Đang tải... (xem toàn văn)
1.M?c dớch mụn h?c Trangbịcáckiếnthứcvềkỹthuậtcảmbiếnvàxửlýtínhiệu. Phơngpháptính toán cácđạilợng biếnđổidựatrên đại lợng điện,phơngphápghépnốicảmbiếnvớimáytính vàcác bộđiềukhiển. 1.M?c dớch mụn h?c Trangbịcáckiếnthứcvềkỹthuậtcảmbiếnvàxửlýtínhiệu. Phơngpháptính toán cácđạilợng biếnđổidựatrên đại lợng điện,phơngphápghépnốicảmbiếnvớimáytính vàcác bộđiềukhiển.
CHƯƠNG TRÌNH MƠN HỌC CẢM BIẾN VÀ HỆ THỐNG ĐO Thời lượng: 45 tiết (3 tiết/tuần)- 30t LT,15t TH Đánh giá sinh viên: kiểm tra (Bài tập lớn) thi (Không sử dụng tài liệu) Tài liệu giảng dạy: 1.Kỹ thuật đo lường – Lê Quốc Huy 2.Measurement Systems - Esnest O.Doebelin Tài liệu tham khảo: Cảm biến cơng nghiệp- Hồng Minh Cơng Đo lường điện tử - Dư Quang Bình… Giảng viên: Nhữ Quý Thơ nhuquytho@yahoo.com nhuquytho@haui.edu.vn BÀI MỞ ĐẦU Mục đích mơn hc Trang bị kiến thức kỹ thuật cảm biến xử lý tín hiệu Phơng pháp tính toán đại lợng biến đổi dựa đại lợng điện, phơng pháp ghép nối cảm biến với máy tính điều khiển Nguyên lý phơng pháp sử dụng thiết bị phần cứng chuyên dụng nh phần mềm máy tính đo lờng xử lý tín hiệu thu đợc từ cảm biến Cấu trúc công dụng cảm biến thông dụng mạch điện nối ghép, hệ thống đo lờng chuyên dụng, phần mềm thu thập xư lý sè liƯu BÀI MỞ ĐẦU Vai trò môn học Các hệ thống cảm biến đợc coi nh giác quan thiết bị điều khiển tự động có nhiệm vụ cảm nhận biến đổi kiện vật lý điện biến chúng thành đại lợng điện để hệ thống điều khiển nhận biết đợc, giúp nhận dạng đánh giá tình trạng nh điều khiển trạng thái thiết bị phù hợp Hệ thống cảm biến có vai trò then chốt hệ thống tự động đặc biệt hệ thống thông minh Cảm biến phận quan trọng hàng đầu thiếu hệ thống tự động đòi hỏi cần phải tiếp cận Môn học môn then chốt bắt buộc sinh viên ngành điện tử BI M U Một số vÝ dơ ứng dụng c«ng nghiệp: Phát màng Phát băng niêm phong nắp lọ/hộp BÀI MỞ ĐẦU Phát dấu/vết Phát dãy băng niêm phong bao thuốc BÀI MỞ ĐẦU Cảm biến phát màu Đo đường kính ống BÀI MỞ ĐẦU Kiểm tra tượng thủng nắp thiếc, nắp nhôm Phát lon kim loại BÀI MỞ ĐẦU Phát nắp lọ bị hỏng BÀI MỞ ĐẦU Phân biệt chiều cao nắp Phát mức sữa/nước trái bên hộp BÀI MỞ ĐẦU Phát nhãn plastic bóng giấy Phát nắp nhơm chai nc chương kháI niệm đặc trưng Khái niệm phân loại cảm biến 1.1 Khái niệm Cảm biến thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi đại lợng vật lý đại lợng tính chất điện cần đo thành đại lợng điện đo xử lý đợc Các đại lợng cần đo (m) thờng tính chất điện: Nhiệt độ, áp suất tác động lên cảm biến cho ta đặc trng (s) mang tính chất điện (điện tích, điện áp, dòng điện trở kháng) chứa đựng thông tin cho phép xác định giá trị đại lợng đo Đặc trng (s) hàm đại lợng cần đo (m): s = F(m) (s) : Là đại lợng đầu phản ứng cảm biến (m): Là đại lợng đầu vào hay kích thích (có nguồn gốc đại lợng cần đo) Thông qua đo đạc (s) cho phép nhận biết giá trị (m) Khái niệm phân loại cảm biến 1.2 Phân loại cảm biến Phân loại theo nguyên lý chuyển đổi đáp ứng kích thích Khái niệm phân loại cảm biến 1.2 Phân loại cảm biến Phân loại theo dạng kích thích Khái niệm phân loại cảm biến 1.2 Phân loại cảm biến Phân loại theo tính cảm biến Khái niệm phân loại cảm biến 1.2 Phân loại cảm biến Phân loại theo phạm vi sử dụng Phân loại theo thông số mô hình mạch thay + Cảm biến tích cực có đầu nguồn áp nguồn dòng + Cảm biến thụ động đợc đặc trng thông số R, L, C, M tun tÝnh hc phi tun Khái niệm phân loại cảm biến 1.2 Phân loại cảm biến Ví dụ cảm biến thụ động Khái niệm phân loại cảm biến 1.2 Phân loại cảm biến Ví dụ cảm biến tích cực Khái niệm phân loại cảm biến 1.2 Phân loại cảm biến Các loại cảm biến hay đợc sử dụng công nghiệp dân dụng Các lĩnh vực ứng dụng *: Xếp theo số lợng loại cảm biến bán đợc Pháp năm 2002 Khái niệm phân loại cảm biến 1.3 Đờng cong chuẩn cảm biến Khái niệm Đờng cong chuẩn cảm biến đờng cong biểu diễn phụ thuộc đại lợng điện (s) đầu cảm biến vào giá trị đại lợng đo (m) đầu vào Đờng cong chuẩn biểu diễn biểu thức đại số dới dạng: s = F(m) Khái niệm phân loại cảm biến Phơng pháp chuẩn cảm biến Chuẩn cảm biến phép đo nhằm mục đích xác lập mối quan hệ giá trị s đo đợc đại lợng điện đầu giá trị m đại lợng đo có tính đến yếu tố ảnh hởng, sở xây dựng đờng cong chuẩn dới dạng tờng minh (đồ thị biểu thức đại số) Khi chuẩn cảm biến, với loạt giá trị đà biết xác trị tơng ứng si s dựng đờng cong chuẩn Cách chuẩn - Chuẩn đơn giản + Trực tiếp + Gián tiếp - Chuẩn nhiều lần mi m, đo giá Các đặc trng cảm biến 2.1 Độ nhạy (Sensitivity) Độ nhạy tỷ số độ thay đổi nhỏ đ¸p ứng thiết bị đo theo độ thay đổi nhỏ đại lượng đầu vào Phơng trình bản: Y= F(X,a,b,c ) F/X - Độ nhạy với x (Sensibility) F/ a - Độ nhạy yÕu tè anh h−ëng a hay nhiÔu F/X = Kxt- Độ nhạy theo X Xt hay ngời ta ký hiƯu lµ S Khi K= const -> X,Y lµ tuyến tính K=f(X) -> X, Y không tuyến tính - > sai số phi tuyến Việc xác định K thực nghiệm gọi khắc độ thiết bị đo Với giá trị X có giá trị Y khác nhau, hay K khác Các đặc trng cảm biến 2.1 Độ nhạy (Sensitivity) Trễ (Hysteresis) Lỗi lặp lại (Reapeatability) Dải chết (Dead-band zone) Các đặc trng cảm biến 2.2 Độ xác (Accuracy) xác mức độ gần đóng mà gi¸ trị đo s t so vi giá tr ca i lng cn o Sai lệch giá trị thực giá trị đo gọi sai số đo gồm: - Sai số thô: Do quy định giới hạn đo ngời đo - Sai số ngẫu nhiên - Sai sè hƯ thèng Sai sè cđa c¶m biÕn mang tÝnh chất ớc tính xác giá trị cần đo 2.3 Độ phân giải (Resolution) phân gii l s thay i nh nht giá trị đo (không phi giá tr 0) m mt thit b o có th đáp ng cho mt số o xác nh phân giải thờng giá trị vạch chia nhỏ thang chia độ lệch Các đặc trng cảm biến 2.4 Độ tuyến tính (Linearlization) Một cảm biến đợc gọi tuyến tính dải đo xác định dảI chế độ đó, độ nhạy không phụ thuộc vào đại lợng đo Trong chế độ tĩnh, độ tuyến tính không phụ thuộc độ nhạy cảm biến vào giá trị đại lợng đo 2.5 Giới hạn thiết bị đo (Span/Full Scale/Range) - Giới hạn thang đo - Độ mở rộng thang đo - Giới hạn công suất - Giới hạn tần số - Giới hạn trở kh¸ng ... tính phi tuyến 1 Khái niệm phân loại cảm biến 1.2 Phân loại cảm biến Ví dụ cảm biến thụ động Khái niệm phân loại cảm biến 1.2 Phân loại cảm biến Ví dụ cảm biến tích cực Khái niệm phân loại cảm. ..BÀI MỞ ĐẦU Mục đích mơn học Trang bÞ kiến thức kỹ thuật cảm biến xử lý tín hiệu Phơng pháp tính toán đại lợng biến đổi dựa đại lợng điện, phơng pháp ghép nối cảm biến với máy tính điều... nguyên lý chuyển đổi đáp ứng kích thích Khái niệm phân loại cảm biến 1.2 Phân loại cảm biến Phân loại theo dạng kích thích Khái niệm phân loại cảm biến 1.2 Phân loại cảm biến Phân loại theo tính cảm