoá và Tụ C được nạp đến điện áp U với điện tích q = CU.
Khi có xung vào Bazơ của T, Transito làm việc ở chế độ thông, tụ C được phóng điện qua T, điốt D2 và cơ cấu đo (CT) , chỉ thị được khắc độ đo theo giá trị tần số.
Tần số mét loại này được dùng để đo tần số của tín hiệu hình sin từ 10Hz đến 500kHz, sai số ± 2%. Nếu tín hiệu xung có thể đo với dải tần từ 10Hz đến 20kHz, sai số ± 2%.
5.1.6. Tần số mét chỉ thị số.
Hình vẽ 5.5 là sơ đồ khối của tần số mét chỉ thị số có 4 chỉ số và các dạng sóng điện áp.
Hình 5.5. Sơ đồ khối của máy đếm tần số hiện số
Màn hiện
BCD tới
giải mã
thanh
7 đoạn
Mạch khoá
Máy đếm
thập phân
Dấu chấm
thập phân
Bộ
định thời
Lối vào khoá
Cửa
AND
Công tắc chọn Dấu chấm thập phân
Lối vào reset
Lối vào
reset
Trigơ
Schmitt
Flip-Flop
Công tắc chọn
gốc thời gian
Bộ khuếch đại / suy giảm
Tín hiệu vào
Q
Lối vào
Màn hiện
BCD tới
giải mã
thanh
7 đoạn
Mạch khoá
Máy đếm
thập phân
Màn hiện
BCD tới
giải mã
thanh
7 đoạn
Mạch khoá
Máy đếm
thập phân
Màn hiện
BCD tới
giải mã
thanh
7 đoạn
Mạch khoá
Máy đếm
thập phân
Tín hiệu có tần số cần đo được đưa vào khuếch đại hoặc làm suy giảm, sau đó đưa đến Triger Schmitt để tạo thành các xung vuông. Đầu ra của mạch Triger Schmitt có cùng tần số như đầu vào và dùng để khởi động các nạch đếm. Trước khi vào mạch đếm các xung phải qua cửa Và (AND).
Các xung vuông trên chỉ đi vào mạch đếm khi đầu ra Q từ mạch Triger ở mức 1 (dương).
Mạch Trigơ thay đổi trạng thái mỗi khi nhận được đầu ra tăng theo chiều âm từ Bộ định thời gian (Bộ chia tần). Khi T = 1s , đầu ra của mạch Trigơ luân phiên ở mức 1 trong 1s và mức 0 trong 1s. Do đó cửa Và luân phiên đóng trong 1s và ngắt trong 1s.
Tức là cửa Và luân phiên đưa các xung ra của Trigơ Schmitt tới các mạch đếm trong 1s và sau đó chặn chúng trong 1s. Các xung vào được đếm trong thời gian cửa Và đóng (T = 1s) cũng là tần số được đo. Bộ định thời gian đo (Bộ chia tần) có 6 mức chuyển mạch bằng tay hoặc tự động.
Đầu ra của Trigơ ngược pha với Q. Các tín hiệu ra từ dùng để Reset các mạch đếm, mở và đóng các mạch khoá.
Khi bắt đầu thời gian đếm, đầu ra có điện áp tiến theo chiều âm. Điện áp này khởi động hệ mạch reset của các bộ đếm, để đặt (set) chính xác các điều kiện xuất phát ban đầu của mỗi bộ đếm. Vì đầu ra ở logic 0 trong thời gian đếm nên đảm bảo cho các mạch khoá đều ngắt do đó trong thời gian đếm sẽ không có tín hiệu đi qua mạch khoá.
Ở cuối thời gian đếm, dạng sóng cấp cho các đầu vào của mạch khoá chuyển sang mức logic 1 và làm cho mạch khoá đóng. Trong thời gian mạch khoá đóng, của Và ngắt và bộ đếm ngừng đếm. Các số hiện trên chỉ thị được giữ không đổi trong suốt thời gian đếm do mạch khóa ngắt.
Giả sử thời gian đếm là Tđo . Số xung đếm được là:
(5.9)
n: hệ số chia tần; f0 : Tần số chuẩn.
Số xung đếm được sẽ tỉ lệ với tần số cần đo fx.
Nếu thời gian đo có giá trị là 1s thì số xung N (tức là số các chu kỳ) sẽ chính là tần số cần đo fx, nghĩa là:
fx = N
Mạch điều khiển phụ trách việc điều khiển quá trình đo, bảo đảm thời gian biểu thị kết quả đo cỡ từ 0,3 ¸ 5S trên chỉ thị số; xóa kết quả đo đưa về trạng thái O ban đầu trước mỗi lần đo; điều khiển chế độ làm việc; tự động; bằng tay hay khởi động bên ngoài; chọn dải tần (cho ra xung mở khóa K) và cho ra xung điều khiển máy in số v.v...
Dạng sóng vào
Sóng ra của Bộ khuếch đại
Sóng ra của Mạch Schmitt
Sóng ra
định thời
Tín hiệu ra Q từ flip -flop
1
0
1
0
Tín hiệu ra từ flip -flop
1
0
T
T
Xung
Không Xung
Cửa AND ngắt
Cửa AND đóng
Tín hiệu ra
cửa AND
1
0
Điều chỉnh lại
mạch đếm
Đếm tiếp tục
Mạch khoá ngắt
Hình hiện không đổi
Mạch khoá đóng
Hình hiện không đổi
Hiện hình đã
điều chỉnh
T
T
Hình 5.6. Các dạng sóng đối với máy đo tần số hiện số
Bộ hiện số thường có nhiều digit (hàng đơn vị, hàng chục, hàng trăm.v.v...) bảo đảm chỉ thị toàn bộ dải tần số cần đo.
Để giảm sai số khi đo tần số thấp, nhất thiết phải tăng thời gian Tđo nhưng điều này không phải khi nào cũng thực hiện được. Vì vậy trong tần số mét chỉ thị số hoặc là người ta sử dụng bộ nhân để nhân tần số cần đo lên 10n lần hoặc là ta không đo tần số nữa mà chuyển phép đo tần số sang đo thời gian một chu kỳ Tx của tín hiệu cần đo, vì .
Khi đo chu kỳ Tx ta thực hiện theo sơ đồ sau (H.5.7).
MF
TS
chuẩn f0
Bộ vào
TX
ĐK
Bộ đếm
Ufx
T0
Tx
K
U
U
T0
Tx
t
t
t
Hình 5.7. Sơ đồ khối của máy đo tần số (đo chu kỳ) hiện số.
a) b)
Tín hiệu có tần số cần đo fx qua bộ vào và qua bộ tạo xung sẽ tạo ra tín hiệu Tx chính là chu kỳ của tín hiệu có tần số cần đo. Qua bộ điều khiển tín hiệu Tx vào mở khóa K, như vậy thời gian Tx chính bằng Tđo. Khi khóa K mở thì tín hiệu fo từ máy phát chuẩn đi vào bộ đếm và ra cơ cấu chỉ thị số. Số xung đếm được sẽ là:
(5.10)
Để cho số xung tỉ lệ với tần số cần đo ta cần phải thực hiện một phép biến đổi nghịch đảo sau đây:
Hay : (5.11)
Các tần số mét, ngoài việc đo tần số và chu kỳ ra còn có thể đo tỉ số giữa hai tần số, tổng của hai tần số, khoảng thời gian và độ dài các xung.v.v...
5.2. Đo góc lệch pha
5.2.1. Khái niệm chung
Góc pha cùng với tần số và biên độ là một thông số cơ bản của quá trình dao động: x(t) = Xmcos (wt + j) trong đó Xm là biên độ của dao động, w: tần số góc của dao động và (wt + j) là pha của dao động, trong đó j : góc lệch pha ban đầu là đại lượng không đổi, còn wt là đại lượng thay đổi.
Thông thường người ta đo góc lệch pha giữa hai dao động x1 và x2 có tần số như nhau:
x1 = X1m cos (wt + j1)
x2 = X2m cos (wt + j2)
Trong trường hợp này góc lệch pha sẽ bằng hiệu giữa hai thành phần pha ban đầu không đổi của hai tín hiệu.
j = j1 - j2
Nó không phụ thuộc vào mốc tính thời gian. Nếu như hai tần số w1 và w2 là bội số của nhau thì góc lệch pha sẽ được tính từ một trong hai công thức sau đây:
(5.12)
Hoặc: (5.13)
Đối với tín hiệu đa hài thì góc lệch pha j được coi như là góc lệch giữa các sóng hài bậc một.
Đối với tín hiệu phức tạp hơn; ví dụ: Tín hiệu xung chẳng hạn thì người ta không nói đến góc lệch pha mà đưa ra khái niệm về độ lệch thời gian – là khoảng thời gian giữa các thời điểm khi mà tín hiệu vượt qua một mức nhất định nào đó (ví dụ mức không chẳng hạn).
Thông thường góc lệch pha được đo bởi gradian hay độ. Còn độ lệch thời gian được đo bằng giây (s).
Thông thường ta gặp đo góc lệch pha giữa hai tín hiệu có cùng tần số trong khoảng từ 0 ¸ 360o.
Có nhiều phương pháp đo góc lệch pha như phương pháp biến đổi thẳng và biến đổi bù. Trong hệ thống điện một thông số rất được quan tâm đó là hệ số công suất cos j. Để đo cos j ta có nhiều phương pháp. Có thể đo góc j rồi suy ra hệ số cos j và ngược lại. Có thể đo cos j bằng phương pháp gián tiếp, sử dụng ba dụng cụ Watmét, Vônmét và Ampemét, sau đó tính ra cos j = . Phương pháp này độ chính xác thấp vì sai số phép đo bằng tổng sai số của cả ba dụng cụ đo. Sau đây ta xét một phương pháp đo trực tiếp, tức là đo góc lệch pha bằng phương pháp biến đổi thẳng dùng Fazômét điện động.
5.2.2. Fazômét điện động
Fazômét là dụng cụ để đo góc pha và hệ số cos j. Thông thường nhất là dụng cụ sử dụng cơ cấu chỉ thị Lôgômét điện động (H.5.8a).
Điện áp U và dòng I qua phụ tải lệch pha với nhau một góc j cần phải đo.
1 2
A
U
B
I2
R2
L1
I1
ZT
I
U
I
I1
I2
j
b
Hình 5.8. Fazômét điện động và biểu đồ vectơ
a) b)
Ở mạch song song cuộn động 1 được mắc nối tiếp một điện cảm L1, dòng đi qua cuộn này là I1 (H.3-58b), cuộn động 2 được mắc nối tiếp một điện tử R2 (thuần trở) nên dòng I2 trùng pha với điện áp U. Theo công thức của cơ cấu chỉ thị lôgômét điện động ta có:
Theo hình 5.8b ta có:
(5.14)
Nếu như ở mạch song song ta làm sao cho I1 = I2; b = g thì từ biểu thức trên ta suy ra: a = j (5.15)
Như vậy độ lệch góc a của cơ cấu chỉ thị được xác định bởi góc j. Bảng khắc độ được khắc theo đơn vị của góc j hay hệ số cos j.
Nhược điểm của loại Fazômét này là nó chỉ tính được cho một cấp điện áp. Nếu thay đổi điện áp thì phải thay đổi điện trở R2 và điện cảm L1 do đó mà dẫn đến thay đổi góc b. Ngoài ra sai số còn phụ thuộc vào tần số vì trong mạch có cuộn cảm.
Để khắc phục sai số do tần số gây ra ta chia một cuộn động thành 2 cuộn nối song song với nhau. Một cuộn nối với điện dung C, còn cuộn kia nối với điện cảm L (H.5.9).
Ta có: wL =
Khi tần số tăng, ở nhánh 1 điện kháng XL tăng lên, còn điện kháng XC ở nhánh 1’ sẽ giảm kết quả điện kháng trên toàn mạch coi như không đổi.
Để sử dụng với nhiều cấp điện áp, người ta dùng biến áp tự ngẫu với các đầu vào là 110V; 127V; 220V, đầu ra có thể biến thiên từ 0 ¸ 250V.
I
110V
127V
220V
R
L
C
1
1’
Hình 5.9: Fazômét điện động với nhiều cấp điện áp
Để mở rộng thang đo về dòng người ta có thể phân cuộn tĩnh ra làm nhiều phần khác nhau mắc nối tiếp hoặc song song ta sẽ được các cấp dòng điện khác nhau.
Ví dụ: Trong công nghiệp loại Fazômét Д5000 của Nga, cấp chính xác 0,2, tần số 50 ¸ 60Hz có thang đo j = 0 ¸ 360o ; cos j = 0 ¸ 1.
5.2.3. Cosjmét ba pha.
Hình 5.10 : Sơ đồ cosjmét ba pha
*
C
B
A
*
0
0
Điện cảm
Điện dung
Tải
Đối với cos jmét ba pha, người ta dùng sơ đồ hình 5.10. Do các điện áp UAB và UAC đã lệch nhau một góc 600 , nên người ta không cần dùng cuộn cảm để tạo ra góc lệch pha giữa I1 và I2 mà dùng điện trở phụ. Nhờ vậy, tránh được sai số do tần số đến số chỉ của cosjmét. Đó là ưu điểm của loại này so với cos jmét một pha.
5.2.4. Fazômét điện tử
Fazômét điện tử dựa trên việc biến đổi góc lệch pha j giữa hai tín hiệu điện thành dòng điện hay điện áp, sau đó đưa vào cơ cấu đo từ điện.
Để đo góc lệch pha giữa hai điện áp hình sin, ta thực hiện theo sơ đồ hình 5.11a.
TX1
TX2
j
t
t
t
t
Itb
K
U1
U2
U4
I
CT
E
U3
U1
U2
U3
U4
t
U4
T
t
Hình 5.11. Fazômét điện tử
Tín hiệu điện áp hình sin U1 và U2 được đưa vào các bộ tạo xung TX1 và TX2. Khi tín hiệu đi qua mức “O” từ âm sang dương sẽ tạo ra các xung U3 và U4 (H.5.11b).
a) b)
a) Fazômét điện tử b) Biểu đồ thời gian của Fazômét điện tử
Các xung này được đưa đến để diều khiển khoá điện tử K. K đóng khi đưa xung từ Bộ TXC vào và ngắt khi đưa xung từ Bộ TX2 đến.
Như vậy các tín hiệu hình sin ở đầu vào nhờ các bộ tạo xung đã biến đổi độ lệch pha của hai tín hiệu thành khoảng thời gian N t.
Trong thời gian khoá K thông sẽ có dòng điện I đi qua Cơ cấu đo T (CT.) Giá trị dòng trung bình đi qua CCĐ được tính:
(5.16)
Do đó góc lệch của kim chỉ:
(5.17)
Trong đó: Im : Biên độ dòng điện I.
SI : Độ nhạy của cơ cấu đo.
Thang đo của dụng cụ được khắc độ trực tiếp góc lệch pha.
Loại Fazômét điện tử loại này để đo góc pha O ¸ ± 1800. Tần số 20Hz – 200KHz.Cấp chính xác: 1¸ 1,5.
5.2.5. Fazômét chỉ thị số
Nguyên lý làm viêc của Fazômét chỉ thị số là biến đổi góc lệch pha cần đo giữa hai tín hiệu biến thành khoảng thời gian tx, sau đó lấp đầy khoảng thời gian đó bằng các xung với tần số đã biết trước. Số xung đếm được tỷ lệ với góc lệch jx của hai tín hiệu. Các Fazômét xây dựng theo nguyên tắc này bao gồm bộ biến đổi góc pha thành khoảng thời gian, bộ biến đổi thời gian – xung, bộ đếm và chỉ thị số.
Một Fazômét đơn giản nhất được vẽ ở hình 5.12.
Các tín hiệu U1, U2 có dạng hình sin được đưa vào các bộ tạo xung TX1 và TX2. Các xung xuất hiện khi tín hiệu đi qua mức “O”, biến thiên từ âm sang dương.
MF f0
Bộ đếm
T
S R
TX1
TX2
K
tx
U1
U2
U
T
tx
T0
j
t
t
t
t
t
t
f0
Hình 5.12. Fazômét chỉ thị số
a) b)
a) Sơ đồ khối của Fazômét chỉ thị số
b) Biểu đồ thời gian.
Các xung này sẽ được đưa vào các đầu vào của Trigơ do đó ở đầu ra trigơ sẽ xuất hiện các xung với khoảng thời gian tx đóng mở khoá K. Khi K mở, máy phát tần số chuẩn đưa các xung có tần số chuẩn fo (hay chu kỳ To = )qua khoá K vào bộ đếm và đến chỉ thị số.
Số xung đếm được ở bộ đếm là:
(5.18)
Ta có: (5.19)
. (5.20)
Từ đó, ta thấy rằng fo và fx là những đại lượng không đổi. Như vậy số xung đếm được sẽ tỉ lệ thuận với jx cần đo.
Sai số của phép đo này chủ yếu phụ thuộc vào độ không ổn định của fo và fx. Mạch này có nhược điểm là kết quả đo phụ thuộc vào tần số fx của tín hiệu cần đo.
CÂU HỎI
1. Trình bày nguyên lý làm việc của Tần số mét cộng hưởng kiểu điện từ. Ưu nhược điểm?
2. Nêu nguyên lý làm việc của Tần số mét dùng lôgômet điện động. Cho ví dụ?
3. Trình bày nguyên lý làm việc của Tần số mét dùng Lôgômét điện từ. Cho ví dụ?
4. Nêu nguyên lý làm việc của Tần số mét điện tử?
5. Từ sơ đồ khối của máy đếm tần số hiện số, trình bày nguyên lý làm việc của nó?
6. Fazômét là dụng cụ để đo góc pha và hệ số cos j. Trình bày nguyên lý làm việc của Fazômét điện động đo góc pha? Ưu nhược điểm và cách khắc phục?
7. Vẽ sơ đồ khối và trình bày nguyên lý của Fazômét điện tử?
8. Vẽ sơ đồ khối và trình bày nguyên lý của Fazômét chỉ thị số?
9. Vẽ sơ đồ cosjmét ba pha và trình bày nguyên lý làm việc của nó?