Tín hiệu méo hiệu chuẩn thiết bị đo méo hài toàn phần

Bài viết đưa ra những khảo sát, đánh giá một số phương pháp để hiệu chuẩn méo phi tuyến. Một số loại tín hiệu chuẩn với méo hài tổng (THD) được dùng để hiệu chuẩn các thiết bị đo méo phi tuyến đã đề xuất. 

Bài viết dựa trên nghiên cứu trước đây của chúng tôi về việc phát triển một bộ chuẩn THD đa chức năng mà hiện tại đang được dùng tại Viện đo lường Cộng Hoà Séc

2. Hiệu chuẩn
Chúng ta cần nguồn tín hiệu méo chuẩn để hiệu chuẩn thiết bị đo méo phi tuyến.

Đối với qui trình hiệu chuẩn như tài liệu [3], chúng ta cần  nguồn tín hiệu cơ bản độ méo chuẩn, ổn định và một hài bậc cao hơn với tần số tuỳ chọn.

Chúng ta biết đó là tín hiệu chuẩn bằng cách tổng hai sóng hài theo mô tả sau đây.
Nguồn chuẩn với tín hiệu nhiều hơn hai thành phần hài chỉ cần trong trường hợp đặc biệt. Thực tế, Các tín hiệu này nằm trong dải âm tần và phải đảm bảo nằm trong dải đo của thiết bị cần hiệu chuẩn.

Tín hiệu với giá trị THD đã biết có thể tạo theo nhiều cách, nhưng trong lĩnh vực đo lường thường theo cách làm sau.

3. Nguồn tín hiệu hài sạch

Hình 2. Sơ đồ đo lường THD siêu thấp

Để đo lường độ méo thấp có thể sử dụng một số máy phát tín hiệu RC thông dụng với độ méo siêu thấp (có thể dùng thêm bộ lọc thông thấp hoặc thông dải). THD+N của máy phát RC phải thấp hơn 10dB so với THD nhỏ nhất có thể đo của máy phân tích méo cần hiệu chuẩn. THD của nguồn phát có thể dùng Đồng đo điện áp hoặc phân tích phổ để đo.  Dải động cần phải loại bằng bộ lọc Notch với mạch lọc thụ động kiểu chữ T kép như hình 2. Bù suy hao tín hiệu phải được hoàn tất trong bộ lọc notch (hình 2) để tính được THD từ kết quả đo các thành phần hài. Phương thức đo THD này ứng dụng đo các méo siêu thấp đến 0,003%.

4. Tổng hợp hai tín hiệu

Tín hiệu méo có thể tạo bằng cách tổng tín hiệu hài sạch (thành phần hài cơ bản) và tín hiệu méo tiêu biểu. Những tín hiệu méo này có thể được tạo ra từ một hoặc hai nguồn tín hiệu. Quan trọng là phải biết được trị hiệu dụng - rms của cả hai tín hiệu hài hoặc tối thiểu là tỷ lệ của chúng.

4.1 Tổng hợp hai tín hiệu hài

Hình 3. Tổng hợp thụ động – nguồn tín hiệu ghép nối tiếp

Hình 4. Tổng hợp thụ động ghép nối điện trở kiểu chữ T

Việc hiệu chuẩn này có hai thành phần phổ tín hiệu và có thể dùng để hiệu chuẩn theo phương pháp như tài liệu [3]. Nói chung nó không cần thiết để đồng bộ hai nguồn tín hiệu. Nếu nguồn tín hiệu có thể dùng như cả hai nguồn Source và Sink, tức là nó có thể phát tín hiệu đồng thời (với sơ đồ điện trở chữ T) – hình 3 hoặc nối tiếp (nếu một trong số chúng làm việc như tải động) – hình 4. Đó cũng là một thuận lợi khi dùng một máy phát tín hiệu với biên độ là hằng số (ví dụ 1V) cho tín hiệu hài cơ bản và điện áp AC chuẩn để mô phỏng thành phần méo. Tín hiệu có thể được tổng hợp một cách đơn giản hơn từ một IC khuếch đại thuật toán loại có méo siêu thấp (hình 5).

Hình 5. Tổng hợp chủ động – Khuếch đại thuật toán

Mạch như vậy có thuận lợi như một máy phát tín hiệu không bị ảnh hưởng bởi các thành phần khác và trở kháng đầu ra thấp. Hiệu chuẩn méo kết hợp này có thể được dùng trong dải tần và dải động rộng (Việc tổng hợp phải được kiểm tra độc lập). Theo cách đó, độ chính xác đạt được tương đối khả thi từ 0,01% ~ 2% (trong dải tần từ 10Hz ~ 100kHz và độ méo tốt hơn 0,01%). [6].

 (còn nữa …)

Tham khảo tài liệu nghiên cứu của Viện đo lường Cộng Hoà Séc – Người dịch Vũ Bá Lộc TMC

© 2015 TECOTEC Group