cảm biến đo biến dạng
Môn: Đo lường cảm biến Trường: CĐKT Cao Thắng NHÓM 3 NHÓM 3 8/3/15 I. Khái niệm, Nguyên lý II. Cấu tạo cảm biến biến dạng 1. Cảm biến điện trở kim loại 2. Cảm biến áp trở silic 3. Cảm biến dây rung CẢM BIẾN ĐO BIẾN DẠNG Nội dung: Môn: Đo lường cảm biến Trường: CĐKT Cao Thắng NHÓM 3 NHÓM 3 8/3/15 Khái niệm chung: Biến dạng: là tỉ số giữa độ biến thiên kích thước và kích thước ban đầu : Biến dạng gọi là đàn hồi khi mà ứng lực mất đi thì biến lực cũng mất theo. Biến dạng mà còn tồn tại ngay cả khi ứng lực mất là biến dạng dư. Giới hạn đàn hồi: là ứng lực tối đa không gây nên biến dạng dẻo vượt quá 2% tính bằng Kg/mm2. Mô đun Young (Y) :xác định biến dạng theo phương ứng lực F - Lực tác dung S - Tiết diện chịu lực - ứng lực l l∆ = ε σε YYS F ll 11 == σ Môn: Đo lường cảm biến Trường: CĐKT Cao Thắng NHÓM 3 NHÓM 3 HCM :8/3/15 I. Nguyên lý,phương pháp đo biến dạng Tác động của ứng lực gây ra sự biến dạng trong kết cấu chịu ứng lực. Giữa biến dạng và ứng lực có quan hệ chặt chẽ với nhau , đo biến dạng ta có thể tính đượcứng lực tác dụng lên kết cấu các đầu đo biến dạng thường dùng trong công nghiêp như đầu đo điện trở kim loại, đầu đo điện trở bán dẫn – áp điện trở, ứng suất kế rung và các đầu đo trong chế độ động Môn: Đo lường cảm biến Trường: CĐKT Cao Thắng NHÓM 3 NHÓM 3 HCM :8/3/15 Có 2 loại đầu đo được sử dung phổ biến: a) Đầu đo điện trở: dựa vào sự thay đổi điện trở của vật liệu khi có biến dạng. Kích thước cảm biến nhỏ từ vài mm đến vài cm, khi đo chúng được dán trực tiếp lên cấu trúc biến dạng → dùng phổ biến. b) Đầu đo dạng dây rung: dựa vào sự thay đổi tần số rung của sợi kim loại khi sức căng cơ học thay đổi (khi khoảng cách hai điểm nối thay đổi) → dùng trong các kết cấu ngành xây dựng. Môn: Đo lường cảm biến Trường: CĐKT Cao Thắng NHÓM 3 NHÓM 3 HCM :8/3/15 II. Cấu tạo 1. Cảm biến điện trở kim loại a) Dạng lưới dây b) Dạng lưới màng Đế cách điện Dây điện trở Đế cách điện Màng điện trở • Dây điện trở tiết diện tròn d≈20µm hoặc chữ nhật. Số nhánh n = 10 ÷20 nhánh. • Đế cách điện: giấy (~ 0,1 mm), chất dẻo (~ 0,03 mm). Môn: Đo lường cảm biến Trường: CĐKT Cao Thắng NHÓM 3 NHÓM 3 HCM :8/3/15 • Vật liệu chế tạo điện trở: Hợp kim Thành phần Hệ số đầu đo K Constantan 45%Ni, 55%Cu 2,1 Isoelastic 52%Fe, 36%Ni, 8%Cr, 4%(Mn+Mo) 3,5 Karma 74%Ni, 20%Cr, 3%Cu, 3%Fe 2,1 Nicrome V 80%Ni, 20%Cr 2,5 Bạch kim - vonfram 92%Pt, 8%W 4,1 Môn: Đo lường cảm biến Trường: CĐKT Cao Thắng NHÓM 3 NHÓM 3 HCM :8/3/15 • Sơ đồ cố định cảm biến trên bề mặt đo biến dạng: 1 2 3 5 4 6 7 1.Bề mặt khảo sát 5. Dây dẫn 2.Cảm biến 6. Cáp điện 3.Lớp bảo vệ 7. Keo dán 4.Mối hàn Môn: Đo lường cảm biến Trường: CĐKT Cao Thắng NHÓM 3 NHÓM 3 HCM :8/3/15 • Điện trở của cảm biến: ⇒ ; Với (C: hằng số Bridman) ⇒ Với → Hệ số đầu đo S l R .ρ = l l S S ∆ ν−= ∆ 2 l l C V V C ∆ −= ∆ = ∆ )21( ν ρ ρ ( ) ( ){ } l l K l l C R R ∆ = ∆ ν−+ν+= ∆ .2121 ( ) ( ) 22121 ≈ν−+ν+= CK ρ ρ∆ + ∆ − ∆ = ∆ S S l l R R Môn: Đo lường cảm biến Trường: CĐKT Cao Thắng NHÓM 3 NHÓM 3 HCM :8/3/15 2. Cảm biến áp trở silic a) Loại dùng mẫu cắt P P N N NN N N !"# $%$&' a) Đơn b) Nối tiếp c) kép d) Song song Môn: Đo lường cảm biến Trường: CĐKT Cao Thắng NHÓM 3 NHÓM 3 HCM :8/3/15 ( • Điện trở của cảm biến: ⇒ Với; ,(π: hệ số áp điện trở) ⇒ Với → Hệ số đầu đo (pt sai phân) S l R . ρ = ρ ρ∆ + ∆ − ∆ = ∆ S S l l R R l l S S ∆ ν−= ∆ 2 ( ){ } l l K l l Y R R ∆ = ∆ π+ν+= ∆ .21 20010021 ÷=π+ν+= YK l l Y ∆ π=πσ= ρ ρ∆ [...]... giản Đo được biến dạng của kết cấu lớn ⇒ Ứng dụng: chủ yếu trong ngành xây dựng Môn: Đo lường cảm biến NHÓM HCM :8/3/15 16 Trường: CĐKT Cao Thắng NHÓM 3 NHÓM 3 Hình ảnh của cảm biến biến dạng Môn: Đo lường cảm biến HCM :8/3/15 17 Trường: CĐKT Cao Thắng NHÓM 3 NHÓM 3 Môn: Đo lường cảm biến HCM :8/3/15 18 Trường: CĐKT Cao Thắng NHÓM 3 NHÓM 3 THE END Thanks for you watching !!! Môn: Đo lường cảm biến. .. của cảm biến cách biệt với đế silic Môn: Đo lường cảm biến NHÓM HCM :8/3/15 12 Trường: CĐKT Cao Thắng NHÓM 3 NHÓM 3 Ưu điểm Hệ số đo góc lớn, đo chính xác Kích thước nhỏ gọn Đáp ứng nhanh Có độ bền tốt Nhược điểm Dễ gẫy => không đo được biến dạng lớn Hệ số đo không là hằng số Phi tuyến ảnh hưởng bởi nhiệt độ Môn: Đo lường cảm biến HCM :8/3/15 13 Trường: CĐKT Cao Thắng NHÓM 3 NHÓM 3 3 Cảm biến. .. nguyên lý hoạt động: l B A F0 l+∆l0 ∆l0 A B0 F0 ∆l N0 l+∆l1 F1 F1 ∆l1 A Môn: Đo lường cảm biến B1 N1 NHÓM HCM :8/3/15 14 Trường: CĐKT Cao Thắng NHÓM 3 NHÓM 3 • Tần số dao động ⇒ N0 = 1 2l : F 1 = Sd 2l ∆l0 4ld 2 = N = K N 02 l Y Khi có biến dạng: độ dãn do biến dạng • Đo N1 và N0 ⇒ Môn: Đo lường cảm biến Y ∆l0 d l ∆l0: biến dạng ban đầu l – chiều dài dây; F: lực tác dụng (căng dây); S- tiết diện dây;... 200 300 400 500 600 o T C Sự phụ thuộc của K vào độ pha tạp và nhiệt độạ K = K1 + K 2ε + K 2ε 2 Môn: Đo lường cảm biến NHÓM HCM :8/3/15 11 Trường: CĐKT Cao Thắng NHÓM 3 NHÓM 3 Nguyên lý hoạt động - Đầu đo bán dẫn đợc làm bằng đơn tinh thể silic pha tạp Cấu tạo của chúng phụ thuộc các chế tạo - Đầu đo loại cắt: chế tạo từ các mẩu cắt từ tấm đơn tinh thể silic pha tạp có - Điện trở loại N nhận đợc...Trường: CĐKT Cao Thắng NHÓM 3 NHÓM 3 b) Hệ số đầu đo (K): • Lớn: K = 100 ÷ 200 Phụ thuộc vào độ pha tạp: độ pha tạp tăng → K giảm Phụ thuộc vào nhiệt độ: nhiệt độ tăng → K giảm, độ pha tạp lớn (Nd>1020/cm3) K ít phụ thuộc Phụ thuộc độ biến dạng: Khi ε nhỏ → có thể coi K = const • • K 240 200 10 180 17 3 /cm 18 5.10 160 120 3.10 80 10 19 20 40 -100 . Môn: Đo lường cảm biến Trường: CĐKT Cao Thắng NHÓM 3 NHÓM 3 8/3/15 I. Khái niệm, Nguyên lý II. Cấu tạo cảm biến biến dạng 1. Cảm biến điện trở kim loại 2. Cảm biến áp trở silic 3. Cảm. silic 3. Cảm biến dây rung CẢM BIẾN ĐO BIẾN DẠNG Nội dung: Môn: Đo lường cảm biến Trường: CĐKT Cao Thắng NHÓM 3 NHÓM 3 8/3/15 Khái niệm chung: Biến dạng: là tỉ. dựng. Môn: Đo lường cảm biến Trường: CĐKT Cao Thắng NHÓM 3 NHÓM 3 HCM :8/3/15 Hình ảnh của cảm biến biến dạng Môn: Đo lường cảm biến Trường: CĐKT Cao Thắng NHÓM 3 NHÓM 3 HCM :8/3/15 Môn: Đo lường