Tài liệu về dụng cụ đo và điều khiển

MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢNPhân loại đo lường theo các cơ sở sau  Lĩnh vực đo : Đại lượng cơ học, đại lượng nhiệt, điện, hóa lý…  Đặc tính đại lượng cần đo : Các đại lượng biến thiên chậm/

GIỚI THIỆU CHUNG

1 Khái quát về kỹ thuật đo

5. Đo mức chất lỏng và vật liệu rời

MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN

Phân loại đo lường theo các cơ sở sau

 Lĩnh vực đo : Đại lượng cơ học, đại lượng nhiệt, điện, hóa lý…

 Đặc tính đại lượng cần đo : Các đại lượng biến thiên chậm/ nhanh

 Mục đích đo : đo thực nghiệm/ dùng trong điều khiển tự động…

 Phương pháp đo : đo trực tiếp/ gián tiếp/đo hợp bộ/đo 1 lần…

ĐO LƯỜNG

Điều kiện đo

 Điều kiện cần : Điều kiện để thực hiện đo lường

 Điều kiện đủ : Để phép đo có độ chính xác cao

Các hệ đơn vị đo khác nhau trên thế giới hiện nay

 CGS (centimeter Gramme Seccond)

 Hệ Anh (English)

 Hệ MKS (Meter Kilogram Second)

 Hệ MKSA (Meter Kilogram Second Ampere)

 Hệ Á Đông (thước, tấc, yến, tạ, sào, mẫu…)

 Hệ phi tổ chức (gang tay, sào đứng, bước chân …)

⇒ Hệ đơn vị đo lường quốc tế SI (International System of Units)

m kg A Cd mol

Thời gian Nhiệt độ Góc phẳng Góc khối

giây Kelvin radian steradian

s K rad Sr

Từ các đơn vị đo cơ bản trên ta có các đơn vị kéo theo

Diện tích Thể tích Khối lượng riêng Thể tích riêng Tốc độ Gia tốc Lực

Áp suất Công suất Nhiệt dung riêng Công, nhiệt lượng

ρ

v

ν

a F P P C W

µνλα

m2 m3 kg/m3 m3/kg m/s m/s2 N Pa W J/kg.K J Pa.s m2/s W/m.K W/m2.K

Cách viết ký hiệu, đơn vị đo

TÍN HIỆU ĐO VÀ CHUYỂN ĐỔI TÍN HIỆU ĐO

 Tín hiệu đo: Nhiệt độ, điện trở, cường độ dòng điện, áp suất, âm thanh…và có thể chia làm 2 loại : Tin hiệu điện/ tín hiệu cơ

Tín hiệu đo có thể chuyển sang 2 dạng hiển thị : Tín hiệu điện, tín hiệu cơ

Chuyển đổi truyền tải

Các phương pháp đo (phân loại)

 Theo nguyên lý đo

Phương tiện đo (phân loại)

 Dựa trên cơ sở đại lượng đo

Cấu trúc của phương tiện đo

Cảm biến & bộ chuyển đổi 

sơ cấpCảm biến & bộ chuyển đổi 

Tính chất cơ bản của phương tiện đo

 Sai số phương tiện đo

 

 Cấp chính xác của dụng cụ đo : Là sai số cực đại mà dụng cụ đo mắc phải (được quy định bằng sai số tương đối quy đổi của dụng cụ đo đó).

Theo tiêu chuẩn đo dụng cụ có 8 cấp chính xác : 0,05 – 0,1 – 0,2 – 0,5 – 1,0 – 1,5 – 2,4 – 4

 Sai số tầm đo : khi sử dụng phương tiện đo có tầm đo XTĐ với cấp chính xác a để đo đại lượng X có giá trị nhỏ hơn XTĐ thì sai số tầm đo là 

Sai số tầm đo rất có ý nghĩa trong thực tế sử dụng phương tiện đo. Nếu ta đo một đại lượng có giá trị nhỏ nhưng lại dùng phương tiện đo có tầm đo quá lớn thì khả năng sai số càng lớn

 

 Ví dụ 1 : Dùng đồng hồ đo áp suất có tầm đo 10 Mpa với cấp chính xác là 1,0 để đo áp suất khoảng 2 MPa. Hãy xác định sai số tầm đo trong trường hợp này?.

Giải : Giới hạn sai số của phương tiện đo

Sai số tầm đo trong trường hợp dùng đồng hồ đo áp suât ở mức 2 MPa là :

 

 Ví dụ 2 : cũng với bài toán như ở ví dụ 1, nếu dùng đồng hồ đo áp suất đó để đo áp suất khoảng 9MPa thì sai số tầm đo là bao nhiêu?

Giải : Sai số tầm đo trong trường hợp dùng đồng hồ đo áp suât ở mức 9 MPa là :

 

Sai số khi thực hiện phép đo

 Sai số hệ thống

Là sai số được duy trì ở kết quả đo lường khi sự đo lường được lặp đi lặp lại trong cùng một điều kiện làm việc. Sai số này có thể do phương tiện đo, phương pháp đo, môi trường, chủ quan từ phía người đo…

Hạn chế sai số hệ thống bằng cách chuẩn bị tốt trước khi đo, lựa chọn phương pháp đo phù hợp và xử lý kết quả sau khi đo

 Sai số ngẫu nhiên

Sai số này hoàn toàn khác hẳn với sai số hệ thống. Khi sự đo lường lặp đi lặp lại thì trị số sai số này khác nhau. Muốn tính toán sai số ngẫu nhiên này thì phải dùng đến lý thuyết xác suất và thống kê

Trong kỹ thuật khi số lần đo (n) từ 2 ∼ 20 : phân bố sai số ngẫu nhiên theo quy luật phân bố Student. Còn khi n lớn hơn 20 thì phân bố Student 

sẽ tiến gần đến quy luật phân bố Gauss (phân bố chuẩn)

 Độ chính xác được định nghĩa là nghịch đảo của modul sai số tương đối

 Độ chính xác tương đối

   

 

o Đo trực tiếp

Trong đó

 : sai số tương đối phương tiện đo : Sai số tương đối phương pháp đo : Sai số tương đối do chủ quan người đoNếu như có nhiều phương tiện đo (n) trong mạch đo thì

o Đo gián tiếp

Đại lượng đo gián tiếp thường được tính toán dựa trên các đại lượng đo trực tiếp theo các hàm số. 

Khi đó

Trong đó  là sai số hệ thống của từng đại lượng thành phần x1, x2,…, xN. 

Tính toán sai số tổng hợp

 Trường hợp đo lặp nhiều lần

o Đo trực tiếp : Kết quả đo được xử lý theo phương pháp thống kê

Trong đó 

o Đo gián tiếp