Chuyển đổi đo lường là dụng cụ dùng để tạo một quan hệ đơn trị giữa hai đại lượng vật lí với một độ chính xác nhất định Cảm biến là chuyển đổi đo lường được đặt trong một khối hình học có kích thước nhất định và có các đầu nối tín hiệu ra.
Chương 4: CHUYỂN ĐỔI ĐO LƯỜNG KHÁI NIỆM CHUNG Chuyển đổi sơ cấp Cảm biến Sensor Chuyển đổi đo lường dụng cụ dùng để tạo quan hệ đơn trị hai đại lượng vật lí với độ xác định Cảm biến chuyển đổi đo lường đặt khối hình học có kích thước định có đầu nối tín hiệu Chuyển đổi điện trở Dùng để đo đại lượng (di chuyển, góc quay) dựa biến đổi điện trở chuyển đổi Biến trở làm dây điện trở hay điện trở Vật liệu thường dùng Mn Giá trị không thay đổi theo nhiệt độ • The output voltage depends on the wiper position and therefore is a function of the shaft position • In figure below, the output voltage Eout is a fraction of ET, depending on the position of the wiper • The element is considered perfectly linear if the resistance of the transducer is distributed uniformly along the length of travel of wiper Eout R2 ET R1 R2 Ví dụ Một chuyển đổi điện trở dài 5.5 cm dùng mạch hình vẽ Điện trở tổng 4.7kΩ Nguồn cung cấp ET= 3V Con trượt có vị trí 0.9 cm tính từ điểm B, điện áp Eout? Ứng dụng chuyển đổi điện trở Đo di chuyển thẳng (2-3mm) di chuyển góc đối tượng đo Đo lực, áp suất, gia tốc,… Đo đại lượng biến thiên với tần số không lớn 5Hz Chuyển đổi điện trở-lực tenzo R=l/S R R R R l S l S R l S l S R R l S Có thể thay đổi tham số , l, S để thay đổi R Thông thường ta quan tâm đến S l, coi không đổi Mạch đo dùng tenzo thường mạch cầu • Cầu cân bằng: R1/R2=R3/R4; thường chọn R10=R20=R3=R4=R0 • Khi cân bằng: R1=R0+r; R2=R0-r Ura=(U/2)-(U/2R0)(R0+r)=(U/2R0)r Nếu có điện trở biến đổi: R1=R0-r thì: UR0 U U r U (2 R0 r ) 2(2 R0 r ) Nếu coi R0 >>r dùng tenzo, độ nhạy ½ dùng tenzo đối xứng Một số dạng cảm biến lực thực tế Những cảm biến lực chế tạo với dải đo từ vài gam đến vài chục Một số dạng cảm biến lực Những cảm biến lực dùng để đo lực lớn Ví dụ 0C: 10 tan 0.1 20 0.17 30 0.27 40 0.5 50 0.8 60 1.3 70 1.9 80 3.2 Nhiệt độ môi trường 300C, nhiệt độ hiển thị 650C Xác định nhiệt độ thực tế điểm đo Tại 650C, tan = 1,6 0,27 t 65 30 700 C 1,6 ' Chuyển đổi nhiệt điện trở RTD-Resistance Temperature Detector R(t ) R(t0 ) at bt ct Với nhiệt điện trở kim loại thường tính đến bậc Với nhiệt điện trở bán dẫn tính đến bậc cao tuỳ cấp xác (thực tế giải tích theo hàm mũ) Hình ảnh số RTD Đo nhiệt độ phương pháp hồng ngoại Chuyển đổi tĩnh điện – áp điện q d1 Fx y q d1 Fy x Nguyên tắc hoạt động: dựa hiệu ứng áp điện Loại đo lực động Các ứng dụng Loadcell Chuyển đổi áp điện - điện dung • The capacitance of a parallel plate is given by: k= dielectric constant A= area of the plate o =8.854x10-12 F/m o d= plate spacing kA C d • Since the capacitance in inversely proportional to the spacing of the parallel plates, any variations in d will cause a variation in capacitance Ví dụ: An electrode-diaphragm pressure transducer has plates whose area is 5x10-3 m2 and distance between plates is 1x10-3 Calculate its capacitance if it measures air pressure with k=1 Chuyển đổi áp điện - điện dung Chuyển đổi điện dung thường dùng môi trường dung dịch điện phân, kể tiếp xúc không tiếp xúc Một số loại cảm biến thực tế Một số loại cảm biến thực tế Chuyển đổi điện hóa Chuyển đổi điện hóa dùng để đo đại lượng hóa học sở lí thuyết: dựa tượng hóa điện xảy cho dòng điện qua dung dịch điện phân trình ôxy hóa khử điện cực Hiện tượng phân li 1/Ω.m H2SO4 V[...]... cao hơn •Dùng đo khoảng cách hay dao động Chuyển đổi điện từ - áp từ L s l 1 L0 s l 1 l / l 2 Dựa vào sự biến đổi của độ từ thẩm, tiết diện, chiều dài làm việc của mạch từ theo lực để đo lực Chủ yếu là đo biến dạng Mạch đo của chuyển đổi áp từ Chuyển đổi cảm ứng d dx E S dt dt dx da E Ba l Ba S a dt dt E là suất điện động cảm ứng, x hay a là khoảng dịch chuyển hay góc... Ba S a dt dt E là suất điện động cảm ứng, x hay a là khoảng dịch chuyển hay góc quay của chuyển đổi Loại này dùng để đo tốc độ quay, góc quay, chuyển động thẳng, lực… Chuyển đổi nhiệt điện E f (t1 ) f (t2 ) t2 t1 t2 Dùng để đo nhiệt độ đối tượng Nguyên lí hoạt động: tham số của chuyển đổi bị biến đổi theo nhiệt độ Loại thứ nhất là cặp nhiệt Lưu ý vấn đề hiệu chỉnh theo nhiệt độ (qui... 1x10-3 Calculate its capacitance if it measures air pressure with k=1 Chuyển đổi áp điện - điện dung Chuyển đổi điện dung thường dùng trong môi trường dung dịch điện phân, kể cả tiếp xúc và không tiếp xúc Một số loại cảm biến trong thực tế Một số loại cảm biến trong thực tế Chuyển đổi điện hóa 1 Chuyển đổi điện hóa dùng để đo các đại lượng trong hóa học 2 cơ sở lí thuyết: dựa trên hiện tượng... tại điểm đo Tại 650C, tan = 1,6 0,27 t 65 30 700 C 1,6 ' 1 Chuyển đổi nhiệt điện trở RTD-Resistance Temperature Detector R(t ) R(t0 ) 1 at bt 2 ct 3 Với nhiệt điện trở kim loại thường tính đến bậc 3 Với nhiệt điện trở bán dẫn tính đến bậc cao hơn tuỳ cấp chính xác (thực tế giải tích là theo hàm mũ) Hình ảnh của một số RTD Đo nhiệt độ bằng phương pháp hồng ngoại Chuyển đổi tĩnh.. .Chuyển đổi điện từ - điện cảm W 2 W 2 0 s L R L S W 2 0 0 W 2 0 s0 s 2 0 L L0 0 1 0 2 * Loại này thường dùng đo khoảng cách, độ rung của các gối đỡ các thiết bị điện Coi tiết diện làm việc s không đổi Chuyển đổi điện từ - hỗ cảm i I sin t E W1W2 0s I K s ... Chuyển đổi tĩnh điện – áp điện q d1 Fx y q d1 Fy x Nguyên tắc hoạt động: dựa trên hiệu ứng áp điện Loại này chỉ đo được lực động Các ứng dụng Loadcell Chuyển đổi áp điện - điện dung • The capacitance of a parallel plate is given by: k= dielectric constant A= area of the plate o =8.854x10-12 F/m o d= plate spacing kA C d • Since the capacitance in inversely proportional to the spacing of the parallel... 1 t t1 t2 tan 2 ' 1 t1 t’1 Thường trên đồng hồ đo nhiệt, người chế tạo ghi sẵn giá trị nhiệt độ và tan nhiệt độ môi trường thường được xác định bởi một dụng cụ khác hoặc ước lượng Từ đó suy ra nhiệt độ thực đo theo đặc tính Các dụng cụ đo nhiệt điện tử được ghi sẵn đặc tính hiệu chỉnh trong bộ nhớ Ví dụ 0C: 10 tan 0.1 20 0.17 30 0.27 40 0.5 50 0.8 60 1.3 70 1.9 80 3.2 Nhiệt độ môi trường... đại lượng trong hóa học 2 cơ sở lí thuyết: dựa trên hiện tượng hóa điện xảy ra khi cho dòng điện đi qua dung dịch điện phân hoặc do quá trình ôxy hóa khử các điện cực 3 Hiện tượng phân li 1/Ω.m H2SO4 V