Đề cương ôn tập có lời giải môn Cảm biến

26 1.8K 2
Đề cương ôn tập có lời giải môn Cảm biến

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Câu 1: Cấu tạo, Nguyên lý, Phạm vi SDvà ưu nhược điểm của tế bào quang dẫn. Cấu tạo - Tế bào quang dẫn là một loại cảm biến quang có độ nhạy cao. - Được chế tạo từ các bán dẫn đa tinh thể đồng nhất hoặc đơn tinh thể, nhưng không có lớp tiếp giáp p-n. - Đa tinh thể: CdS, CdSe, CdTe. PbS, PbSe, PbTe. - Đơn tinh thể: Ge, Si tinh khiết hoặc pha tạp Au, Cu, Sb, In.SbIn, AsIn, PIn, cdHgTe. Nguyên lý hoạt động - Hoạt động dựa trên hiệu ứng quang điện nội (hiện tượng giải phóng hạt tải điện trong vật liệu dưới tác dụng của ánh sáng làm tăng độ dẫn của vật liệu). Phạm vi ứng dụng : Trong thực tế, tế bào quang dẫn được dùng trong hai trường hợp: - Điều khiển rơ le: khi có bức xạ ánh sáng chiếu lên tế bào quang dẫn, điện trở của nó giảm đáng kể, cho dòng điện chạy qua đủ lớn, được sử dụng trực tiếp hoặc qua khuếch đại để đóng mở rơle - Thu tín hiệu quang: dùng tế bào quang dẫn để thu và biến tín hiệu quang thành xung điện. Các xung ánh sáng ngắt quảng được thể hiện qua xung điện, trên cơ sở đó có thể lập các mạch đếm vật hoặc đo tốc độ quay của đĩa. Ưu điểm - Độ nhạy cao - Hồi đáp phụ thuộc không tuyến tính vào thông lượng. - Tỷ lệ chuyển đổi tĩnh cao Nhược điểm - Thời gian đáp ứng tương đối lớn. - Các thông số không ổn định (do già hóa) - Độ nhạy phụ thuộc nhiệt độ. - Một số loại đòi hỏi phải làm nguội

Câu : Cấu tạo, Nguyên lý, Phạm vi SD ưu nhược điểm tế bào quang dẫn Cấu tạo - Tế bào quang dẫn loại cảm biến quang có độ nhạy cao Được chế tạo từ bán dẫn đa tinh thể đồng nhất đơn tinh thể, không có lớp tiếp giáp p-n Đa tinh thể: CdS, CdSe, CdTe PbS, PbSe, PbTe Đơn tinh thể: Ge, Si tinh khiết pha tạp Au, Cu, Sb, In.SbIn, AsIn, PIn, cdHgTe Nguyên lý hoạt động - Hoạt động dựa hiệu ứng quang điện nội (hiện tượng giải phóng hạt tải điện vật liệu dưới tác dụng của ánh sáng làm tăng độ dẫn của vật liệu) Phạm vi ứng dụng : Trong thực tế, tế bào quang dẫn dùng hai trường hợp: - Điều khiển rơ le: có bức xạ ánh sáng chiếu lên tế bào quang dẫn, điện trở giảm đáng kể, cho dòng điện chạy qua đủ lớn, sử dụng trực tiếp qua khuếch đóng mở rơle - Thu tín hiệu quang: dùng tế bào quang dẫn để thu biến tín hiệu quang thành xung điện Các xung ánh sáng ngắt quảng thể qua xung điện, sở lập mạch đếm vật đo tốc độ quay đĩa Ưu điểm - Độ nhạy cao - Hồi đáp phụ thuộc không tuyến tính vào thông lượng - Tỷ lệ chuyển đổi tĩnh cao Nhược điểm - Thời gian đáp ứng tương đối lớn - Các thông số không ổn định (do già hóa) - Độ nhạy phụ thuộc nhiệt độ - Một số loại đòi hỏi phải làm nguội Câu 2: Nêu cấu tạo, nguyên lý HĐ, Phạm vi SD ưu nhược điểm Phototranzito Cấu tạo -Phototranzito tranzito mà vùng bazơ có thể chiếu sáng, đéo có điện áp đặt lên bazơ, có điện áp đặt Collector, chuyển tiếp B-C phân cực ngược -Điện áp đặt vào tập trung chủ yếu BC, điện áp chuyển tiếp BE nhỏ 0.6 - 0.7 V -Khi chuyển tiếp BC chiếu sáng, nó hoạt động photodiode chế độ quang dẫn nguyên lý hoạt động - Có thể coi phototranzito tổ hợp photodiode tranzito Photodiode đóng vai trò cung cấp dòng quang điện tại bazơ (khi bazơ chiếu sáng) Còn tranzitor cho hiệu ứng khuếch đại β -Khi bị chiếu sáng điện tử lỗ trống phát sinh vùng bazơ phân chia dưới tác dụng điện trường tại chuyển tiếp bazơ Phạm vi sử dụng Phototranzito dùng làm chuyển mạch, làm phần tử tuyến tính +Ở chế độ chuyển mạch có ưu điểm so với photodiot cho phép sử dụng cách trực tiếp dòng chạy qua tương đối lớn Ngược lại, chế độ tuyến tính, mặc độ khuếch đại người ta thích dùng photođiot có độ tuyến tính tốt +Có hai cách sử dụng chế độ tuyến tính - Trường hợp thứ nhất: đo ánh sáng không đổi (giống luxmet) - Trường hợp thứ hai: thu nhận tín hiệu thay đổi Câu 3: Nêu cấu tạo, nguyên lý HĐ, Phạm vi sử dụng ưu nhược điểm nhiệt kế điện trở oxit bán dẫn Cấu tạo : Chế tạo từ hỗn hợp oxyt bán dẫn đa tinh thể : MgO, Mn2O3, Fe3O4, NiO, Co2O3, ZnTiO4 ,MgAl2O4 -Hỗn hợp bột oxyt trộn theo tỉ lệ thích hợp sau nén định dạng thiêu kết nhiệt độ ~1000oC -Các dây nối kim loại hàn hai điểm bề mặt phủ lớp kim loại -Mặt bọc vỏ thuỷ tinh Đặc điểm ứng dụng: -Có độ nhạy nhiệt cao nên dùng để phát biến thiên nhiệt độ nhỏ cỡ 10-4 -10-3K -Kích thước cảm biến nhỏ đo nhiệt độ điểm -Thời gian hồi đáp nhỏ (Nhiệt dung cảm biến nhỏ) -Tuỳ thuộc thành phần chế tạo, dải nhiệt độ làm việc cảm biến nhiệt điện trở từ vài độ đến khoảng 300oC Nguyên lý hoạt động : nhiệt độ ảnh hưởng lớn đến nồng độ điện tích tự (notron,proton) Sự thay đổi nhiê êt đô ê làm đứt mối liên kết giữa các nguyên tử và dẫn đến hình thành các că êp điê ên tử – lỗ trống Ưu điểm: -Độ nhạy nhiệt cao -Điện trở thay đổi từ 50 -100 tới 500Ω tùy thuộc vào nhiệt độ đo Nhược điểm : -đặc tính nhiệt, có độ phi tuyến cao, khó khắc độ Câu : Trình bày mối tương quan giữa nhiệt độ đo nhiệt độ cần đo ? Giả sử, đo ta nhận đc nhiệt độ nhiệt độ phần tử cảm nhận cảm biến môi trường đo có nhiệt độ thực = Như ,nhiệt độ đo đc ,nhiệt độ cần đo gọi Điều kiện để đo đúng nhiệt độ phải có cân nhiệt môi trường đô cảm biến Tuy nhiên thực tế , nhiệt độ cảm biến không đạt tới nhiệt độ môi trường nhiêu nguyên nhân , nên đã tồn chêch lệch nhiệt độ định Độ xác phép đo phụ thuộc vào hiệu số , hiệu số bé độ xác phép đo cao Biện pháp nhằm đạt đc hiệu sổ nhỏ : - Giảm trao đổi nhiệt cảm biến môi trg bên Tăng cường trao đổi nhiệt cảm biến môi trường đo Câu : Nêu cấu tạo ,nguyên lý, phạm vi SD ứng dụng cặp nhiệt ngẫu ? Cấu tạo Chế tạo từ nhiều kim loại hợp kim khác nhau, phải đảm bảo yêu cầu: - Đủ độ bền học nhiệt độ làm việc Giá thành rẻ Hệ số nhiệt độ nhỏ Có tính chất nhiệt độ ổn định Dễ kéo sợi Có khả thay lẫn Sức điện động đủ lớn Cấu tạo gồm Vỏ bảo vệ, mối hàn, dây điện cực, sứ cách điện, phận lắp đặt, vít nối dây, dây nối, đầu nối dây Nguyên lý hoạt động : Cảm biến nhiệt ngẫu hoạt động dựa hiệu ứng Peltier, Thomson Seebak - - - Hiệu ứng Peltier : dây dẫn A B khác , tiếp xúc với có nhiệt độ sẽ tạo nên hiệu điện tiếp xúc Hiệu điện phụ thuộc vào chất vật dẫn nhiệt độ Hiệu ứng Thomson : Trong vật dẫn đồng A , điểm M N có nhiệt độ khác sẽ sinh sức điện động Sức điện động phụ thuộc vào chất vật dẫn nhiệt độ điểm Hiệu ứng Seebak : Nếu có mạch kín tạo thành từ vật dẫn A, B đầu chuyển tiếp có nhiệt độ khác T1 T2 Chúng tạo thành cặp nhiệt điện có sức điện động kết hiệu ứng Pelter Thomson gọi sức điện động Thomson Ưu điểm - Sức điện động đủ lớn (để dể dàng chế tạo dụng cụ đo thứ cấp) - Có đủ độ bền học hoá học nhiệt độ làm việc - Dễ kéo sợi - Có khả thay lẫn - Giá thành rẻ Câu : Nêu cấu tạo , nguyên lý, phạm vi sử dụng ưu nhược điểm cảm biến đo vị trí dịch chuyển kiểu biến trở? Cấu tạo : - Theo dạng hình học , cảm biến kiểu biến trở chia làm loại : cảm biến kiểu biển trở dịch chuyển thẳng cảm biến kiểu biển trở dịch chuyển tròn - Cảm biến gồm điện trở cố định , có chạy di chuyển Con chạy gắn học với đối tượng chuyển động cần nghiên cứu (được cách điện hoàn toàn với nhau) - Cấu tạo điện trở gồm có lõi làm vật liệu cách điện gốm ,sứ đồng ,nhôm phủ lớp cách điện tùy theo hình dạng biến trở Các biến trở thường đc chế tạo với giá trị khoảng kΩ đến 100k Ω, đạt tới MΩ - Nguyên lý hoạt động : - Làm việc dựa theo phương pháp cảm biến cung cấp tín hiệu hàm phụ thuộc vào vị trí phần tử cảm biến mà phần tử liên quan đến đối tượng cần xác định dịch chuyển Sự thay đổi tín hiệu sẽ cho biết độ dịch chuyển đối tượng (Nói cách khác: phần tử cảm biến gắn đối tượng cần đo Vị trí phần tử xác định dựa thay đổi tín hiệu thu Qua xác định độ dịch chuyển đối tượng) Ưu điểm - nguyên lý đo đơn giản không đòi hỏi mạch điện phúc tạp để xử lý tín hiệu Nhược điểm - Sự cọ sát với đối tượng chạy với điện trở gây mài mòn , tiếng ồn, số lần sử dụng hạn chế - chịu ảnh hưởng môi trường (bụi,bẩn) độ rộng thang đo hạn chế Câu 7: So sánh Encoder tương đối encoder tuyệt đối ? Encoder tương đối Cấu tạo vào nguyên lý hoạt động : - - Đĩa mã hóa gồm nhiều dải băng tạo xung , dải băng đc chia làm nhiều lỗ cách nhau(lỗ thay vật liệu suốt cho ánh sáng truyền qua ) Khi đĩa mã hóa quay , cứ qua lỗ ,cảm biến nhận đc tín hiệu từ đèn LED chiếu qua Encoder sẽ tăng lên giá trị biến đếm Thông thường với encoder tương đối có xung A, B Z Khi đĩa mã hóa quay , lỗ trống sẽ qua trục tia sáng xung A B trục tia sáng xung xuyên qua lỗ trống cảm biến sẽ cho tín hiệu mức , ngược lại cảm biến sẽ cho tín hiệu mức Số xung phát ra cảm biến số lỗ trống đĩa mã hóa Khi đĩa mã hóa quay đc vòng xung Z sẽ phát xung Dựa vào xung biết đc chiều quay động Ưu điểm : - tín hiệu dạng xung điện sử dụng dạng số có độ phân giải cao Nhược điểm : - Không thích hợp dụng trường có dao động lớn Không cho phép biết đc vị trí tuyệt đối vật Encoder tuyệt đối Cấu tạo vào nguyên lý hoạt động : Cấu tạo encoder tuyệt đối tương tự cấu tạo chung encoder , nhiên khác biệt với encoder tương đối phần tử đĩa mã hóa - Đĩa mã hóa đc chế tạo từ vật liệu suốt , mặt đĩa chia thành góc đường tròn đồng tâm ,trên đường tròn đồng tâm chia thành phần suốt ánh sáng xuyên qua phần tử mà ánh sáng xuyên qua đc (đc phủ lớp chắn sáng ) - Khi đĩa mã hóa quay , ánh sáng từ nguồn sáng chiếu tới đĩa mã hóa : + đối diện với tia sáng vùng diện tích suốt ánh sáng xuyên qua đĩa đến cảm biến quang ,lúc cảm biến , lúc cảm biến quang nhận đc tín hiêu mã nhị phân + đối diện với tia sáng vùng diện tích bị phủ lớp chắn sáng , ánh sáng không đến đc cảm biến quang , lúc cảm biến quang nhận đc tín hiệu mã nhị phân - Ưu điểm : - Tín hiệu dạng xung điện sử dụng dạng số Xác định xác vị trí tuyệt đối vật Thuận lợi cho trình tính toán giao tiếp chip xử lý Nhược điểm : - Chế tạo phức tạp dẫn tới giá thành cao encoder tương đối Câu : So sánh gia tốc kế áp điện gia tốc kế áp trở ? Gia tốc kế áp điện Cấu tạo nguyên lý hoạt động -Cấu tạo chung gia tốc kế áp điện gồm khối lượng rung M phần tử áp điện đặt giá đỡ cứng, toàn đặt vỏ hộp kín -Đo gia tốc theo hai hướng dọc theo trục nhạy cảm -Tuỳ thuộc vào chất lực tác dụng (nén, kéo cắt) cảm biến phải có phận khí tạo ứng lực học đặt trước lên phần tử áp điện để mở rộng dải đo gia tốc theo hai chiều -Có loại cảm biến áp điện: kiểu nén kiểu uốn cong : Kiểu nén: 1, có tần số cộng hưởng cao 2, kết cấu chắn 3, nhạy với ứng lực đế Kiểu uốn cong: cho độ nhạy cao tần số gia tốc rung đo bị hạn chế (độ nhạy cao giới hạn thang đo hạn chế) Gia tốc kế áp trơ Cấu tạo nguyên lý hoạt động Cấu tạo chung gia tốc kế áp trở gồm mỏng đàn hồi đầu gắn với giá đỡ, đầu gắn với khối lượng rung, có gắn từ đến áp trở mắc mạch cầu Wheatstone Dưới tác dụng gia tốc, đàn hồi bị uốn cong, gây nên biến dạng đầu đo cách trực tiếp gián tiếp qua khuếch đại Câu : Trình bày về áp suất nguyên lý đo áp suất ? Áp suất đơn vị đo -Áp suất đại lượng có giá trị tỉ số lực tác dụng vuông góc lên mặt với diện tích nó: -Đối với chất lỏng, khí (gọi chung chất lưu), áp suất thông số quan trọng xác định trạng thái nhiệt động học chúng -Trong công nghiệp, việc đo áp suất chất lưu có ý nghĩa lớn việc đảm bảo an toàn cho thiết bị giúp cho việc kiểm tra điều khiển hoạt động máy móc thiết bị có sử dụng chất lưu -Trong thực tế, nhu cầu đo áp suất đa dạng đòi hỏi cảm biến đo áp suất phải đáp ứng cách tốt cho trường hợp cụ thể -Trong hệ đơn vị quốc tế (SI) đơn vị áp suất pascal (Pa): Pa áp suất tạo lực có độ lớn 1N phân bố đồng diện tích 1m theo hướng pháp tuyến Ngoài đơn vị: bar, mmHg, atm, … Nguyên lý đo áp suất Chất lưu không chuyển động -Đối với chất lưu không chuyển động, áp suất chất lưu áp suất tĩnh Pt -Đo áp suất chất lưu thực chất xác định lực tác dụng lên diện tích thành bình -Đối với chất lưu không chuyển động chứa ống hở đặt thẳng đứng, áp suất tĩnh điểm cách bề mặt tự khoảng (h) xác định theo công thức: P =P0 + ρgh Trong đó: P0 áp suất khí Để đo áp suất tĩnh tiên hành theo phương pháp sau: - - Đo áp suất chất lưu lấy qua lỗ khoan thành bình nhờ cảm biến thích hợp: Trong trường hợp này, áp suất cần đo với áp suất thủy tĩnh cột chất lỏng mẫu tạo nên áp suất tác động lên vật trung gian có phần tử nhạy cảm với lực Đo trực tiếp biến dạng thành bình áp suất gây nên: người ta gắn thành bình cảm biến đo ứng suất để đo biến dạng thành bình Chất lưu chuyển động -Đối với chất lưu chuyển động, áp suất chất lưu tổng áp suất tĩnh áp suất động -Áp suất tĩnh tương ứng với áp suất gây nên chất lỏng không chuyển động, đo phương pháp Nguyên lý hoạt động: Dựa tượng cảm ứng điện từ (Định luật Faraday) Một dây dẫn điện phát sinh điện di chuyển từ trường Khi ion mang điện tích dịch chuyển chất lưu đường ống đường kính D với vận tốc v có hướng thẳng góc từ trường B Các ion trở thành dây dẫn nối điện cực cảm biến Kết xuất điện áp cực: e = BDv Câu 12 : Trình bày khái niệm phương pháp chuẩn cảm biến ? Khái niệm : Chuẩn cảm biến phép đo nhằm mục đích xác lập mối quan hệ giá trị s đo đại lượng điện đầu giá trị m đại lượng đo có tính đến yếu tố ảnh hưởng, sở xây dựng đường cong chuẩn dạng tường minh (đồ thị biểu thức đại số) Khi chuẩn cảm biến, với loạt giá trị đã biết xác mi m, đo giá trị tương ứng si s dựng đường cong chuẩn - Chuẩn đơn giản : Trong trường hợp đại lượng đo có một đại lượng vật lý nhất tác động lên một đại lượng đo xác định cảm biến sử dụng không nhạy với tác động đại lượng ảnh hưởng, người ta dùng phương pháp chuẩn đơn giản Thực chất chuẩn đơn giản đo giá trị đại lượng đầu ứng với giá xác định không đổi đại lượng đo đầu vào Việc chuẩn tiến hành theo hai cách: + Chuẩn trực tiếp: giá trị khác đại lượng đo lấy từ mẫu chuẩn phần tử so sánh có giá trị biết trước với độ xác cao +Chuẩn gián tiếp: kết hợp cảm biến cần chuẩn với cảm biến so sánh đã có sẵn đường cong chuẩn, hai đặt điều kiện làm việc Khi tác động lên hai cảm biến với giá trị đại lượng đo ta nhận giá trị tương ứng cảm biến so sánh cảm biến cần chuẩn Lặp lại tương tự với giá trị khác đại lượng đo cho phép ta xây dựng đường cong chuẩn cảm biến cần chuẩn - Chuẩn nhiều lần Khi cảm biến có phần tử bị trễ (trễ trễ từ), giá trị đo đầu phụ thuộc vào giá trị tức thời đại lượng cần đo đầu vào mà phụ thuộc vào giá trị trước của đại lượng Trong trường hợp vậy, người ta áp dụng phương pháp chuẩn nhiều lần tiến hành sau: + Đặt lại điểm cảm biến: đại lượng cần đo đại lượng đầu có giá trị tương ứng với điểm gốc, m=0 s=0 + Đo giá trị đầu theo loạt giá trị tăng dần đến giá trị cực đại đại lượng đo đầu vào + Lặp lại trình đo với giá trị giảm dần từ giá trị cực đại + Khi chuẩn nhiều lần cho phép xác định đường cong chuẩn theo hai hướng đo tăng dần đo giảm dần Câu 13 : Trình bày đặc trưng cảu cảm biến : độ phân giải , độ tuyển tính , giới hạn-phạm vi đo ? 1, Độ phân giải : -Độ phân giải thay đổi lớn giá trị đo mà không làm giá trị đầu cảm biến thay đổi -Nói cách khác giá trị đo thay đổi độ lớn độ phân giải mà không làm thay đổi giá trị đầu cảm biến 2, Độ tuyến tính : - Điều kiện tuyến tính : dải đo cảm biến có độ nhạy không phụ thuộc vào độ lớn đại lượng đo Trong chế độ tĩnh: độ tuyến tính thể đoạn đặc tuyến đáp ứng có dạng đường thẳng Trong chế độ động: độ tuyển tính thể không phụ thuộc vào đại lượng đo cảm biến đồng thời độ nhạy thông số định hồi đáp - Trong thực tế thử nghiệm cảm biến dù cho tuyến tính tập hợp kết không cho ta đường thẳng 3, Giới hạn – phạm vi đo - - Trong trình sử dụng, cảm biến chịu tác động ứng lực học, tác động nhiệt Khi tác động vượt ngưỡng cho phép, chúng sẽ làm thay đổi đặc trưng làm việc cảm biến Bởi sử dụng cảm biến, người sử dụng cần phải biết rõ giới hạn Vùng làm việc định danh : Vùng làm việc danh định tương ứng với điều kiện sử dụng bình thường cảm biến Vùng không gây nên hư hỏng : Vùng không gây nên hư hỏng vùng mà mà đại lượng đo đại lượng vật lý có liên quan đại lượng ảnh hưởng vượt qua ngưỡng vùng làm việc danh định nằm phạm vi không gây nên hư hỏng Vùng không phá hủy : Vùng không phá hủy vùng mà mà đại lượng đo đại lượng vật lý có liên quan đại lượng ảnh hưởng vượt qua ngưỡng vùng không gây nên hư hỏng nằm phạm vi không bị phá hủy, đặc trưng cảm biến bị thay đổi thay đổi mang tính không thuận nghịch Câu 14 : Cảm biến tích cực gì ? Khái niệm : Các cảm biến tích cực chế tạo dựa sở ứng dụng hiệu ứng vật lý biến đổi dạng lượng (nhiệt, bức xạ) thành lượng điện Dưới mô tả cách khái quát ứng dụng số hiệu ứng vật lý chế tạo cảm biến 1, Hiệu ứng nhiệt điện : Hai dây dẫn (M1) (M2) có chất hoá học khác hàn lại với thành mạch điện kín, nhiệt độ hai mối hàn T1 T2 khác nhau, mạch xuất suất điện động e(T1, T2) mà độ lớn phụ thuộc chênh lệch nhiệt độ T1 T2 Hiệu ứng nhiệt điện ứng dụng để đo nhiệt độ T1 biết trước nhiệt độ T2, thường chọn T = 0o C 2, Hiệu ứng hỏa điện : Một số tinh thể gọi tinh thể hoả điện (ví dụ tinh thể sulfate triglycine) có tính phân cực điện tự phát với độ phân cực phụ thuộc vào nhiệt độ, làm xuất mặt đối diện chúng điện tích trái dấu Độ lớn điện áp hai mặt phụ thuộc vào độ phân cực tinh thể hoả điện Ứng dụng để đo thông lượng bức xạ ánh sáng Khi ta chiếu chùm ánh sáng vào tinh thể hoả điện, tinh thể hấp thụ ánh sáng nhiệt độ tăng lên, làm thay đổi phân cực điện tinh thể Đo điện áp V ta xác định thông lượng ánh sáng F 3, Hiệu ứng áp điện : Một số vật liệu gọi chung vật liệu áp điện (như thạch anh chẳng hạn) bị biến dạng dước tác động lực học, mặt đối diện vật liệu xuất lượng điện tích trái dấu, gọi hiệu ứng áp điện 4, Hiệu ứng cảm ứng điện từ Khi dây dẫn chuyển động từ trường không đổi, dây dẫn xuất suất điện động tỷ lệ với từ thông cắt ngang dây đơn vị thời gian, nghĩa tỷ lệ với tốc độ dịch chuyển dây Tương tự vậy, khung dây đặt từ trường có từ thông biến thiên xuất suất điện động tỷ lệ với tốc độ biến thiên từ thông qua khung dây ứng dụng để xác định tốc độ dịch chuyển vật thông qua việc đo suất điện động cảm ứng 5, Hiệu ứng quang điện - Hiệu ứng quang dẫn: (hay gọi hiệu ứng quang điện nội) tượng giải phóng hạt dẫn tự vật liệu (thường bán dẫn) chiếu vào chúng bức xạ ánh sáng (hoặc bức xạ điện từ nói chung) có bước sóng nhỏ ngưỡng định - Hiệu ứng quang phát xạ điện tử: (hay gọi hiệu ứng quang điện ngoài) tượng điện tử giải phóng thoát khỏi bề mặt vật liệu tạo thành dòng thu lại nhờ tác dụng điện trường 6,Hiệu ứng quang - điện - từ Khi tác dụng từ trường B vuông góc với bức xạ ánh sáng, vật liệu bán dẫn chiếu sáng sẽ xuất hiệu điện theo hướng vuông góc với từ trường B hướng bức xạ ánh sáng 7,Hiệu ứng Hall : ứng dụng để xác định vị trí vật chuyển động Vật cần xác định vị trí liên kết học với nam châm, thời điểm, vị trí nam châm xác định giá trị từ trường B góc ? tương ứng với bán dẫn mỏng làm vật trung gian Vì vậy, hiệu điện VH đo hai cạnh bán dẫn hàm phụ thuộc vào vị trí vật không gian Câu 15 : Trình bày đặc trưng cảm biến : Độ nhạy , Độ nhanh – thời gian đáp ứng ? 1, Độ nhạy -Độ nhạy S cảm biến (xung quanh giá trị mi đại lượng đo) xác định tỷ số biến thiên Δs đại lượng đầu biến thiên Δm tương ứng đại lượng đo đầu vào quanh giá trị đó: S= -Để phép đo đạt độ xác cao, thiết kế sử dụng cảm biến cần cho độ nhạy S không đổi, nghĩa phụ thuộc vào yếu tố sau: +Giá trị đại lượng cần đo m tần số thay đổi +Thời gian sử dụng +Ảnh hưởng đại lượng vật lý khác (không phải đại lượng đo) môi trường xung quanh Thông thường nhà sản xuất cung cấp giá trị độ nhạy S tương ứng với điều kiện làm việc định cảm biến 2, Độ nhanh - thời gian đáp ứng -Độ nhanh đặc trưng cảm biến cho phép đánh giá khả theo kịp thời gian đại lượng đầu đại lượng đầu vào biến thiên -Thời gian đáp ứng đại lượng sử dụng để xác định giá trị số độ nhanh Câu 16 : Trình bày phương pháp phân loại cảm biến ? 1, Phân loại theo thông số mô hình mạch thay : + Cảm biến tích cực có đầu nguồn áp nguồn dòng + Cảm biến thụ động đặc trưng thông số R, L, C, M tuyến tính phi tuyến 2,Theo phạm vi sử dụng : - Công nghiệp - Nghiên cứu khoa học - Môi trường, khí tượng - Thông tin, viễn thông - Nông nghiệp- Dân dụng - Giao thông - Vũ trụ - Quân 3,Theo tính cảm biến : - Độ nhạy - Độ xác - Độ phân giải - Độ chọn lọc - Độ tuyến tính - Công suất tiêu thụ - Dải tần - Khả tải - Tốc độ đáp ứng - Độ ổn định - Tuổi thọ Điều kiện môi trường - Kích thước, trọng lượng- Độ trễ 4,Theo nguyên lý chuyển đổi giữa đáp ứng kích thích : Hiện tượng Chuyển đổ vật lý -Nh Hoá học -Biế Sinh học - Bi 5, Theo dạng kích thích Âm - Biên pha, phân cực - Phổ - Tốc độ truyền sóng Điện - Điện tích, dòng điện - Điện thế, điện áp - Điện trường (biên, pha, phân cực, phổ) - Điện dẫn, số điện môi Từ - Từ trường (biên, pha, phân cực, phổ) - Từ thông, cường độ từ trường - Độ từ thẩm Quang - Biên, pha, phân cực, phổ - Tốc độ truyền - Hệ số phát xạ, khúc xạ - Hệ số hấp thụ, hệ số bức xạ Cơ - Vị trí - Lực, áp suất - Gia tốc, vận tốc - Ứng suất, độ cứng - Mô men - Khối lượng, tỉ trọng - Vận tốc chất lưu, độ nhớt Nhiệt - Nhiệt độ - Thông lượng - Nhiệt dung, tỉ nhiệt Bức xạ - Kiểu - Năng lượng - Cường độ Câu 17 : Thế đường cong chuẩn ? trình bày phương pháp chuẩn nhiều lần ? Đường cong chuẩn cảm biến đường cong biểu diễn phụ thuộc đại lượng điện (s) đầu cảm biến vào giá trị đại lượng đo (m) đầu vào Đường cong chuẩn biểu diễn biểu thức đại số dạng s = F(m), đồ thị hình 1.1a a) Dạng đường cong chuẩn b) Đường cong chuẩn cảm biến tuyến tính Dựa vào đường cong chuẩn cảm biến, ta xác định giá trị m i chưa biết m thông qua giá trị đo si s Để dễ sử dụng, người ta thường chế tạo cảm biến có phụ thuộc tuyến tính đại lượng đầu đại lượng đầu vào, phương trình s= F(m) có dạng s = am +b với a, b hệ số, đường cong chuẩn đường thẳng (hình 1.1b) Phương pháp chuẩn nhiều lần : Khi cảm biến có phần tử bị trễ (trễ trễ từ), giá trị đo đầu phụ thuộc vào giá trị tức thời đại lượng cần đo đầu vào mà phụ thuộc vào giá trị trước của đại lượng Trong trường hợp vậy, người ta áp dụng phương pháp chuẩn nhiều lần tiến hành sau: - Đặt lại điểm cảm biến: đại lượng cần đo đại lượng đầu có giá trị tương ứng với điểm gốc, m=0 s=0 - Đo giá trị đầu theo loạt giá trị tăng dần đến giá trị cực đại đại lượng đo đầu vào - Lặp lại trình đo với giá trị giảm dần từ giá trị cực đại Khi chuẩn nhiều lần cho phép xác định đường cong chuẩn theo hai hướng đo tăng dần đo giảm dần Câu 18: Lập bảng so sánh về nguyên lý hoạt động,tín hiệu ,đặc điểm vật lý loại cảm biến đo áp suất chất lưu: kiểu điện dung,kiểu điện cảm,kiểu điện trở tenxo? Nếu cần đo áp suất đường ống dẫn nhiên liệu cho động thì chọn loại cb nào?tại sao? Đặc tính vật lý Điện dung Điện cảm Ten xơ Chịu ảnh hưởng môi trường: độ ẩm,bụi bẩn,nhiệt độ Chịu ảnh hưởng điện trường, rung Chịu ảnh hưởng nhiệt độ(đã khắc phục) chịu ảnh hưởng chịu ảnh hưởng gia tốc môi trường (nhiệt độ,độ ẩm,bụi bẩn) kích thước chịu ảnh hưởng rung, điện trường, bụi bẩn, độ ẩm Nhỏ gọn,dễ lắp đặt Sử dụng cảm biến Đo áp suất đường Đo áp suất Đo áp suất phù hợp ống khí ga ống dầu động Nếu đo áp suất đường ống dẫn nhiên liệu cho động dùng cảm biến kiểu điện trở tenxo Vì :cảm biến kiểu điện trở tenxo chịu ảnh hưởng rung,độ ẩm,bụi bẩn đặc điểm chịu ảnh hưởng nhiệt độ đã khắc phục Câu 19 : Phân tích đặc trưng chủ yếu đầu đo điện trở kim loại dùng đo biến dạng ? - Đầu đo điện trở kim loại có cấu tạo dạng lưới Đối với đầu đo dạng lưới dây, làm dây điện trở có tiết diện tròn tiết diện chữ nhật Đầu đo dạng lưới màng in -Khi đo cảm biến gắn vào bề mặt cấu trúc cần khảo sát, kết cảm biến chịu dạng biến dạng cấu trúc Các đặc trưng chủ yếu: - Điện trở suất : điện trở vật liệu làm dây phải đủ lớn để dây không dài làm tăng kích thước cảm biến tiết diện dây không bé làm giảm dòng đo dẫn đến làm giảm độ nhạy - Hệ số đầu đo: thông thường K = - 3, ngoại trừ isoelastic có K = 3,5 platinvonfram K = 4,1 - Ảnh hưởng lực đến độ tuyến tính: giới hạn đàn hồi, hệ số đầu đo không đổi quan hệ tuyến tính điện trở biến dạng Ngoài giới hạn đàn hồi, Δl/l > 0,5% - 20% tuỳ theo vật liệu, hệ số đầu đo K ≈ - Ảnh hưởng nhiệt độ: nói chung K chịu ảnh hưởng nhiệt độ, ngoại trừ isoelastic Trong khoảng nhiệt độ từ - 100oC ÷ 300oC thay đổi hệ số đầu đo K theo nhiệt độ biểu diễn biểu thức:K(T) = K0 - hệ số đầu đo nhiệt độ chuẩn T0 (thường T0 = 25oC) αK - hệ số, phụ thuộc vật liệu Với Nichrome V α K = -0,04%/oC, constantan αK = +0,01%/oC - Độ nhạy ngang: nhánh dọc có điện trở R L cảm biến có đoạn nhánh ngang có tổng độ dài lt, điện trở Rt, điện trở tổng cộng cảm biến R = RL + Rt Trong trình biến dạng đoạn ngang bị biến dạng, Rt thay đổi làm cho R thay đổi Tuy nhiên R t [...]... bản cảu cảm biến : độ phân giải , độ tuyển tính , giới hạn-phạm vi đo ? 1, Độ phân giải : -Độ phân giải là sự thay đổi lớn nhất của giá trị đo mà không làm giá trị đầu ra của cảm biến thay đổi -Nói cách khác là giá trị được đo có thể thay đổi bằng độ lớn của độ phân giải mà không làm thay đổi giá trị đầu ra của cảm biến 2, Độ tuyến tính : - Điều kiện tuyến tính : trong dải đo nếu 1 cảm biến có độ... Phương pháp đo không tiếp xúc:Khi đo cảm biến không tiếp xúc với môi trường đo,phép đo dựa vào sự phụ thuộc của bức xạ nhiệt của môi trường đo vào nhiệt độ  Đo bằng hỏa kế bức xạ  Đo bằng hỏa kế quang + Phân loại cảm biến đo nhiệt độ: Cảm biến đo nhiệt độ được chia làm 2 nhóm: • Cảm biến tiếp xúc :cảm biến tiếp xúc với môi trường đo gồm:  Cảm biến giãn nở (nhiệt kế giãn nở)  Cảm biến điện trở... hệ chặt chẽ với nhau, bằng cách đo biến dạng ta có thể tính được ứng lực tác động lên kết cấu Để đo biến dạng người ta sử dụng các cảm biến biến dạng hay còn gọi là đầu đo biến dạng Hiện nay sử dụng phổ biến hai loại đầu đo biến dạng: - Đầu đo điện trở: đây là loại đầu đo dùng phổ biến nhất Chúng được chế tạo từ vật liệu có điện trở biến thiên theo mức độ biến dạng, với kích thước nhỏ từ vài... cảm biến luôn chịu tác động của ứng lực cơ học, tác động nhiệt Khi các tác động này vượt quá ngưỡng cho phép, chúng sẽ làm thay đổi đặc trưng làm việc của cảm biến Bởi vậy khi sử dụng cảm biến, người sử dụng cần phải biết rõ các giới hạn này Vùng làm việc định danh : Vùng làm việc danh định tương ứng với những điều kiện sử dụng bình thường của cảm biến Vùng không gây nên hư hỏng : Vùng không... là đặc trưng của cảm biến cho phép đánh giá khả năng theo kịp về thời gian của đại lượng đầu ra khi đại lượng đầu vào biến thiên -Thời gian đáp ứng là đại lượng sử dụng để xác định giá trị số của độ nhanh Câu 16 : Trình bày các phương pháp phân loại cảm biến ? 1, Phân loại theo thông số của mô hình mạch thay thế : + Cảm biến tích cực có đầu ra là nguồn áp hoặc nguồn dòng + Cảm biến thụ động được... biến thụ động được đặc trưng bằng các thông số R, L, C, M tuyến tính hoặc phi tuyến 2,Theo phạm vi sử dụng : - Công nghiệp - Nghiên cứu khoa học - Môi trường, khí tượng - Thông tin, viễn thông - Nông nghiệp- Dân dụng - Giao thông - Vũ trụ - Quân sự 3,Theo tính năng các bộ cảm biến : - Độ nhạy - Độ chính xác - Độ phân giải - Độ chọn lọc - Độ tuyến tính - Công suất tiêu thụ - Dải tần - Khả năng... lần ? Đường cong chuẩn cảm biến là đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của đại lượng điện (s) ở đầu ra của cảm biến vào giá trị của đại lượng đo (m) ở đầu vào Đường cong chuẩn có thể biểu diễn bằng biểu thức đại số dưới dạng s = F(m), hoặc bằng đồ thị như hình 1.1a a) Dạng đường cong chuẩn b) Đường cong chuẩn của cảm biến tuyến tính Dựa vào đường cong chuẩn của cảm biến, ta có thể xác định giá trị... một giá trị của đại lượng đo ta nhận được giá trị tương ứng của cảm biến so sánh và cảm biến cần chuẩn Lặp lại tương tự với các giá trị khác của đại lượng đo cho phép ta xây dựng được đường cong chuẩn của cảm biến cần chuẩn - Chuẩn nhiều lần Khi cảm biến có phần tử bị trễ (trễ cơ hoặc trễ từ), giá trị đo được ở đầu ra phụ thuộc không những vào giá trị tức thời của đại lượng cần đo ở đầu vào mà... độ nhạy không phụ thuộc vào độ lớn của đại lượng đo Trong chế độ tĩnh: độ tuyến tính thể hiện là các đoạn đặc tuyến đáp ứng có dạng đường thẳng Trong chế độ động: độ tuyển tính thể hiện là sự không phụ thuộc vào đại lượng đo của cảm biến đồng thời độ nhạy và các thông số quyết định hồi đáp - Trong thực tế khi thử nghiệm cảm biến dù được cho là tuyến tính nhất thì tập hợp kết quả cũng không bao giờ... lý có liên quan và các đại lượng ảnh hưởng vượt qua ngưỡng của vùng làm việc danh định nhưng vẫn còn nằm trong phạm vi không gây nên hư hỏng Vùng không phá hủy : Vùng không phá hủy là vùng mà khi mà các đại lượng đo hoặc các đại lượng vật lý có liên quan và các đại lượng ảnh hưởng vượt qua ngưỡng của vùng không gây nên hư hỏng nhưng vẫn còn nằm trong phạm vi không bị phá hủy, các đặc trưng của cảm biến

Ngày đăng: 04/04/2016, 11:43

Từ khóa liên quan

Mục lục

  • Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

  • Áp suất và đơn vị đo

    • 5, Hiệu ứng quang điện

    • 6,Hiệu ứng quang - điện - từ

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan