Bài giảng Kỹ thuật đo lường điện tử

Hμ néi 6/ 2005
§ç L−¬ng Hïng 
Ph¹m Thanh HuyÒn 
§µo Thanh To¶n 
----- 	 ----- 
Bµi gi¶ng 
kü thuËt ®o l−êng ®iÖn tö
Chuyªn ngµnh: KTVT, KTTT, §KH-THGT 
Ω 
+
-
BomonKTDT-§HGTVT 
2 
Lêi nãi ®Çu: 
Kü thuËt §o l−êng §iÖn tö lµ m«n häc nghiªn cøu c¸c ph−¬ng ph¸p ®o c¸c 
®¹i l−îng vËt lý: ®¹i l−îng ®iÖn: ®iÖn ¸p, dßng ®iÖn, c«ng suÊt, vµ ®¹i l−îng 
kh«ng ®iÖn: nhiÖt ®é, ®é Èm, vËn tèc 
Bµi gi¶ng Kü thuËt §o l−êng §iÖn tö ®−îc biªn so¹n dùa trªn c¸c gi¸o tr×nh 
vµ tµi liÖu tham kh¶o míi nhÊt hiÖn nay, ®−îc dïng lµm tµi liÖu tham kh¶o cho sinh 
viªn c¸c ngµnh: Kü thuËt ViÔn th«ng, Kü thuËt Th«ng tin, Tù ®éng ho¸, Trang thiÕt 
bÞ ®iÖn, TÝn hiÖu Giao th«ng. 
Trong qu¸ tr×nh biªn so¹n, c¸c t¸c gi¶ ®· ®−îc c¸c ®ång nghiÖp ®ãng gãp 
nhiÒu ý kiÕn, mÆc dï cè g¾ng söa ch÷a, bæ sung cho cuèn s¸ch ®−îc hoµn chØnh 
h¬n, song ch¾c ch¾n kh«ng tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt, h¹n chÕ. Chóng t«i mong 
nhËn ®−îc c¸c ý kiÕn ®ãng gãp cña b¹n ®äc. 
 Xin liªn hÖ: daothanhtoan@uct.edu.vn 
DTT_PTH_DLH 
3
BomonKTDT-§HGTVT 
4 
Ch−¬ng 1: 
Kh¸i niÖm c¬ b¶n trong 
kü thuËt ®o l−êng 
I. §Þnh nghÜa vμ kh¸i niÖm cHung vÒ ®o l−êng 
1. §Þnh nghÜa vÒ ®o l−êng, ®o l−êng häc vµ KT§L 
a. §o l−êng 
§o l−êng lµ mét qu¸ tr×nh ®¸nh gi¸ ®Þnh l−îng vÒ ®¹i l−îng cÇn ®o ®Ó cã ®−îc 
kÕt qu¶ b»ng sè so víi ®¬n vÞ ®o. 
KÕt qu¶ ®o ®−îc biÓu diÔn d−íi d¹ng: 
 XoAX
Xo
XA .=→= 
trong ®ã: A: con sè kÕt qu¶ ®o 
 X: ®¹i l−îng cÇn ®o 
 Xo: ®¬n vÞ ®o 
b. §o l−êng häc 
§o l−êng häc lµ ngµnh khoa häc chuyªn nghiªn cøu ®Ó ®o c¸c ®¹i l−îng kh¸c 
nhau, nghiªn cøu mÉu vµ ®¬n vÞ ®o. 
c. Kü thuËt ®o l−êng (KT§L) 
KT§L lµ ngµnh kü thuËt chuyªn m«n nghiªn cøu ®Ó ¸p dông kÕt qu¶ cña ®o 
l−êng häc vµo phôc vô s¶n xuÊt vµ ®êi sèng x· héi. 
2. Ph©n lo¹i c¸ch thùc hiÖn phÐp ®o 
a. §o trùc tiÕp lµ c¸ch ®o mµ kÕt qu¶ nhËn ®−îc trùc tiÕp tõ mét phÐp ®o duy 
nhÊt. NghÜa lµ, kÕt qu¶ ®o ®−îc chÝnh lµ trÞ sè cña ®¹i l−îng cÇn ®o mµ kh«ng ph¶i 
tÝnh to¸n th«ng qua bÊt kú mét biÓu thøc nµo. 
NÕu kh«ng tÝnh ®Õn sai sè th× trÞ sè ®óng cña ®¹i l−îng cÇn ®o X sÏ b»ng kÕt 
qu¶ ®o ®−îc A. 
Ph−¬ng ph¸p ®o trùc tiÕp cã −u ®iÓm lµ ®¬n gi¶n, nhanh chãng vµ lo¹i bá 
®−îc sai sè do tÝnh to¸n. 
vÝ dô: V«nmet ®o ®iÖn ¸p, ampemet ®o c−êng ®é dßng ®iÖn, oatmet ®o c«ng suÊt 
. 
b. §o gi¸n tiÕp lµ c¸ch ®o mµ kÕt qu¶ ®o suy ra tõ sù phèi hîp kÕt qu¶ cña nhiÒu 
phÐp ®o dïng c¸ch ®o trùc tiÕp. NghÜa lµ, kÕt qu¶ ®o kh«ng ph¶i lµ trÞ sè cña ®¹i 
l−îng cÇn ®o, c¸c sè liÖu c¬ së cã ®−îc tõ c¸c phÐp ®o trùc tiÕp sÏ ®−îc sö dông ®Ó 
tÝnh ra trÞ sè cña ®¹i l−îng cÇn ®o th«ng qua mét ph−¬ng tr×nh vËt lý liªn quan gi÷a 
c¸c ®¹i l−îng nµy. 
 X = f(A1, A2, An) 
Trong ®ã A1, A2  An lµ kÕt qu¶ ®o cña c¸c phÐp ®o trùc tiÕp. 
vÝ dô: ®Ó ®o c«ng suÊt (P) cã thÓ sö dông v«n met ®Ó ®o ®iÖn ¸p (U), ampe met ®o 
c−êng ®é dßng ®iÖn (I), sau ®ã sö dông ph−¬ng tr×nh: P = U.I ta tÝnh ®−îc c«ng suÊt 
C¸ch ®o gi¸n tiÕp m¾c ph¶i nhiÒu sai sè do sai sè cña c¸c phÐp ®o trùc tiÕp 
®−îc tÝch luü l¹i. V× vËy c¸ch ®o nµy chØ nªn ¸p dông trong c¸c tr−êng hîp kh«ng 
thÓ dïng dông cô ®o trùc tiÕp mµ th«i. 
c. §o t−¬ng quan lµ ph−¬ng ph¸p ®−îc sö dông trong tr−êng hîp cÇn ®o 
c¸c qu¸ tr×nh phøc t¹p mµ ë ®©y kh«ng thÓ thiÕt lËp mét quan hÖ hµm sè nµo gi÷a 
c¸c ®¹i l−îng lµ c¸c th«ng sè cña c¸c qu¸ tr×nh nghiªn cøu. 
Ch−¬ng 1. Kh¸i niÖm c¬ b¶n trong KT§L 
5
d. §o hîp bé lµ ph−¬ng ph¸p cã ®−îc kÕt qu¶ ®o nhê gi¶i mét hÖ ph−¬ng tr×nh mµ 
c¸c th«ng sè ®· biÕt tr−íc chÝnh lµ c¸c sè liÖu ®o ®−îc tõ c¸c phÐp ®o trùc tiÕp. 
e. §o thèng kª lµ ph−¬ng ph¸p sö dông c¸ch ®o nhiÒu lÇn vµ lÊy gi¸ trÞ trung b×nh 
®Ó ®¶m b¶o kÕt qu¶ chÝnh x¸c. C¸ch nµy ®−îc sö dông khi ®o tÝn hiÖu ngÉu nhiªn 
hoÆc kiÓm tra ®é chÝnh x¸c cña dông cô ®o. 
II. C¸c ®Æc tr−ng cña KT§L 
KT§L gåm c¸c ®Æc tr−ng sau: ®¹i l−îng cÇn ®o, ®iÒu kiÖn ®o, ®¬n vÞ ®o, thiÕt 
bÞ ®o vµ ng−êi quan s¸t hay thiÕt bÞ nhËn kÕt qu¶ ®o 
1. Kh¸i niÖm vÒ tÝn hiÖu ®o vµ ®¹i l−îng ®o 
a. TÝn hiÖu ®o l−êng lµ tÝn hiÖu mang th«ng tin vÒ gi¸ trÞ cña ®¹i l−îng ®o l−êng. 
b. §¹i l−îng ®o lµ th«ng sè x¸c ®Þnh qu¸ tr×nh vËt lý cña tÝn hiÖu ®o. Do qu¸ tr×nh 
vËt lý cã thÓ cã nhiÒu th«ng sè nh−ng trong mçi tr−êng hîp cô thÓ ng−êi ta chØ quan 
t©m ®Õn mét hoÆc mét vµi th«ng sè nhÊt ®Þnh. 
vÝ dô: ®Ó x¸c ®Þnh ®é rung cã thÓ x¸c ®Þnh th«ng qua mét trong c¸c th«ng sè nh−: 
biªn ®é rung, gia tèc rung, tèc ®é rung  
Cã nhiÒu c¸ch ®Ó ph©n lo¹i ®¹i l−îng ®o, d−íi ®©y lµ mét sè c¸ch th«ng dông. 
* Ph©n lo¹i theo tÝnh chÊt thay ®æi cña ®¹i l−îng ®o: 
Cã hai lo¹i ®¹i l−îng ®o lµ: 
+ §¹i l−îng ®o tiÒn ®Þnh lµ ®¹i l−îng ®o ®· biÕt tr−íc quy luËt thay ®æi theo 
thêi gian cña chóng. 
+ §¹i l−îng ®o ngÉu nhiªn lµ ®¹i l−îng ®o mµ sù thay ®æi theo thêi gian 
kh«ng theo mét quy luËt nhÊt ®Þnh nµo. NÕu ta lÊy bÊt kú gi¸ trÞ nµo cña tÝn hiÖu ta 
®Òu nhËn ®−îc ®¹i l−îng ngÉu nhiªn. 
Chó ý: Trªn thùc tÕ, ®a sè c¸c ®¹i l−îng ®o ®Òu lµ ngÉu nhiªn. Tuy nhiªn, cã thÓ gi¶ 
thiÕt r»ng trong suèt thêi gian tiÕn hµnh phÐp ®o ®¹i l−îng ®o ph¶i kh«ng ®æi hoÆc 
thay ®æi theo quy luËt ®· biÕt tr−íc, nghÜa lµ tÝn hiÖu ë d¹ng biÕn ®æi chËm. Cßn khi 
®¹i l−îng ®o ngÉu nhiªn cã tÇn sè thay ®æi nhanh th× cÇn sö dông ph−¬ng ph¸p ®o 
l−êng thèng kª. 
* Ph©n lo¹i theo c¸ch biÕn ®æi tÝn hiÖu ®o 
Cã hai lo¹i tÝn hiÖu ®o lµ tÝn hiÖu ®o liªn tôc hay t−¬ng tù vµ tÝn hiÖu ®o rêi 
r¹c hay sè. Khi ®ã øng víi 2 lo¹i tÝn hiÖu ®o nµy cã hai lo¹i dông cô ®o lµ dông cô 
®o t−¬ng tù vµ dông cô ®o sè. 
* Ph©n lo¹i theo b¶n chÊt cña ®¹i l−îng ®o 
+ §¹i l−îng ®o n¨ng l−îng lµ ®¹i l−îng mµ b¶n th©n nã mang n¨ng l−îng. 
vÝ dô: ®iÖn ¸p, dßng ®iÖn, søc ®iÖn ®éng, c«ng suÊt  
+ §¹i l−îng ®o th«ng sè lµ ®¹i l−îng ®o c¸c th«ng sè cña m¹ch 
vÝ dô: ®iÖn trë, ®iÖn dung, ®iÖn c¶m  
+ §¹i l−îng phô thuéc vµo thêi gian 
vÝ dô: tÇn sè, gãc pha, chu kú  
+ §¹i l−îng kh«ng ®iÖn. §Ó ®o c¸c ®¹i l−îng nµy b»ng ph−¬ng ph¸p ®iÖn cÇn 
biÕn ®æi chóng thµnh c¸c ®¹i l−îng ®iÖn 
vÝ dô: ®Ó ®o ®é co gi·n cña vËt liÖu cã thÓ sö dông tenzo ®Ó chuyÓn sù thay ®æi cña 
h×nh d¹ng thµnh sù thay ®æi cña ®iÖn trë vµ ®o gi¸ trÞ ®iÖn trë nµy ®Ó suy ra sù biÕn 
®æi vÒ h×nh d¹ng. 
2. §iÒu kiÖn ®o 
C¸c th«ng tin ®o l−êng bao giê còng g¾n víi m«i tr−êng sinh ra ®¹i l−îng ®o. 
M«i tr−êng ë ®©y cã thÓ ®iÒu kiÖn m«i tr−êng tù nhiªn vµ c¶ m«i tr−êng do con 
ng−êi t¹o ra. 
BomonKTDT-§HGTVT 
6 
Khi tiÕn hµnh phÐp ®o cÇn tÝnh ®Õn ¶nh h−ëng cña m«i tr−êng tù nhiªn ®Õn 
kÕt qu¶ ®o vµ ng−îc l¹i. VÝ dô: c¸c ®iÒu kiÖn vÒ nhiÖt ®é, ®é Èm, ¸p suÊt, ®é rung  
Khi sö dông dông cô ®o ph¶i kh«ng lµm ¶nh h−ëng ®Õn ®èi t−îng ®o. VÝ dô 
víi phÐp ®o c−êng ®é dßng ®iÖn th× cÇn sö dông ampe kÕ cã ®iÖn trë trong cµng nhá 
cµng tèt nh−ng khi ®o ®iÖn ¸p th× cÇn dïng v«n kÕ cã ®iÖn trë trong cµng lín cµng 
tèt. 
3. §¬n vÞ ®o 
Mçi mét quèc gia cã mét tËp qu¸n sö dông c¸c ®¬n vÞ ®o l−êng kh¸c nhau. §Ó 
thèng nhÊt c¸c ®¬n vÞ nµy ng−êi ta thµnh lËp HÖ ®¬n vÞ ®o l−êng quèc tÕ. Ngµy 20-
1-1950 Chñ tÞch Hå ChÝ Minh ®· ký s¾c lÖnh sè 8/SL quy ®Þnh hÖ thèng ®o l−êng 
ViÖt nam theo hÖ SI, vµ ngµy 20/1 h»ng n¨m lµ ngµy §o L−êng ViÖt nam. 
Theo Ph¸p lÖnh §o l−êng ngµy 06 th¸ng 10 n¨m 1999, ®¬n vÞ ®o l−êng hîp 
ph¸p lµ ®¬n vÞ ®o l−êng ®−îc Nhµ n−íc c«ng nhËn vµ cho phÐp sö dông. Nhµ n−íc 
Céng hoµ x· héi chñ nghÜa ViÖt Nam c«ng nhËn HÖ ®¬n vÞ ®o l−êng quèc tÕ (viÕt t¾t 
lµ SI). ChÝnh phñ quy ®Þnh ®¬n vÞ ®o l−êng hîp ph¸p phï hîp víi HÖ ®¬n vÞ ®o 
l−êng quèc tÕ. 
HÖ ®¬n vÞ ®o l−êng quèc tÕ SI bao gåm 7 ®¬n vÞ c¬ b¶n: 
§¬n vÞ chiÒu dµi met m 
§¬n vÞ khèi l−îng kilogram kg 
§¬n vÞ thêi gian second s 
§¬n vÞ c−êng ®é dßng ®iÖn Ampe A 
§¬n vÞ nhiÖt ®é Kelvin K 
§¬n vÞ c−êng ®é s¸ng Candela Cd 
§¬n vÞ sè l−îng vËt chÊt mol mol 
C¸c ®¬n vÞ kh¸c ®−îc ®Þnh nghÜa th«ng qua c¸c ®¬n vÞ c¬ b¶n gäi lµ c¸c ®¬n 
vÞ dÉn xuÊt. (xem chi tiÕt trong NghÞ ®Þnh cña chÝnh phñ sè 65/2001 N§-CP vÒ viÖc 
Ban hµnh hÖ thèng ®¬n vÞ ®o l−êng hîp ph¸p cña n−íc Céng hoµ x· héi chñ nghÜa 
ViÖt Nam) 
D−íi ®©y lµ mét sè ®¬n vÞ dÉn xuÊt ®iÖn vµ tõ 
§¬n vÞ 
§¹i l−îng 
Tªn Ký hiÖu 
C«ng suÊt o¸t W 
§iÖn tÝch, ®iÖn l−îng cul«ng C 
HiÖu ®iÖn thÕ, ®iÖn thÕ, ®iÖn ¸p, suÊt ®iÖn 
®éng von V 
§iÖn dung fara F 
§iÖn trë «m Ω 
§iÖn dÉn simen S 
§é tù c¶m Henry H 
Th«ng l−îng tõ (tõ th«ng) vebe Wb 
MËt ®é tõ th«ng, c¶m øng tõ tesla T 
C−êng ®é ®iÖn tr−êng von trªn met V/m 
C−êng ®é tõ tr−êng ampe trªn met A/m 
N¨ng l−îng ®iÖn electronvon eV 
Ch−¬ng 1. Kh¸i niÖm c¬ b¶n trong KT§L 
7
¦íc vµ béi thËp ph©n cña c¸c ®¬n vÞ SI 
Ch÷ ®äc Ký hiÖu HÖ sè nh©n 
yotta Y 1024 
zetta Z 1021 
exa E 1018 
peta P 1015 
tera T 1012 
giga G 109 
mega M 106 
kilo k 103 
hecto h 102 
deka da 10 
deci d 10-1 
centi c 10-2 
milli m 10-3 
micro μ 10-6 
nano n 10-9 
pico p 10-12 
femto f 10-15 
atto a 10-18 
zepto z 10-21 
yocto y 10-24 
4. ThiÕt bÞ ®o vµ ph−¬ng ph¸p ®o 
ThiÕt bÞ ®o lµ thiÕt bÞ kü thuËt dïng ®Ó gia c«ng tÝn hiÖu mang th«ng tin ®o 
thµnh d¹ng tiÖn lîi cho ng−êi quan s¸t. 
ThiÕt bÞ ®o gåm: thiÕt bÞ mÉu, chuyÓn ®æi ®o l−êng, dông cô ®o l−êng, tæ hîp 
thiÕt bÞ ®o l−êng vµ hÖ thèng th«ng tin ®o l−êng. (xem chi tiÕt ë phÇn sau) 
Ph−¬ng ph¸p ®o ®−îc chia lµm 2 lo¹i chñ yÕu lµ ph−¬ng ph¸p ®o biÕn ®æi 
th¼ng vµ ph−¬ng ph¸p ®o so s¸nh. (xem chi tiÕt ë phÇn sau) 
5. Ng−êi quan s¸t 
Lµ ng−êi tiÕn hµnh ®o hoÆc gia c«ng kÕt qu¶ ®o. Yªu cÇu n¾m ®−îc ph−¬ng 
ph¸p ®o, hiÓu biÕt vÒ thiÕt bÞ ®o vµ lùa chän dông cô hîp lý, kiÓm tra ®iÒu kiÖn ®o 
(ph¶i n»m trong chuÈn cho phÐp ®Ó sai sè chÊp nhËn ®−îc) vµ biÕt c¸ch gia c«ng sè 
liÖu thu ®−îc sau khi ®o. 
6. KÕt qu¶ ®o 
Gi¸ trÞ x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm ®−îc gäi lµ −íc l−îng cña ®¹i l−îng ®o, gi¸ 
trÞ gÇn gi¸ trÞ thùc mµ ë ®iÒu kiÖn nµo ®ã cã thÓ coi lµ thùc. 
Sö dông c¸c ph−¬ng ph¸p ®¸nh gi¸ sai sè ®Ó ®¸nh gi¸ kÕt qu¶ ®o. (xem chi tiÕt 
ë phÇn sau) 
III. C¸c ph−¬ng ph¸p ®o 
1. Ph−¬ng ph¸p ®o biÕn ®æi th¼ng 
Lµ ph−¬ng ph¸p ®o cã cÊu tróc kiÓu biÕn ®æi th¼ng, kh«ng cã kh©u ph¶n håi. 
Qu¸ tr×nh ®o lµ qu¸ tr×nh biÕn ®æi th¼ng. ThiÕt bÞ ®o gäi lµ thiÕt bÞ biÕn ®æi th¼ng. 
BomonKTDT-§HGTVT 
8 
B§ lµ bé biÕn ®æi; SS lµ bé so s¸nh; 
A/D lµ bé chuyÓn ®æi t−¬ng tù / sè; CT lµ c¬ cÊu chØ thÞ. 
§¹i l−îng cÇn ®o X ®−îc ®−a qua c¸c kh©u biÕn ®æi vµ thµnh con sè Nx. §¬n 
vÞ ®o Xo còng ®−îc biÕn ®æi thµnh No sau ®ã so s¸nh gi÷a ®¹i l−îng cÇn ®o víi ®¬n 
vÞ ®o qua bé so s¸nh. KÕt qu¶ ®o ®−îc thÓ hiÖn bëi phÐp chia Nx/No 
KÕt qña ®o: Xo
No
NxX .= 
2. Ph−¬ng ph¸p ®o kiÓu so s¸nh 
Ph−¬ng ph¸p nµy cã sö dông kh©u håi tiÕp 
Trong ®ã: 
SS lµ bé so s¸nh; B§ lµ bé biÕn ®æi; 
A/D lµ bé chuyÓn ®æi t−¬ng tù / sè; D/A lµ bé chuyÓn ®æi sè / 
t−¬ng tù; 
CT lµ c¬ cÊu chØ thÞ. 
TÝn hiÖu X ®−îc ®em so s¸nh víi mét tÝn hiÖu Xk tØ lÖ víi ®¹i l−îng mÉu Xo. 
Khi ®ã qua bé so s¸nh ta cã ΔX = X – Xk 
Cã hai c¸ch so s¸nh lµ so s¸nh c©n b»ng vµ so s¸nh kh«ng c©n b»ng. 
a. So s¸nh c©n b»ng 
PhÐp so s¸nh ®−îc thùc hiÖn sao cho ΔX = 0 vµ khi ®ã: X = Xk = Nk.Xo 
Nh− vËy ®¹i l−îng mÉu Xk chÝnh lµ mét ®¹i l−îng thay ®æi b¸m theo X sao 
cho khi X thay ®æi lu«n ®−îc kÕt qu¶ nh− trªn. PhÐp so s¸nh lu«n ë tr¹ng th¸i c©n 
b»ng (®«i khi ng−êi ta cßn gäi ph−¬ng ph¸p nµy lµ ph−¬ng ph¸p c©n). 
§é chÝnh x¸c cña phÐp ®o phô thuéc vµo ®é chÝnh x¸c cña Xk vµ ®é nh¹y cña 
thiÕt bÞ chØ thÞ c©n b»ng (th−êng lµ thiÕt bÞ chØ thÞ 0) 
C¸c dông cô ®o theo ph−¬ng ph¸p so s¸nh c©n b»ng th−êng lµ c¸c cÇu ®o vµ 
®iÖn thÕ kÕ c©n b»ng. 
b. So s¸nh kh«ng c©n b»ng 
NÕu Xk lµ ®¹i l−îng kh«ng ®æi, khi ®ã ta cã: X = Xk + ΔX 
NghÜa lµ kÕt qña ®o ®−îc ®¸nh gi¸ th«ng qua ΔX víi Xk lµ ®¹i l−îng mÉu ®· 
biÕt tr−íc. Ph−¬ng ph¸p nµy ®−îc sö dông ®Ó ®o c¸c ®¹i l−îng kh«ng ®iÖn nh− nhiÖt 
®é, ¸p suÊt . 
c. So s¸nh kh«ng ®ång thêi 
SS B§ A/D CT
D/A
X Nk 
Xk
B§ A/D SS 
X 
Xo 
X
Xo
Nx
No
Nx/No 
CT
Ch−¬ng 1. Kh¸i niÖm c¬ b¶n trong KT§L 
9
Víi ph−¬ng ph¸p nµy, ®¹i l−îng X vµ Xk kh«ng ®−îc ®−a vµo thiÕt bÞ cïng 
mét lóc. Xk ®−îc ®−a vµo tr−íc ®Ó x¸c ®Þnh gi¸ trÞ trªn thang kh¾c ®é, sau ®ã th«ng 
qua thang ®é x¸c ®Þnh ®¹i l−îng ®o. 
vÝ dô: c¸c thiÕt bÞ ®¸nh gi¸ trùc tiÕp nh− ampe kÕ, v«n kÕ . chØ thÞ kim 
d. So s¸nh ®ång thêi 
Lµ ph−¬ng ph¸p so s¸nh cïng mét lóc ®¹i l−îng cÇn ®o X vµ ®¹i l−îng mÉu 
Xk. Khi X vµ Xk trïng nhau th× th«ng qua Xk sÏ x¸c ®Þnh ®−îc gi¸ trÞ cña X. 
3. C¸c thao t¸c c¬ b¶n khi tiÕn hµnh phÐp ®o 
1) Thao t¸c t¹o mÉu: lµ qu¸ tr×nh lËp ®¬n vÞ t¹o ra mÉu biÕn ®æi hoÆc kh¾c trªn 
thang ®o cña thiÕt bÞ ®o. 
2) Thao t¸c biÕn ®æi: lµ qu¸ tr×nh biÕn ®æi ®¹i l−îng ®o (hay ®¹i l−îng mÉu) 
thµnh nh÷ng ®¹i l−îng kh¸c tiÖn cho viÖc ®o hay xö lý, thùc hiÖn c¸c thuËt to¸n, t¹o 
ra c¸c m¹ch ®o vµ gia c«ng kÕt qu¶ ®o 
3) Thao t¸c so s¸nh: lµ qu¸ tr×nh so s¸nh ®¹i l−îng ®o víi mÉu hay gi÷a con sè 
tØ lÖ víi ®¹i l−îng ®o vµ con sè tØ lÖ víi mÉu. 
4) Thao t¸c thÓ hiÖn kÕt qu¶ ®o: lµ qu¸ tr×nh chØ thÞ kÕt qu¶ ®o d−íi d¹ng 
t−¬ng tù hoÆc con sè, cã thÓ ghi l¹i kÕt qña ®o trªn giÊy hay bé nhí. 
5) Thao t¸c gia c«ng kÕt qu¶ ®o: lµ qu¸ tr×nh xö lý kÕt qña ®o b»ng tay hoÆc 
m¸y tÝnh. 
IV. Ph©n lo¹i thiÕt bÞ ®o 
ThiÕt bÞ ®o lµ sù thÓ hiÖn ph−¬ng ph¸p ®o b»ng c¸c kh©u chøc n¨ng cô thÓ. 
ThiÕt bÞ ®o gåm c¸c lo¹i sau: 
1. MÉu 
Lµ thiÕt bÞ ®Ó kh«i phôc mét ®¹i l−îng vËt lý nhÊt ®Þnh. Nh÷ng dông cô mÉu 
ph¶i ®¹t ®é chÝnh x¸c rÊt cao tõ 0,001% ®Õn 0,1% tuú theo tõng cÊp chÝnh x¸c vµ 
tõng lo¹i thiÕt bÞ. MÉu ®−îc sö dông ®Ó chuÈn ho¸ l¹i c¸c dông cô ®o l−êng. 
* ChuÈn ho¸ thiÕt bÞ ®o l−êng: 
Yªu cÇu chuÈn ho¸ thiÕt bÞ ®o l−êng lµ rÊt quan träng vµ cÇn thiÕt v× mçi quèc 
gia cã tËp qu¸n sö dông c¸c ®¬n vÞ ®o l−êng riªng vµ cã rÊt nhiÒu c«ng ty s¶n xuÊt 
c¸c thiÕt bÞ ®o l−êng. H¬n n÷a, viÖc sö dông c¸c ®¬n vÞ ®o l−êng kh¸c nhau, kiÓu 
mÉu kh¸c nhau sÏ ®em l¹i nh÷ng bÊt tiÖn kh«ng thÓ tr¸nh khái cho ng−êi dïng. 
Ngoµi ra, v× môc ®Ých sö dông cña c¸c thiÕt bÞ ®o l−êng rÊt kh¸c nhau nªn ngoµi 
viÖc quy −íc sö dông mét hÖ thèng quèc tÕ chung (hÖ SI) th× ®é chÝnh x¸c cña c¸c 
thiÕt bÞ còng ®−îc quy ®Þnh mét c¸ch chÆt chÏ. NÕu lÊy tiªu chÝ lµ ®é chÝnh x¸c th× 
thiÕt bÞ ®o l−êng ®−îc chia lµm 4 cÊp: 
+ CÊp 1- chuÈn quèc tÕ (International standard), c¸c thiÕt bÞ ®o chuÈn quèc tÕ 
®−îc ®Æt t¹i trung t©m ®o l−êng quèc tÕ- t¹i PARIS -Ph¸p 
+ CÊp 2- chuÈn quèc gia (National standard) lµ chuÈn ®o l−êng cã ®é chÝnh 
x¸c cao nhÊt cña quèc gia ®−îc dïng lµm gèc ®Ó x¸c ®Þnh gi¸ trÞ c¸c chuÈn cßn l¹i 
cña lÜnh vùc ®o l−êng. ChuÈn quèc gia ®−îc ®Æt t¹i c¸c viÖn ®o l−êng quèc gia, 
chóng ®−îc chuÈn ho¸ ®Þnh kú theo chuÈn quèc tÕ hoÆc qua c¸c chuÈn quèc gia cña 
n−íc ngoµi. 
+ CÊp 3- chuÈn khu vùc (Zone standard) lµ chuÈn cho c¸c trung t©m khu vùc, 
nã tu©n theo chuÈn quèc gia. 
+ CÊp 4- chuÈn phßng thÝ nghiÖm (Lab-standard) ®©y lµ cÊp chuÈn ®Ó chuÈn 
ho¸ c¸c thiÕt bÞ ®o l−êng dïng cho s¶n xuÊt c«ng nghiÖp, nã tu©n theo cÊp nµo th× sÏ 
mang chuÈn cÊp ®ã (cÊp 2,3) 
BomonKTDT-§HGTVT 
10 
CÊp chÝnh x¸c cña thiÕt bÞ ®o 
 C¸c thiÕt bÞ ®o l−êng trªn thÞ tr−êng lµ c¸c thiÕt bÞ ®· ®−îc kiÓm nghiÖm 
chÊt l−îng theo c¸c cÊp nh− trªn, kÕt qu¶ kiÖm nghiÖm sÏ x¸c ®Þnh ®−îc cÊp chÝnh 
x¸c. Chóng th−êng ®−îc ghi trªn vá m¸y, cataloge giíi thiÖu s¶n phÈm, hoÆc tra 
trong sæ tay kü thuËt, th«ng th−êng chØ nh÷ng tr−êng hîp ®Æc biÖt ta míi quan t©m 
tíi th«ng sè nµy. 
T¹i Trung t©m ®o l−êng Nhµ n−íc ViÖt Nam cã ®¹i l−îng chuÈn: 
1. §é dµi 
2. Gãc 
3. Khèi l−îng 
4. Khèi l−îng riªng 
5. Dung tÝch 
6. §é nhít 
7. pH 
8. Lù ... .................. 6 
4. ThiÕt bÞ ®o vµ ph−¬ng ph¸p ®o ............................................ 7 
5. Ng−êi quan s¸t ................................................................................... 7 
6. KÕt qu¶ ®o............................................................................................... 7 
III. C¸c ph−¬ng ph¸p ®o................................................................................ 7 
1. Ph−¬ng ph¸p ®o biÕn ®æi th¼ng ......................................... 7 
2. Ph−¬ng ph¸p ®o kiÓu so s¸nh ............................................... 8 
a. So s¸nh c©n b»ng............................................................. 8 
b. So s¸nh kh«ng c©n b»ng ............................................. 8 
c. So s¸nh kh«ng ®ång thêi ........................................... 8 
d. So s¸nh ®ång thêi ......................................................... 9 
3. C¸c thao t¸c c¬ b¶n khi tiÕn hµnh phÐp ®o............ 9 
IV. Ph©n lo¹i thiÕt bÞ ®o ............................................................................. 9 
1. MÉu ................................................................................................................ 9 
2. ThiÕt bÞ ®o l−êng ®iÖn .............................................................. 10 
3. ChuyÓn ®æi ®o l−êng .................................................................. 10 
4. HÖ thèng th«ng tin ®o l−êng............................................ 11 
V. §Þnh gi¸ sai sè trong ®o l−êng................................................. 11 
1. Nguyªn nh©n vµ ph©n lo¹i sai sè .................................... 11 
a. Nguyªn nh©n g©y sai sè ............................................. 11 
b. Ph©n lo¹i sai sè ............................................................. 11 
3. Quy luËt tiªu chuÈn ph©n bè sai sè ............................. 12 
4. Sai sè trung b×nh b×nh ph−¬ng vµ sai sè trung b×nh ........ 14 
a. Sai sè trung b×nh b×nh ph−¬ng σ ......................... 14 
b. Sai sè trung b×nh d...................................................... 14 
5. Sù kÕt hîp cña c¸c sai sè ........................................................ 14 
a. Sai sè cña tæng c¸c ®¹i l−îng ............................... 14 
Phô lôc 
131
b. Sai sè cña hiÖu c¸c ®¹i l−îng ................................ 14 
c. TÝch cña hai ®¹i l−îng............................................... 15 
d. Th−¬ng cña hai ®¹i l−îng ....................................... 15 
Ch−¬ng2CÊu tróc vµ C¸c phÇn tö chøc n¨ng cña thiÕt bÞ ®o..17 
I. CÊu tróc c¬ b¶n cña thiÕt bÞ ®o................................................. 17 
1. S¬ ®å khèi cña thiÕt bÞ ®o ..................................................... 17 
2. S¬ ®å cÊu tróc cña dông cô ®o biÕn ®æi th¼ng . 17 
3. S¬ ®å cÊu tróc cña dông cô ®o kiÓu so s¸nh ....... 17 
II. C¸c c¬ cÊu chØ thÞ ..................................................................................... 18 
1. C¬ cÊu chØ thÞ c¬ ®iÖn................................................................ 18 
a. C¬ cÊu chØ thÞ tõ ®iÖn sö dông nam ch©m vÜnh 
cöu (T§NCVC).......................................................................... 19 
b. C¬ cÊu chØ thÞ ®iÖn tõ................................................. 21 
c. C¬ cÊu chØ thÞ ®iÖn ®éng........................................... 22 
2. C¬ cÊu chØ thÞ tù ghi................................................................... 23 
3. C¬ cÊu chØ thÞ sè............................................................................. 25 
II. C¸c m¹ch ®o l−êng vµ gia c«ng tÝn hiÖu....................... 26 
1. M¹ch tØ lÖ.............................................................................................. 26 
a. M¹ch tØ lÖ vÒ dßng........................................................ 26 
b. M¹ch tØ lÖ vÒ ¸p .............................................................. 27 
2. M¹ch khuÕch ®¹i ®o l−êng................................................... 30 
a. M¹ch khuÕch ®¹i dßng (lÆp ®iÖn ¸p) .................. 30 
b. M¹ch khuÕch ®¹i c«ng suÊt.................................... 30 
c. M¹ch khuÕch ®¹i ®iÒu chÕ ....................................... 31 
d. M¹ch khuÕch ®¹i c¸ch li.......................................... 31 
3. M¹ch gia c«ng tÝnh to¸n........................................................ 31 
4. M¹ch so s¸nh...................................................................................... 31 
a. M¹ch so s¸nh c¸c tÝn hiÖu kh¸c dÊu b»ng 
K§TT m¾c theo mét ®Çu vµo......................................... 31 
b. M¹ch so s¸nh c¸c tÝn hiÖu cïng dÊu b»ng 
K§TT m¾c 2 ®Çu vµo............................................................ 32 
c. M¹ch so s¸nh 2 møc ...................................................... 32 
d. M¹ch so s¸nh cùc ®¹i.................................................. 33 
e. M¹ch cÇu ®o ..................................................................... 33 
f. M¹ch ®iÖn thÕ kÕ ........................................................... 34 
5. M¹ch t¹o hµm.................................................................................... 35 
a. M¹ch t¹o hµm b»ng biÕn trë .................................. 35 
b. M¹ch t¹o hµm b»ng diode b¸n dÉn ..................... 35 
c. M¹ch t¹o hµm logarit vµ ®èi logarit.............. 36 
BomonKTDT-§HGTVT 
132 
6. C¸c bé chuyÓn ®æi t−¬ng tù – sè A/D vµ sè – 
t−¬ng tù D/A............................................................................................. 36 
a. C¸c bé biÕn ®æi A/D ........................................................ 36 
b. C¸c bé biÕn ®æi D/A ........................................................ 37 
III. ChuyÓn ®æi ®o l−êng s¬ cÊp........................................................ 37 
1. Kh¸i niÖm chung ............................................................................. 37 
a. §Þnh nghÜa......................................................................... 37 
b. §Æc tÝnh cña chuyÓn ®æi s¬ cÊp ............................ 37 
c. Ph©n lo¹i c¸c chuyÓn ®æi s¬ cÊp.......................... 37 
d. C¸c hiÖu øng ®−îc øng dông trong c¸c c¶m 
biÕn tÝch cùc ........................................................................ 38 
Ch−¬ng3.§o dßng ®iÖn42 
I. Kh¸i niÖm chung ........................................................................................... 42 
II. Ampe kÕ mét chiÒu .................................................................................... 42 
II. Ampe kÕ mét chiÒu .................................................................................... 43 
III. Ampemet xoay chiÒu............................................................................. 48 
1. Ampemet chØnh l−u...................................................................... 48 
2. Ampemet ®iÖn ®éng...................................................................... 49 
3. Ampemet ®iÖn tõ ............................................................................. 50 
4. Ampemet nhiÖt ®iÖn..................................................................... 50 
Ch−¬ng4.®o ®iÖn ¸p52 
I. Më ®Çu....................................................................................................................... 52 
II. V«n kÕ mét chiÒu........................................................................................ 52 
III. V«n kÕ xoay chiÒu.................................................................................... 54 
1. V«n kÕ tõ ®iÖn ®o ®iÖn ¸p xoay chiÒu.......................... 54 
a. S¬ ®å chØnh l−u cÇu................................................. 54 
b. S¬ ®å chØnh l−u nöa sãng .................................... 55 
c. S¬ ®å chØnh l−u nöa cÇu toµn sãng ............... 57 
2. V«n kÕ ®iÖn tõ.................................................................................... 57 
3. V«n kÕ ®iÖn ®éng ............................................................................ 58 
IV. §o ®iÖn ¸p b»ng ph−¬ng ph¸p so s¸nh............................. 58 
1. C¬ së lý thuyÕt ................................................................................ 58 
2. §iÖn thÕ kÕ kÕ mét chiÒu......................................................... 58 
3. §iÖn thÕ kÕ xoay chiÒu.............................................................. 60 
V. V«n kÕ sè............................................................................................................... 60 
1. V«n kÕ sè chuyÓn ®æi thêi gian ........................................ 60 
2. V«n mÐt sè chuyÓn ®æi tÇn sè ............................................ 62 
VI. V«n met vµ Ampe met ®iÖn tö t−¬ng tù.......................... 62 
1. V«n met b¸n dÉn mét chiÒu.................................................. 63 
Phô lôc 
133
2. V«n met ®iÖn tö mét chiÒu dïng IC K§TT ................. 64 
3. V«n met ®iÖn tö xoay chiÒu.................................................. 65 
Ch−¬ng5.§o c«ng suÊt67 
I. Kh¸i niÖm chung ........................................................................................... 67 
II. Dông cô ®o c«ng suÊt trong m¹ch mét pha.............. 67 
1. Oat kÕ ®iÖn ®éng............................................................................. 68 
2. §o c«ng suÊt b»ng ph−¬ng ph¸p ®iÒu chÕ tÝn 
hiÖu.................................................................................................................. 69 
3. Oatmet nhiÖt ®iÖn......................................................................... 70 
4. Oatmet dïng chuyÓn ®æi Hall .......................................... 71 
Ch−¬ng6.§o tÇn sè vµ gãc pha73 
I. Kh¸i niÖm chung ........................................................................................... 73 
II. §o tÇn sè vµ pha b»ng ph−¬ng ph¸p biÕn ®æi 
th¼ng.............................................................................................................................. 73 
1. TÇn sè kÕ céng h−ëng ®iÖn tõ............................................ 73 
2. TÇn sè kÕ c¬ ®iÖn............................................................................. 74 
a. TÇn sè kÕ vµ Fazo kÕ ®iÖn ®éng ............................. 74 
b. TÇn sè kÕ ®iÖn tõ............................................................ 76 
3. TÇn sè kÕ vµ Fazo kÕ ®iÖn tö................................................. 77 
4. TÇn sè kÕ vµ Fazo kÕ chØ thÞ sè .......................................... 78 
III. §o tÇn sè b»ng ph−¬ng ph¸p so s¸nh............................... 82 
1. TÇn sè kÕ trén tÇn......................................................................... 82 
2. TÇn sè kÕ céng h−ëng ................................................................ 82 
3. C¸c ph−¬ng ph¸p kh¸c .............................................................. 82 
Ch−¬ng7.®o th«ng sè cña m¹ch ®iÖn84 
I. C¸c ph−¬ng ph¸p ®o ®iÖn trë........................................................ 84 
1. §o gi¸n tiÕp.......................................................................................... 84 
a. Sö dông Ampe kÕ vµ V«n kÕ ....................................... 84 
b. §o ®iÖn trë b»ng ph−¬ng ph¸p so s¸nh víi 
®iÖn trë mÉu ......................................................................... 84 
2. §o ®iÖn trë trùc tiÕp b»ng Ohmmet............................. 85 
a. Ohmmet nèi tiÕp............................................................. 86 
b. Ohmmet song song ....................................................... 86 
c. Ohmmet nhiÒu thang ®o ........................................... 86 
3. CÇu ®o ®iÖn trë................................................................................ 87 
a. CÇu Wheatstone (cÇu ®¬n)....................................... 87 
b. CÇu Kelvin (cÇu kÐp) .................................................... 88 
4. §o ®iÖn trë b»ng chØ thÞ sè: ................................................ 89 
BomonKTDT-§HGTVT 
134 
II. CÇu dßng xoay chiÒu.............................................................................. 91 
1. CÇu xoay chiÒu ®o ®iÖn dung.............................................. 91 
a. CÇu ®o tô ®iÖn tæn hao nhá .................................... 91 
b. CÇu ®o tô ®iÖn cã tæn hao lín .............................. 92 
2. CÇu ®o ®iÖn c¶m............................................................................... 92 
a. CÇu xoay chiÒu dïng ®iÖn c¶m mÉu .................... 92 
b. CÇu ®iÖn c¶m Maxwell ............................................... 93 
c. CÇu ®iÖn c¶m Hay ........................................................... 93 
Ch−¬ng8.M¸y hiÖn sãng ®iÖn tö.95 
I. Më ®Çu....................................................................................................................... 95 
II. S¬ ®å khèi cña mét m¸y hiÖn sãng th«ng dông..... 97 
III. ThiÕt lËp chÕ ®é ho¹t ®éng vµ C¸ch ®iÒu khiÓn mét m¸y hiÖn 
sãng..................................................................................................................................... 98 
1. ThiÕt lËp chÕ ®é ho¹t ®éng cho m¸y hiÖn sãng98 
2. C¸c phÇn ®iÒu khiÓn chÝnh.................................................... 99 
a. §iÒu khiÓn mµn h×nh.................................................... 99 
b. §iÒu khiÓn theo trôc ®øng ..................................... 99 
c. §iÒu khiÓn theo trôc ngang................................. 100 
IV. øng dông cña m¸y hiÖn sãng trong kü thuËt ®o 
l−êng............................................................................................................................ 100 
1. Quan s¸t tÝn hiÖu.......................................................................... 100 
2. §o ®iÖn ¸p ............................................................................................ 101 
3. §o tÇn sè vµ kho¶ng thêi gian........................................ 101 
4. §o tÇn sè vµ ®é lÖch pha b»ng ph−¬ng ph¸p so 
s¸nh............................................................................................................... 102 
Ch−¬ng9.§o l−êng c¸c ®¹i l−îng kh«ng ®iÖn104 
I. kh¸i niÖm chung ......................................................................................... 104 
II. C¸c lo¹i c¶m biÕn..................................................................................... 104 
1. C¶m biÕn kiÓu biÕn trë............................................................. 104 
2. C¶m biÕn ®iÖn trë lùc c¨ng (tenz«met).................. 105 
3. C¶m biÕn kiÓu ®iÖn c¶m ........................................................... 107 
4. C¶m biÕn kiÓu ¸p ®iÖn................................................................ 109 
5. CÆp nhiÖt ®iÖn ................................................................................. 111 
6. NhiÖt ®iÖn trë................................................................................. 114 
7. C¶m biÕn quang .............................................................................. 117 
Mét sè gîi ý:........................................................................................... 121 
+ §o ®é rung cã thÓ dïng tenz«mÐt .............................. 121 
Tµi liÖu tham kh¶o..................................................................................................... 129