Ứng dụng cảm biến khoảng cách laser trong đo lường

vCHƯƠNG 1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐO LƯỜNG..........................51.1. Khái niệm đo lường................................................................................51.2. Phân loại các phương pháp đo ...............................................................51.2.1.Phân loại theo quan hệ giữa đầu đo và chi tiết đo .................................61.2.2.Phân loại theo quan hệ giữa giá trị chỉ thị và giá trị đại lượng đo ........61.2.3.Phân loại theo quan hệ giữa đại lượng cần đo và đại lượng đượcđo……………........................................................................................................71.3. Các nguyên tắc cơ bản trong đo lường ..................................................81.3.1. Nguyên tắc Abbe .............................................................................81.3.2. Nguyên tắc xích truyền động ngắn nhất........................................101.3.3. Nguyên tắc chuẩn thống nhất (trùng chuẩn) .................................101.3.4. Nguyên tắc kinh tế.........................................................................101.4. Các nguyên lý chuyển đổi và khuếch đại trong đo lường ....................111.4.1. Khái niệm chung ...........................................................................111.4.2. Chuyển đổi cơ khí và phương pháp khuyếch đại cơ khí ...............141.4.3. Chuyển đổi quang học ...................................................................161.4.4. Các phương pháp chuyển đổi và khuếch đại điện .........................18CHƯƠNG 2. NGUYÊN LÝ CẤU TẠO OPTIMET ĐỨNG ИКВ................232.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của optimet ИКВ..............................232.1.1. Cấu tạo của optimet đứng ИКВ ....................................................232.1.2. Nguyên lý hoạt động .....................................................................262.2. Các hỏng hóc và giải pháp cải tiến ......................................................282.2.1. Tình trạng hỏng hóc của optimet đứng ИКВ................................282.2.2. Giải pháp cải tiến...........................................................................29CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ CẢI TIẾN OPTIMET ĐỨNG ИКВ ......................323.1. Cảm biến khoảng cách laser CD1-30N................................................323.1.1. Các thông số kỹ thuật ....................................................................323.1.2. Nguyên lý hoạt động của cảm biến ...............................................3623.1.3. Nguyên lý đo tam giác ứng dụng trong cảm biến khoảng cách....403.2. Thiết kế cơ cấu gá đặt cảm biến trên optimet ......................................453.2.1. Phần hộp đỡ...................................................................................453.2.2. Phần thân trụ..................................................................................463.3. Thiết kế bộ xử lý số..............................................................................483.3.1. Các khái niệm chung .....................................................................483.3.2. Hệ thống xử lý số liệu ...................................................................513.3.3. Thiết kế phần cứng xử lý tín hiệu..................................................553.3.4. Thuật toán xử lý kết quả đo...........................................................73CHƯƠNG 4. THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ ĐỘ CHÍNH XÁC CỦAOPTIMET CẢI TIẾN ..................................................................................................764.1. Các bước tiến hành đo trên optimet cải tiến ........................................764.1.1. Các bước tiến hành đo ...................................................................764.1.2. Một số trường hợp đo cần lưu ý ....................................................764.2. Đánh giá độ chính xác của optimet cải tiến .........................................794.2.1. Xác định sai lệch trung bình số học và sai lệch bình phươngtrung bình của một loạt chi tiết. ...........................................................................794.2.2. Kiểm tra chi tiết đánh giá sai số hình dáng. ..................................82CHƯƠNG 5. PHỤ LỤC..................................................................................875.1. Chương trình trên bộ xử lý. ..................................................................875.1.1. Quét lệnh bàn phím. ......................................................................885.1.2. Quét lệnh máy tính. .......................................................................885.1.3. Đọc giá trị từ khối A/D..................................................................905.1.4. Quy đổi giá trị đo...........................................................................915.2. Chương trình xử lý trên máy tính.........................................................935.2.1. Xử lý các chức năng truyền dữ liệu. .............................................945.2.2. Xử lý số liệu ..................................................................................96

1 M ỤC LỤC CHƯƠNG 1. CÁC KHÁI NI ỆM C Ơ BẢN V Ề ĐO L ƯỜNG 5 1.1. Khái ni ệm đo lường 5 1.2. Phân lo ại các ph ương pháp đo 5 1.2.1.Phân lo ại theo quan hệ giữa đầu đo và chi tiết đo 6 1.2.2.Phân lo ại theo quan hệ giữa giá trị chỉ thị v à giá trị đại lượng đo 6 1.2.3.Phân lo ại theo quan hệ giữa đại lượng cần đo và đại lượng được đo…………… 7 1.3. Các nguyên t ắc cơ bản trong đo lường 8 1.3.1. Nguyên t ắc Abbe 8 1.3.2. Nguyên t ắc xích truyền động ngắn nhấ t 10 1.3.3. Nguyên t ắc chuẩn thống nhất (tr ùng chuẩn) 10 1.3.4. Nguyên tắc kinh tế 10 1.4. Các nguyên lý chuy ển đổi v à khuếch đại trong đo lường 11 1.4.1. Khái niệm chung 11 1.4.2. Chuy ển đổi cơ khí và phương pháp khuy ếch đại c ơ khí 14 1.4.3. Chuy ển đổi quang học 16 1.4.4. Các phương pháp chuy ển đổi v à khuếch đại điện 18 CHƯƠNG 2. NGUYÊN LÝ C ẤU TẠO OPTIMET ĐỨNG ИКВ 23 2.1. C ấu tạo v à nguyên lý hoạt động của optimet ИКВ 23 2.1.1. C ấu tạo của optimet đứng ИКВ 23 2.1.2. Nguyên lý ho ạt động 26 2.2. Các h ỏng hó c và gi ải pháp cải tiến 28 2.2.1. Tình tr ạng hỏng hóc của optimet đứng ИКВ 28 2.2.2. Gi ải pháp cải tiến 29 CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ CẢI TIẾN OPTIMET ĐỨNG ИКВ 32 3.1. C ảm biến khoảng cách laser CD1 -30N 32 3.1.1. Các thông s ố kỹ thuật 32 3.1.2. Nguyên lý ho ạt động của cảm biến 36 2 3.1.3. Nguyên lý đo tam giác ứng dụng trong cảm bi ến khoảng cách 40 3.2. Thi ết kế cơ cấu gá đặt cảm biến trên optimet 45 3.2.1. Ph ần hộp đỡ 45 3.2.2. Ph ần thân trụ 46 3.3. Thi ết kế bộ xử lý s ố 48 3.3.1. Các khái niệm chung 48 3.3.2. H ệ thống xử lý số liệu 51 3.3.3. Thi ết kế phần cứng xử lý tín hiệu 55 3.3.4. Thu ật toán xử lý kết quả đo 73 CHƯƠNG 4. TH ỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ Đ Ộ CHÍNH XÁC CỦA OPTIMET C ẢI TIẾN 76 4.1. Các bư ớc tiến h ành đo trên optimet c ải tiến 76 4.1.1. Các bư ớc tiến h ành đo 76 4.1.2. M ột số trường hợp đo cần lưu ý 76 4.2. Đánh giá đ ộ chính xác của optimet cải tiến 79 4.2.1. Xác đ ịnh sai lệch trung bình số học và sai lệch bình phương trung bình c ủa một loạt chi tiết. 79 4.2.2. Ki ểm tra chi tiết đánh giá sai số hình dáng. 82 CHƯƠNG 5. PHỤ LỤC 87 5.1. Chương tr ình trên bộ xử lý. 87 5.1.1. Quét l ệnh bàn phím. 88 5.1.2. Quét l ệnh máy tính. 88 5.1.3. Đ ọc giá trị từ khối A/D 90 5.1.4. Quy đ ổi giá trị đo 91 5.2. Chương tr ình x ử lý trên máy tính. 93 5.2.1. X ử lý các chức năng truyền dữ liệu. 94 5.2.2. X ử lý số liệu 96 3 L ỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, v ới sự phát triển của các ng ành khoa học kĩ thuật nói chung và ngành s ản xuất c ơ khí nói riêng, đ ã t ạo ra các sản phẩm phục vụ quá trình sản xuất và đ ời sống x ã hội có chất lượng cao, đa dạng về chủng loại. Vì vậy trong quá trình s ả n xu ất cần phải đảm bảo mức độ chất l ượng sản phẩm cho trước , gi ảm đến mức th ấp nhất các hao phí trong khi chế tạo sản phẩm. Điều đó nói l ên vai trò của ngành đo lư ờng l à rất quan trọng, để cung c ấp nhanh chóng và chính xác các thông tin v ề chất lượng của sản phẩm ở từng giai đoạn sản xuất, xử lý các thông tin đó để có nh ững biện pháp công nghệ thích hợp. Vì v ậy, người kỹ sư c ơ khí c ần phải nắm v ững các kiến thức cơ bản về quá trình vật lý của đo lường, biết chọn phương pháp đo và d ụng cụ đo thích hợp, biế t x ử lý các thông tin về quá trình công nghệ qua quá trình đo. Tuy nhiên v ới hệ thống dụng cụ đo lường hiện tại có thể không đáp ứng được yêu cầu trên do được trang bị lâu năm đã trở nên lỗi thời hoặc hỏng hóc. Vì vậy hướng giải quyết là cần được trang bị mới hoặc cải tạo lại theo hướng công ngh ệ mới. Trong đi ều kiện th ực tế của phòng thí nghiệm có m ột số d ụng cụ đo đã giảm ch ất lượng hoặc hư hỏng, nhất là các thiết bị đo quang cơ bị mốc ẩm hệ thống quang do đi ều kiện khí hậu và bảo quản. Vì vậy tôi đã đượ c giao đ ề tài tốt nghiệp " Thiết kế c ải tạo optimet đứng ИКВ theo phương pháp đo không tiếp xúc hiện số" nh ằm phục h ồi các dụng cụ đo tại phòng thí nghiệm và có điều kiện tìm hiểu về các phương pháp đo m ới đã được ứng dụng trong thực tế. N ội dung nghiên cứ u bao g ồm: Chương 1: Các khái ni ệm c ơ bản về đo lường. Chương 2: Nguyên l ý c ấu tạo Optimet đứng ИКВ. Chương3: Thi ết kế cải tiến Optimet đứng ИКВ Chương 4: Th ực nghiệm đánh giá độ chính xác Optimet đứng ИКВ. Chương 5: Ph ụ lục, tr ình bày các thuật toán x ử lý số liệu trong bộ xử lý số và chương tr ình máy tính. 4 Tôi xin chân thành c ảm ơn thầy giáo Hồ Việt Hải , cùng các th ầy giáo trong b ộ môn chế tạo máy đ ã tạo điều kiện giúp đỡ để tôi hoàn thành đồ án tốt nghiệp. V ì đây là l ý thuy ết mới có liên quan đến lý thuy ết chuy ên ngành điện, kiến thức còn h ạn chế v à kinh nghiệm còn ít nên một số nội dung nghiên cứu còn chưa hoàn thiện. Vì vậy rất mong nhận được sự đóng góp của các thầy giáo và các bạn. Tôi xin chân thành c ảm ơn! 5 Chương 1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐO LƯỜNG Đ ể phục vụ tốt cho việc cải tiến optimet, ta c ần xem xét t ìm hiểu một số khái ni ệm cơ bản về đo lường mà dụng cụ đó đ ã ứng dụng hoặc ta sẽ ứng dụng trong quá trình c ải tiến nó. 1.1. Khái niệm đo lường Đo lư ờng một đại lượng vật lý là việc thiết lập quan hệ giữ a đ ại lượng đó v ới đại l ượng cùng tính chất vật lý nào đó được dùng làm đơn vị đo hay một đại lư ợng tiêu chuẩn được quy ước. Thực chất của việc đo lường là so sánh đại lượng c ần đo với đ ơn vị đo hay đại lượng tiêu chuẩn quy ước để tìm ra tỷ lệ giữa chúng, tức là xác định độ lớn (theo đơn vị ) bằng trị số của đại lượng đo. u Q q  (1-1) Trong đó : Q : Đ ại l ượng cần đo ; U : Đơn v ị đo. N ếu chọn đơn vị đo là u thì kết quả đo là uqQ . . N ếu chọn đơn vị đo là u  u thì k ết quả đo là uqQ   . . T ừ đó ta có hằng số quy đổi đơn vị : u u q q K     (1-2) 1.2. Phân lo ại các phương pháp đo Phương pháp đo là cách th ức thủ thuật để xác định thông số cần đo. Đó là t ập hợp mọi c ơ sở khoa học có thể thực hiện phép đo, trong đo nói rõ nguyên tắc đ ể xác định thông số đo. Các nguyên tắc này có thể dựa trên mối quan hệ toá n h ọc hay m ối quan hệ vật lý có li ên quan đến đại lượng đo. Các phương pháp đo đư ợc phân loại trên cơ sở:  Quan h ệ giữa đầu đo và chi tiết đo.  Quan h ệ giữa giá trị chỉ thị tr ên dụng cụ đo và giá trị đại lượng đo.  Quan h ệ giữa đại l ượng cần đo và đại lượng đ ư ợc đo. 6 1.2.1. Phân lo ại t heo quan h ệ giữa đầu đo v à chi tiết đo D ựa tr ên quan hệ giữa đầu đo và chi tiết đo các phương pháp đo phân thành :  Phương pháp đo ti ếp xúc.  Phương pháp đo không ti ếp xúc. Phương pháp đo ti ếp xúc là phương pháp đo mà giữa đầu đo và bề mặt chi ti ết đo t ồn tại một áp lực gọi là áp lực đo, áp lực này làm cho vị trí đo ổn định vì thế kết qu ả đo tiếp xúc rất ổn định. Tuy nhiên, vì có áp l ực đo sẽ gây biến dạng bề mặt vật đo, nh ất là các chi tiết làm b ằng vật liệu mềm dẻo ho ặc hệ đo kém cứng vữn g. Phương pháp đo không ti ếp xúc là phương pháp đo không có áp lực đo giữa y ếu tố đo và bề mặt chi tiết đo. Chính vì vậy phương pháp này có những ưu điểm sau:  Không gây bi ến dạng bề mặt chi tiết đo, không gây sai số do biến d ạng bề mặt dưới tác dụng của lự c đo.  Không có sai số do mòn đầu đo.  Không có sai s ố đo gây nên bởi hình dáng bề mặt chi tiết đo làm chất lư ợng tiếp xúc của đầu đo và chi tiết đo không tốt.  Không ch ịu tác dụng của độ không ổn định lực đo.  Có h ệ số khuyếch đại lớn nên sai s ố nhỏ. Nh ờ nhữn g ưu đi ểm tr ên làm cho phương pháp đo không tiếp xúc được sử d ụng rộng rãi trong thực tế. Đặc biệt là để đo các chi tiết mềm, mỏng dễ biến dạng ho ặc các sản phẩm y êu cầu cao về chất lượng bề mặt. 1.2.2. Phân lo ại t heo quan h ệ giữa giá trị chỉ thị và giá trị đại l ư ợng đo D ựa trên quan hệ giữa giá trị chỉ thị trên dụng cụ đo và giá trị của đại lượng đo các phương pháp đo phân thành :  Phương pháp đo tuy ệt đối.  Phương pháp đo so sánh. Trong phương pháp đo tuy ệt đối, giá trị chỉ thị trên đụng cụ đo là giá trị đo đư ợc. Phương pháp đo này đơn gi ản, ít nhầm lẫn, nh ưng vì hành trình đo dài nên đ ộ chính xác đo kém. 7 Trong phương pháp đo so sánh, giá tr ị chỉ thị tr ên dụng cụ đo chỉ cho ta sai l ệch giữa giá trị của chuẩn dùng khi chỉnh "0" cho dụng cụ đo và giá tr ị của đại lư ợn g c ần đo . K ết quả đo phải l à tổng của giá trị chuẩn và giá trị chỉ thị : 0 Q Q x   (1-3) Trong đó: Q 0 - kích thước mẫu chỉnh "0" ; x - giá tr ị chỉ thị của dụng cụ. Đ ộ chính xác của phép đo so sánh cao hơn c ủa phép đo tuyệt đối v à phụ thu ộc chủ yếu vào độ chính xác của mẫu và quá trình chỉnh "0". 1.2.3. Phân loại theo quan hệ giữa đại lượng cần đo và đại lượng được đo D ựa tr ên quan hệ giữa đại lượng cần đo và đại lượng được đo các phương pháp đo được phân thành :  Phương pháp đo tr ực tiếp.  Phương pháp đo gián ti ếp. Phương pháp đo tr ực tiếp (đo th ẳng) là phương pháp đo mà đ ại l ượng đo chính là đ ại lượng c ần đo . Phương tr ình c ơ bản của phép đo là: Q X Trong đó: Q- Đại l ượng th ực cần đo ; X- Ch ỉ số của máy đo. Phương pháp đo tr ực tiếp có độ chính xác cao nhưng trong m ột số trường h ợp kém hi ệu quả. Phương pháp đo gián ti ếp là phương pháp mà giá tr ị của đại lượng cần đo đư ợc xác định thông qua các m ối quan hệ hàm toán h ọc hoặc vật lý giữa đại l ượng đư ợc đo và đại lượng cần đo . Phương pháp đo gián ti ếp thông qua các mối quan hệ toán h ọc hoặc vật lý học giữa đại l ượng được đo và đại lượng cần đo là m phương pháp đo phong phú, đa dạng và rất hiệu quả. Tuy nhiên, nếu h àm quan hệ càng ph ức tạp th ì độ chính xác đo càng thấp. Vi ệc tính toán xử lý kết quả đo v à độ chính xác đo ph ụ thuộc nhi ều vào vi ệc chọn mối quan hệ này. 8 Phương tr ình c ơ bản của phép đo gián tiếp là: 1 2 ( , , , ) n Q f x x x (1-4) Trong đó x i là các giá trị đo trực tiếp, có quan hệ hàm với đại lượng cần tìm Q. 1.3. Các nguyên t ắc cơ b ản trong đo lư ờng Trong khi thi ết kế một phương án đo, lập qui trình để kiểm tra đo lường một chi ti ết, để đảm b ảo độ chính xác v à chỉ tiêu kinh tế cho phép đo cần phải dựa t rên nh ững nguyên tắc cơ bản được trình bày dưới đây. 1.3.1. Nguyên t ắc Abbe Nguyên tắc: Đường tâm của kích thước đo và đường tâm kích thước mẫu (t ức là thước đo) phải nằm trên cùng đường thẳng. Trong khi đo có hai cách gá đặt kích thước đo và kích thước mẫu.  Đ ặt nối tiếp (nh ư khi đo trên pan me) .  Đ ặt song song (nh ư khi đo trên thước cặp) . Đ ặt nối tiếp kích thước đo và kích thước mẫu là phù hợp với nguyên tắc Abbe. Có th ể chứng minh được rằng cùng k ích thư ớc và sai số công nghệ của máy đo (ví d ụ khe hở, độ song song của sống trượt ) thì đặt kích thước theo nguyên tắc Abbe s ẽ cho sai số đo nhỏ hơn. Trên Hình 1-1 bi ểu diễn nguyên tắc đo kích thước trên thước cặp. Ta có thể tính đư ợc sai số lớn nhất phạm phải là: f 1 = L - L ' = S . tg Tính g ần đúng tg  =  + 15 2 3 1 52   Với  nh ỏ bỏ qua các số hạng bậc cao ta có tg  , do đó: f 1 = S. 9 Hình 1-1. Nguyên t ắc đo kích thước trên thước cặp. Trư ờng hợp kích thước đặt nối tiếp ta có thế lấy ví dụ đo trên pan me hay Komparato ki ểu Abbe ( Hình 1-2) bi ểu diễn nguy ên tắc đo và cho phép ta cách tính toán sai s ố phạm phải: f 2 = L –L’ = L (1- cos). Hình 1-2. Nguyên t ắc đo kích thước trên panme (Komparao) kiểu Abbe. Tính g ần đúng cos  = 2 1 2 1 22   Nên f 2 = L [ 1-(1 2 .)] 2 22  L So sánh f 1 và f 2 th ấy r ằng sai số f 1 l ớn hơn f 2 nhi ều vì  là góc l ệch do khe h ở của sống trượt rất nhỏ nên sai số bậc 2 sẽ rất nhỏ. 10 1.3.2. Nguyên t ắc xích truyền động ngắn nhất Nói chung do h ạn chế của tr ình độ công nhân chế tạo, các chi tiết máy đều mang sẵn sai số chế tạo ngoài ra khi lắp ráp còn có sai số do lắp rắp các sai số trên s ẽ ảnh h ưởng trực tiếp đến chất lượng làm việc của từng khâu, nhóm chi tiết và nói chung c ả xích truyền của máy. Nếu xích truyền dài, số chi tiết, khâu khớp tham gia s ẽ c àng l ớn v à sai số tích luỹ sẽ c ủa máy s ẽ c àng lớn. Bởi vậy trong thiết k ế nêu ra nguyên tắc xích truyền động ngắn nhất , đó là: v ới tỷ số truyền yêu c ầu, gi ảm đến mức ít nhất số khâu tham gia v ào xích truyền để giảm sai số của máy. 1.3.3. Nguyên t ắc chuẩn thống nhất (trùng chu ẩn) Trong công ngh ệ sản xuất phân ra:  Chuẩn thiết kế (do người thiết kế dùng).  Chu ẩn gia công (cho người chế tạo dùng) .  Chu ẩn lắp ráp .  Chu ẩn kiểm tra (cho người kiểm tra dùg khi kiểm tra). Nguyên t ắc chuẩn thống nhất nêu là khi các chuẩn trên đượ c dùng th ống nh ất (chọn trùng nhau) thì sai số đo sẽ nhỏ nhất. Đi ều đó có thể giải thích như sau: mỗi kích th ước chi tiết thường có cho dung sai. N ếu vì lý do nào đó mà ta phải chuyển chuẩn thì bản thân chuẩn đã mang trong đó dung sai c ủa kích thước, dung sai đó là sai s ố chuyển chuẩn và nếu chuy ển chuẩn càng nhiều thì độ chính xác của kết quả đo càng kém. Nguyên t ắc chuẩn thống nhất là cần để đảm bảo độ chính xác khi kiểm tra đo lư ờng song cần phải giành ưu tiên cho công nghệ để tránh khó khăn phiền phức cho s ản xuất ảnh hưởng đến giá thành sản phẩm. 1.3.4. Nguyên t ắc kinh tế N ội dung của nguy ên tắc này là: Cần đảm bảo được độ chính xác đo lường theo yêu c ầu trong điều kiện kinh tế nhất, tức là yêu cầu về điều kiện kinh tế là thấp nh ất (đ ơn giản, rẻ tiền) mà vẫn đ ảm bảo độ chính xác đo l ư ờng yêu cầu. Cụ thể là:  Đ ộ chính xác máy (máy và dụng cụ đo) đủ dùng.  Hi ệu suất ca o thao tác nhanh, d ễ điều chỉnh, đo hàng loạt, tự động .  Trình độ nhân viên đo lường kiểm tra thấp (có quan hệ tới tiền lương [...]... dụng hệ thống quang bằng đầu đo mới cho optimet theo hướng cải thiện độ chính xác và đơn giản trong thao tác đo Sau khi tham khảo các hệ thống đo đang được ứng dụng trong thực tế, tôi đưa ra hai hướng giải quyết như sau:  Ứng dụng phương pháp đo tiếp xúc bằng đầu đo điện cảm  Ứng dụng phương pháp đo không tiếp xúc sử dụng cảm biến laser a Phương pháp đo tiếp xúc bằng đầu đo điện cảm Phương pháp đo. .. Hướng cải tiến optimet dùng cảm biến khoảng cách laser là có thể thực hiện được trong điều kiện phòng thí nghiệm 31 Chương 3 THIẾT KẾ CẢI TIẾN O PTIMET ỨNG ИКВ 3.1 Cảm biến khoảng cách laser CD1-30N Với phương án cải tiến theo phương pháp đo không tiếp xúc sử dụng cảm biến kh oảng cách laser được chọn thì cảm biến khoảng cách laser CD1 -30N là một thành phần quan trọng trong việc cải tiến optimet... chuyển đổi tiếp xúc, điện từ, điện cảm, điện dung Cảm biến là dụng cụ, ph ần tử thực hiện việc chuyển đổi để phát hiện biến thiên của thông số đo Tùy thuộc cảm biến dựa trên nguyên lý chuyển đổi nào mà có các tên gọi tương ứng như: cảm biến điện trở, cảm biến điệ n cảm, cảm biến điện dung, cảm biến điện áp Trong phần sau sẽ nói rõ về nguyên lý hoạt động của các loại cảm biến này 2 Bộ khuếch đại Thông... phức tạp Khả năng cải tiến trong phạm vi của phòng thí nghiệm là khó thực hiện 30 b Phương pháp đo không tiếp xúc sử dụng cảm biến khoảng cách laser Hình 2-5 Cảm biến khoảng cách laser Phương án đo này có một số ưu điểm như :  Dùng ánh sáng laser mảnh chiếu lên vật đo nên không xuất hiện lực đo nên có thể đo được các chi tiết mềm mỏng  Tốc độ đo cao, có thể lấy 10 –1000 mẫu trong 1 giây, thí ch hợp... số trên màn hình máy tính Trong thực tế, việc áp dụng hướng cait tiến này là phổ biến, đặc biệt là các dụng cụ đo chính xác cần sử dụng cảm biến điện cảm để vẫn đảm bảo lực đo nhỏ mà nâng cao được độ chính xác Hình 2-4 Kết cấu Optimet sử dụng đầu đo điện cảm Tuy nhiên việc ứng dụng phương án này còn gặp một số khó khăn : Giá thành đầu đo điện cảm rất đắt tiền, trong khi sử dụng đòi hỏi việc bảo quản... Điện dung của cảm biến là tỷ lệ của tiết diện của điện cực, hằng số điện môi hoặc khoảng cách giữa hai bản cực Do đó, cảm biến điện dung có thể được dùng để đo chính xác khoảng cách, hoặc các đại lượng gián tiếp khác như: áp suất, gia tốc, mức chất lỏng… Hình 1-10 Hai dạng hoạt động của sensor điện dung 20 Hai biến khoảng cách và diện tích được dùng để đo góc, kích thước thẳng Khoảng cách thay đổi... của cảm biến khi gần giá trị cộng hưởng 30.4Khz với khoảng cách thay đổi Để tăng khoảng đo và cải thiện độ tuyến tính của cảm biến, tần số kích thích và mạch xử lý tín hiệu phải đồng bộ Đồng bộ tần số kích thích cho một cảm biến mẫu trên hình là 30 ,8Khz, trường hợp này độ nhạy cảm biến thay đổi từ 7,1 đến 7,2 và độ tuyến tính 0,05% là có thể đạt được bằng cách đồng bộ tần số kích thích, kết cấu cảm biến. .. thước chi tiết sẽ được ch uyển đổi thành biến thiên điện cảm L Đo biến thiên điện cảm ta có thể suy ra biến thiên kích thước a Chuyển đổi điện cảm có khe hở không khí Hình 1-8 Quan hệ trở kháng – chuyển vị trong chuyển đổi điện cảm Đây là loại cảm biến không tiếp xúc, ứng dụng để đo các vật thể bằng kim loại có từ tính Cấu tạo gồm: Cuộn dây 1 quấn trên lõi thép 2 Vật đo 3 di chuyển làm khe hở không khí... của cảm biến và trở kháng mắc nối tiếp Zs Trở kháng mắc nối tiếp phải đủ lớn để đo được khoảng cách lớn nhất Sau khi điều chế điện áp ra ta thu được điện áp ra U Hình 1-12 mô tả các mức tín hiệu tại các tần số kích thích khác nhau Hoạt động của cảm biến quan hệ với sự thay đổi điện dung/trở kháng trong khoảng hiệu chỉnh của vật đo Khoảng đo được mở rộng với tần số kích thích, trong khi độ nhạy của cảm. .. hiệu đo ở đầu ra các bộ phận cảm biến  Mạch biến đổi A/D, D/A biến đổi tín hiệu đo tương tự thành tín hiệu số và ngược lại Mạch này thường được sử dụng cho kỹ thuật đo số và chế tạo các mạch ghép nối với máy tính  Mạch đo sử dụng kỹ thuật vi xử lý là mạch đo có cài đặt bộ vi xử lý để tạo ra các cảm biến thông minh, khắc độ bằng máy tính và gia công sơ bộ số liệu đo Thiết bị đo ngày càng hiện đại thì . thuật 32 3.1.2. Nguyên lý ho ạt động của cảm biến 36 2 3.1.3. Nguyên lý đo tam giác ứng dụng trong cảm bi ến khoảng cách 40 3.2. Thi ết kế cơ cấu gá đặt cảm biến trên optimet 45 3.2.1. Ph ần hộp. đổi điện cảm Nguyên tắc ứng dụng chuyển đổi điện cảm làm chuyển đổi đo lường như sau: bi ến thiên kích thước chi tiết sẽ được ch uy ển đổi thành biến thiên điện cảm L. Đo biến thiên điện cảm ta. NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐO LƯỜNG Đ ể phục vụ tốt cho việc cải tiến optimet, ta c ần xem xét t ìm hiểu một số khái ni ệm cơ bản về đo lường mà dụng cụ đó đ ã ứng dụng hoặc ta sẽ ứng dụng trong quá trình