Đề Cương Đo Lường.docx

Lý thuyết Câu 1: Trình bày đặc trưng kỹ thuật đo lường Có đặc trưng phép đo: đại lượng đo, điều kiện đo, đơn vị đo, thiết bị phương pháp đo, người quan sát, kết đo 1) Đại lượng đo: thông số đặc trưng cho đại lượng vật lý cần đo Đại lượng đo chia theo : +) tính chất thay đổi đại lượng đo: đại lượng đo tiền định ngẫu nhiên +) Cách biến đối tín hiệu đo: tín hiệu đo tương tự tín hiệu đo số +) Bản chất đại lượng đo: đại lượng đo lượng, đo thông số mạch điện,các đại lượng đo phụ thuộc, đại lượng đo không điện 2) Điều kiện đo: Các thông tin đo lường găn với môi trường sinh đại lượng đo Mơi trường điều kiện môi trường tự nhiên môi trường người tạo 3) Đơn vị đo: Hệ thống đơn vị đo quốc tế (SI) có đơn vị đo bản: +) Đơn vị chiều dài: mét (m) +) Đơn vi khối lượng: kilogam (kg) +) Đơn vị thời gian : giây (s) +) Đơn vị cường độ dòng điện : Ampe (A) +) Đơn vị nhiêt độ kelvin (°K) +) Đơn vị cường độ sáng : Candela (Cd) +) Đơn vị số lượng vật chất: mol 4) Thiết bị đo phương pháp đo: +) Thiết bị đo thiết bị kỹ thuật dùng để gia cơng tín hiệu mang thông tin đo thành dạng tiện lợi cho người quan sát Thiết bị đo gồm: thiết bị mẫu, thiết bị chuyển đổi đo lường, dụng cụ đo lường, tổ hợp thiết bị đo lường, hệ thống thôn tin đo lường +) Phương pháp đo phép đo phụ thuộc vào phương pháp nhận thông tin đo nhiều yếu tố khác đại lượng đo, điều kiên đo phương pháp đo có nhiều có loại phương pháp đo biến đổi thẳng phương pháp đo so sánh 5) Ngưịi quan sát: người đo gia công kết đo Yêu cầu với người quan sát phải nắm bắt phương pháp đo, điều kiện đo, đối tượng cần đo, biết sử dụng dụng cụ đo phù hợp, biết gia công kết đo kiểm ưa kết đo đạt yêu cầu hay chưa 6) Kết đo: số kèm theo đơn vị đo hay đường cong tự ghi, ghi lại trình thay đổi đại lượng đo theo thời gian Thường kết đo có sai số phụ thuộc vào nhiều yếu tố Tuy nhiên kết đo mức có thê coi xác , gần với giá trị thực Câu 2: Trình bày Ampemet chiều Câu 3: Trình bày Vơn mét tương tự đo điện áp chiều xoay chiều Câu 4: Trình bày Vơn mét số chuyển đổi thời gian Câu 5: Trình bày Fazơmét thị số Câu 6: Trình bày phương pháp đo cơng suất mạch xoay chiều pha Câu 7: Trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động ứng dụng cảm biến nhiệt ngẫu Cấu tạo: dây dẫn M1, M2 có chất hóa học khác hàn với thành mạch điện kín, nhiệt độ đầu mối hàn T1 T2 khác mạch xuất suất điện động e có độ lớn phụ thuộc vào chênh lệch nhiệt độ T1 T2 Một số loại cặp nhiệu ngẫu sau: - Cặp platin rodi/platin: +Nhiệt độ làm việc ngắn hạn < 1600o C +Nhiệt độ làm việc dài hạn < 1300o C - Cặp chromel/Alumel: +Nhiệt độ làm việc ngắn hạn < 1100 o C +Nhiệt độ làm việc dài hạn < 900 o C - Cặp chromel/coben +Nhiệt độ làm việc ngắn hạn < 800 o C +Nhiệt độ làm việc dài hạn < 600o C - Cặp đồng/coben: +Nhiệt độ làm việc ngắn hạn < 600o C +Nhiệt độ làm việc dài hạn < 300o C Mỗi cặp nhiệt gồm: vỏ bảo vệ, mối hàn, dây điện cực, sứ cách điện, phận nắp đặt, vít nối dây, dây nối, đầu nối dây Nguyên lý hoạt động: Khi có chế lêch nhiệt độ T1 T2 mạch xuất suất điện động: e=k ( T 1−T )=k ∆ T (k hệ số thực nghiệm) Thông thường cặp nhiệt ngẫu chuẩn với T 0=0 , nhiên trình đo T ≠ Vậy để bù nhiệt độ đầu tự người ta dùng phương pháp dùng dây bù dùng cầu bù Ứng dụng: Dùng lị nhiệt, vùng có nhiệt độ khắc nhiệt,… Câu 8: Trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động ứng dụng tốc độ kế xung Tốc độ kế xung có hai loại cảm biến từ trở biến thiên tốc độ kế quang 1) Tốc độ kế xung từ trở biến thiên Cấu tạo: Cấu tạo gồm cuộn dây có lõi từ chịu tác đọng từ trường nam châm vĩnh cửu Cuộn dây đặt đối diện với đĩa quay làm vật liệu sắt từ có bánh Đĩa gắn với đối tượng đo 1, Đĩa quay 2, Cuộn dây có lõi sắt từ 3, Nam châm vĩnh cửu Nguyên lý hoạt động: Khi đĩa quay → khe từ biến thiên → từ trở mạch từ biến thiên → Φ qua cuộn dây biến thiên → cuộn dây xuất s.đ.đ cảm ứng (e) có tần số (f) tỉ lệ với tốc độ quay (n): f=n.p (p: số đĩa) Biên độ E phụ thuộc hai yếu tố: - Khoảng cách cuộn dây đĩa quay: khoảng cách lớn E nhỏ - Tốc độ quay: Tốc độ quay lớn, E lớn 2) Tốc độ kế xung quang Cấu tạo: Gồm nguồn phát tín hiệu quang đầu thu quang ( Phôtodiot or phototranzitor) Đĩa quay gắn với trục quay gồm vùng phản xạ lỗ đĩa bố trí tuần hồn hình trịn 1, Nguồn sáng diot phát quang 2, Thấu kính hội tụ 3, Đĩa quay: đặt nguồn sáng đầu thu, có lỗ bố trí cách vịng trịn 4, Đầu thu photodiode phototranzitor Nguyên lý hoạt động: - Khi đĩa quay, đầu thu chuyển mạch nguồn sáng, lỗ, nguồn phát sáng thẳng hàng - Đầu thu quang nhận thông lượng ánh sáng thay đổi phát tín hiệu có tần số tỉ lệ với tốc độ quay biên độ không phụ thuộc tốc độ quay Ứng dụng tốc đô kế xung: Đo tốc độ quay động Nếu ta dùng tốc độ kế đặt vng góc với trục quay ta xác định chiều quay Câu 9: Trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động ứng dụng công tơ thể tích Cấu tạo: Cơng tơ gồm bánh chuyển động ăn khớp với Dưới tác dụng dòng chất lỏng, bánh chuyển động ngược chiều Nguyên lý hoạt động: Công tơ đo thể tích chất lưu cách đếm trực tiếp lưu lượng thể tích qua buồng chứa tích xác định cơng tơ Khi chất lỏng vào lối vào công tơ, bánh quay làm cho chất lỏng đẩy sang cửa Trong vịng quay cơng tơ thể tích chất lỏng qua cơng tơ lần thể tích V trục bánh liên kết với cấu ngồi cơng tơ Lưu lượng trung bình: ΔV q v ( N 2−N ) Qtb = = Δt t 2−t Trong đó: qV - thể tích chất lưu chảy qua cơng tơ ứng với vòng quay N1, N2 - tổng số vòng quay công tơ thời điểm t1 t2 Ứng dụng: Được ứng dụng đồng hồ nước Câu 10: Trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động ứng dụng lưu lượng kế điện từ Cấu tạo: Gồm ống kim loại khơng từ tính bên có phủ vật liệu cách điện, ống đặt cực nam châm cho trục ống vuông góc với đường sức từ trường điện cực ống nối với mV kế Nguyên lý: Khi chất lưu có tính dẫn điện chảy qua ống, cắt đường sức từ trường làm cho 4B Q điện cực xuất sức điện động cảm ứng: E= πDD ( ) Trong đó: D: đường kính ống B: cường độ từ trường Q: lưu lượng thể tích chất lưu Khi B= const sức điện động E tỉ lệ với Q Đo E tính Q Ứng dụng: Lưu lượng kế điện từ ứng dụng để đo lưu lượng chất lưu có độ dẫn điện g≥ (10−6 ÷ 10−5 ) s m Ưu điểm: đo lưu lượng không cần đo tỉ trọng chất lỏng, phần tử hạt, bọt khí tác động mơi trường(nhiệt độ, áp suất) Nếu không làm thay đổi độ dẫn điện chất lỏng khơng ảnh hưởng đến kết đo Với đường kính ống từ 10 – 1000mm đo lưu lượng từ – 2500 m /h với cấp xác 1- 2,5 Câu 11: So sánh lôgômét từ điện lôgômét điện từ Câu 12: So sánh cấu thị từ điện cấu thị điện từ Câu 13: So sánh tần số kế thị số đo tần số lớn đo tần số nhỏ Câu 14: So sánh ôm mét sơ đồ nối tiếp ôm mét sơ đồ song song Câu 15: So sánh sơ đồ đo điện trở vônmét ampemet Câu 16: So sánh phương pháp đo khoảng thời gian cách biến đổi thành số xung tỉ lệ với phương pháp biến đổi tọa độ thời gian Câu 17: So sánh nhiệt kế điện trở oxyt bán dẫn nhiệt kế điện trở kim loại  Giống nhau: Nguyên lý chung phụ thuộc vào thay đổi điện trở suất vật liệu theo nhiệt độ Cấu tạo Nguyên lý hoạt động Oxyt bán dẫn -Được làm từ hỗn hợp oxit bán dẫn đa tinh thể MgO, MgAl2O4, Mn2O,… -Hỗn hợp oxit trộn theo tỉ lệ thích hợp sau nén định dạng thiêu kết nhiệt độ khoảng 1000 độ C -Các dây nối kim loại hàn điểm bề mặt phủ lớp kim loại Hoạt động dựa vào thay đổi điện trở oxit bán dẫn nhiệt độ thay đổi, với nhiệt kế điện trở oxit bán dẫn ta có biểu thức sau: 1 B( − ) T T0 Ưu, nhược điểm  Khác nhau: R ( T )=R0 e Trong đó: R0: giá trị điện trở cảm biến o C B: hệ số thực nghiệm -Dải làm việc từ vài độ đến 300°C -Có độ nhạy nhiệt cao, đo nhiệt độ điểm, thời gian hồi đáp nhỏ Kim loại -Dựa vào dải nhiệt độ cần đo tính chất đặc biệt người ta thường làm điện trở platin, niken, ngồi dùng Cu, wonfram Nhiệt điện trở kim loại có loại: +) Nhiệt kế công nhiệp: Để sử dụng cho mục đích cơng nghiệp, nhiệt kế phải có vỏ bọc tốt chống va chạm mạnh rung động, điện trở kim loại bao bọc thuỷ tinh gốm đặt vỏ bảo vệ thép +) Nhiệt kế bề mặt: dùng để đo nhiệt độ bề mặt vật rắn Chúng thường chế tạo phương pháp quang hoá sử dụng vật liệu làm điện trở Ni, Fe-Ni Pt Hoạt động dựa vào thay đổi điện trở vật liệu nhiệt độ thay đổi, với nhiệt kế điện trở kim loại ta có biểu thực sau: R ( T )=R0 [1+ AT + BT +C T ] Trong đó: A, B, C: hệ số thực nghiệm R0 : giá trị điện trở cảm biến o C -Ưu điểm: +Dải làm việc từ -200°C đến 1000độ C +Độ nhạy độ xác cao -Nhược điểm: +Niken dễ bị oxi hóa, +Đồng có điện trở suất bé làm tăng kích thước chế tạo Câu 18: So sánh áp kế vi sai kiểu chuông áp kế vi sai kiểu phao  Giống nhau: Đều áp kế vi sai dựa nguyên tắc cân thủy tĩnh  Khác nhau: Cấu tạo Nguyên lý hoạt động Vi sai kiểu chuông Gổm chuông nhúng chất lỏng làm việc chứa bình, chng đước gắn với cấu thị Khi áp suất ngồi chng nắp chng vị trí cân Khi có biến thiên độ chênh lệch áp suất P1−P2 chng nâng lên đạt cân ta có: f H= ( P1 −P 2) ∆ f g ( ρm−ρ ) [ Ứng dụng ] Trong đó: f: diện tích tiết diện chng ∆ f : diện tích tiết diện thành chng H: chênh lệch mức chất lỏng ngồi chng Áp kế vi sai kiểu chng có độ xác cao, đo áp suất thấp áp suất chân khơng Vi sai kiểu phao Gồm bình thơng Bình lớn có tiết diện S lớn, bình nhỏ có tiết diện S nhỏ Chất lỏng làm việc bên thủy ngân hay dầu biến áp Khi đo áp suất lớn, p1 đưa vào bình lớn, áp suất nhỏ p2 đưa vào bình nhỏ Để tránh chất lỏng làm việc phun cho áp suất tác động phía người ta mở van Khi áp suất bên cân van khóa lại Khi có chênh lệch áp suất p1và p2 , mức chất lỏng bình lớn thay đổi ( H 1thay đổi) phao áp kế dịch chuyển qua cấu thị làm quay kim thị đồng hồ đo H 1= ( p1− p2 ) F 1+ ( ρm−ρ ) g f Trong đó: g: gia tốc trọng trường ρm : trọng lượng riêng chất lưu làm việc ρ: Trọng lượng riêng chất lưu khí cần đo ( ) Áp kế vi sai kiểu phao dùng để đo áp suất tĩnh không lớn 25MPa Khi thay đổi tỉ số F/f (bằng cách thay ống nhỏ) ta thay đổi phạm vi đo Cấp xác áp suất kế loại cao (1; 1,5) chứa chất lỏng độc hại mà áp suất thay đổi đột ngột ảnh hưởng đến đối tượng đo môi trường