Giáo trinh : KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG ĐIỆN - ĐIỆN TỬ part 9 ppt

Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 129 - Nếu không có transistor Q 2 (FET), độ lợi của mạch là: 4 3 R R A V = Transistor Q 2 ghép với R 4 qua tụ C 2 nên nó không ảnh hưởng tới chế độ thiên mạch khuếch đại sẽ là: áp cho Q 1 . Khi có Q 2 trong mạch, độ lợi của ( ) DV R R R A / / / 43 = Trong đó R D là điện trở cực D của FET. Tín hiệu tần thấp LF đưa vào cực cổng G của FET làm thay đổi điện trở cực D của Q và do đó làm thay đổi độ tăng ch của bộ khuếch đại. Bằn 2 g cách đó, biên độ của tín hiệu RF được tăng lên hay iảm đi cùng pha với tín hiệu LF (xem dạng sóng trên hình 4-14). 5.3.2. Điều biến tần số. Việc điều biến tần số thường được thực hiện tại tầng dao động của máy tạo n hiệu RF. Sơ đồ mạch điều tần sử dụng varicap chỉ ra trên hình 4-15. dung Varicap ược, có hưởng 4 . 4 . í g tí Hình 4-15. Nguyên tắc điều tần bằng diode biến Varicap là một loại diode đặc biệt làm việc trong chế độ đònh thiên ng giá trò điện dung thay đổi theo giá trò điện áp đặt vào nên được gọi là diode biến dung VVC. Trong mạch C 3 có điện dung lớn ghép diode varicap với mạch cộng LC 4 của bộ dao động, do đó điện dung của D 1 xem như mắc song song với L và C Điện dung của mạch cộng hưởng là điện dung của diode C D mắc song song với C Tần số cộng hưởng sẽ là: 4 //2 1 CLC f D π = (4-26) Theo (4-26) ta thấy, khi C D thay đổi, tần số f sẽ thay đổi. Điện áp trên collector của Q 1 biến đổi theo quy luật của tín hiệu LF, do đó C D thay đổi theo quy luật LF, nghóa là tần số của điện áp ra bò điều chế theo LF. Tín hiệu ra đã bò điều biến về tần số. Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 130 - 5.4. Tải của máy tạo sóng. Máy tạo sóng RF có tải danh đònh lối ra là 75Ω. Nếu tải mắc có trò số đúng 75Ω thì tín hiệu lối ra từ bộ suy giảm chỉ thò dúng (hình 4-16, a). Trường hợp tải khác ûi tính lại mức tín rong các trường hợp L > R o và c) khi R L < R o 75Ω phải mắc phối hợp song song (hình 4-16, b) hoặc nối tiếp (hình 4-16, c) để biến đổi tải về trò số 75Ω. Khi đó mức tín hiệu ra sẽ bò thay đổi, cần pha hiệu thực đưa vào tải. a) b) e i = e o e i = e o e i = e o Hình 4-16. Cách mắc tải t : a) tải đúng R L = R o ; b) khi R . c) e i = e o 2 RR R i i + × Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 131 - CHƯƠNG V : ĐO CÁC ĐẠI LƯNG KHÔNG ĐIỆN 1. KHÁI § NIỆM CHUNG Các đại lượng vật lý đặc trưng cho các hiện tượng và các quá trình cơ, nhiệt, uang, hóa … đều là những đại lượng không điện. Phép đo các đại lượng không điện ó thể được tiến hành bằng những cách thức khác nhau. Nhưng tro c tế kỹ thuật, hương pháp đo điện được sử dụng phổ biến nhất do các đặc tính ưu việt của nó. hép đo các đại lượng không điện bằng phương pháp điện được thực hiện thông qua các bộ chuyển đổi hoặc các cảm biến đo lường. Các bộ chuyển đổi đóng vai trò “nhà hiên dòch” để biến đổi các tín hiệu không điện thành tín hiệu điện, sau đó sử dụng các mạch đo điện để tiến hành xử lý phép đo tiếp theo. Sơ đồ nguyên tắc của phép đo các đại lượng không điện bằng phương pháp điện chỉ ra trên hình 5-1. ấn đề cấu hình của hệ thống đo không điện. Bài toán này hết sức đa dạng, hú là chỗ dù ở bất kỳ dạng nào cũng có thể giải được, nghóa là với bất ïng nào như cơ, quang, nhiệt, hóa, v.v… đều có thể dễ dàng biến đổi g điện. Nói chính xác hơn, có thể dễ dàng biến đổi các đại iệu điện để đưa vào các cơ cấu đo điện để đo đạc và xử lý. iải quyết bài toán trên chính là nhiệm vụ của các bộ chuyển đổi đo lường. Có rất hiều nguyên tắc để thực hiện các bộ chuyển đổi, và tương ứng với nó là sự đa dạng ủa các loại chuyển đổi, như chuyển đổi điện trở, chuyển đổi điện cảm, chuyển đổi iện dung, chuyển đổi áp điện, chuyển đổi điện, chuyển đổi quang điện, v.v…. uy nh nhóm – Các chuyển đ – Các chuyển đổi nhiệt điện; Các chuyển đổi hóa điện; Các chuyển đổi quang điện và phát xạ điện tử. ặc tính quan trọng nhất của các bộ chuyển đổi chính là hàm truyền đạt của nó. Hàm truyền đạt thể hiện cấu trúc của thiết bò biến đổi và thông thường có đặc q c ng thự p P p Ch. đo å i đo lường Mạch đo điện Chỉ thò và xử lý X (không điện) X’ (điện) Hình 5-1. Đo các đại lượng không điện bằng phương pháp điện Bài toán chuyển đổi một đại lượng then chốt trong nhưng điều lý t k đ không điện sang đại lượng điện là v ỳ một ại lươ chúng thành đại lượn lượng trên thành tín h G n c đ nhiệt T iên, căn cứ vào bản chất của các đại lượng chuyển đổi có thể quy về mấy cơ bản sau: ổi cơ điện; – – Đ Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 132 - tính phi tuyến, điều đó làm giới hạn khoảng đo và dẫn tới sai số. Trong trường hợp đại lượng đo biến thiên trong một phạm vi rộng, cần chia nhỏ khoảng đo (phương pháp tuyến tính hóa từng đoạn). Thông thường khi thiết kế mạch đo người ta thực hiện các mạch bổ trợ để hiệu chỉnh hàm truyền sao cho hàm truyền đạt chung của hệ thống la § 2. CHUYỂN ĐỔI CƠ ĐIỆN ø tuyến tính. .2.1. Chuyển đổi điện trở R 2.1 Chuyển đổi điện trở R có thể thực hiện theo nhiều cách thức khác nhau: – Loại biến trở (chiết áp): biến trở thẳng, biến trở góc, biến trở hélice. – Loại điện trở biến dạng (tenzô): điện trở bột than nén, điện trở lá (kim loạ .1.Nguyên tắc. Dưới tác dụng của tín hiệu cơ (sự dòch chuyển, mức, chấn động, v.v…) làm thay đổi điện trở của nguyên tố nhạy cảm (cảm biến), dẫn tới làm thay đổi dòng trong mạch theo quy luật biến đổi của đại lượng cơ. Khảo sát sự biến thiên này thông qua mạch đo ta có thể đánh giá được giá trò của đại lượng cơ cần đo (hình 5-2). Cảm bie á n R Mạch đo Tín hiệu cơ XR= f (X) Hình 5 - 2. Nguye â nta é ccu û achuye å nđo å i i hoặc bán dẫn). 2.1.2.Cảm biến loại biến trở. Đây là loại cảm biến có nguyên lý cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo. Cấu trúc của loại này có thể là loại biến trở thẳng, biến trở góc hoặc biến trở Hélice (Hình 5-3). V i V o V o V o V i V i ϕ Hélice ϕ R a) b) c) g; b) Biến trở góc; c) Biến trở Hélice Hình 5-3. a) Biến trở thẳn Ham truyền đạt của loại biến tø rở này được xác đònh theo hệ thức: x (5-1) R = k l = k x, hoặc R = k ϕ =k x x o x x o Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 133 - Trong đó: l x và ϕ x – độ dòch chuyển thẳng và độ dòch chuyển góc của con trượt biến trở; x – đại lượng cơ cần đo. Điện trở của biến trở được cấu tạo bằng điện trở loại dây quấn hoặc dạng điện trở màng. Điện trở dây quấn thường làm từ các vật liệu có điện trở suất lớn và hệ số nhiệt điện trở nhỏ như mangan, constantan … quấn trên đế cách điện như được tạo thành trên cơ sở than phun hoặc oxýt kim ách thay đổi bước quấn hoặc tiết điện của vành trượt trên đế ta có thể điều chỉnh được hàm truyền đạt của biến trở. tron ể đo độ biến dạng, đo áp suất, đo kích thước, v.v… Có 2 dạng: Dạng bột than và dạng điện trở lá. – Dạng bột than. lên nhau. Dưới tác dụng của than sẽ bò ép nhiều hay ít, dẫn tới điện trở của cột than (điện trở tiếp xúc) bò thay đổi theo quy luật R x = f (P). – Dạng điện trở lá. Cấu tạo của cảm biến điện trở biến dạng gồm một dây điện trở rất mảnh, thường là loại hợp kim có điện trở suất lớn, dán căng trên một đế mỏng cách điện có kích thước cỡ 1÷2 cm 2 (hình 5-5). Giá trò của điện trở tính theo công thức đã biết: bakelit, textolit. Loại điện trở màng loại phủ trên đế plastic. Bằng c ng dụng: Đo độ di chuyển thẳng hoặc độ di chuyển góc. Đo mức chất lỏng g bình chứa, đo tốc độ chất lưu trong ống dẫn (hình 5-4) 2.1.3. Cảm biến điện trở biến dạng. Thương dùng đ Cảm biến có dạng một cột lực cơ học (lực đè, nén) cột than gồm nhiều đóa xếp chồng a) b) Hình 5-4 . a – Đo mức chất lỏng S tiết cơ khí nào đấy, người ta dán lá điện trở này vào đó. lên lá điện trở làm thay đổi chiều dài của dây l R ρ = (5-2) Muốn kiểm tra độ biến dạng của một chi Độ biến dạng của chi tiết sẽ tác động R a b Hình 5-5 b – Đo tốc độ của chất lưu Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 134 - dẫn, da biến theo quy luật: ãn đến sự thay đổi tiết diện của nó và kết quả là sự thay đổi điện trở của cảm l R l S lSlR ∆ ++ ∆ = ∆ − ∆ += )21( µ ρ ∆ ∆ ρ ρ ρ (5-3) Trong đó µ – hệ số Poisson. Biến thiên tương đối của điện trở suất là hàm số của độ biến thiên thể tích dây dẫn: l l ∆ −= ∆ )21( µγ ρ ρ ρ (5-4) ûa vật liệu làm điện trở. Từ các biểu thức (5-3) và (5-4) ta có thể rút ra biểu thức để biểu thò một đặc tính qu ạng là hệ số tenzô K: γ ρ – hệ số phụ thuộc vào đặc tính cấu trúc tinh thể cu an trọng của cảm biến điện trở biến d ()( [ lR K −++= ⎟⎜⎟⎜ = γµ ρ 121 ) ] () [] lR ⎞⎛ ∆ ⎞⎛ ∆ m ++= µµ 212 (5-5) 2.2. Chuyển đổi điện cảm. ⎠⎝⎠⎝ Giá trò của K đối với các vật liệu khác nhau thay đổi trong một giới hạn đủ rộng. Đối với mangan K = 0,47÷0,5, đối với hợp kim Fe-Cr-Al thì K = 2,8 ÷2,9; đối với constantan K = 1,9 ÷2,1. Ta biết rằng điện cảm của một ống dây xác đònh theo biểu thức: T o oo R N S l N S l N Sl l N L 222 2 2 ==== µµ µµµµ (5-6) Trong đó: S l R o T µµ = – Từ trở của mạch từ; l – Chiều dài của ống dây; µ – Độ từ µ o = 4π. 10 H/m N – Số vòng dây. R thay đổi và L thay đổi. Khảo sát sự biến thiên của L ta có thể ấu tạo của cảm biến điện cảm L gồm một lõi sắt từ, trên đó quấn một số vòng dây N. Lõi sắt được ghép từ một phần khung chữ U và 1 phần chữ I (hình 5-6) thẩm của lõi; -7 – Hằng số từ; Khi µ thay đổi làm T xác đònh được độ lớn của đại lượng cơ cần đo. Nguyên tắc này được áp dụng để chế tạo cảm biến điện cảm. 2.2.1.Cảm biến kiểu điện cảm L. C Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 135 - Ta có: T R N L 2 = (5-7) Trong đó R = R + R giá trò: T l δ Từ trở của phần lõi sắt R l có S R o l µµ = (5-8) l – Chiều dài của khung chữ U + khung I; µ – Độ từ thẩm của lõi sắt; l S – Tiết diện lõi sắt. Phần từ trở của khe δ có giá trò: S R ok µµ δ δ = (5-9) µ – Độ từ thẩm của không khí. 2 k Từ đó ta có: )( 2 22 NN L = δ µµ δ µµ L SS i R oko = + = (5-10) ẫn tới từ trở của khe thay đổi và làm điện cảm L thay đổi. Công thức ( thuộc của điện cảm L vào sự biến thiên của δ, hàm truyền của nó chỉ ra trên hình 5-7,a. Trong thực tế, để cải thiện đặc tuyến truyền đạt (tăng khoảng tuyến tính của đặc tuyến) người ta thường dùng cảm biến điện cảm dưới dạng vi sai. Nguyên lý cấu trúc của nó chỉ ra trên hình 5-8. T Dưới tác dụng của ngoại lực làm δ thay đổi, hoặc µ k thay đổi d 5-10) biểu diễn sự phụ đạt là phi tuyến, đồ thò Hình 5- 6 L L δ L L 1 L 2 1 + L 2 δ a) b) H ình 5-7 Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 136 - Cảm biến vi sai có 2 khe công tác δ 1 và δ 2 mà sự thay đổi độ lớn của nó phụ thuộc vào sựï dòch chuyển của lõi động chữ I ở giữa. ển làm cho δ 1 và δ 2 thay đổi. Kết quả độ lớn của điện cảm L 1 và L 2 thay đổi. huyển theo dương (+), δ 1 sẽ tăng và δ 2 sẽ giảm d lại, nếu lõi dòch chuyển theo chiều âm (-), làm vàø δ 2 tăng giảm. Đặc tuyến truyền đạt của cảm biến vi sai chỉ ra trên hình 5-7,b cho thấy khoảng tuyến tính của hàm truyền tổng cộng được mở rộng. – Ứng ển bé, kiểm tra bề dày các tấm kim loại cán, kiểm tra kích th 2.2.2.Cảm biến kiểu hỗ cảm M. Cấu tạo của cảm biến hỗ cảm M giống như cảm biến điện cảm L, nhưng có 2 cuộn da g của cảm biến M tuân theo nguyên tắc cảm ứng điện từ giống như nguyên tắc làm việc của một máy biến áp. Nếu ta tác động một tín hie 1 = E 1 sin ωt lên 2 đầu cuộn N 1 thì tr 2 đa cuộn được tín hiệu e 2 = E 2 sin ωt. Trong đó: Đại lượng đo tác động lên lõi từ làm nó di chuy Chẳng hạn, nếu tác dụng làm lõi di c ẫn tới làm L 1 giảm và L 2 tăng. Ngược δ 1 giảm dẫn tới L 1 tăng và L 2 H ình 5-8. Cảm ảm vi sai biến điện c dụng: Đo độ di chuy ước các chi tiết cơ khí chính xác ây N và N (hình 5-9). Hoạt độn 1 2 äu xoay chiều e ên àu N 2 sẽ thu 2 1 2 1 N N E E = Gọi I 1 là dòng trong cuộn N 1 thì trong cuộn N 2 ẽ có dòng I 2 : 1 ω = s H ình 5-9 I 2 = M I f MI π 2 1 (5-11) Trong đó M là hỗ cảm giữa 2 cuộn dây: R N N M 21 = (5-12) R là từ trở của mạch từ. Nếu ta giữ cho I 1 2 chỉ còn là hàm 1 biến của M, mà giá trò của M phụ thuộc vào từ trở của mạch từ theo (5-12). Như vậy, nếu R thay đổi, M sẽ thay đổi và dẫn đến I thay đổi. Nói cách khác ta có: I 2 = f(R). (5-13) – Ứng dụng: Đo độ di chuyển bé, kiểm tra bề dày các tấ i cán, kiểm tra kích thước các chi tiết cơ khí chính xác .2.3.Cảm biến cảm ứng. và ω không đổi thì dòng I 2 m kim loạ 2 Cảm biến cảm ứng dựa trên nguyên tắc cảm ứng điện từ: khi một khung dây dẫn kín quay trong một từ trường B, trong khung dây sẽ xuất hiện một suất điện động cảm ứng. Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 137 - dt d e Φ −= Theo nguyê tắc này người ta đã chế tạo ra máy phát tốc để đo tốc độ qua của các động cơ, máy phát. Nó chính là một m y áy phát điện nhỏ kích từ bằng nam châm v độ quay n. quay n. Thang độ của đồng hồ ân tắc nà có thể chế tạo theo kiểu nam châm (phần cảm) quay. Khi đó phần ứng là một đóa kim loại gắn với trục quay động và kim chỉ thò. Khi nam châm g 0,b), từ trường xuyên qua đóa biến än dòng cảm ứng. Dòng này sinh ra từ trường chống lại từ trường đã sinh ra nó (tức chống lại sự quay), nhưng nam châm gắn với trục động cơ vẫn quay gắn vơ trục rên c một l xo ca men cản cân bằng với mô men quay đóa sẽ đứng yên và kim chỉ thò ở một vò trí xác đònh tre Dựa trên nguyên tắc cảm ứng người ta đã chế tạo ra dụng cụ xác đònh phương hướng trên ma Khi bay trong bầu trời, máy bay ch ònh phương hướng nên chúng triệt tiêu lẫn nhau. Cuộn thứ cấp (dây lớn) quấn bao lấy cả 2 thanh sắt từ. ónh cữu (hình 5-10,a). Phần ứng quay với tốc độ bằng hoặc tỷ lệ với tốc độ quay của động cơ. Suất điện động xuất hiện trong mạch phần ứng tỷ lệ với tốc e = k.n Đo s.đ.đ e ta dễ dàng xác đònh được tốc độ được khắc độ trực tiếp ra vận tốc. (5-14) a) b) Hình 5-10. Tốc kế än Đóa cảm ứn g Gắn với trục đo g cơ Theo nguye y ắn với trục của động cơ quay (hình 5-1 thiên, trên đóa xuất hie buộc đóa phải quay theo. Đóa ùi , t ó ò ûn. Khi mô ân thang độ. ùy bay. Ta biết rằng trái đất chúng ta là một nam châm khổng lồ. Từ trường do nó sinh ra có các đường sức chạy từ Bắc xuống Nam. òu tác dụng từ trường của trái đất. Trên cơ sở đó người ta đã chế tạo một dụng cụ xác đ H ình 5-11 có cấu trúc như sau: Dụng cụ gồm 2 thanh sắt từ đặt song song, trên có quấn 2 cuộn dây kiểu biến thế (hình 5-11). Cuộn sơ cấp (dây nhỏ) quấn trên 2 thanh sắt ngược chiều nhau và nối với một nguồn điện xoay chiều. Bình thường, từ trường do chúng sinh ra ngược chiều nhau Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 138 - Khi bay trong bầu trời, 2 thanh sắt nằm trong từ trường trái đất. Khi đó, nếu ở một thanh sắt từ trường do bản thân dòng điện sinh ra được cộng thêm với từ trường trái đất ện động này phụ thuộc vào từ thông xuyên qua bề mặt của cả bầu trời. 2.3. Chuye thì ngược lại, ở thanh sắt kia từ trường đó sẽ bò trừ đi, do đó từ trường tổng do cuộn sơ cấp sinh ra sẽ khác không. Kết quả trong cuộn thứ cấp sẽ phát sinh một sức điện động. Độ lớn của sức đi m biến, tức phụ thuộc vào góc giữa 2 thanh sắt với hướng từ trường trái đất. Như vậy, đo sức điện động có thể xác đònh được góc phương vò trên ån đổi điện dung. Ta biết rằng, điện dung của một tụ điện là một thông số đặc trưng cho khả øo kích thước của các bản tu (S)ï, khoảng ựa vào các đặc tính trên người ta đã chế tạo ra các bộ chuyển đổi kiểu điện dung. Thường có 2 dạng: tụ phẳng và tụ hình trụ. ối với dạng tụ phẳng, điện dung của cảm biến thay đổi theo quy luật: năng tích điện của nó, có giá trò phụ thuộc va cách giữa các bản (d) và bản chất của chất điện môi giữa chúng (ε). D Đ d S nC o )1( −= εε (5-15) rong đo ûn cực, S – diện tích của 1 bản ε – hằng số điện môi; = 8,85. 10 -12 F/m – hằng số điện. Như vậy, C là hàm của ách khác có thể sử dụng cảm biến đi T ù: n – số tấm ba D – khoảng cách giữa 2 bản cực; cực; ε o 3 biến d, S và ε. Nói c ện dung C để đo các đại lượng cơ học làm thay đổi một trong các đại lượng nói trên theo các quan hệ sau: C x = f (d); C x = f (S) ; C x = f (ε) (5-16) Đồ thò biểu diễn sự phụ thuộc hàm số giữa điện dung C vào các biến d, S và ε chỉ ra trên hình 5-12. d S Hình 5-12.Các dạng cảm biến điện dung phẳng Đối với dạng tụ hình trụ, điện dung của tụ được tính: 3 C S 3 C C d a) d thay đổi c) thay đổi b) S thay đổi 3 Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý [...]... đương 2 tụ điện C1 và C2 mắc nối tiếp (hình 5-1 5, b) a) b) Hình 5-1 5 Chuyển đổi điện dung để đo bề dày các tấm phi kim loại Trong đ : Lưu Thế Vinh C1 = ε oε 1S ε ε S ; và C 2 = o 2 d −δx δx ( 5-2 0) Khoa Vật Lý Kỹ Thuật Đo Lường Điện Điện tử - 141 - Hàm truyền của chuyển đổi xác đònh bởi giá trò điện dung tương đương của C1 và C2 mắc nối tiếp Cx = Trong đ : a= C 1C2 a = C1 + C 2 b + δ x ( 5-2 1) ε o ε... bằng vật liệu cách điện chất lượng cao Vì khoảng cách giữa 2 bản tụ và diện tích của các bản là không đổi, nên điện dung Cx là hàm tuyến tính của hằng số điện môi ε của môi trường giữa 2 bản tụ Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý Kỹ Thuật Đo Lường Điện Điện tử - 140 - Ngoài những cảm biến điện dung đơn giản như trên, trong kỹ thuật đo còn sử dụng rộng rãi các cảm biến điện dung đấu vi sai để đo lưu lượng hoặc... loại khác nhau với Platin khi nhiệt độ to = 0oC và t = 100oC Bảng 5-1 Vật liệu Suất nhiệt điện E, (mV ở 100oC) Vật liệu Suất nhiệt điện E, (mV ở 100oC) Nicrom Mangan Đồng Crôm +2,2 +0,76 +0,76 +2,4 Constantan Côpen Niken Alumen -3 ,4 -3 ,6 -1 ,5 -1 ,7 Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý Kỹ Thuật Đo Lường Điện Điện tử - 143 - Độ chính xác của phép đo nhiệt độ khi dùng cặp nhiệt phụ thuộc rất nhiều vào việc cố đònh... 2 ε1 − ε 2 ( 5-2 2) 2.4 Chuyển đổi áp điện Chuyển đổi áp điện dựa trên cơ sở hiệu ứng áp điện xảy ra đối với một số tinh thể như thạch anh, tuốcmalin, titanat bari,… Có 2 dạng: – Hiệu ứng áp điện thuận: Khi bò biến dạng, trên bề mặt tinh thể xuất hiện các điện tích trái dấu – Hiệu ứng áp điện nghòch: Tinh thể áp điện khi đặt trong điện trường biến thiên sẽ bò biến dạng Trong kỹ thuật đo lường thường... Khoa Vật Lý Kỹ Thuật Đo Lường Điện Điện tử Q y = DPy - 142 Sy ( 5-2 4) Sx Trong đó Sy và Sx tương ứng là các diện tích bề mặt bản tinh thể vuông góc với các trục Y và trục X Dấu của các điện tích xuất hiện sẽ thay đổi khi chuyển từ biến dạng nén sang dãn và ngược lại Cảm biến áp điện được sử dụng trong các dụng cụ đo chấn động, đo độ rung § 3 CHUYỂN ĐỔI NHIỆT ĐIỆN 3.1 Cặp nhiệt điện Nguyên l : Hai thanh.. .Kỹ Thuật Đo Lường Điện Điện tử C = Trong đ : - 1 39 - 2πεε o l R ln 2 R1 ( 5-1 6) l – Chiều cao của hình trụ; R1 – Bán kính hình trụ trong; R2 – Bán kính hình trụ ngoài Cảm biến điện dung loại này thường được dùng để đo mức hoặc sự dòch chuyển làm thay đổi đại lượng lx theo quan hệ Cx = k lx Trên hình 5-1 3 là sơ đồ của của một số cảm biến điện dung đơn giản và đồ thò biểu... 300oC; Cu: –200 ÷ 200oC; Ni-Fe: –200 ÷ 250oC Thường sử dụng platin vì cho phép khoảng đo nhiệt rộng Hệ số nhiệt điện trở của platin α = 0,00 392 /oC Như vậy giá trò của điện trở thay đổi khoảng 0,3Ω/oC 3.2.2 Nhiệt trở bán dẫn – thermistor (α < 0) Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý Kỹ Thuật Đo Lường Điện Điện tử - 144 - Nhiệt trở bán dẫn được chế tạo từ các oxýt kim loại MnO, ZnO, CuO Giá trò điện trở phụ thuộc vào... o S2 ( 5-1 8) d Vớ i S1 = k(l – x) và S2 = kx, ta có giá trò của hàm truyền đạt Cx l : C x = C1 + C 2 = k ε 1ε o d (l − x ) + k Cx Trong đ : k o = k ε 1ε o d ε 2ε o x=k ε 1ε o d d = k o + k1 x l ; k1 = k εo d l−k εo d (ε 1 − ε 2 ) x ( 5-1 9) (ε 1 − ε 2 ) là các hằng số a) b) Hình 5-1 4 Chuyển đổi điện dung để đo mức chất lỏng Trên hình 5-1 5, a là nguyên lý chuyển đổi điện dung dùng để kiểm tra và đo bề dày... nhau (hình 5-1 7), trong mạch sẽ xuất hiện một suất điện động nhiệt điện E, có giá trò tỷ lệ với hiệu số nhiệt độ chênh lệch E = f (t – to) ( 5-2 5) t A to to a) B A B A t t B to b) Hình 5-1 7 Cặp nhiệt điện c) Như vậy, nếu giữ cố đònh nhiệt độ một đầu mối hàn, đầu kia làm đầu dò nhiệt, thì khi đo suất nhiệt điện động ta có thể xác đònh được nhiệt độ cần đo Trong bảng 5-1 cho giá trò suất nhiệt điện động... = ∆V D ⎜ 1 + 2 ⎟ ⎜ ∆T R1 ⎟ ⎝ ⎠ ( 5-2 9) Cảm biến nhiệt dùng diode được mắc vào mạch đo theo sơ đồ hình 5-1 9, a Biến thiên tương đối của thế lối ra theo nhiệt độ xác đònh theo hệ thức: Đối với transistor, điện áp phân cực VBE phụ thuộc vào nhiệt độ theo hệ thức: VBE = kT ⎛ I C ln ⎜ q ⎜ IS ⎝ ⎞ ⎟ ⎟ ⎠ ( 5-3 0) Trong đ : IS – dòng ngược bão hòa; IC – dòng colector K = 1,38.1 0-3 4J.s – Hằng số Bolzermant Vì giá . cách điện chất lươ Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý Kỹ Thuật Đo Lường Điện Điện tử - 140 - Ngoài những cảm biến điện dung đơn giản như trên, trong kỹ thuật đo còn sử dụng rộng rãi các cảm biến điện. của một số Pt: –200 trở nh : o C; Cu: o C; i-Fe: –200 . hường vì cho đo nhie n α = 0 ện trở tha 0,3Ω Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý Kỹ Thuật Đo Lường Điện Điện tử - 144 - Lưu Thế Vinh. Constantan -3 ,4 Đồng +0,76 Côpen -3 ,6 -1 , Crôm +2,4 Alumen -1 ,7 +0,76 Niken 5 Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý Kỹ Thuật Đo Lường Điện Điện tử - 143 - R1 R2 R4 R3 + - t Độ chính