Báo cáo thực tập đo lường và cảm biến

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TPHCM KHOA CƠ KHÍ CƠNG NGHỆ BÁO CÁO THỰC TẬP: “ ĐO LƯỜNG VÀ CẢM Tố t ng hi ệp BIẾN” Châu Khánh tậ p SVTT : Bá o cá o th ực Đạt Lớp MSSV: : DH14CD 14153011 BÀI THỰC TẬP ĐO LƯỜNG ÁP SUẤT I TÌM HIỂU CẤU TẠO MỘT SỐ ÁP KẾ ĐO ÁP SUẤT: - Áp suất định nghĩa lực tác động đơn vị diện tích Nếu biểu diễn dạng cơng thức áp suất độ lớn lực chia cho diện tích bề mặt chịu lực : Áp suất = Lực/diện tích - Đơn vị đo áp suất trước Newton mét vng (N/m ) sau đơn vị hệ SI áp suất Pascal (Pa) với định 2 nghĩa 1Pa=1 N/m = 1kg/(m.s ) Các đơn vị khác: + Hệ SI: atm, Pa, kgf/cm2, mmH2O, mmHg + Hệ inch: Ksi ( kilopoud lực inch vuông ), Psi ( pound lực inch vuông ), Psi ( pound lực inch vuông ) Chuyển đổi đơn vị đo áp suất: 1 N/m 10−5 torr (Torr) ệp bar (bar) átmốtphe kỹ thuật átmốtphe (at) (atm) Pa pound lực inch vuông (psi) Tố t ng hi pasca l (Pa) 1.0197×10− 9.8692×1 7.5006×1 145,04×1 0−6 0−3 0−6 106 dyne/ cm2 at 98.066 0,980665 1,019 ực 10000 0,9 869 750,06 14,504 735,56 14,223 Bá o cá o th bar tậ p 1 kgf/cm2 0,96784 ,5 atm 101.32 1,01325 1,033 1 atm 760 14,696 torr 133,32 1,3332×10 1,3595×10− 1,3158×1 Torr; 19,337×1 −3 −3 ≈ 1 mmH 0−3 g psi 6.894,7 68,948×10 70,307×10− 68,046×10 51,715 −3  ≡ 1 lbf/in2 −3 Áp suất khơng khí : Khơng khí có khối lượng từ trường trái đất khối lượng tạo trọng lượng Chính trọng lượng khơng khí bầu khí trái đất tác động áp suất lên vật Áp suất gọi áp suất khơng khí thay đổi theo nhiều yếu tố khác  Áp suất tuyệt đối , áp suất tương đối : Áp suất tuyệt đối định nghĩa áp suất so với áp suất chân không , áp suất ệp tương đối định nghĩa áp suất so với áp suất khơng khí ng hi VI ÁP KẾ (MANOMETER): a) VI ÁP KẾ THEO PHƯƠNG PHÁP THỦY TĨNH Tố t Áp kế (hay gọi đồng hồ đo áp suất).Trong đời sống ngày tậ p thường hay bắt gặp thiết bị có sử dụng đồng hồ đo áp suất Bình nén khí tiệm rửa xe,đầu bơm xe,thiết bị đo huyết áp ực bác sỹ Có lẽ có bề ngồi trơng giống đồng hồ thời th gian dùng để đo áp suất nên gọi đồng hồ đo áp suất o ( press gauge).Có nhiều kiểu đồng hồ đo áp suất kiểu hay o cá dùng phổ biến kiểu khí kiểu điện tử Bá - - Đồng hồ đo áp suất kiểu khí : Đối với đồng hồ đo áp suất kiểu khí , cấu tạo gồm ống đồng dẹt uống cong hình dấu hỏi , đầu bịt kín , đầu nối với lưu thể cần đo áp suất (khí , chất lỏng) Đầu bịt kín liên kết mềm với đầu cặp bánh Trên trục bánh cịn lại có gắn lị xo đàn hồi kim đồng hồ Kim quay mặt đồng hồ có chia độ Vi áp kế thiết bị dùng để đo áp suất khí Nó đo áp suất gây khí cách dùng nước, khí, thủy ngân Xu hướng thay đổi áp suất dự báo ngắn hạn dự báo thời tiết Nhiều đo đạc áp suất khí dùng Áp kế chất lỏng : Áp kế chất lỏng thiết bị có thiết kế đơn giản tậ p có độ xác dùng cơng nghiệp ực phịng thí nghiệm Áp kế chất lỏng thiết bị thường dùng th lĩnh vực vừa thiết bị đo áp suất vừa thiết bị tiêu chuẩn để o cá o hiệu chuẩn thiết bị khác Bá - Tố t ng hi ệp phân tích thời tiết bề mặt để tìm rãnh, vùng áp cao Ngày với phát triển khoa học kỹ thuật , xuất thị trường nhiều loại áp kế với độ xác cao , đa dạng mẫu mã nguyên lý hoạt động áp kế chất lỏng giành cho vị trí với đơn giản giá thành hợp lý Một kiểu áp kế chất lỏng:  Áp kế chữ U: đổ chất lỏng đầy nửa ống (thường dầu, nước thuỷ ngân) áp suất đo cấp vào bên ống áp suất tham khảo (có thể áp suất khí quyển) cấp vào bên lại Sự chênh lệch mức chất lỏng biểu diễn áp suất tham th ực tậ p Tố t ng hi ệp khảo Bá o cá o  Nguyên tắc hoạt động áp kế sau : - Dạng đơn giản áp kế ống hình chữ U với chất lỏng đổ khoảng nửa ống Hai đầu ống hở, chiều cao chất lỏng bên - Khi áp suất dương cấp vào bên ống, chất lỏng giảm xuống bên tăng lên bên ống Sự chênh lệch độ cao, “h” tổng thông số 0, cho thấy mức áp suất - Chân không cấp vào bên ống, chất lỏng tăng lên bên giảm xuống bên ống Sự chênh lệch độ cao, “h” tổng thông số 0, cho thấy độ chân không  Áp kế giếng:  Nguyên tắc làm việc áp kế chữ U,đó dạng biến thể dạng áp kế chữ U thiết kế với kiểu dáng khác nhằm mục đích đáp ứng yêu cầu khác  Chất lỏng bên cột thay đổi đáng kể đo áp suất,cịn phía bên bồn chứa thay đổi khơng nhiều Vì việc xác định độ cao cột chất lỏng dễ dàng ta cần quan sát cột chất lỏng ệp quan sát cột chất lỏng áp kế chất lỏng hi chữ U Vì lý áp kế dạng sử dụng để đọc áp suất ng trực tiếp Áp suất cao kết nối tới buồn chứa , áp suất Tố t thấp kết nối với ống nhỏ , với kiểu đọc độ chênh lệch áp suất áp suất cao áp suất thấp tậ p  Nhưng thực tế độ cao mực chất lỏng tương ứng với áp suất tính theo khoảng cách mực chấ lỏng, cần phải hiệu ực chỉnh khoảng cách vạch chia để giá trị đọc mực chất lỏng Bá o cá o th theo vạch chia xác  Áp kế ống nghiêng  Hoạt động giống áp kế chữ U áp kế chất lỏng dạng bồn Ưu điểm áp kế dạng có độ xác tốt Do ống làm thước đo áp suất đặt nghiêng nên độ phân giải thước đo tốt  Khi sử dụng thiệt bị ý để thước nằm ngang (bong bóng nước phải nằm ống màu xanh ) để đọc giá trị đo áp suất xác  Đầu có dấu + để vào đo áp suất lớn đầu lại (dấu -)  Chất lỏng sử dụng dụng cụ đo áp suất thường ệp nước, dầu đổ,thủy ngân Trong nước chất lỏng tốt hi để đo áp suất khí với chiều dài ống thủy tinh hợp lý Để giảm ng thiểu đóng băng bay người ta sử dụng dầu Tố t dung dịch chống đông.Thủy ngân dùng áp kế đặt Bá o cá o th ực tậ p nơi xa, với màu người sử dụng dễ quan sát  Tính năng:  Chức bù nhiệt độ Tố t ng hi ệp b) VI ÁP KẾ THEO NGUYÊN TẮC ĐIỆN TỬ : tậ p  LCD đèn hiển thị cho dễ đọc ực  Dữ liệu giữ chức  Khác biệt chế độ chế độ ghi th  Cổng USB giúp xuất liệu bạn để máy tính bạn cá o  Hồ sơ liệu chức điều chỉnh Bá o  Đa lựa chọn đơn vị  Dấu hiệu cho thấy pin thấp tự động tắt nguồn  Thông số kỹ thuật:  Phạm vi đo: 10 kpa, độ phân giải: 0,01 kPa, tối đa áp lực: 50 kpa  Độ xác:& Plusmn; 0.3% FSO( 25 c)  Lặp lại:& Plusmn; 0.2%( tối đa& Plusmn; 0.5% FSO)  Tuyến tính/lag:& Plusmn; 0.29% FSO  Thời gian đáp ứng: điển hình 0,5 giây  Đặc điểm chung:  Nhiệt độ làm việc: 0~50 c  Nhiệt độ bảo quản:- 10~60 c  Điện: 4x1.5V aaa pin c) CẤU TẠO CÔNG DỤNG CỦA ỐNG PITOT ĐO ÁP SUẤT: Khi dòng chảy va đập vng góc với mặt phẳng, áp suất động chuyển thành áp suất tĩnh, áp suất tác dụng lên mặt phẳng áp suất tổng Do vậy, áp suất động đo thông qua đo chênh lệch ệp áp suất tổng áp suất tĩnh Thông thường việc đo hiệu (p - hi pt) thực nhờ hai cảm biến nối với hai đầu ống Pitot, ng cảm biến (1) đo áp suất tổng cảm biến (2) đo áp suất o cá o th ực tậ p Tố t tĩnh Bá - Đo áp suất động ống Pitot Có thể đo áp suất động cách đặt áp suất tổng lên mặt trước áp suất tĩnh lên mặt sau màng đo, tín hiệu cảm biến cung cấp chênh lệch áp suất tổng áp suất tĩnh 1_Màng đo 2_ Phần tử áp điện CÁC DỤNG CỤ ĐO ÁP SUẤT CAO: PRESSURE GAUGE Đồng hồ áp suất Bourdon sử dụng nguyên tắc mà tậ p ống dẹt có xu hướng để thẳng lấy lại hình dạng trịn mặt cắt ngang chịu áp lực Mặc dù thay đổi ực mặt cắt ngang khơng đáng, th liên quan đến co giãn vừa phải phạm vi đàn hồi cá o vật liệu dễ dàng hoàn toàn khả thi, co giãn vật liệu ống phóng đại cách gắn ống vào hình dạng C o - Tố t ng hi ệp a) Áp kế BOURDON: Bá - vào lớn áp suất tràn trượt bắt đầu dịch chuyển van tràn bắt đầu mở, dầu xả qua van áp suất đường dầu vào hạ xuống trở mức áp suất tràn van – trượt (spool); – thân van (housing); – lò xo; – spring seat; – núm điều chỉnh a -  Nguyên lý cấu tạo; b - Ký hiệu; c – Van tràn tác động trực tiếp hãng Festo Bá o cá o th ực tậ p Tố t ng hi ệp        -  Đặc tính tĩnh van tràn tác động trực tiếp biểu diễn phụ thuộc lưu lượng tràn qua van vào áp suất dầu vào van Áp suất P tương ứng với lưu lượng Qr                            Pv  ≤  Pr : Q =                            Pr < Pv ≤ P : Q tăng từ ÷ Qr                            P < Pv : Q = Qr                            (ở Pv áp suất đường dầu vào van)        Đường đặc tính Q(P) phụ thuộc vào hệ số tỷ lệ K Đường đặc tính van tràn gần với phương thẳng đứng chất lượng van tràn tốt Bởi van tràn hoạt động nhạy ổn định áp suất dầu hệ thống mức thiết lập nhanh Đặc tính tĩnh van tràn tác động trực tiếp         Để đường đặc tính Q(P) gần với phương thẳng đứng hệ số K phải lớn, điều đạt b Ap lớn tức kích thước van lớn, đồng thời độ cứng lò xo k phải nhỏ Tuy nhiên đàn hồi lò xo  phải đủ lớn để cân với lực gây áp suất tràn Điều mâu thuẫn, hệ thống cần van tràn có áp suất tràn lớn phải dùng tới van tran tác động gián tiếp Bá o cá o th ực tậ p Tố t ng hi ệp +  Van tràn tác động gián tiếp (Pilot – operated relief valves)     Van tràn tác động trực tiếp không sử dụng hệ thống thuỷ lực có áp suất cao, kích thước van nút van lớn, lực lò xo phải tăng mức cho phép Để giảm lực lò xo điều kiện áp suất lưu lượng lớn, đồng thời tăng độ nhạy độ ổn định áp suất van, người ta sử dụng van tràn tác động gián tiếp      Về cấu tạo, van tràn tác động gián tiếp gồm: van có trượt có đường kính lớn lị xo có độ cứng nhỏ C1, van phụ có trượt có đường kính nhỏ lị xo có độ cứng lớn C2      Nguyên lý hoạt động: dựa cân tác dụng lực ngược chiều tác dụng lên nút van (con trượt): lực đàn hồi lò xo lực áp suất chất lỏng khoang van (được thiết lập van phụ trợ) với áp suất chất lỏng đầu vào      Van tràn tác động gián tiếp hoạt động sau:      + Ban đầu áp suất đầu vào P nhỏ áp suất tràn Pr1 van phụ van phụ đóng van đóng áp suất khoang van áp suất vào van phụ      + Khi áp suất P tăng áp suất khoang van tăng, áp suất lớn áp suất tràn Pr1 van phụ van phụ mở cho dầu bể, áp suất khoang van áp suất tràn Pr1      + Nếu áp suất P tiếp tục tăng hiệu áp suất (P  - Pr1) tăng lực tác động hiệu áp suất thắng lực đàn hồi lị xo van van mở cho dầu qua van bể Van tràn tác động gián tiếp a – cấu tạo; b - ký hiệu; c – van tràn tác động gián tiếp hãng Festo ực tậ p Tố t ng hi ệp -  Đặc tính tĩnh van tràn tác động gián tiếp: Ta thấy đường đặc tính van tràn tác động gián tiếp gần thẳng đứng, van tràn tác động gián tiếp hoạt động nhạy áp suất van ổn định Bá o cá o th So sánh đặc tính tĩnh van tràn tác động trực tiếp tác động gián tiếp