Các bộ cảm biến nhiệt độ trong đo lường các đại lượng vật lý

Trờng đại học vinh Khoa Vật lý ==== ==== Các cảm biến nhiệt độ đo lờng đại lợng Vật lý Khoá luận tốt nghiệp đại học ngành S phạm vật lý Cán hớng dẫn khoá luận: TS.GVC Đoàn hoài sơn sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Hơng Lớp: 47A - Vật lý Vinh - 2010 Lời mở đầu Kỹ thuật đo lờng - điều khiển đại có bớc phát triển nhảy vọt Đó nhờ kết hợp chặt chẽ lý thuyết đo lờng điều khiển đại với công cụ toán học tin học Quá trình tích hợp lĩnh vực hình thành tin học công nghiệp, lĩnh vực đa ngành có kỹ thuật điện, điện tử, điều khiển, đo lờng tin học hoà trộn vào phát triển cảm biến đóng vai trò quan trọng lĩnh vực đo lờng điều khiển Nguyên lý chung: Các kích thích từ môi trờng đợc cảm biến cảm nhận thờng đại lợng không điện chuyển đổi đại lợng thành đại lợng điện truyền thông tin hệ thống đo lờng - điều khiển, giúp ta nhận dạng, đánh giá giúp ta điều khiển biến đổi trạng thái Một số cảm biến có cấu trúc tơng đối đơn giản nhng xu hớng chung ngày triệt để khai thác thành tựu vật lý học đại, công nghệ điện tử tin học, lý thuyết điều khiển đại, nhằm tạo nên cảm biến thông minh linh hoạt Đó cảm biến đa chức năng, lập trình cho phép đo với độ nhạy độ xác cao, tự động thay đổi thang đo, bù ảnh hởng nhiễu, đo từ xa, tự động xử lý kết đo Các cảm biến ngày đợc xem nh sản phẩm đợc sản xuất hàng loạt có mặt rộng rãi thị trờng Ngoài tên gọi thông dụng cảm biến, ngời ta gọi chúng đầu dò, hay Sensor (theo tiếng Anh), Captor (theo tiếng Pháp) Hiện có nhiều cảm biến đợc sử dụng rộng rãi kỹ thuật nh đời sống, nh: cảm biến quang, cảm biến nhiệt độ, cảm biến vị trí di chuyển, cảm biến vận tốc gia tốc, cảm biến biến dạng, cảm biến lực ứng suất, cảm biến lu lợng thể tích chất lỏng Trong tất đại lợng vật lý nhiệt độ đại lợng đợc quan tâm nhiều nhiệt độ có vai trò định tới nhiều tính chất vật chất Một đặc điểm tác động nhiệt độ làm thay đổi cách liên tục đại lợng chịu ảnh hởng nó, thí dụ: áp suất,thể tích chất khí, thay đổi pha hay điểm curie vật liêu từ tính Để chế tạo cảm biến nhiệt độ ngời ta sử dụng nhiều nguyên lý cảm biến khác nh: nhiệt điện trở, nhiệt ngẫu, phơng pháp quang dựa phân bố phổ xạ nhiệt đo dao động nhiệt; phơng pháp đựa giản nở vật rắn, chất lỏng khí dựa tốc độ âm Bởi nghiên cứu khoa học, sản xuất, đời sống hàng ngày việc đo nhiệt độ việc cần thiết Nhận thức đợc tầm quan trọng lựa chọn đề tài: "Các cảm biến nhiệt độ đo lờng đại lợng Vật lý" cho đề tài luận văn tốt nghiệp Nội dung luận văn gồm ba chơng: Chơng 1: Tìm hiểu tổng quan nguyên lý bản, đại lợng đo lờng cản biến Chơng 2: Giới thiệu cảm biến nhiêt độ đợc dùng đo lờng đại lợng Vật lý Chơng 3: Thực hành khảo sát phụ thuộc điện trở vào nhiệt độ Chơng 1: Những nguyên lý đặc trng đo lờng 1.1 Các định nghĩa đặc trng chung - Đại lợng đầu vào (m) (đại lợng cần đo): đại lợng vật lý nh nhiệt độ, áp suất, ánh sáng, lực - Đại lợng đầu (s): đại lợng cần đo (m) sau tiến hành công đoạn thực nghiệm để đo m ta thu đợc đại lợng điện tơng ứng đầu - Đặc trng điện s hàm đại lợng cần đo s = f (m) (1.1) Đây dạng lý thuyết định luật vật lý biểu diễn hoạt động cảm biến - Cảm biến đợc chế tạo cho có liên hệ tuyến tính biến thiên đầu vào m biến thiên đầu s: s = S m (1.2) S: độ nhạy m s Hình 1.1 Sự biến đổi đại lượng cần đo (m) đáp ứng (s) theo thời gian - Đờng cong chuẩn: với loại giá trị biết m xác định giá trị s đầu dựng đờng cong biểu thị phụ thuộc Khi từ đờng cong chuẩn ta xác định m i từ giá trị si s - Yêu cầu thiết kế sử dụng cảm biến: Độ nhạy S không đổi, nghĩa phụ thuộc: si Giá trị đại lợng đo, tần số làm việc s Thời gian sử dụng (độ giá hoá) mi m mi tn ảnh hởng đại lợng vật lý khác môi trờng xung quanh si - Phân loại cảm biến: Cảm biến tích cực: s nh điện tích, nguồn hay dòng Hình 1.2 Đường cong chuẩn Cảm biến thụ động: s nh điện dung, điện trở, độ tự cảm 1.2 Cảm biến tích cực a Hiệu ứng nhiệt điện Mục đích: Xác định nhiệt độ Nguyên lý: Giả sử đầu dây dẫn có chất hoá học khác đợc hàn lại với thành mạch điện có nhiệt độ hai mối hàn T1 T2 xuất suất điện động e (T1, T2) Khi biết T1 (giả sử 0oC) (M1) T1 xác định đợc T2 (M2) e T1 (M1) 0oC Hình 1.3 ứng dụng hiệu ứng nhiệt điện b Hiệu ứng hoả điện Mục đích: Đo thông lợng U xạ ánh sáng Hình 1.4: ứng dụng hiệu ứng hỏa điện Nguyên lý: Thông lợng sáng tình thể hỏa điện to thay đổi độ phân cực điện đo biến thiên điện áp hai cực tụ điện F c Hiệu ứng áp điện Mục đích: Xác định độ lớn lực học, đại lợng gây nên lực (áp suất, gia tốc) U F Hình 1.5 ứng dụng hiệu ứng áp điện Nguyên lý: td F vật làm vật liệu áp điện biến dạng U F d Hiệu ứng cảm ứng điện từ Mục đích: Xác định tốc độ dịch chuyển vật Nguyên lý: Khung dây chuyển động () B uerc () () B e- Hình 1.6 ứng dụng hiệu ứng cảm ứng điện từ e Hiệu ứng quang điện Mục đích: ứng dụng để chế tạo cảm biến quang Nguyên lý: Bức xạ ánh sáng (bức xạ điện từ nói chung) vật liệu Hạt dẫn tự thay đổi tính chất điện vật liệu g Hiệu ứng quang phát xạ điện tử Mục đích: Đo đại lợng có liên quan đặc trng quang Nguyên lý: vật liệu điện tử E dòng h Hiệu ứng quang điện chất bán dẫn Mục đích: Đo đại lợng quang, biến đổi thông tin chứa đựng ánh sáng thành tín hiệu điện Chuyển tiếp P-N E Nguyên lý: Cặp điện tử-lỗ trống UTX i Hiệu ứng quang - điện - từ Mục đích: Đo đại lợng quang, biến đổi thông tin chứa đựng ánh sáng thành tín hiệu điện (h 17) B U() Nguyên lý: Vật liệu bán dẫn ( ur B, ) i ur B r v Hình 1.7 ứng dụng hiệu ứng quang điện từ k Hiệu ứng Hall Mục đích: Xác định vị trí vật chuyển động Nguyên lý: Vật liệu dạng mỏng (thờng bán dẫn) có dòng i chạy ur r B , i = VH qua ( ) Hình 1.8: ứng dụng hiệu ứng Hall r r (r ) r Cụ thể: Vật đợc ghép nối học với nam châm thời điểm, vị trí nam châm xác định giá trị từ trờng B góc tơng ứng Vì hiệu điện thể VH hàm phụ thuộc vào vị trí vật không gian: VH = kH IBsin kH: Hệ số phụ thuộc vào vật liệu kích thớc hình học mẫu 1.3 Cảm biến thụ động Thờng đợc chế tạo từ trở kháng có thông số chủ yếu nhạy với đại lợng cần đo Ngoài giá trị trở kháng phụ thuộc vào kích thớc hình học mẫu, tính chất điện vật liệu nh điện trở suất , từ thẩm, số điện môi Thông số hình học kích thớc trở kháng thay đổi cảm biến có phần tử chuyển động phần tử biến dạng Phụ thuộc vào chất vật liệu khác nhau, tính chất điện chúng nhạy với nhiều đại lợng Cụ thể, bảng 1.1 giới thiệu đại lợng cần đo khả làm thay đổi tính chất điện vật liệu sử dụng để chế tạo cảm biến Bảng 1.1 Đại lợng cần đo Nhiệt độ Bức xạ ánh sáng Biến dạng Vị trí (nam châm) Độ ẩm Mức chất lu Đặc trng nhạy cảm Điện trở suất, Điện trở suất, Điện trở suất, Độ từ thẩm Điện trở suất, Điện trở suất, Hằng số điện môi, Hằng số điện môi, Vật liệu sử dụng Kim loại Pt, Ni, Cu bán dẫn Thuỷ tinh Hợp kim Ni, Si pha tạp Hợp kim sắt từ Vật liệu từ điện trở: Bi, InSb Licl Al2D3, polime Chất lu cách điện Trở kháng cảm biến thụ động thay đổi trở kháng dới tác dụng đại lợng cần đo xác định đợc cảm biến thành phần mạch điện 1.4 Các đại lợng ảnh hởng Ngoài đại lợng cần đo tác động tới cảm biến thực tế có nhiều đại lợng khác gây tác động ảnh hởng tới tín hiệu đo Thí dụ: - Nhiệt độ làm thay đổi: đặc trng điện, cơ, kích thớc cảm biến - áp suất, gia tốc, dao động: biến dạng ứng xuất số phần tử cấu thành cảm biến làm sai lệch tín hiệu đáp ứng Nh (1.1) đợc viết lại s = f (m, g1, g2 ) (1.4) Để rút giá trị m từ giá trị đo đợc s cần phải: - Giảm ảnh hởng đại lợng g1, g2, tới mức thấp cách sử dụng biện pháp: cách điện, chống rung - ổn định đại lợng mức biết trớc chuẩn cảm biến điều kiện - Sử dụng sơ đồ ghép nối để bù trừ ảnh hởng đại lợng gây nhiễu 1.5 Mạch đo Định nghĩa: thiết bị đo (bao gồm cảm biến) cho phép xác định xác đại lợng cần đo điều kiện tốt Sơ đồ khối đơn giản: kích thích Bộ cảm biến đáp ứng Tuy nhiên thực tế cảm biến chịu tác động đại lợng ảnh hởng nên mạch đo thờng phức tạp 1.6 Sai số phép đo Sản phẩm phép đo chứa đựng sai số Sai số hiệu giá trị thực giá trị đo đợc Sai số phép đo đợc đánh giá cách ớc tính, đợc giá trị thực đại lợng cần đo Phân loại sai số: sai số hệ thống, sai số ngẫu nhiên a Sai số hệ thống - Sai số đo giá trị đại lợng chuẩn không - Sai số đặc tính cảm biến: - Sai số điều kiện chế độ sử dụng: - Sai số đo xử lý kết đo b Sai số ngẫu nhiên - Sai số tính không xác định đặc trng thiết bị Sai số độ linh động thiết bị ( m) Sai số đọc số liệu e Từ tính sai số độ phân giải: (biến thiên nhỏ đo đợc đại r = m2 + e2 lợng đo) (1.5) Sai số trễ - Sai số tín hiệu nhiễu ngẫu nhiên: - Sai số đại lợng ảnh hởng: * Biện pháp giảm sai số ngẫu nhiên: - Bảo vệ mạch đo: ổn định nhiệt độ, độ ẩm trờng đo, sử dụng giá đỡ chống rung, sử dụng tự động điều chỉnh, điện áp nguồn nuôi, chuyển đổi tơng tự - số - áp dụng chế độ vận hành c Tính trung thực, tính đắn độ xác - Khi đo lặp lại n lần giá trị đại lợng cần đo ta nhận đợc kết m1, m2, , mn Giá trị trung bình sau n lần đo là: m= m1 + m2 + + m n n (1.6) - Độ tản mạn n lần đo đợc biểu diễn qua độ lệch : = (m - m ) +(m 2 -m ) ( + + m n - m n -1 ) (1.7) - Xác suất xuất kết khác tuân theo luật phân bố Gaus: Xác suất P (m1, m2) để giá trị đo nằm (m1, m2): P ( m1 , m ) = m2 p ( m ) dm m1 10 (1.8) Chạy file Setup\Setup.exe Máy tính tiến hành cài đặt phần mềm, chon ngôn ngữ sử dụng (ví dụ English) danh mục ngôn ngữ Máy tính hiển thị địa (Intall on: C:\Program files\CASSY Lab) Nh ta tiến hành cài đặt xong phần mềm 3.4.3 Chạy chơng trình Trong chọn chọn Trong hình làm việc CASSY Lab chọn F5 để cài đặt thiết bị Chọn chọn Physics chọn P7.2.2.1-2 Electrical conductivity of solids Ta đợc tài liệu hớng dẫn thực hành thí nghiệm Bấm chuột vào đầu dòng load setting Trong hình setting, chọn để khai báo Sensor-CASSY: sensor CASSY nối vào cổng COM (hoặc COM 2,COM ) cửa sổ ta nhấp chuột vàoCOM (hoặc COM 2,COM ) t ơng ứng chọn CASSY Sau xác nhận lại Trong cửa sổ setting chọn đặt lại thông số hộp nối (Temperature box, Current supply box) cho phù hợp cách nhấp chuột vào vị trí Sensor-CASSY Đặt với Temperature box: Quantity: resistance RB Meas range: 170K.470K Đặt với Curent supply box: Quantity: Resestance RB1 Meas range: 300 Sau chọn xong nhấp chuột vào 49 3.5 Tiến hành thí nghiệm kết thí nghiệm 3.5.1 Tiến hành thí nghiệm - Để bắt đầu đo ta ấn phím F9 bàn phím nhấp vào núm có hình đồng hồ (mỗi cặp giá trị điện trở nhiệt độ đợc ghi nhiệt độ tăng lên 5K) - Bật lò nung điện lên - Dừng phép đo cách ấn phím F9 nhiệt độ lên đến 470K (khoảng 2000 C) - Tắt lò nung để thay điện trở khác - Khi lò nung nguội, thay điện trở cần khảo sát vao lặplại phép đo nh 3.5.2 Kết thí nghiệm a Khảo sát phụ thuộc điện trở Nicr-Ni vào nhiệt độ ta tăng dần nhiệt độ Sau tiến hành ba lần đo ta thu đợc kết thí nghiệm đồ thị biểu thị phụ thuộc nh hình 3.5 50 Nhận xét: Khi ta tăng dần nhiệt độ điện trở giảm Từ ta thấy hệ số nhiệt hợp chất có giá trị âm Kết hợp thực nghiệm lý thuyết ta tính đợc giá trị trung bình 2k E sau lần đo ta tăng dần nhiệt độ đo: - Ta rút hệ số đồ thị: 1 R 2k = q ữ ln ữ E T T0 R0 Hệ số (K-1) 2k E (10 ) -19 Lần 0,376 Lần 0,381 Lần Trung Sai số 0,37 bình 0,375 1,3 % b Khảo sát phụ thuộc điện trở Nicr-Ni vào nhiệt độ ta giảm dần nhiệt độ Sau tiến hành ba lần đo ta thu đợc kết thí nghiệm đồ thị biểu thị phụ thuộc nh hình 3.6 Nhận xét: Khi ta giảm dần nhiệt độ điện trở hợp chất tăng Ta tính đợc giá trị trung bình hệ số 2k E sau lần đo: Hệ số (K-1) 2k -19 E (10 ) Lần 0,373 Lần 0,379 51 Lần Trung Sai số 0,372 bình 0,374 1,3 % Kết hợp kết lần đo ta ớc tính đợc giá trị hệ số 2k 1019 ) = 0,3745 4,8.10-8 ( E Hợp chất sử dụng có hệ số Sai số giá trị đo với giá trị thực 1,7% Kết xác! 52 2k 1019 ) = 0,368K-1 ( E - 53 54 Kết luận Luận văn với đề tài "Các cảm biến nhiệt độ đo lờng đại lợng Vật lý" đợc trình bày cách có hệ thống Nội dung luận văn trình bày sở lý thuyết, nguyên lý đợc dùng đo lờng, đặc biệt đo lờng nhiệt độ Luận văn giới thiệu đầy đủ cảm biến nhiệt độ đợc dùng phổ biến đo lờng đại lợng Vật lý Luận văn tìm hiểu thực nghiệm thiết bị thí nghiệm có sử dụng cảm biến nhiệt độ phòng thí nghiệm đại cơng "Khảo sát phụ thuộc điện trở vào nhiệt độ" Tiến hành làm thí nghiệm khảo sát phụ thuộc điện trở hợp chất Nicr-Ni vào nhiệt độ Kết tìm đợc hệ số 2k E Tuy cố gắng nhng khoá luận tránh khỏi đợc thiếu sót, mong nhận đợc góp ý thầy cô để khoá luận đợc hoàn thiện 55 Tài liệu tham khảo Nguyễn Quốc Phô (chủ biên), Giáo trình cảm biến, Nxb Khoa học kỹ thuật Nguyễn Văn Hoà, Giáo trình đo lờng đại lợng điện không điện, Nxb Giáo dục Đặng Hùng, Vật lý kỹ thuật, Nxb giáo dục Lê Văn Danh, Phạm Thợng Hàn, Nguyễn Văn Hoà, Các cảm biến kỹ thuật đo lờng điều kiện www.vatlyvietnam.org www.bach-khoa.org 56 Mục lục Trang Lời mở đầu Chơng 1: Những nguyên lý đặc trng đo lờng 1.1 Các định nghĩa đặc trng chung 1.2 Cảm biến tích cực 1.3 Cảm biến thụ động 1.4 Các đại lợng ảnh hởng 1.5 Mạch đo 1.6 Sai số phép đo 1.7 Chuẩn cảm biến 11 1.8 Độ nhạy 57 12 1.9 Độ tuyến tính 13 1.10 Độ nhanh thời gian đáp ứng 14 1.11 Giới hạn sử dụng cảm biến 15 Chơng 2: Cảm biến nhiệt độ 16 2.1 Thang nhiệt độ 16 2.1.1 Thang đo nhiệt độ tuyệt đối 16 2.1.2 Thang Celsius 16 2.1.3 Thang Fahrenheit 17 2.2 Nhiệt độ đo đợc nhiệt độ cần đo 17 2.2.1 Nhiệt độ đo đợc 17 2.2.2 Đo nhiệt độ lòng vật rắn 58 18 2.3 Cảm biến nhiệt điện trở 18 2.3.1 Độ nhạy nhiệt 18 2.3.2 Điện trở kim loại 20 2.3.3 Nhiệt điện trở 23 2.3.4 Điện trở Silic 26 2.4 Cảm biến cặp nhiệt ngẫu 27 2.4.1 Đặc trng chung độ nhạy nhiệt 27 2.4.2 Các hiệu ứng nhiệt điện 28 2.4.3 Phơng pháp chế tạo sơ đồ đo, phơng pháp đo 30 2.4.4 Các loại cặp nhiệt điện thờng đợc sử dụng thực tế 32 2.5 Đo nhiệt độ Điot Trazito 59 33 2.5.1 Đặc điểm chung độ nhạy nhiệt 33 2.5.2 Quan hệ nhiệt độ điện áp 34 2.6 Cảm biến quang đo nhiệt độ 35 2.6.1 Hoả kế xạ 35 2.6.2 Hoả kế quang học 36 2.6.3 Hoả kế quang điện 37 2.7 Nhiệt kế áp suất (áp nhiệt kế) 39 2.7.1 Nhiệt kế áp suất khí 40 2.7.2 Nhiệt kế áp suất chất lỏng 40 2.8 Cảm biến siêu âm nhiệt độ 41 Chơng 3: thực nghiệm - Khảo sát phụ thuộc điện trở vào 60 nhiệt độ 44 3.1 Mục đích thí nghiệm 44 3.2 Cơ sở lý thuyết 44 3.3 Giới thiệu dụng cụ thí nghiệm 45 3.4 Chuẩn bị thí nghiệm 47 3.4.1 Lắp đặt 47 3.4.2 Cài đặt phần mềm 47 3.4.3 Chạy chơng trình 48 3.5 Tiến hành thí nghiệm kết thí nghiệm 49 3.5.1 Tiến hành thí nghiệm 49 3.5.2 Kết thí nghiệm 49 Kết luận 61 51 Tài liệu tham khảo 52 62 Lời cảm ơn Đầu tiên em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Đoàn Hoài Sơn thầy giáo Nguyễn Thế Tân nhiệt tình hớng dẫn, giúp đỡ cho em hoàn thành đề tài Em xin gửi lời cảm ơn đến tất thầy cô giáo khoa Vật Lý giảng dạy giúp đỡ em suốt trình học tập trờng Qua thời gian tìm hiểu để làm đề tài, em học hỏi đợc nhiều kinh nghiệm quý báu, tích góp đợc nhiều kiến thức mới, củng cố đợc kiến thức cũ học Điều giúp cho em sau trờng vững vàng công việc Một lần em xin cảm ơn tất ngời giúp đỡ tạo điều kiện tốt cho em hoàn thành đề tài! 63 [...]... 32,018 212 2.2 Nhiệt độ đo đợc và nhiệt độ cần đo 2.2.1 Nhiệt độ đo đợc Nhiệt độ đo đợc của cảm biến T phụ thuộc vào nhiệt độ môi trờng Tx và quá trình trao đổi nhiệt trong đó Để nâng cao độ chính xác của phép đo cần phải giảm hiệu số Tx - T Biện pháp: + Tăng trao đổi nhiệt giữa bộ cảm biến và môi trờng đo + Giảm trao đổi nhiệt giữa cảm biến và môi trờng xung quanh Trong cảm biến loại tiếp xúc nhiệt lợng... theo kịp biến thiên của đại lợng đo Sự không tức thời này càng lớn khi tần số càng cao 1.9 Độ tuyến tính a Điều kiện có tuyến tính Một cảm biến đợc gọi là tuyến tính trong một giải đo xác định nếu trong dải đo độ nhạy không phụ thuộc vào giá trị đo Trong chế độ tĩnh: độ tuyến tính thể hiện bằng các đo n thẳng trên đặc tuyến tĩnh Trong chế độ động: bao gồm sự không phụ thuộc của độ nhạy ở chế độ tính... xác 1.7 Chuẩn cảm biến Mục đích: Diễn giải tờng minh dới dạng đồ thị hoặc đại số mối quan hệ m của đại lợng đo và giá trị đo đợc s của đại lợng điện ở điều ra có tính đến các thông số ảnh hởng a Chuẩn đơn giản Là phép chuẩn trong đó cảm biến chủ nhạy với một đại lợng vật lý duy nhất tác động lên đại lợng đo hoặc không chịu ảnh hởng của các đại lợng khác Các cách chuẩn: + Chuẩn trực tiếp: các giá trị... (2.11) Bộ cảm biến không bao giờ đạt tới nhiệt độ T x mà có tổn thất nhiệt đợc xác định bởi: T = Tx - T 2.2.2 Đo nhiệt độ trong lòng vật rắn Thực hiện: Khoan lỗ nhỏ đờng kính r, độ sâu L Lỗ này có thể đa cảm biến vào sâu bên trong Để tăng độ chính xác phải đảm bảo 2 điều kiện: + Chiều sâu lỗ khoan lớn hơn 10 lần đờng kính của nó + Giảm trở kháng nhiệt giữa vật rắn và cảm biến bằng cách giảm khoảng cách... bảo độ ổn định của suất điện động, phải ấn định nhiệt độ sử dụng cao nhất cho cặp nhiệt có tính đến điều kiện thực tế Dây càng nhỏ thì độ cực đại càng thấp Sau đây là ví dụ: Bảng 2.4 Đờng kính dây (mm) Nhiệt độ cực đại (oC) 3,25 870 1,63 656 0,81 540 0,33 430 2.5 Đo nhiệt độ bằng Điot và Trazito 2.5.1 Đặc điểm chung - độ nhạy nhiệt + Có thể đo nhiệt độ bằng cách sử dụng các linh kiện nhạy với nhiệt độ. .. cảm biến trong vùng nhiệt độ làm việc bằng cách mắc thêm một điện trở phụ (song song, hoặc nối) + Khoảng nhiệt độ sử dụng bị hạn chế trong dải từ -500C đến 1200C Các điện trở silic đợc chế tạo bằng công nghệ khuếch tán tạp chất vào đơn tinh thể silic Sự thay đổi nhiệt của điện trở suất của silic phụ thuộc vào nồng độ pha tạp và vào nhiệt độ ở nhiệt độ nhỏ hơn 1200C, hệ số nhiệt độ dơng đo độ linh động... vùng danh định Chơng 2: Cảm biến nhiệt độ 16 Phần lớn các đại lợng vật lý đều có thể xác định một cách định lợng nhờ so sánh chúng với một đại lợng cùng bản chất, những đại lợng nh vậy gị là đại lợng mở rộng Bởi vì chúng có thể đợc xác định bằng bội số hoặc ớc số của đại lợng chuẩn Ngợc lại, nhiệt độ là một đại lợng gia tăng, việc nhân hoặc chia nhiệt độ không có ý nghĩa vật lý rõ ràng Bởi vậy, việc... 00C Đối với nhiệt điện trở R(T) = R o exp{B ( 1 1 - ) T To (2.14) Trong đó: T là nhiệt độ tuyệt đối Hệ số đợc xác định khi bằng cách đo những nhiệt đọ đã biết trớc khi nhiệt độ biến thiên nhỏ thì nhiệt độ có thể thay đổi theo hàm tuyến tính: R(T + T) = RT (1 + RT) R = 1 dR ì R dT (2.15) (2.16) R: Hệ số nhiệt điện trở hay độ nhạt nhiệt ở nhiệt độ T 19 R phụ thuộc vào vật liệu và nhiệt độ Thí dụ: ở... m0, s0: giá trị không đổi m1, s1: liên độ biến thiên đầu đo và biến thiên đầu ra: : độ lệch pha giữa đầu vào và đầu ra f = : tần số biến thiên của đại lợng đo + Độ nhạy: si S = ữQo mi (1.17) Độ nhạy trong chế độ động là hàm của tần số S = S(f) xác định đặc tr ng của cảm biến Có nguồn gốc là do quán tính cơ, nhiệt hoặc điện của đầu đo, tức là của cảm biến và các thiết bị phụ trợ, bởi vì chúng không... thang nhiệt độ, trớc khi nói tới việc đo nhiệt độ Một số phơng pháp đo nhiệt độ thờng gặp: - Phơng pháp dựa trên sự phân bố phổ bức xạ do dao động nhiệt - Phơng pháp dựa trên sự giãn nở của vật rắn, lỏng, khí, hoặc dựa trên tốc độ âm - Phơng pháp điện dựa trên sự phụ thuộc của điện trở vào nhiệt độ, hiệu ứng Seebeck, sự thay đổi tần số dao động của thạch anh 2.1 Thang nhiệt độ 2.1.1 Thang đo nhiệt độ ... nhiều cảm biến đợc sử dụng rộng rãi kỹ thuật nh đời sống, nh: cảm biến quang, cảm biến nhiệt độ, cảm biến vị trí di chuyển, cảm biến vận tốc gia tốc, cảm biến biến dạng, cảm biến lực ứng suất, cảm. .. 2.2 Nhiệt độ đo đợc nhiệt độ cần đo 2.2.1 Nhiệt độ đo đợc Nhiệt độ đo đợc cảm biến T phụ thuộc vào nhiệt độ môi trờng Tx trình trao đổi nhiệt Để nâng cao độ xác phép đo cần phải giảm hiệu số Tx... trở vào nhiệt độ Hình (2.3b) biểu diễn thay đổi độ nhạy nhiệt R vào nhiệt độ nhiệt điện trở + Để đo nhiệt độ thấp ngời ta dùng nhiệt điện trở có giá trị nhỏ 250C Trong đó, để đo nhiệt độ cao cần