Kỹ thuật đo lường và truyền thông công nghiệp

Lời nói đầu

Kỹ thuật đo lường là một lĩnh vực quan trọng trong kỹ thuật nói chung và trong kỹ thuật điện nói riêng, đo lường nhằm xác định độ lớn của đại lượng đo với một độ chính xác nào đó phù hợp với yêu cầu về mặt kỹ thuật. Đo lường giúp cho các kỹ sư xác định được độ lớn của các đại lượng vật lý như các đại lượng điện: dòng điện, điện áp, tần số, góc pha, công suất và năng lượng v.v; các đại lượng không điện như điện trở, điện cảm, điện dung, áp suất, lưu lượng, khối lượng,  lực, nhiệt độ…v.v. Khi xác định được độ lớn sẽ giúp thực hiện các nhiệm vụ điều khiển hệ thống, kiểm soát và tự động hóa các hệ thống sản xuất công nghiệp.

Kỹ thuật đo lường cũng có những phát triển mạnh mẽ theo sự phát triển của khoa học và việc ứng dụng các thành quả trong vi xử lý và kỹ thuật điện. Ngày nay nhờ có các cảm biến mà tất cả các đại lượng vật lý được chuyển thành tín hiệu điện và người ta sẽ đo lường  dựa trên tính hiệu điện đó, chính vì vậy người ta gọi là đo lường điện. Để thực hiện được quá trình đo lường ta cần phải có các thiết bị đo, các cảm biến và các mạch xử lý tín hiệu đo, sau đến là kỹ sư cần phải có kiến thức để đo và đánh giá độ chính xác cũng như sai số của phép đo. Trong hệ thống tự động hóa sản xuất hiện nay luôn có sự kết nối giữa các tín hiệu đo và hệ thống điều khiển, hiển thị và lưu trữ do vậy vấn đề truyền thông tín hiệu đo đóng một vai trò rất quan trọng. Để giúp cho sinh viên nắm bắt được những vấn đề đó, giáo trình này được viết và đề cập đến ba nội dung chính đó là:

Nội dung 1 bao gồm các chương 1,2,3,4 và 5 với mục đích cung cấp các kiến thức cơ bản về kỹ thuật đo lường bao gồm các khái niệm về đo lường, thiết bị đo và các đặc tính của nó, các loại sai số trong quá trình đo lường và các phương pháp đánh giá sai số của phép đo. Phần này cũng đề cập đến các kiến thức về các mạch biến đổi tín hiệu đo cơ bản trong đo lường, các nguyên lý cơ bản của chuyển đổi đo lường nhằm biến đổi các đại lượng không điện thành tín hiệu điện phục vụ cho quá trình đo.

Nội dung 2 bao gồm các chương 6,7,8,9 và 10 nhằm đưa đến cho sinh viên những kỹ thuật đo lường cơ bản các đại lượng điện như đo dòng điện, điện áp, công suất, năng lượng, tần số, góc pha và các thông số của mạch điện như điện trở, điện cảm, điện dung v.v, chương 10 hướng dẫn cách sử dụng máy hiện sóng để đo các đại lượng như điện áp, tần số và dạng sóng của tín hiệu đo.

Nội dung 3 bao gồm các chương 11 và 12, đề cập đến các khái niệm cơ bản về hệ thống truyền thông công nghiệp bao gồm cấu trúc, các thành phần cơ bản, các quá trình biến đổi tín hiệu đo trong hệ thống truyền thông công nghiệp. Một số phương pháp truyền thông tín hiệu đo như truyền thông tín hiệu dòng điện, điện áp một chiều, các phương pháp điều chế tín hiệu đo, phương pháp truyền thông tín hiệu quang và truyền thông dựa trên các chuẩn công nghiệp cũng được đề cập đến trong chương 12 của giáo trình này.

Giáo trình này có thể dùng cho các sinh viên khối ngành kỹ thuật điện- điện tử. Để sinh viên dễ hiểu và nắm bắt được các kiến thức quan trọng của môn học, giáo trình được viết chi tiết và rõ ràng với nhiều các ví dụ minh họa cũng như bài tập có lời giải cũng như các câu hỏi và bài tập ôn tập ở cuối mỗi chương, giáo trình cũng tham khảo những tài liệu mới, cập nhật những phương pháp đo mới đặc biệt là những thuật toán đo ứng dụng phép biển đổi Fourie, kỹ thuật máy tính và vi xử lý.

Trong quá trình biên soạn giáo trình tác giả nhận được nhiều sự đóng góp và giúp đỡ từ phía Bộ môn Đo lường- Điều khiển, Khoa Điện tử, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên và gia đình, tác giả xin gửi tới họ lời cảm ơn chân thành. Giáo trình vẫn sẽ có những hạn chế nhất định về mặt nội dung cũng như hình thức trong lần xuất bản này, tác giả mong muốn nhận được sự đóng góp của các bạn đồng nghiệp và sinh viên để tiếp tục bổ sung và hoàn thiện. Mọi góp ý xin được gửi về địa chỉ.

TS. Nguyễn Văn Chi

Bộ môn Đo lường Điều khiển, Khoa Điện tử

Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên

Email:             ngchi@trut.edu.vn

Thái Nguyên, tháng 05 năm 2013 

                                                                        MỤC LỤC

1             Các khái niệm chung về kỹ thuật đo lường

2             Thiết bị đo

3             Gia công kết quả đo

4             Các mạch xử lý tín hiệu đo cơ bản trong đo lường điện

5             Cảm biến sơ cấp

6             Đo dòng điện và điện áp

7             Đo công suất và năng lượng điện

8             Đo tần số và góc pha

9             Đo các thông số của mạch điện

10          Ứng dụng máy hiện sóng trong đo lường

11          Khái niệm về hệ thống truyền thông công nghiệp

12          Truyền thông tín hiệu đo

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC