TỔNG QUAN VỀ DỤNG CỤ ĐO1.1. Quá trình đo lường, định nghĩa phép đo. Trong quá trình nghiên cứu khoa học nói chung và cụ thể là từ việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo, thử nghiệm cho đến khi vận hành, sữa chữa các thiết bị, các quá trình công nghệ… đều yêu cầu phải biết rõ các thông số của đối tượng để có các quyết định phù hợp. Sự đánh giá các thông số quan tâm của các đối tượng nghiên cứu được thực hiện bằng cách đo các đại lượng vật lý đặc trưng cho các thông số đó. Định nghĩa phép đo: Đo lường là một quá trình đánh giá định lượng đại lượng cần đo để có kết quả bằng số so với đơn vị đo. Kết quả đo lường (Ax) là giá trị bằng số, được định nghĩa bằng tỉ số giữa đại lượng cần đo (X) và đơn vị đo (Xo): Ax = XXo. Quá trình đo lường: quá trình đo là quá trình xác định tỉ số: AX = X (1.1)XOTừ (1.1) có phương trình cơ bản của phép đo: X = Ax .Xo , chỉ rõ sự so sánh X so với Xo, như vậy muốn đo được thì đại lượng cần đo X phải có tính chất là các giá trị của nó có thể so sánh được, khi muốn đo một đại lượng không có tính chất so sánh được thường phải chuyển đổi chúng thành đại lượng có thể so sánh được.
GIÁO ÁN_KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VÀ ĐỊNH NGHĨA Nguyễn Thị Canh Lớp CĐ – ĐH hóa K10 MỞ ĐẦU Môn học kỹ thuật đo trình bày kiến thức kỹ thuật đo, giới thiệu phép đo để ứng dụng cho ngành sản xuất công nghiệp Cung cấp cho sinh viên kiến thức chuyên sâu kỹ thuật đo lường Trình bày dụng cụ đo, nguyên lý đo phương pháp đo thông số Trên sở đó, người học biết cách sử dụng dụng cụ đo xử lý kết đo công việc sau GV: Lê Quốc Huy_Bộ môn TĐ-ĐL_Khoa Điện Đề tài: tìm hiểu dụng cụ đo nhiệt theo nhiệt xạ GIÁO ÁN_KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VÀ ĐỊNH NGHĨA Nguyễn Thị Canh Lớp CĐ – ĐH hóa K10 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ DỤNG CỤ ĐO 1.1 Quá trình đo lường, định nghĩa phép đo Trong trình nghiên cứu khoa học nói chung cụ thể từ việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo, thử nghiệm vận hành, sữa chữa thiết bị, trình công nghệ… yêu cầu phải biết rõ thông số đối tượng để có định phù hợp Sự đánh giá thông số quan tâm đối tượng nghiên cứu thực cách đo đại lượng vật lý đặc trưng cho thông số - Định nghĩa phép đo: Đo lường trình đánh giá định lượng đại lượng cần đo để có kết số so với đơn vị đo Kết đo lường (Ax) giá trị số, định nghĩa tỉ số đại lượng cần đo (X) đơn vị đo (X o): Ax = X/Xo - Quá trình đo lường: trình đo trình xác định tỉ số: X AX = (1.1) XO Từ (1.1) có phương trình phép đo: X = A x Xo , rõ so sánh X so với Xo, muốn đo đại lượng cần đo X phải có tính chất giá trị so sánh được, muốn đo đại lượng tính chất so sánh thường phải chuyển đổi chúng thành đại lượng so sánh - Đo lường học: ngành khoa học chuyên nghiên cứu phương pháp để đo đại lượng khác nhau, nghiên cứu mẫu đơn vị đo GV: Lê Quốc Huy_Bộ môn TĐ-ĐL_Khoa Điện Đề tài: tìm hiểu dụng cụ đo nhiệt theo nhiệt xạ GIÁO ÁN_KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VÀ ĐỊNH NGHĨA Nguyễn Thị Canh Lớp CĐ – ĐH hóa K10 - Kĩ thuật đo lường: ngành kĩ thuật chuyên nghiên cứu áp dụng thành đo lường học vào phục vụ sản xuất đời sống Như trình đo lường cần phải quan tâm đến: đại lượng cần đo X (các tính chất nó), đơn vị đo X O phép tính toán để xác định tỉ số (1.1) để có phương pháp xác định kết đo lường AX thỏa mãn yêu cầu 1.2 Các đặc trưng kỹ thuật đo Mục đích trình đo lường tìm kết đo lường AX, nhiên đẻ kết đo lường A X thỏa mãn yêu cầu đặt để sử dụng đòi hỏi phải nằm vững đặc trưng trình đo lường Các đặc trưng kĩ thuật đo lường gồm: - Đại lượng cần đo - Điều kiện đo - Đơn vị đo - Phương pháp đo - Kết đo - Thiết bị đo - Người quan sát thiết bị thu nhận kết đo GV: Lê Quốc Huy_Bộ môn TĐ-ĐL_Khoa Điện Đề tài: tìm hiểu dụng cụ đo nhiệt theo nhiệt xạ 1.2.1 Đại lượng đo - Định nghĩa: đại lượng đo thông số đặc trưng cho đại lượng vật lý cần đo Mỗi trình vật lý có nhiều thông số trường hợp cụ thể quan tâm đến thông số đại lượng vật lý định - Phân loại đại lượng đo: phân loại theo chất đại lượng đo, theo tính chất thay đổi đại lượng đo, theo cách biến đổi đại lượng đo Phân loại theo chất đối tượng đo: - Đại lượng đo điện: đại lượng đo có tính chất điện, tức có đặc trưng mang chất điện, ví dụ: điện tích, điện áp, dòng điện, trở kháng o Đại lượng đo không điện: đại lượng đo tính chất điện, ví dụ: nhiệt độ, độ dài, khối lượng … - Đại lượng đo lượng: đại lượng đo mang lượng, ví dụ: sức điện động, điện áp, dòng điện, từ thông, cường độ từ trường … - Đại lượng đo thông số: thông số mạch điện, ví dụ: điện trở, điện cảm, điện dung … - Đại lượng đo phụ thuộc thời gian: chu kì, tần số … Phân loại theo tính chất thay đổi đại lượng đo: - Đại lượng đo tiền định: đại lượng đo biết trước qui luật thay đổi theo thời gian Ví dụ: dòng điện dân dụng i đại lượng tiền định biết trước qui luật thay đổi theo thời gian hàm hình sin theo thời gian, có tần số ω=2πf=314 rad/s, biên độ I, góc pha ban đầu φ - Đại lượng đo ngẫu nhiên: đại lượng đo có thay đổi theo thời gian không theo qui luật Trong thực tế đa số đại lượng đo đại lượng ngẫu nhiên, nhiên tùy yêu cầu kết đo tùy tần số thay đổi đại lượng đo xem gần đại lượng đo ngẫu nhiên tiền định phải sử dụng phương pháp đo lường thống kê - Phân loại theo cách biến đổi đại lượng đo: - Đại lượng đo liên tục (đại lượng đo tương tự-analog): đại lượng đo biến đổi thành đại lượng đo khác tương tự với Tương ứng có dụng cụ đo tương tự, ví dụ: ampe mét có kim thị, vônmét có kim thị … - Đại lượng đo số (digital): đại lượng đo biến đổi từ đại lượng đo tương tự thành đại lượng đo số Tương ứng có dụng cụ đo số, ví dụ: ampe mét thị số, vônmét thị số… Hầu hết đại lượng đo qua công đoạn xử lý (bằng phương tiện xử lý: sensor) để chuyển thành đại lượng đo điện tương ứng - Tín hiệu đo: Tín hiệu đo loại tín hiệu mang đặc tính thông tin đại lượng đo Trong trường hợp cụ thể tín hiệu đo tín hiệu mang thông tin giá trị đại lượng đo lường, nhiều trường hợp xem tín hiệu đo đại lượng đo Hình 1.1 Các dạng tín hiệu a Liên tục; b Lượng tử; c Rời rạc; d Rời rạc lượng tử (số) 1.2.2 Điều kiện đo Đại lượng đo chịu ảnh hưởng định môi trường sinh nó, kết đo phụ thuộc chặt chẽ vào môi trường thực phép đo, điều kiện môi trường bên như: nhiệt độ, độ ẩm không khí, từ trường bên ngoài…ảnh hưởng lớn đến kết đo Để kết đo đạt yêu cầu phải thực phép đo điều kiện xác định, thường phép đo đạt kết theo yêu cầu thực điều kiện chuẩn điều kiện qui định theo tiêu chuẩn quốc gia theo qui định nhà sản xuất thiết bị đo Khi thực phép đo cần phải xác định điều kiện đo để có phương pháp đo phù hợp 1.2.3 Đơn vị đo - Định nghĩa: Đơn vị đo giá trị đơn vị tiêu chuẩn đại lượng đo quốc tế qui định mà quốc gia phải tuân thủ Ví dụ: đại lượng đo độ dài đơn vị đo m (mét), inch, dặm…; đại lượng đo khối lượng có đơn vị đo kg(kilôgam), aoxơ(ounce), pound… Trên giới người ta chế tạo đơn vị tiêu chuẩn gọi chuẩn Hệ thống đơn vị chuẩn quốc tế hệ SI, thành lập năm 1960, đơn vị xác định: đơn vị chiều dài mét(m); đơn vị khối lượng kilôgam(kg); đơn vị thời gian giây(s); đơn vị cường độ dòng điện ampe(A); đơn vị nhiệt độ kelvin(K); đơn vị cường độ ánh sáng nến candela(Cd); đơn vị số lượng vật chất môn(mol) Các đại lượng Tên đơn vị Độ dài mét Khối lượng kilôga m Thời gian giây Dòng điện ampe Nhiệt độ Kelvin Số lượng vật môn Kí hiệu m kg s A K Mol chất Cường độ ánh sáng a Canđêl Cd 1.2.4 Thiết bị đo phương pháp đo - Thiết bị đo: Định nghĩa: thiết bị đo thiết bị kĩ thuật dùng để gia công tín hiệu mang thông tin đo thành dạng tiện lợi cho người quan sát Những tính chất thiết bị đo có ảnh hưởng đến kết sai số phép đo Phân loại: gồm thiết bị mẫu, chuyển đổi đo lường, dụng cụ đo lường, tổ hợp thiết bị đo lường hệ thống thông tin đo lường , loại thiết bị thực chức riêng trình đo lường - Phương pháp đo: Định nghĩa: phương pháp đo việc phối hợp thao tác trình đo, bao gồm thao tác: xác định mẫu thành lập mẫu, so sánh, biến đổi, thể kết hay thị Các phương pháp đo khác phụ thuộc vào phương pháp nhận thông tin đo nhiều yếu tố khác đại lượng đo lớn hay nhỏ, điều kiện đo, sai số, yêu cầu… Phân loại: thực tế thường phân thành hai loại phương pháp đo: Phương pháp đo biến đổi thẳng Phương pháp đo so sánh 1.2.5 Người quan sát - Định nghĩa: người quan sát người thực phép đo gia công kết đo - Nhiệm vụ người quan sát thực phép đo: Chuẩn bị trước đo: phải nắm phương pháp đo, am hiểu thiết bị đo sử dụng, kiểm tra điều kiện đo, phán đoán khoảng đo để chọn thiết bị phù hợp, chọn dụng cụ đo phù hợp với sai số yêu cầu phù hợp với môi trường xung quanh Trong đo: phải biết điều khiển trình đo để có kết mong muốn Sau đo: nắm phương pháp gia công kết đo để gia công kết đo Xem xét kết đo đạt yêu cầu hay chưa, có cần phải đo lại hay phải đo nhiều lần theo phương pháp đo lường thống kê 1.2.6 Kết đo - Định nghĩa: kết đo số kèm theo đơn vị đo hay đường cong ghi lại trình thay đổi đại lượng đo theo thời gian Kết đo giá trị thực đại lượng cần đo mà coi giá trị ước lượng đại lượng cần đo, nghĩa giá trị xác định thực nghiệm nhờ thiết bị đo Giá trị gần với giá trị thực mà điều kiện coi giá trị thực Để đánh giá sai lệch giá trị ước lượng giá trị thực người ta sử dụng khái niệm sai số phép đo, hiệu giá trị thực giá trị ước lượng Từ sai số đo đánh giá phép đo có đạt yêu cầu hay không Kết đo gia công theo thuật toán (angôrit) định tay máy tính để có kết mong muốn 1.3 Phân loại phương pháp đo Tùy thuộc vào đối tượng đo, điều kiện đo độ xác yêu cầu phép đo mà người quan sát phải biết chọn phương pháp đo khác để thực tốt trình đo lường Có thể có nhiều phương pháp đo khác thực tế thường phân thành loại phương pháp đo phương pháp đo biến đổi thẳng phương pháp đo kiểu so sánh 1.3.1 Phương pháp đo biến đổi thẳng - Định nghĩa: phương pháp đo có sơ đồ cấu trúc theo kiểu biến đổi thẳng, nghĩa khâu phản hồi - Quá trình thực hiện: Đại lượng cần đo X qua khâu biến đổi để biến đổi thành số NX , đồng thời đơn vị đại lượng đo X O biến đổi thành số NO Tiến hành trình so sánh đại lượng đo đơn vị (thực phép chia NX/NO), Thu kết đo: AX = X/XO = NX/NO Hình 1.2 Lưu đồ phương pháp đo biến đổi thẳng Quá trình gọi trình biến đổi thẳng, thiết bị đo thực trình gọi thiết bị đo biến đổi thẳng Tín hiệu đo X tín hiệu đơn vị XO sau qua khâu biến đổi (có thể hay nhiều khâu nối tiếp) qua biến đổi tương tự-số A/D để có NX NO , qua khâu so sánh có NX/NO Dụng cụ đo biến đổi thẳng thường có sai số tương đối lớn tín hiệu qua khâu biến đổi có sai số tổng sai số khâu, dụng cụ đo loại thường sử dụng độ xác yêu cầu phép đo không cao 1.3.2 Phương pháp đo kiểu so sánh - Định nghĩa: phương pháp đo có sơ đồ cấu trúc theo kiểu mạch vòng, nghĩa có khâu phản hồi - Quá trình thực hiện: Đại lượng đo X đại lượng mẫu X O biến đổi thành đại lượng vật lý thuận tiện cho việc so sánh Quá trình so sánh X tín hiệu X K (tỉ lệ với XO) diễn suốt trình đo, hai đại lượng đọc kết X K có kết đo Quá trình đo gọi trình đo kiểu so sánh Thiết bị đo thực trình gọi thiết bị đo kiểu so sánh (hay gọi kiểu bù) Hình 1.3 Lưu đồ phương pháp đo kiểu so sánh - Các phương pháp so sánh: so sánh SS thực việc so sánh đại lượng đo X đại lượng tỉ lệ với mẫu X K, qua so sánh có: ∆X = X - XK Tùy thuộc vào cách so sánh mà có phương pháp sau: So sánh cân bằng: Quá trình thực hiện: đại lượng cần đo X đại lượng tỉ lệ với mẫu XK = NK.XO so sánh với cho ∆X = 0, từ suy X = XK = NK.XO ⇒ suy kết đo: AX = X/XO = NK Trong trình đo, XK phải thay đổi X thay đổi để kết so sánh ∆X = từ suy kết đo o Độ xác: phụ thuộc vào độ xác X K độ nhạy thiết bị thị cân (độ xác nhận biết ∆X = 0) So sánh không cân bằng: Quá trình thực hiện: đại lượng tỉ lệ với mẫu X K không đổi biết trước, qua so sánh có ∆X = X - X K, đo ∆X có đại lượng đo X = ∆X + XK từ có kết đo: AX = X/XO = (∆X + XK)/XO Độ xác: độ xác phép đo chủ yếu độ xác XK định, phụ thuộc vào độ xác phép đo ∆X, giá trị ∆X so với X (độ xác phép đo cao ∆X nhỏ so với X) Phương pháp thường sử dụng để đo đại lượng không điện, đo ứng suất (dùng mạch cầu không cân bằng), đo nhiệt độ… So sánh không đồng thời: Quá trình thực hiện: dựa việc so sánh trạng thái đáp ứng thiết bị đo chịu tác động tương ứng đại lượng đo X đại lượng tỉ lệ với mẫu X K, hai trạng thái đáp ứng suy X = XK Đầu tiên tác động X gây trạng thái đo thiết bị đo, sau thay X đại lượng mẫu X K thích hợp cho gây trạng thái X tác động, từ suy X = XK Như rõ ràng XK phải thay đổi X thay đổi Độ xác: phụ thuộc vào độ xác X K Phương pháp xác thay XK X trạng thái thiết bị đo giữ nguyên Thường giá trị mẫu đưa vào khắc độ trước, sau qua vạch khắc mẫu để xác định giá trị đại lượng đo X Thiết bị đo theo phương pháp thiết bị đánh giá trực tiếp vônmét, ampemét thị kim So sánh đồng thời: Quá trình thực hiện: so sánh lúc nhiều giá trị đại lượng đo X đại lượng mẫu X K, vào giá trị suy giá trị đại lượng đo Ví dụ: xác định inch mm: lấy thước có chia độ mm (mẫu), thước theo inch (đại lượng cần đo), đặt điểm trùng nhau, đọc điểm trùng là: 127mm inch, 254mm 10 inch, từ có được: inch = 127/5 = 254/10 = 25,4 mm Trong thực tế thường sử dụng phương pháp để thử nghiệm đặc tính cảm biến hay thiết bị đo để đánh giá sai số chúng Từ phương pháp đo có cách thực phép đo là: - Đo trực tiếp : kết có sau lần đo - Đo gián tiếp: kết có phép suy từ số phép đo trực tiếp - Đo hợp bộ: gián tiếp phải giả phương trình hay hệ phương trình có kết - Đo thống kê: đo nhiều lần lấy giá trị trung bình có kết 1.4 Phân loại thiết bị đo Thiết bị đo phương tiện kĩ thuật để thực trình đo Thiết bị đo thể phương pháp đo khâu chức cụ thể Thiết bị đo chia thành nhiều loại tùy theo chức năng, thường gồm có: mẫu, dụng cụ đo, chuyển đổi đo lường, hệ thống thông tin đo lường 1.4.1 Mẫu - Định nghĩa: thiết bị đo để khôi phục đại lượng vật lý định Thiết bị mẫu phải có độ xác cao từ 0,001% đến 0,1% tùy theo cấp, loại 1.4.2 Dụng cụ đo - Định nghĩa: thiết bị để gia công thông tin đo lường thể kết đo dạng số, đồ thị bảng số 1.4.3 Chuyển đổi đo lường - Định nghĩa: thiết bị biến đổi tín hiệu đo đầu vào thành tín hiệu thuận tiện cho việc truyền, biến đổi, gia công lưu giữ mà không cho kết trực tiếp - Phân loại: có hai loại chyển đổi: Chuyển đổi đại lượng điện thành đại lượng điện khác: phân áp, phân dòng; biến áp, biến dòng; A/D, D/A… Chuyển đổi đại lượng không điện thành đại lượng điện: chuyển đổi sơ cấp- phận đầu đo (cảm biến - sensor): chuyển đổi nhiệt điện trở, cặp nhiệt, chuyển đổi quang điện… 1.4.4 Hệ thống thông tin đo lường - Định nghĩa: tổ hợp thiết bị đo thiết bi phụ để tự động thu thập số liệu từ nhiều nguồn khác nhau, truyền thông tin đo lường qua khoảng cách theo kênh liên lạc chuyển dạng để tiện cho việc đo điều khiển - Phân loại: phân hệ thống thông tin đo lường thành nhiều nhóm: Hệ thống đo lường: hệ thống để đo ghi lại đại lượng đo Hệ thống kiểm tra tự động: hệ thống thực nhiệm vụ kiểm tra đại lượng đo, cho kết lớn hơn, nhỏ hay chuẩn Hệ thống chẩn đoán kĩ thuật: hệ thống kiểm tra làm việc đối tượng để chỗ hỏng hóc cần sữa chữa Hệ thống nhận dạng: hệ thống kết hợp việc đo lường, kiểm tra để phân loại đối tượng tương ứng với mẫu cho Tổ hợp đo lường tính toán: có chức bao quát toàn thiết bị trên, ghép nối hệ thống thông tin đo lường với máy tính; tiến hành đo, kiểm nhận dạng, chẩn đoán điều khiển đối tượng Hệ thống thông tin đo lường phục vụ cho đối tượng gần (khoảng cách 2km) phục vụ cho đối tượng xa, cần phải ghép nối vào CHƯƠNG II PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ DỤNG CỤ ĐO NHIỆT THEO BỨC XẠ NHIỆT TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN Đo nhiệt xạ hồng ngoại để phân tích hệ thống khí Tất hệ thống khí tạo nhiệt trình hoạt động bình thường nên cho phép chụp hình ảnh nhiệt hồng ngoại để đánh giá tình trạng hoạt động chúng Một vấn đề lớn hệ thống khí có nhiệt độ tăng cao mức Nếu nhiệt tăng cao mức tạo ma sát, làm mát kém, tổn thất lưu chất hay tình trạng tắc nghẽn Khi ma sát lớn gây mài mòn, lệch tâm trục, bôi trơn quá nhiều Hầu hết thiết bị, trình thiết kế để loại bỏ lượng nhiệt hoạt động điều kiện bình thường, cần xác định hình ảnh mô nhiệt (không có nghĩa vấn đề xác định) Người chụp ảnh nhiệt phải làm quen với thành phần học đánh giá Khi tín hiệu nhiệt bình thường thu hiểu rõ, sai lệch so với tín hiệu bình thường cung cấp chứng vấn đề nghi ngờ phát triển Trong ứng dụng khí, hình ảnh nhiệt hồng ngoại hữu ích cho việc khu vực có vấn đề nguyên nhân gốc rễ nhiệt Các thiết bị khác phân tích rung động, phân tích dầu, siêu âm sử dụng để xác định vấn đề nguyên nhân Chúng ta nhìn vào số ứng dụng lợi ích thu từ việc sử dụng hình ảnh nhiệt hồng ngoại ỨNG DỤNG Ứng dụng Theo dõi tình trạng Ổ đỡ / băng tải, khối Gối trục, Vòng bi nhiệt lăn, không thẳng Khớp nối, Hộp số, hàng hay đồng tâm Puli, trục Đai truyền động, khớp nối, áp suất dầu bôi trơn không đủ Puli, Trục Quá nhiệt cuộn dây vòng bi, tắc nghẽn đoạn ống dẫn làm mát, ma sát, Motor giảm xóc, biến dạng vật liệu, vấn đề chổi than, rotor Trục trặc van hay vòi phun nhiên liệu, tắc ống tản nhiệt làm mát dầu Sự phân bố nhiệt, nhiệt độ đầu vào hay ống tản nhiệt cao Động đốt Thiết trọng vòng bị lớnbi, tải Lốp, Phanh, thủy lực, lò xoay, máy nghiền bi, Phanh, lốp xe, vòng bi, Puly, hộp số, bánh nhiệt hay puli không thẳng hàng, tắc nghẽn hệ thống thuỷ lực thiết bị nhà máy Các tubin dẫn động tổ máy tuabin-máy phát điện nhỏ, tuabin khí, ống khói thải Nhiệt độ dầu bôi trơn cao, nhiệt độ vòng bi cao, van điều khiển hoạt động bị lỗi, nhiệt độ kim loại không đồng đều, Seal bị rò rỉ qua trục, tình trạng cháy tuabin khí, bao gồm suy giảm buồng đốt, ống truyền lửa Lò gia nhiệt, Lò nung, lò nung xoay, đường ống vận chuyển Vị trí mức độ hư hỏng nghiêm trọng lớp bảo ôn, vị trí rò rỉ nước đường ống ngầm Các van: van chặn, van an toàn, Rò rỉ, tắc nghẽn bẫy Đo nhiệt xạ lò Bên cạnh phương pháp đo nhiệt xạ ứng dụng việc đo nhiệt độ lò cao, nơi mà nhiệt độ lên đến 2000 độ c Sử dụng phương pháp gián tiếp Đây phương pháp dựa định luật xạ vật đen tuyệt đối, tức vật hấp thụ lượng theo hướng với khả lớn Bức xạ nhiệt vật thể đặc trưng mật độ phổ Eλ nghĩa số lượng xạ đơn vị thời gian với đơn vị diện tích vật xảy đơn vị độ dài sóng Quan hệ mật độ phổ xạ vật đen tuyệt nhiệt độ độ dài sóng biểu diễn công thức: Eλ0 =C1λ−5 (ec2 /(λT ) −1)−1 với: C1, C2 - số; sóng λ - độ dài T - nhiệt độ tuyệt đối; 37,03.10-17 Jm2/s C1 = C2 = 1,432.10-2m.độ Đường cong Eλ0 = f (λ) với nhiệt độ khác biểu diễn Hình 5: Đường cong Eλ0 = f (λ) với nhiệt độ khác Tùy theo đại lượng vào ta gọi dụng cụ đo theo phương pháp tên gọi khác như: hoả quang kế phát xạ, hoả quang kế cường độ sáng hoả quang kế màu sắc Nguyên lý hoạt động: vật đen tuyệt đối, lượng xạ toàn phần đơn vị bề mặt tính: ET0 =σ.Tp4 với: σ = 4,96 10-2J/m2.s.grad4 Tp - nhiệt độ vật theo lý thuyết Đối với vật thực lượng xạ toàn phần đơn vị bề mặt tính: ET =εT σ.Tt4 với: εT - hệ số xạ tổng hợp, xác định tính chất vật nhiệt độ (εT < 1) Tt - nhiệt độ thực vật Hoả quang kế phát xạ khắc độ theo độ xạ vật đen tuyệt đối đo đối tượng thực, TP tính theo công thức: σ.Tp4 =εT σ.Tt4 ⇒Tt =Tp ε1T Cấu tạo: hình 18.10 cấu tạo hoả quang kế phát xạ: bao gồm ống kim loại mỏng 1, phía cuối gắn gương lõm 3: Hình 6: Cấu tạo hoả quang kế phát xạ Chùm tia phát xạ gương lõm phản xạ hội tụ nhiệt điện trở đốt nóng Để tránh tia phản xạ từ thành ống bên nhiệt điện trở người ta gia công thêm đường rãnh Nhiệt điện trở đặt hộp chắn Để bảo vệ mặt hoả quang kế phải sạch, phía đầu ống gắn kính thuỷ tinh hữu suốt Nhiệt điện trở mắc vào nhánh cầu tự cân cung cấp từ nguồn điện xoay chiều tần số 50Hz Đặc điểm: hỏa quang kế dùng để đo nhiệt độ từ 20 ÷1000C Khi cần đo nhiệt độ cao (100 ÷ 25000C) mà tần số bước sóng đủ lớn người ta dùng thấu kính thạch anh hay thủy tinh đặc biệt để tập trung tia phát xạ phần tử nhạy cảm với nhiệt độ thay cặp nhiệt ngẫu (ví dụ crômel - copel) Nhiệt kế phát xạ thấu kính đo nhiệt độ thấp tia hồng ngoại không xuyên qua thấu kính (kể thạch anh) Khoảng cách để đo đối lượng hoả quang kế xác định đo kích thước vật đốt nóng, khoảng cách không lớn Chùm tia sáng từ đối tượng đo đến dụng cụ phải trùm hết tầm nhìn ống kính ngắm nhiệt kế (vòng tròn có đường kính D) Nhược điểm tất loại hoả quang kế phát xạ đối tượng đo vật đen tuyệt đối vật nóng có phát xạ nội dòng phát xạ nhiệt qua bề mặt Nhiệt độ đối tượng đo dùng hoả quang kế phát xạ T t nhỏ nhiệt độ lý thuyết tính toán T p, ví dụ thép khác Tp Tt đạt đến 1,70C MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ ỨNG DỤNG CỦA ĐO NHIỆT BỨC XẠ Hình ảnh nhiệt hồng ngoại chắn công cụ lựa chọn cho động kiểm tra thiết bị quay Kiểm tra nhiệt giúp kỹ thuật viên bảo dưỡng sử dụng công cụ khác hiệu hơn, chẳng hạn thiết bị phân tích rung động Nếu bất thường nhiệt tìm thấy, công cụ khác sau sử dụng để tách biệt nguyên nhân hư hỏng Hình 1: So sánh hình ảnh nhiệt động Hình 2: kiểm tra gối dỡ puly Hình 3: Hình ảnh nhiệt cho thấy phía bên trái bị rò Tài liệu tham khảo: [1] Phạm Thượng Hàn (chủ biên) - Kỹ thuật đo lường đại lượng vật lý T1,2 - NXB Giáo dục 1997 [2] Lê Văn Doanh (chủ biên) - Các cảm biến kỹ thuật đo lường điều khiển - NXB KH&KT 2001 [3] Nguyễn Ngọc Tân (chủ biên) - Kỹ thuật đo - NXB KH&KT 2000 [4] Phan Quốc Phô (chủ biên) - Giáo trình cảm biến - NXB KH&KT 2005 [...]... đo Thiết bị đo là sự thể hiện phương pháp đo bằng các khâu chức năng cụ thể Thiết bị đo được chia thành nhiều loại tùy theo chức năng, thường gồm có: mẫu, dụng cụ đo, chuyển đổi đo lường, hệ thống thông tin đo lường 1.4.1 Mẫu - Định nghĩa: thiết bị đo để khôi phục một đại lượng vật lý nhất định Thiết bị mẫu phải có độ chính xác rất cao từ 0,001% đến 0,1% tùy theo từng cấp, từng loại 1.4.2 Dụng cụ đo. .. các phương pháp đo trên có thể có các cách thực hiện phép đo là: - Đo trực tiếp : kết quả có chỉ sau một lần đo - Đo gián tiếp: kết quả có bằng phép suy ra từ một số phép đo trực tiếp - Đo hợp bộ: như gián tiếp nhưng phải giả một phương trình hay một hệ phương trình mới có kết quả - Đo thống kê: đo nhiều lần và lấy giá trị trung bình mới có kết quả 1.4 Phân loại thiết bị đo Thiết bị đo là phương tiện... (∆X + XK)/XO Độ chính xác: độ chính xác của phép đo chủ yếu do độ chính xác của XK quyết định, ngoài ra còn phụ thuộc vào độ chính xác của phép đo ∆X, giá trị của ∆X so với X (độ chính xác của phép đo càng cao khi ∆X càng nhỏ so với X) Phương pháp này thường được sử dụng để đo các đại lượng không điện, như đo ứng suất (dùng mạch cầu không cân bằng), đo nhiệt độ… So sánh không đồng thời: Quá trình thực... thông tin đo lường thành nhiều nhóm: Hệ thống đo lường: là hệ thống để đo và ghi lại các đại lượng đo Hệ thống kiểm tra tự động: là hệ thống thực hiện nhiệm vụ kiểm tra các đại lượng đo, cho ra kết quả lớn hơn, nhỏ hơn hay bằng chuẩn Hệ thống chẩn đo n kĩ thuật: là hệ thống kiểm tra sự làm việc của đối tượng để chỉ ra chỗ hỏng hóc cần sữa chữa Hệ thống nhận dạng: là hệ thống kết hợp việc đo lường,... tượng đo khi dùng hoả quang kế phát xạ T t bao giờ cũng nhỏ hơn nhiệt độ lý thuyết tính toán T p, ví dụ đối với thép sự khác nhau giữa Tp và Tt đạt đến 1,70C MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ ỨNG DỤNG CỦA ĐO NHIỆT BỨC XẠ Hình ảnh nhiệt hồng ngoại chắc chắn sẽ là một trong những công cụ được lựa chọn cho động cơ và kiểm tra các thiết bị quay Kiểm tra nhiệt có thể giúp kỹ thuật viên bảo dưỡng sử dụng các công cụ khác... Trong các ứng dụng cơ khí, hình ảnh nhiệt hồng ngoại là hữu ích cho việc chỉ ra khu vực có vấn đề hơn là chỉ ra nguyên nhân gốc rễ của sự quá nhiệt Các thiết bị khác như phân tích rung động, phân tích dầu, và siêu âm có thể được sử dụng để xác định vấn đề là nguyên nhân gì Chúng ta hãy nhìn vào một số ứng dụng và các lợi ích thu được từ việc sử dụng hình ảnh nhiệt hồng ngoại ỨNG DỤNG Ứng dụng Theo dõi... xuyên qua được thấu kính (kể cả thạch anh) Khoảng cách để đo giữa đối lượng và hoả quang kế được xác định đo kích thước của vật đốt nóng, khoảng cách đó không quá lớn Chùm tia sáng từ đối tượng đo đến dụng cụ phải trùm hết tầm nhìn ống kính ngắm của nhiệt kế (vòng tròn có đường kính D) Nhược điểm của tất cả các loại hoả quang kế phát xạ là đối tượng đo không phải là vật đen tuyệt đối do đó trong vật nóng... cấp- bộ phận chính của đầu đo (cảm biến - sensor): các chuyển đổi nhiệt điện trở, cặp nhiệt, chuyển đổi quang điện… 1.4.4 Hệ thống thông tin đo lường - Định nghĩa: là tổ hợp các thiết bị đo và những thiết bi phụ để tự động thu thập số liệu từ nhiều nguồn khác nhau, truyền các thông tin đo lường qua khoảng cách theo kênh liên lạc và chuyển nó về một dạng để tiện cho việc đo và điều khiển - Phân loại:... kết hợp việc đo lường, kiểm tra để phân loại đối tượng tương ứng với mẫu đã cho Tổ hợp đo lường tính toán: có chức năng có thể bao quát toàn bộ các thiết bị ở trên, là sự ghép nối hệ thống thông tin đo lường với máy tính; có thể tiến hành đo, kiểm ra nhận dạng, chẩn đo n và cả điều khiển đối tượng Hệ thống thông tin đo lường có thể phục vụ cho đối tượng ở gần (khoảng cách dưới 2km) nhưng cũng có thể... lớp bảo ôn, vị trí rò rỉ hơi nước trên đường ống ngầm Các van: van chặn, van an toàn, Rò rỉ, tắc nghẽn bẫy hơi 2 Đo nhiệt bức xạ trong lò hơi Bên cạnh đó phương pháp đo nhiệt bằng bức xạ cũng được ứng dụng trong việc đo nhiệt độ trong lò cao, nơi mà nhiệt độ có thể lên đến 2000 độ c Sử dụng phương pháp gián tiếp Đây là phương pháp dựa trên định luật bức xạ của vật đen tuyệt đối, tức là vật hấp thụ