3. Nguy n Th Lan Hương 5
nh nghĩa v o lư ng
Theo pháp l nh “ O LƯ NG” c a nhà nư c CHXHCN
Vi t nam
Chương 1- i u 1: o lư ng là vi c xác nh giá tr c a i lư ng
c n o
Chính xác hơn: o lư ng là m t quá trình ánh giá nh lư ng c a
m t i lư ng c n o có k t qu b ng s so v i ơn v o
i lư ng o ư c:
V i m t i lư ng c n o là X ta có th tìm ư c m t i
lư ng ∆X cho
m.∆X X và (m-1)∆X =X
hay nói cách khác
Ánh x ư c X vào t p s t nhiên {N} v i o ∆X
Nguy n Th Lan Hương 6
nh nghĩa và phân lo i phép o
Phép o là quá trình th c hi n vi c o lư ng.
Phân lo i
o tr c ti p: Là cách o mà k t qu nh n ư c tr c ti p tư m t phép o
duy nh t
o gián ti p: Là cách o mà k t qu ư c suy ra tư sư ph i h p k t qu
c a nhi u phép o dùng cách o tr c ti p.
o h p bôŃ: Là cách o g n gi ng như phép o gián ti p nhưng sô lư ng
phép o theo phép o tr c ti p nhi u hơn va k t qu o nh n ư c
thư ng ph i thông qua gi i m t phương trình hay m t hê phương trình
mà các thông sô a bi t chính là các sô li u o ư c.
o th ng kê : ê m b o ô chính xác c a phép o nhi u khi ngư i ta
ph i sư d ng phép o th ng kê. T c là ph i o nhi u l n sau o l y gia tr
trung bình.
o lư ng h c: là ngành khoa h c chuyên nghiên c u vê các
phương pháp ê o các i lư ng khác nhau, nghiên c u vê m u va
ơn v o.
Ky thu t o lư ng: ngành ky thu t chuyên nghiên c u áp d ng các
thành t u c a o lư ng h c vào ph c v s n xu t va i s ng.
4. Nguy n Th Lan Hương 7
Ví d - Phương trình cơ b n c a phép o
XAX
X
X
A xx ×=⇒=
X: ¹i l−îng cÇn ®o.
X0: ¬n vÞ ®o.
Ax: Gi¸ trÞ b»ng sè cña ®¹i l−îng cÇn ®o.
Qu¸ tr×nh so s¸nh ®¹i l−îng cÇn ®o víi
mÉu cho ra kÕt qu¶ b»ng sè
Có th o m t i lư ng
v t lý b t kỳ ư c
không???
Không, vì không ph i
i lư ng nào cũng
có th so sánh giá tr
c a nó v i m u
ư c.
Nguy n Th Lan Hương 8
Mu n o giá tr c a m t i lư ng v t lý b t kỳ ph i
chuy n i i lư ng này sang m t i lư ng v t lý
khác có th so sánh ư c giá tr c a nó v i m u
Hai lo i chuy n i:
i lư ng i n i n
i lư ng không i n i n
Công c : c m bi n (sensor, chuy n i sơ c p)
Phương trình cơ b n
6. Nguy n Th Lan Hương 11
Xác nh c tính c a dây d n i n
rt = r20 [ 1+α(t - 20) + β(t-20)2 ] α, β ch−a biÕt.
( ) ( )[ ]
( ) ( )[ ]
−+−+=
−+−+=
¡
¢¢ ¡
£
¤
ttrr
ttrr
t
t
βα
βα
o ®iÖn trë ë nhiÖt ®é 200C, t1 vµ t2
⇒ HÖ 2 ph−¬ng tr nh 2 Èn α vµ β.
α β
Các phép o
tr c ti p???
Nguy n Th Lan Hương 12
1.2. Phương pháp o (1)
Quá trình o bi n i th ng
k t qu
X= X0
X
0
N
N
¥ ¥
¦
¦
¥
§
§
xN
NX X=
8. Nguy n Th Lan Hương 15
1.3. c trưng c a k thu t o(1)
Tín hi u o Các i u ki n o
Tín hi u o mang theo thông tin vê i tư ng c n nghiên
c u.
Tín hi u o thê hi n 2 ph n : Ph n i lư ng va ph n
d ng tín hi u.
Ph n i l ng: thông tin vê gia tr c a i tư ng o
Ph n D ng tín hi u: thông tin vê sư thay i tín hi u o
Gia công tín hi u: là nghiên c u các quy lu t bi n i tín hi u, xác nh các lo i tín
hi u, chuy n các tín hi u b t ky vê các tín hi u có quy lu t ê ánh gia chúng,
chuy n i xa, dùng vào vi c i u khi n ho c ph c h i l i tín hi u y khi c n thi t
Xư ly tín hi u o lư ng: t c là áp d ng các nguyên công vê o lư ng lên các tín
hi u o, có nh ng c i m riêng là v n ê bi n các tín hi u o thành sô v i m t
sai sô xác nh, ph n nh nh lư ng i lư ng c n o
Các i u ki n o:Khi ti n hành phép o ta ph i tính n nh
hư ng c a môi trư ng n k t qu o va ngư c l i, khi sư
d ng d ng c o ph i không ư c nh hư ng n i tư ng
o.
Nguy n Th Lan Hương 16
c trưng c a k thu t o(2)
ơn v o và chu n m u
Vi c u tiên c a o lư ng h c là xác nh ơn v o và
nh ng t ch c c n thi t t o m u m b o cho k t
qu o lư ng chính xác, tin c y
Vi c thành l p ơn v , th ng nh t ơn v o lư ng là m t
quá trình lâu dài, bi n ng. Vi c m b o ơn v , t ch c
ki m tra, xác nh n, mang tính ch t khoa h c, k thu t v a
t ch c và pháp l nh
Vi c th ng nh t h th ng qu c t v ơn v mang tính ch t
hi p thương và quy ư c - ¡ ¢ ¢
§ £ a ¥ ¨ a ¦ ¦ §
¨
# 1 ¦ ¦ ¦ ( # 1 # a ¦ § ¡ § ) § !
- h th ng ơn v IS
(International Standard) ra i (1960) Do t ch c qu c t
v chu n ph trách ISO(International Standard
Organisation) g m 7 i lư ng chính
9. Nguy n Th Lan Hương 17
c trưng c a k thu t o(3)
Phương pháp o và Phương ti n o
Quá trình o ư c th c hi n theo nh ng bư c nh t nh,
th c hi n các thao tác o lư ng cơ b n.
Th t c ph i h p các thao tác (nguyên công) o lư ng là
phương pháp o.
Phương ti n o th hi n k thu t c a m t phương pháp o
c th . - nh nghĩa “ Phương ti n o là t p h p các ph n
t , các modul, các d ng c , các h th ng ph c v cho vi c
thu th p và x lý s li u o lư ng”
Phân lo i phương ti n o lư ng
Nguy n Th Lan Hương 18
c trưng c a k thu t o(4)
Ngư i quan sát
o là ngư i o va gia công k t qu o. Nhi m v c a
ngư i quan sát khi o là ph i n m ư c phương pháp o,
am hi u vê thi t b o mà mình sư d ng; ki m tra i u ki n
o; phán oán vê kho ng o ê ch n thi t b phu h p;
ch n d ng c o phu h p v i sai sô yêu c u va phu h p
v i i u ki n môi trư ng xung quanh; bi t i u khi n quá
trình o ê cho ra k t qu mong mu n; n m ư c các
phương pháp gia công k t qu o ê ti n hành gia công sô
li u thu ư c sau khi o. Bi t xét oán k t qu o xem a
t yêu c u hay chưa, có c n o l i hay không, ho c ph i
o l i nhi u l n theo phương pháp o lư ng th ng kê.
Ngày nay vai trò c a ngư i quan sát gi m nh vì h u h t
các phương ti n u o t ng
10. Nguy n Th Lan Hương 19
c trưng c a k thu t o(5)
ánh giá k t qu o
Xác nh tiêu chu n ánh gia m t phép.
K t qu o m t m c ô nào o có thê coi là chính xác. M t gia
tr như v y
ư c g i là gia tr ư c lư ng c a i lư ng o. o là gia tr ư c xác
nh b i th c nghi m nhơ các thi t b o. Gia tr này g n v i gia tr
th c mà m t i u ki n nào o có thê coi là th c.
ê ánh gia gi a gia tr ư c lư ng va gia tr th c, ngư i ta sư
d ng khái ni m sai sô c a phép o. Sai sô c a phép o là hi u gi a
gia tr th c va gia tr ư c lư ng
∆X = Xth c - Xư c lư ng
Có r t nhi u nguyên nhân d n n sai sô :
Do phương pháp o không hoàn thi n.
Sư bi n ng c a các i u ki n bên ngoài vư t ra ngoài nh ng i u ki n tiêu
chu n ư c quy nh cho d ng c o mà ta ch n.
Do d ng c o không m b o ô chính xác, do cách c c a ngư i
quan sát, do cách t d ng c o không úng quy nh v.v...
Nguy n Th Lan Hương 20
1.3. Các nguyên công o lư ng cơ b n(1)
Quá trình o là th c hi n các nguyên công o lư ng, các
nguyên công có th th c h ên t ng trong thi t b ho c do
ngư i th c hi n.
Xác nh ơn v o, thành l p m u, t o m u và truy n
m u:
xác nh ơn v , t o ra chu n m u là nh ng i lư ng v t ly có tính b t
bi n cao va là hi n thân c a ơn v o lư ng.
lư ng tư hoa chu n va tô h p thành i lư ng chu n có thê thay i gia
tr , t o thu n l i cho vi c xác nh gia tr c a i lư ng o, ta g i là truy n
chu n.
Nguyên công bi n i: Th c hi n phép bi n i trên các
tín hi u o lư ng, tư i lư ng này sang i lư ng khác,
tư d ng này sang d ng thê hi n khác
11. Nguy n Th Lan Hương 21
Các nguyên công o lư ng cơ b n (2)
Nguyên công so sánh:
so sánh có thê th c hi n trong không gian sô b ng m t thu t
toán chia (phương pháp o bi n i tr c ti p)
trong không gian các i lư ng v t ly, th c hi n b ng m t phép
trư trong bô so sánh (comparator) X - Xk ≤ε (phương pháp o
ki u so sánh)
Nguyên công giao ti p.
Giao ti p ngư i va máy (HMI) trong y vi c hi n thi, trao i,
theo dõi giám sát là m t d ch v kha l n trong hê th ng thông
tin o lư ng i u khi n.
Giao ti p v i hê th ng (t c v i m ng) thê hi n chu y u d ch
v truy n thông.
Nguy n Th Lan Hương 22
1.4. Thi t b o (1)
Xác nh tiêu chu n ánh giá m t thi t b o:
Tiêu chu n có thê là tiêu chu n qu c gia do cơ quan pháp quy n c a
m t Nha nư c quy t nh va thành pháp l nh.
Tiêu chu n qu c tê là tiêu chu n do h i ng các nha bác h c nghiên
c u, xác nh va khuy n cáo ê các qu c gia áp d ng.
ISO va IEC là nh ng tiêu chu n qu c tê ư c ng d ng r ng rãi trong
r t nhi u lĩnh v c s n xu t
T ch c ki m nh và xác nh n thi t b o:
Thi t b o lư ng là thi t b ph i m b o các tiêu chu n vê ch t lư ng
vì v y nh ky ph i ư c ki m nh va c p gi y lưu hành
ây là công vi c c a các trung tâm ki m chu n t c là so sánh thi t b
do v i chu n va ánh gia l i thi t b o.
Ch có nh ng thi t b o a ki m chu n va a ư c c p gi y ch ng
nh n m i ư c coi là thi t b o h p pháp, có thê lưu hành.
15. Nguy n Th Lan Hương 29
B ng các ơn v d n xu t
Nguy n Th Lan Hương 30
M t s ơn v ngoài ơn v h p pháp mà v n s
d ng
1.10-8WbMaxwell
1.10-4 TGauss
1,602 . 102JElectron volt (ev)
1,0551 . 103JThermie4,5 10-3m3Galon (Anh)
3,60 . 106JKilowatt gi 3,785. 10-3m3Galon (M
¡
)
7,457.102 WMã l¢
c2,832 . 10-2m3Foot kh£ i
4,1868JCalo1,6384. 10-5m3Inch kh£ i
9,8066NKilogam l¢
c9,290.10-2m¤
2Foot vuong
1,332. 102 N/m2Torr6,4516.10-4m2Inch vuông
1.106 N/m2Bari1,852kmMille (h¥ i lý)
1,6018510 kg/m3Fynt/foot31,609km0Mille (d¦ m)
4,882kg/m2Fynt/foot29,144 . 10-1mYard (Yat)
1,0161. 103kgTonne3,048. 10-1mFoot (phút)
4,536 . 10-1kgFynt2,54. 10-2mInch
Quy § i ra SIơn v¨Quy § i ra SIơn v¨
17. Nguy n Th Lan Hương 33
Phân lo i (2)
Chu n u (Primary standard): Là chu n ư c ch nh hay
th a nh n r ng rãi là có ch t lư ng v m t o lư ng cao
nh t và các giá tr c a nó ư c ch p nh n không d a vào
các chu n khác c a cùng i lư ng.
Chu n th (Secondary standard): Là chu n mà giá tr c a
nó ư c n nh b ng cách so sánh v i chu n u c a
cùng i lư ng.
Chu n b c I: là chu n mà giá tr c a nó ư c n nh b ng
cách so sánh v i chu n th c a cùng i lư ng.
Chu n b c I: là chu n mà giá tr c a nó ư c n nh b ng
cách so sánh v i chu n th c a cùng i lư ng.
Nguy n Th Lan Hương 34
Phân lo i (3)
Trên ph m vi qu c t
Chu n qu c t (International standard):
Là chu n ư c m t hi p nh qu c t công nh n làm cơ s n nh giá tr
cho các chu n khác c a i lư ng có liên quan trên ph m vi qu c t .
Chu n qu c gia (National Standard):
Là chu n ư c m t quy t nh có tính ch t qu c gia công nh n làm cơ s
n nh giá tr cho các chu n khác có liên quan trong m t nư c.
Chu n chính (Reference standard):
Là chu n thư ng có ch t lư ng cao nh t v m t o lư ng có th có m t a
phương ho c m t t ch c xác nh mà các phép o ó u ư c d n xu t
t chu n này.
Chu n công tác (Working standard):
Là chu n ư c dùng thư ng xuyên hi u chu n ho c ki m tra v t o,
phương ti n o ho c m u chu n.
Chu n so sánh (Transfer standard):
Là chu n ư c s d ng như là m t phương ti n so sánh các chu n.
19. Nguy n Th Lan Hương 37
M t s ơn v ngoài ơn v h p pháp mà v n s
d ng
1.10-8WbMaxwell
1.10-4 TGauss
1,602 . 102JElectron volt (ev)
1,0551 . 103JThermie4,5 10-3m3Galon (Anh)
3,60 . 106JKilowatt gi
)
3,785. 10-3m3Galon (M
)
7,457.102 WMã l¡
c2,832 . 10-2m3Foot kh
i
4,1868JCalo1,6384. 10-5m3Inch kh
i
9,8066NKilogam l¡
c9,290.10-2m¢
2Foot vuong
1,332. 102 N/m2Torr6,4516.10-4m2Inch vuông
1.106 N/m2Bari1,852kmMille (h£ i lý)
1,6018510 kg/m3Fynt/foot31,609km0Mille (d¤ m)
4,882kg/m2Fynt/foot29,144 . 10-1mYard (Yat)
1,0161. 103kgTonne3,048. 10-1mFoot (phút)
4,536 . 10-1kgFynt2,54. 10-2mInch
Quy ¥ i ra SIơn v
¦
Quy ¥ i ra SIơn v
¦
Nguy n Th Lan Hương 38
a.Chu n dòng i n
Chu n b ng cân AgNO3 i n phân
Năm 1960 chu n ư c th c hi n thông qua cân dòng
i n t c là o l c y i n t gi a hai dây d n dài vô
c c thông qua cân có chính xác cao ( t n 4.10-6
A).
G n ây thì ngư i ta có xu t vi c xác nh dòng i n
thông qua t trư ng
Xác nh dòng i n chu n r t ph c t p vì v y trong th c
t ngư i ta s d ng chu n v i n áp.
24. Nguy n Th Lan Hương 47
Chu n i n tr
Uh = Rk-90 I/i
Rh =
Uh: ®iÖn ¸p Hall, Rh = iÖn trë Hall l−îng t
.
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.
−=h
k 90
U
R /i
I
¡ ¢
£
¡£
PhÇn
tö
QHE
§iÖn trë
truyÒn
chuÈn
¤
Nguy n Th Lan Hương 48
Ví d
26. Nguy n Th Lan Hương 51
T o ra m u công tác và m u bi n i (2)
Các v n t o m u công tác (m u bi n i):
Lư ng t hoá chu n m u:
Sau khi a xác nh ơn v , c n có cách phân chia m u thành nh ng b i sô
va ư c sô c a ơn v .
ơn v nho nh t c a chu n m u g i là lư ng tư.
Sai s lư ng t
T h p các lư ng t c a m u thành m u bi n i
Các lư ng tư c a m u ư c tô h p v i nhau thành nh ng i lư ng m u
bi n thiên.Tô h p các quy t c g i va bi u di n các con sô có gia tr xác nh
g i là hê th ng m.
Thu t toán bi n i trong quá trình ra m u
Trong quá trình so sánh v i i lư ng c n o, m u c n ph i thay i ư c
giá tr c a nó. Thay i theo m t chi n lư c như th nào t i ưu theo m t
m c tiêu nh t nh, ó là thu t toán bi n i m u.
K
K K
q
X N
β = =
Nguy n Th Lan Hương 52
2.3. Liên k t chu n
T ch c chu n th gi i
T ch c m b o o lư ng c a Vi t nam
Theo sơ t ch c qu c t v công ư c mét Vi t nam có
T ng c c tiêu chu n o lư ng ch t lư ng tr c thu c h i
ng b trư ng ch u trách nhi m v vi c xây d ng các tiêu
chu n, qu n lý các phương ti n o lư ng m b o ch t
lư ng các s n ph m s n xu t t i Vi t nam.
V vi c m b o o lư ng, tr c thu c T ng c c TC- L-CL có
các trung tâm o lư ng
Trung tâm o lư ng nhà nư c
Trung tâm o lư ng 1, trung tâm o lư ng 2..
Các phòng thí nghi m chu n chuy n ngành Vilas
28. Nguy n Th Lan Hương 55
T ch c qu c t v chu n ISO31-1992
ISO 31-0: Nguyên t c chung
ISO 31-1: Không gian và th i gian
ISO 31-2: Hi n tương tu n hoàn và các ph n liên quan
ISO 31-3: Cơ
ISO 31-4: Nhi t
ISO 31-5: ên và t
ISO 31-6: Ánh sáng và b c x ên có liên quan
ISO 31-7:Âm
ISO 31-8: Hoá h c và v t lý phân t
ISO 31-9: V t lý nguyên t và h t nhân
ISO 31-10: Ph n ng h t nhân và b c x ion hoá
ISO 31-11: D u hi u và ký hi u toán h c dùng trong khoa h c v t lý và
công ngh
ISO 31-12: S c trưng
ISO 31-13: V t lý tr ng thái r n
Nguy n Th Lan Hương 56
T ch c qu c t v chu n
Châu âu EUROMET
29. Nguy n Th Lan Hương 57
T ch c qu c t v chu n
Châu âu EUROMET (2)
Nguy n Th Lan Hương 58
VÝ dô: Tæ chøc truyÒn mÉu quèc tÕ (1)
m
Meter
m
k
Kilogram
As
Second Ampere
sk A
Newton
N
J
Joule
Volt
V
Watt
W
2e/h
J-Array
KJ-90
§Þnh nghÜa c¸c ®¬n vÞ c¬ b¶n
CIPM x¸c ®Þnh h»ng sè
Josephson
Phßng thÝ nghiÖm quèc gia
Thùc hiÖn c¸c ®Þnh nghÜa SI
Gi¸ trÞ cña c¸c h»ng sè vËt lý
§¹i diÖn quèc gia vÒ Volt ( mÉu 10V)
36. Nguy n Th Lan Hương 71
A. Mô hình thi t b o
Nguy n Th Lan Hương 72
B. nh y
Phương trinh cơ b n
Y= F(X,a,b,c...)
∂F/∂X - é nh¹y víi X hay
∂F/∂a - é nh¹y cña yÕu tè anh h−ëng a hay nhiÔu
NÕu kh«ng xÐt tíi nhiÔu ®Çu vµo
Khi K=(S)=const - X,Y lµ tuyÕn tÝnh.
K=f(X) - X, Y lµ kh«ng tuyÕn tÝnh - sai sè phi tuyÕn.
ViÖc x¸c ®Þnh K b»ng thùc nghiÖm gäi lµ kh¾c ®é thiÕt bÞ ®o. Víi
mét gi¸ trÞ cña X cã thÓ cã c¸c gi¸ trÞ Y kh¸c nhau, hay K kh¸c
nhau.
Sai sè vÒ ®é nh¹y:
X
f
S
∆
∆
=
S
dS
S =γ Sai s nhân tính
37. Nguy n Th Lan Hương 73
Ví d
Cân tr ng lư ng có nh y c u 1,5 mV/V
Khi cung c p cho c u 1V ư ng chéo c u là 1,5mV.
X là i lư ng nào??
Y là i lư ng nào ??
X là i n áp cung c p cho c u
Y i n áp ra c a ư ng chéo c u
Nguy n Th Lan Hương 74
Ví d
C m bi n o nhi t LM35 có nh y 10mV/0C
Tính i n áp ra c a c m bi n khi nhi t 00C và 1000C
51. Nguy n Th Lan Hương 101
4.4. Ki m nh phương ti n o lư ng
Ki m tra gi y phép s n xu t và lưu hành
ây là ki m tra dùng tư v n cho cơ quan nhà nư c c p gi y phép s n
xu t, c p gi y ch ng nh n thương hi u
N i dung ki m tra úng theo ch d n c a tiêu chu n nhà nư c
Thi t b nh p ngo i cũng ph i ki m nh trư c khi ưa ra lưu hành.
Ki m tra xu t xư ng
H i ng ki m tra ch t lư ng s n ph m nh tiêu chu n c th cho t ng
c tính k thu t c a thi t b o ư c s n xu t.
M u c a biên b n th nghi m ph i ư c h i ng duy t. Biên b n này
coi như m t ph n c a công tác b o hành.
Cơ quan qu n lý o lư ng, theo chu kỳ ho c t xu t , ti n hành ki m tra
s n xu t và xét tính trung th c c a băng th nghi m.
Ki m tra nh kỳ
M i l n ki m tra nh kỳ, thi t b ư c c p m t ch ng ch và k t qu o
b i d ng c y ư c coi có giá tr pháp nhân.
H i ng tiêu chu n nhà nư c t ch c các trung tâm o lư ng ư c u
quy n th c hi n các phép ki m tra c p gi y ch ng ch lưu hành.
Nguy n Th Lan Hương 102
Chương 4. T ch c phép o và gia công k t qu
o lư ng
Thi t k m t phép o hay m t băng th nghi m
Xác nh nhi m v : g m các qui trình (1) xác nh m c tiêu; (2) Yêu c u k
thu t; (3) Mô t quá trình o; (4) yêu c u v d ch v ; (5) yêu c u v thông
tin
L p sơ o: g m các quyi trình (1) Ch n phương pháp o; (2) Ch n lo i
thi t b o; (3) Ch n thang o; (4) M r ng thang o; (5) Ch n sai s c a
d ng c o; (6) Ch n t c hay c tính ng c a thi t b ; (7) Thi t b và
k t qu o
T ch c phép o: g m các khâu (1) thu th p s li u o lư ng; (2) qu n lý
s li u thu th p
Gia công s li u o lư ng:
Ch nh lý l i s li u
Tính toán ra k t qu
Bù các y u t nh hư ng
Tính toán sai s
Trình bày k t qu