®é ν cña n−íc ë ®©y chØ cã t¸c dông gi÷ cho tèc ®é ch¶y cña n−íc kh«ng thay ®æi trong qu¸ tr×nh ®o mµ th«i.

Sai sè cña o¸t-mÐt nµy do c¸c nguyªn nh©n: sai sè ®o ∆t10 , vµ ∆t02 ; sai sè ®äc vµ ®iÒu chØnh ®Ó cho ∆t10 b»ng ∆t02 , sai sè do tèc ®é n−íc ch¶y thay ®æi; sai sè do kh«ng phèi hîp trë kh¸ng; sai sè do b¶n th©n o¸t-mÐt ®o c«ng suÊt tÇn sè 50Hz vµ sai sè do cÊu t¹o t¶i n−íc kh«ng hoµn h¶o ®· g©y nªn sù khuÕch t¸n nhiÖt ra m«i tr−êng xung quanh.

Nh− vËy, biÓu thøc tÝnh trÞ sè sai sè tuyÖt ®èi cùc ®¹i cña phÐp ®o c«ng suÊt b»ng ph−¬ng ph¸p nµy lµ:

M2P = M2∆t1 + M2∆t2 + M02 + Mν2 + M2k + M2W + MQ2 1 + MQ2 2

Víi M∆t1 vµ M∆t2 lµ sai sè khi ®o ∆t10 vµ ∆t02 ; M0 lµ sai sè ®äc sù chØ kim b»ng

nhau gi÷a ∆t10 vµ ∆t02 ; Mν lµ sai sè ®o tèc ®é n−íc ch¶y; Mk lµ sai sè do kh«ng phèi hîp trë kh¸ng gi÷a o¸t-mÐt vµ nguån cao tÇn cÇn ®o; MW lµ sai sè cña b¶n th©n o¸t-mÐt ®o c«ng suÊt ë tÇn sè 50Hz; MQ1 vµ MQ2 lµ sai sè trong tr−êng hîp ®o gi¸n tiÕp, ta cã biÓu thøc tÝnh nh− trªn.

H×nh 6-25 lµ s¬ ®å cÊu t¹o ®¬n gi¶n cña o¸t-mÐt lo¹i nµy, nh−ng cã hÖ thèng dÉn n−íc lµ ®ãng kÝn chø kh«ng ph¶i lµ ®Ó më nh− c¸c hÖ thèng ®· giíi thiÖu ë trªn. Nh− vËy kh«ng cÇn ph¶i dïng nguån n−íc ë ngoµi, mµ n−íc ë ®©y ®−îc l−u chuyÓn mét c¸ch tù ®éng nhê mét hÖ thèng b¬m vµ hÖ thèng lµm nguéi. PhÐp ®o ë ®©y ®−îc thùc hiÖn b»ng c¸ch so s¸nh nguån c«ng suÊt cao tÇn cÇn ®o víi nguån c«ng suÊt tÇn sè c«ng nghiÖp; vµ thùc hiÖn b»ng ph−¬ng ph¸p ®o thay thÕ. C«ng suÊt cao tÇn sÏ ®−îc chØ thÞ trùc tiÕp b»ng o¸t-mÐt c«ng suÊt tÇn sè thÊp.

6.3 §o c«ng suÊt truyÒn th«ng

Trªn thùc tÕ ®o c«ng suÊt, cã tr−êng hîp ph¶i ®o c«ng suÊt cña thiÕt bÞ ®−îc hÊp thô trªn t¶i bÊt kú: nghÜa lµ nguån c«ng suÊt ®ang c«ng t¸c ë chÕ ®é cã t¶i thùc khi ®ã t×nh tr¹ng gi÷a t¶i víi d©y truyÒn sãng, còng nh− gi÷a d©y truyÒn sãng víi trë kh¸ng ra cña nguån c«ng suÊt cã thÓ kh«ng hoµn toµn phèi hîp. §o c«ng suÊt nh− tr−êng hîp nµy ®−îc thùc hiÖn víi s¬ ®å khèi cña phÐp ®o nh− h×nh 6-3. Trong ®ã, o¸t-mÐt ®o c«ng suÊt chØ hÊp thô mét phÇn nhá n¨ng l−îng ghÐp tõ ®−êng truyÒn gi÷a nguån c«ng suÊt ®Õn t¶i, chø kh«ng ph¶i lµ hÊp thô hoµn toµn c«ng suÊt cña nguån c«ng suÊt nh− trong tr−êng hîp ®o l−êng ®· xÐt ë trªn. Ta gäi tr−êng hîp ®o c«ng suÊt nh− vËy lµ ®o c«ng suÊt truyÒn th«ng. Nh÷ng ph−¬ng ph¸p ®o c«ng suÊt truyÒn th«ng hay ®−îc thùc hiÖn trong kü thuËt ®o l−êng ®iÖn tö nh−: ph−¬ng ph¸p dïng ph©n m¹ch ®Þnh h−íng (ph−¬ng

263

ph¸p ph¶n x¹-mÐt), ph−¬ng ph¸p dïng hiÖu øng Hall, ph−¬ng ph¸p dïng hiÖu øng ¸p suÊt cña sãng ®iÖn tõ.

6.3.1 Ph−¬ng ph¸p ph©n m¹ch ®Þnh h−íng

Nh− chóng ta ®· biÕt, trong tr−êng hîp cÇn ®o c«ng suÊt truyÒn th«ng gi÷a nguån c«ng suÊt vµ t¶i, vµ kh«ng cã phèi hîp trë kh¸ng, nªn cã mét phÇn n¨ng l−îng bÞ ph¶n x¹ trë l¹i. C«ng suÊt ®−îc hÊp thô trªn t¶i trong tr−êng häp nµy sÏ lµ hiÖu cña c«ng suÊt ph¸t ra cña nguån vµ c«ng suÊt ph¶n x¹ vÒ. VÝ dô vÒ m¹ch cÇn ®o thùc tÕ nh−: ë c¸c ®o¹n sãng ng¾n vµ cùc ng¾n, th× trë kh¸ng cña an-ten phô thuéc nhiÒu vµo c¸c ®iÒu kiÖn cña tÇn sè vµ m«i tr−êng sãng lan truyÒn. Khi c¸c yÕu tè trªn thay ®æi th× trë kh¸ng vµo cña an-ten bÞ biÕn ®æi, do vËy trë kh¸ng vµo cña d©y phide còng thay ®æi theo, chóng lµm thay ®æi c«ng suÊt cña m¸y ph¸t bøc x¹ qua an-ten. Muèn kh¶o s¸t chÕ ®é c«ng t¸c cña m¸y ph¸t cao tÇn vµ an-ten, còng nh− cÇn biÕt møc c«ng suÊt thùc tÕ ®−îc bøc x¹ ®i qua an-ten so víi møc c«ng suÊt ®−îc ph¸t ®i tõ m¸y ph¸t, th× cÇn ®o c«ng suÊt truyÒn th«ng trªn d©y phide.

H×nh 6-26

Ph−¬ng ph¸p ®o c«ng suÊt b»ng c¸ch ph©n m¹ch ®Þnh h−íng nh− h×nh 6-26. Víi m¹ch ®o nµy, nã còng cã chøc n¨ng vµ s¬ ®å khèi gièng nh− m¹ch ®o ë h×nh 6-3; chØ kh¸c lµ bé phËn ghÐp n¨ng l−îng ra m¹ch ®o ë ®©y chÝnh lµ bé ph©n m¹ch ®Þnh h−íng. Ph−¬ng ph¸p ®o b»ng m¹ch nµy cßn gäi lµ ph−¬ng ph¸p ph¶n x¹ mÐt, (vÒ cÊu t¹o vµ

H×nh 6-27

nguyªn lý tÝnh n¨ng cña ph¶n x¹ mÐt, ta sÏ xÐt kü h¬n trong ch−¬ng ®o c¸c th«ng sè cña m¹ch ®iÖn cã c¸c phÇn tö ph©n bè). Víi c¸ch ghÐp b»ng bé ph©n m¹ch ®Þnh h−íng, th×

264

cã kh¶ n¨ng ph©n biÖt ®−îc n¨ng l−îng truyÒn tõ nguån ®Õn t¶i, còng nh− n¨ng l−îng tõ t¶i ph¶n x¹ trë vÒ. NÕu bé ph©n m¹ch ®Þnh h−íng cã thªm t¶i vµ thiÕt bÞ chØ thÞ n÷a th× cã thÓ ®o riªng rÏ c«ng suÊt cña sãng tíi vµ c«ng suÊt cña sãng ph¶n x¹, ®ã chÝnh lµ ph¶n x¹ mÐt.

H×nh 6-27 lµ s¬ ®å cÊu t¹o cña mét kiÓu ph©n m¹ch ®Þnh h−íng dïng d©y ®ång trôc. Trong h×nh nµy, ®o¹n d©y b, c vµ vßng ghÐp V cÊu thµnh bé ph©n m¹ch ®Þnh h−íng. §o¹n a, b vµ c, d chØ lµ ®o¹n d©y biÕn ®æi trë kh¸ng cña ®−êng d©y truyÒn, ®Ó cho trë kh¸ng cña ®−êng d©y truyÒn phèi hîp ®−îc víi bé ph©n m¹ch ®Þnh h−íng. Vßng ghÐp V cã kÝch th−íc nhá so víi chiÒu dµi cña b−íc sãng. Nã cã ghÐp c¶ b»ng ®iÖn dung lÉn ®iÖn c¶m víi ®−êng d©y truyÒn. V× cã ghÐp ®iÖn dung víi ®−êng d©y, nªn trªn vßng ghÐp cã xuÊt hiÖn dßng ®iÖn Ic do ®iÖn tr−êng cña sãng lan truyÒn sinh ra; dßng nµy ch¹y c¶ vÒ hai phÝa kh¸c nhau. V× cã ghÐp ®iÖn c¶m víi ®−êng d©y, nªn trªn vßng ghÐp cã xuÊt hiÖn dßng ®iÖn IM do tõ tr−êng cña sãng truyÒn lan sinh ra; dßng nµy chØ ch¹y vÒ mét phÝa. NÕu kÝch th−íc cña chiÒu dµi vßng ghÐp V vµ kho¶ng c¸ch tõ vßng ghÐp trôc ®−êng d©y ®ång trôc ®−îc chän sao cho ®Ó cã Ic=IM, th× t¹i ®Çu ra A cña bé ph©n m¹ch cã n¨ng l−îng ®iÖn tõ ®−îc ghÐp ra, cßn ®Çu B th× kh«ng cã, v× t¹i nöa vßng ghÐp nµy, c¸c dßng ®iÖn khö lÉn nhau ®i. T¹i ®Çu A cã m¾c O¸t-mÐt ®Ó ®o c«ng suÊt, vµ nÕu biÕt ®−îc hÖ sè ghÐp ra cña bé ph©n m¹ch th× cã thÓ tÝnh ®−îc c«ng suÊt truyÒn th«ng trªn d©y ®ång trôc.

NÕu ®æi chiÒu truyÒn dÉn cña sãng ®iÖn tõ trªn ®−êng d©y, th× chiÒu dßng IM ®æi, vµ chØ cã n¨ng l−îng ®−îc ghÐp ë ®Çu ra B.

NÕu n¨ng l−îng cña sãng ®iÖn tõ truyÒn trªn ®−êng d©y, cã c¶ sãng tíi vµ sãng ph¶n x¹, chiÒu cña chóng ng−îc nhau, th× t¹i mçi ®Çu ra A vµ B cña bé ph©n m¹ch cã n¨ng l−îng ghÐp ra th× chØ cã mét lo¹i sãng, sãng tíi hay sãng ph¶n x¹.

H×nh 6-28

H×nh 6-28 lµ s¬ ®å cÊu t¹o cña bé phËn m¹ch ®Þnh h−íng dïng èng dÉn sãng. Trong ®ã, c¸c èng ghÐp ra 2 vµ 3 cã cïng trë kh¸ng sãng nh− èng 1, nã ®−îc ghÐp víi 1

265

b»ng hai lç a vµ b. Hai lç ghÐp a vµ b c¸ch nhau mét kho¶ng c¸ch b»ng λ/4 (xem h×nh 6- 28).

N¨ng l−îng sãng ®iÖn tõ t¹i èng dÉn sãng chÝnh 1 ®−îc ghÐp sang bé ph©n m¹ch tõ hai lç ghÐp a vµ b ®−îc truyÒn theo hai chiÒu kh¸c nhau trong bé ph©n m¹ch. VÝ dô nÕu n¨ng l−îng sãng tíi Pt ®−îc truyÒn tõ tr¸i sang ph¶i nh− h×nh vÏ, th× bé phËn tr−êng ®−îc ghÐp t¹i a vµ bé phËn tr−êng ®−îc ghÐp t¹i b (chiÒu truyÒn tõ tr¸i sang ph¶i) sÏ céng pha nhau, v× kho¶ng ®−êng truyÒn dÉn cña chóng b»ng nhau. Bé phËn tr−êng ghÐp t¹i a vµ t¹i b víi chiÒu truyÒn theo h−íng ng−îc l¹i ( tõ ph¶i sang tr¸i) trong bé ph©n m¹ch ®Þnh h−íng th× suy gi¶m lÉn nhau, v× ®o¹n ®−êng truyÒn dÉn cña chóng chªnh lÖch kh¸c nhau mét kho¶ng chÝnh b»ng λ/2. Nh− vËy, n¨ng l−îng cña sãng tíi chØ ®−îc ghÐp ra ë ®Çu B.

Ng−îc l¹i, n¨ng l−îng sãng ph¶n x¹ Ppx truyÒn dÉn theo h−íng tõ ph¶i sang tr¸i (xem h×nh 6-28), th× chØ ®−îc ghÐp ra ë ®Çu A cña bé ph©n m¹ch.

NÕu m¾c vµo ®Çu A hay B cña o¸t-mÐt ®Ó ®o c«ng suÊt th× cã thÓ ®o riªng rÏ ®−îc c«ng suÊt cña sãng tíi vµ c«ng suÊt cña sãng ph¶n x¹.

Nguyªn lý c«ng t¸c cña c¸c bé ph©n m¹ch ®Þnh h−íng trªn lµ tr−êng hîp lý t−ëng. Thùc tÕ th× v× do cÊu t¹o c¬ khÝ kh«ng thËt hoµn h¶o, nªn t¹i mçi ®Çu A vµ B cã ghÐp ra c¶ hai ph©n l−îng sãng. Mét ph©n l−îng sãng ®óng chiÒu th× cã biªn ®é lín h¬n, cßn ph©n l−îng sãng ng−îc chiÒu th× cã biªn ®é nhá. Tû sè biªn ®é cña hai ph©n l−îng sãng nµy gäi lµ hÖ sè ®Þnh h−íng.

HÖ sè ®Þnh h−íng cña lo¹i dïng d©y ®ång trôc nh− h×nh 6-27 th× hÇu nh− kh«ng phô thuéc tÇn sè, v× kÝch th−íc cña nã nhá h¬n nhiÒu so víi chiÒu dµi b−íc sãng. Cßn ®èi víi lo¹i dïng èng dÉn sãng nh− h×nh 6-28 th× hÖ sè ®Þnh h−íng cña nã phô thuéc nhiÒu vµo tÇn sè, v× kho¶ng c¸ch cña c¸c lç a vµ b lµ ph¶i b»ng λ/4.

§Ó më réng l−îng tr×nh thang tÇn sè ®o th× cßn cã lo¹i ph©n m¹ch ®Þnh h−íng ®−îc cÊu t¹o thªm nhiÒu lç ghÐp n÷a.

O¸t-mÐt dïng ®Ó ®o c«ng suÊt tõ bé ph©n m¹ch ®Þnh h−íng th× dïng lo¹i micro o¸t-mÐt, v× sù ghÐp n¨ng l−îng ra cña bé ph©n m¹ch nh− vËy ph¶i lµ ghÐp rÊt láng, ®Ó kh«ng g©y nªn tæn hao nhiÒu, cã thÓ lµm ¶nh h−ëng tíi c«ng suÊt cña m¹ch ®o.

6.3.2 Ph−¬ng ph¸p ®o ¸p suÊt sãng ®iÖn tõ

Sãng ®iÖn tõ truyÒn trªn ®−êng d©y truyÒn sãng, th× còng nh− ¸nh s¸ng, nã cã g©y ra mét ¸p suÊt c¬ häc. ¸p suÊt nµy t¸c ®éng lªn bÒ mÆt thµnh èng sãng khi sãng ®iÖn tõ truyÒn lan trong èng. Khi ®Æt mét vËt vµo trong èng dÉn sãng cã sãng ®iÖn tõ truyÒn lan trong èng th× vËt ®ã còng bÞ mét søc ®Èy cña sãng. C−êng ®é cña ¸p suÊt nµy tû lÖ víi modun cña vÐct¬ Umèp-P«intinh, tøc lµ còng tû lÖ víi c«ng suÊt cña sãng ®iÖn tõ truyÒn

266

lan. Do vËy, ®o c«ng suÊt cña sãng ®iÖn tõ cã thÓ th«ng qua phÐp ®o ¸p suÊt cña sãng ®iÖn tõ t¸c ®éng lªn thµnh èng sãng hay ¸p suÊt cña sãng ®iÖn tõ t¸c ®éng lªn mét vËt trong èng sãng. Thang kh¾c ®é cña ¸p suÊt nh− vËy cã thÓ trùc tiÕp chuyÓn ®æi thµnh thang kh¾c ®é theo ®¬n vÞ c«ng suÊt.

TrÞ sè cña ¸p suÊt nµy rÊt nhá, vÝ dô nh− víi c«ng suÊt cña sãng truyÒn lan trªn ®−êng

H×nh 6-29

d©y lµ 1mW, cã ¸p suÊt vµo kho¶ng 10-12N/cm2. Do vËy, kh«ng thÓ trùc tiÕp ®o ®−îc ¸p suÊt nµy. Ta ph¶i ®o th«ng qua c¸c bé biÕn ®æi kh¸c n÷a míi cã thÓ ®o ®−îc.

Nh÷ng c¸ch thùc hiÖn biÕn ®æi ®Ó ®o ¸p suÊt c¬ häc th−êng ®−îc sö dông nh−:

dïng phÇn tö ¸p ®iÖn, dïng tô vi chØnh, dïng ®ång hå ®o ¸p suÊt c¬ häc...

Nh− ®· biÕt tõ phÇn lý thuyÕt tr−êng ®iÖn tõ, khi sãng ®iÖn tõ lan truyÒn trong èng sãng h×nh ch÷ nhËt, th× ¸p suÊt cña sãng cã trÞ sè kh«ng ®æi däc theo thµnh hÑp cña èng sãng, vµ cã trÞ sè biÕn ®æi theo quy luËt h×nh sin däc theo thµnh réng cña èng. Khi tiÕt diÖn cña èng sãng cµng bÐ th× ¸p suÊt cµng lín. V× vËy, c¸c bé biÕn ®æi lµ th¹ch anh hay b¶n kim lo¹i máng linh ®éng ®−îc ®Òu ®−îc ®Æt ë thµnh hÑp cña èng.

H×nh 6-29 lµ s¬ ®å cÊu t¹o cña mét lo¹i thiÕt bÞ ®Ó ®o c«ng suÊt dïng ph−¬ng ph¸p nµy. Nguyªn lý cña thiÕt bÞ ®o ë ®©y lµ bé phËn chØ thÞ cña nã ®−îc t¸c ®éng cña tr−êng ®iÖn tõ lªn mét b¶n kim lo¹i ®−îc tÝch ®iÖn ®Æt trong tr−êng nµy. B¶n kim lo¹i m¶nh ®−îc tÝch ®iÖn, nã coi nh− t−¬ng ®−¬ng mét ngÉu cùc ®iÖn víi m«men m=el, ( víi e lµ ®iÖn tÝch ®iÓm, vµ l lµ chiÒu dµi cña ngÉu cùc). NgÉu cùc nµy trong tr−êng ®iÖn t¹o nªn mét cÆp lùc t¸c dông víi m«men quay: M=mEsinθ (víi θ lµ gãc t¹o bëi trôc cña ngÉu cùc víi chiÒu cña vÐct¬ ®iÖn tr−êng E). M«men quay M t¨ng theo gãc θ, vµ nã tû lÖ víi c«ng suÊt truyÒn ®i trong èng sãng.

ë h×nh 6-29 m« t¶ nguyªn lý cÊu t¹o c¬ cÊu ®o, nã gåm cã: èng sãng 1 ®Ó truyÒn dÉn n¨ng l−îng cÇn ®o; sîi d©y th¹ch anh 3 cã ®−êng kÝnh rÊt máng, kho¶ng 10µm, ®−îc nèi víi b¶n kim lo¹i 2 ®Æt bªn trong èng sãng. Sîi d©y th¹ch anh nµy ®−îc xuyªn qua èng sãng vµ nèi ë bªn ngoµi víi bé phËn kh¾c ®é 7, nèi víi g−¬ng ph¶n x¹ 4 vµ quay ®−îc trªn ®Õ 6. B¶n kim lo¹i ®−îc ®Æt nghiªng gãc 450 víi chiÒu truyÒn lan cña sãng ®iÖn tõ, vµ ë vÞ trÝ nµy, nã t−¬ng øng víi ®iÓm kh¾c ®é ®Çu tiªn cña thang ®é. D−íi t¸c ®éng cña ®iÖn tr−êng, b¶n kim lo¹i quay vµ g©y xo¾n d©y treo, gãc quay cña b¶n ®−îc x¸c ®Þnh b»ng vÞ trÝ chØ thÞ cña ®iÓm s¸ng ph¸t ra tõ nguån s¸ng 5 ®−îc ph¶n chiÕu qua g−¬ng 4 vµ chiÕu lªn thang ®é ®o.

267