Cảm biến công nghiệp -chuong 1: khái niệm và các đặc trưng cơ bản

MÔN HỌC: CẢM BIẾN CÔNG NGHIỆP Chương 1: Khái niệm đặc trưng Chương 2: Cảm biến đo quang Chương 3: Cảm biến đo nhiệt độ Chương 4: Cảm biến đo vị trí & dịch chuyển Chương 5: Cảm biến đo biến dạng Chương 6: Cảm biến đo lực Chương 7: Cảm biến đo vận tốc, gia tốc rung Chương 8: Cảm biến đo áp suất Chương 9: Cảm biến đo lưu lượng mức chất lưu Đọc thêm: Cảm biến đo số tiêu công nghệ - Truyền kết xa - Cảm biến thông minh TÀI LIỆU THAM KHẢO Bài giảng CẢM BIẾN CƠNG NGHIỆP Giáo trình CẢM BIẾN CƠNG NGHIỆP – Hồng Minh Cơng – NĂM 2007 NXB XÂY DỰNG Chương I CÁC KHÁI NIỆM VÀ ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN Khái niệm phân loại cảm biến Các đặc trưng cảm biến Nguyên lý chung chế tạo cảm biến Khái niệm phân loại 1.1 Khái niệm • Cảm biến phận dùng để cảm nhận biến đổi đại lượng vật lý cần đo (có tính chất điện khơng) thành đại lượng đo (thường mang tính chất điện) chứa đựng thông tin cho phép xác định giá trị đại lượng cần đo Đại lượng cần đo 1.1 Khái niệm • Đại lượng đầu vào (hay kích thích) (m): Tác đơơng đại lượng cần đo (có tính chất điện hoăơc khơng) • Đại lượng đầu (hay đáp ứng )(s): Tín hiêơu CB (thường mang tính chất điện) • Đáp ứng (s) hàm đơn trị đại lượng cần đo (m): Thông qua đo (s) → xác định giá trị (m) s = F(m) 1.2 Phân loại cảm biến Thông sôTích cực; Độ tượng Công nghiêô Phạm - Âm dụng Đặc vi sửchuyển Dạng kích thích NguyênHiệnthanh; đổi Cảm biếntínhlý CX; p; Các đặc trưng cảm biến 2.1 Đường cong ch̉n 2.2 Đơơ nhạy 2.3 Đơơ tuyến tính 2.4 Đơơ xác 2.5 Đơơ nhanh thời gian hồi đáp 2.6 Giới hạn sử dụng 2.1 Đường cong chuẩn a) Khái niệm đường cong chuẩn: đường cong biểu diễn phụ thuộc đáp ứng (s) đầu cảm biến vào giá trị đại lượng đo (m) đầu vào • Biểu diễn: + Bằng biểu thức đại sô + Bằng đồ thị 2.1 Đường cong chuẩn • Biểu diễn bằng biểu thức đại số s= F(m) Ví dụ cảm biến tuyến tính: s= a.m +b Trong đó: a, b sơ 2.1 Đường cong chuẩn Biểu diễn bằng đồ thị s s si mi a) Dạng chung m b) Dạng tuyến tính m 2.4 Sai số độ xác Giá trị thực y Giá trị thực Giá trị thực y m a) Tính đắn cao m y m b)Tính trung thực cao m m c) Độ xác cao m 2.4 Sai số độ xác • Cấp xác CB: xác định theo sai sơ quy dẫn: % Cấp xác sai sô quy dẫn cực đại χmax Thường gặp: 0,5; 1,0; 1,5 2.5 Độ nhanh thời gian hồi đáp a) Khái niệm: Độ nhanh khả theo kịp về thời gian đại lượng đầu đại lượng đầu vào biến thiên ⇒ xác định thời gian hồi đáp (th): khoảng thời gian cần thiết phải chờ đợi sau có biến thiên đại lượng cần đo để lấy giá trị đầu với độ xác định trước 2.5 Độ nhanh thời gian hồi đáp m m0 t 0,9 0,1 tt trê tt tg trê Các khoảng thời gian đặc trưng cho chế độ độ tg t 2.6 Giới hạn sử dụng cảm biến a) Vùng làm việc danh định: tương ứng với điều kiện sử dụng bình thường cảm biến • Giới hạn vùng giá trị ngưỡng mà đại lượng đo, đại lượng vật lý liên quan, đại lượng ảnh hưởng thường xuyên đạt tới mà không làm thay đổi đặc trưng làm việc danh định cảm biến 2.6 Giới hạn sử dụng cảm biến b) Vùng không gây nên hư hỏng: vùng mà đại lượng đo, đại lượng vật lý có liên quan, đại lượng ảnh hưởng vượt qua ngưỡng vùng làm việc danh định nằm phạm vi: • • Khơng gây nên hư hỏng Các đặc trưng cảm biến bị thay đổi mang tính thuận nghịch 2.6 Giới hạn sử dụng cảm biến c)Vùng không phá hủy: đại lượng đo, đại lượng vật lý có liên quan, đại lượng ảnh hưởng vượt qua ngưỡng vùng không gây nên hư hỏng nằm phạm vi: • • CB khơng bị phá hủy Các đặc trưng cảm biến bị thay đổi mang tính khơng thuận nghịch ⇒ phải tiến hành chuẩn lại cảm biến Nguyên lý chế tạo CB 3.1 Nguyên lý chế tạo cảm biến tích cực: dựa hiệu ứng vật lý: • • • • • • • Hiệu ứng nhiệt điện Hiệu ứng hoả điện Hiệu ứng áp điện Hiệu ứng cảm ứng điện từ Hiệu ứng quang điện Hiệu ứng quang - điện - từ Hiệu ứng Hall 3.1 Nguyên lý chế tạo CB tích cực (A) t1 e (B) t2 (A) Sơ đồ hiệu ứng nhiệt điện t1 3.1 Nguyên lý chế tạo CB tích cực Φ v Hiệu ứng hoả điện Φ 3.1 Nguyên lý chế tạo CB tích cực F V F Hiệu ứng áp điện F 3.1 Nguyên lý chế tạo CB tích cực B Ω e Hiệu ứng cảm ứng điện từ Ω 3.1 Nguyên lý chế tạo CB tích cực Φ B Hiệu ứng quang - điện - từ V Φ 3.1 Nguyên lý chế tạo CB tích cực S B θ v X Hiệu ứng Hall N X 3.2 Nguyên chế tạo cảm biến thụ động • Cảm biến trở kháng có thơng sơ chủ yếu nhạy với đại lượng cần đo Khi đại lượng đo tác động đến kích thước hình học tính chất điện (ρ, µ, ε…) đờng thời hai ⇒ thay đổi trở kháng Đo trở kháng → đại lượng đo ... giảng CẢM BIẾN CƠNG NGHIỆP Giáo trình CẢM BIẾN CƠNG NGHIỆP – Hồng Minh Công – NĂM 2007 NXB XÂY DỰNG Chương I CÁC KHÁI NIỆM VÀ ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN Khái niệm phân loại cảm biến Các đặc trưng cảm biến. .. cảm biến Các đặc trưng cảm biến Nguyên lý chung chế tạo cảm biến Khái niệm phân loại 1.1 Khái niệm • Cảm biến phận dùng để cảm nhận biến đổi đại lượng vật lý cần đo (có tính chất điện khơng)... CB khơng bị phá hủy Các đặc trưng cảm biến bị thay đổi mang tính khơng thuận nghịch ⇒ phải tiến hành chuẩn lại cảm biến 3 Nguyên lý chế tạo CB 3.1 Nguyên lý chế tạo cảm biến tích cực: dựa hiệu