1 NHIET DO KÍNH THỦY TINH

BÀI 1: BÀI 1: CẢM BIẾN ĐO NHIỆT ĐỘ Ệ Ộ cảm biến trong máy chính xác Hệ đo lường Quá trình trao đổi nhiệt với môi trương xung quanh diễn đạt cân â bằ nhiệt hiệt độ Tín hiệu ệ vào? Hiệu ứngg dãn nở nhiệt ệ chất lỏng làm cho cột thuỷ ngân/chất lỏng chuyển động lên/xuống, tín hiệu đầu lên/xuống, đó hệ thống, nhờ xác định nhiệt độ Tầng tín hiệu Bảng thị ốngg thuỷỷ tinh Giọt thuỷỷ ngân Tầng chuyển đổi Các phận nhiệt kế chất lỏng gồm cảm biến, tầng chuyển đổi tầng tín hiệu Tìm điểm có nhiệt ệ độ ộ cố định ị p phép p nội ộ suy: Điểm ba nước (triple point of water)  có giá trị 0.01 đối với bảng chia nhiệt độ thông dụng dùng: Bảng nhiệt hiệt độ Celsius scale (0.01 C li l (0 010C) C) Vậy nhiệt độ Fahrenheit thì sao? vàà nhiệt hiệ độ Kelvin ?  l i ? Hiệu chuẩn dụng cụ đo nhiệt độ 2  điểm cảm biến trong máy chính xác Điểm nhiệt độ cố định:  điểm sôi (1 atm) Điểm nội suy Điểm nhiệt độ cố định:  định: điểm đóng băng (1 atm) CHUẨN NHIỆT ĐỘ • Đối với khoảng nhiệt độ từ 13,8033 K đến p cho 1234,93 K, tiêu chuẩn ITS‐90 thiết lập nhiệt điện trở tiêu chuẩn Platin thiết lập phương trình nội suy liên hệ nhiệt độ điện trở dụng cụ đo • Trên ê 1234,93 K, nhiệt h ệ độ ộ coi phát há xạ vật đen tuyệt đối cảm biến trong máy chính xác CÁC NHIỆT KẾ DỰA TRÊN HIỆN TƯỢNG DÃN NỞ NHIỆT Nhiệt ệ kế chất lỏngg ống thuỷ tinh Độ không đảm bảo đo thực tế nhiệt kế nằm ằ t kh ả khoảng từ 0,2 đến 20C, phụ thuộc vào loại nhiệt kế Nhiệt trở cặp kim loại Cảm biến chế tạo cách dán hai ki loại kim l i khác h với ới (kim loại A và B) cảm biến máy xác Nhiệt trở cặp kim loại Vị trí cuối thay đổi theo nhiệt độ Kim loại A Dán với ở nhiệt độ T1 Xoắn ốc Kim loại B Kim loại A Ở nhiệt độ Kim loại B Xoắn vít me Vịị trí cuối cùngg q quay theo y nhiệt ệ độ ộ Bán kính cong Hệ số dãn nở nhiệt vật liệu Nhiệ độ Nhiệt Chiều dày cảm biến trong máy chính xác NHIỆT ĐIỆN TRỞ Bộ thu nhiệt trở ‐ RTD Treo một Treo dây kim loại lên cô lập để hạn chế biến dạng g học, bằng ọ , g cách bọc để ngăn chặn thay đổi điện trở gây môi trường xung quanh cảm biến Không gian rút chân không Biến dạng học thay đổi điện trở dẫn phải giới hạn yêu cầu cao độ hí h xác ủ phép đo ốngg py pyrex Cuộn dây xoắn vít độ nhạy cao Mặt mica cảm biến trong máy chính xác NHIỆT ĐIỆN TRỞ * Đối với dẫn Platin độ tuyến tính í h xấp ấ xỉỉ bằ độ không khô đảm đả bảo bả đo đ 0,3% trong khoảng 0 –2000C và 1,2%  khoảng 200–8000C Sơ đồ nguyên lý thiết bị đo nhiệt điện trở Dây dẫn cảm biến trong máy chính xác Cặp nhiêt điện Cặp nhiệt điện tạo thành từ 2 dây dẫn kim loại khác có p điểm điện ệ tiếp Vật liệu A Vật liệu B Vật liệu B Vật liệu liệ A Các định luật cặp nhiệt điện 1. Định luật cặp kim loại đồng nhất: 2. Định luật cặp kim loại trung gian 3. Định luật nhiệt độ liền kề hay trung gian: Vật liệu B Vật liệu B Tiếp điểm Tiếp Tiếpđiểm điểm Thiết bị đo đ cảm biến trong máy chính xác Cặp nhiêt điện Chuẩn ẩ nhiệt độ cho cặp nhiệt điện Crom crôm Đồng Vô kế Vôn Tiếp điểm cần ầ đo đ Constantan Thùng nước đá Vôn kế Crom Constantan Đồng Tiếp điểm cần đo Thùng nước đá Tiếp điểm tham chiếu Tiếp điểm tham chiếu ổn nhiệt Đầu ầ vào cặp nhiệt điện cảm biến máy xác Đầu 10 Cặp nhiêt điện Điện áp chuẩn cho cặp nhiệt điện cảm biến trong máy chính xác 11 Cặp nhiêt điện Ví dụ cặp nhiệt điện loại J Sắt Constantan Sắt Tiếp điểm đo Thùng nước đá Tiếp điểm tham chiếu cảm biến trong máy chính xác 12 Cặp nhiêt điện • Mạch cặp nhiệt điện đa tiếp điểm Dâyy nhiệt ệ điện Tiếp điể đo điểm đ • Dây nối đồng Tiếp điểm tham khảo Hiệ chỉnh Hiệu hỉ h cảm biến trong máy chính xác 13 ĐO NHIỆT ĐỘ BỨC XẠ • Lý thuyết xạ Bức xạ phát từ vật thể liên quan đế nhiệt độ vật g g khoảng g 10‐7 ‐ 10‐3 m.  thể có bước sóng Hai tính chất nhiệt xạ vật thể liên quan đến nhiệt độ đo là: 1. Bức xạ vật thể tỷ lệ bậc với nhiệt độ vật Năng lượng xạ giá trị đo trực tiếp tổng lượng vật thể phát cảm biến máy xác 14 BỨC XẠ KẾ Lọc ọ IR Mặt nạ Tiếp điểm nóng Tiếp điểm lạnh Cảm biến nhiệt hồng ngoại IR dạng công nghiệp cảm biến trong máy chính xác 15 Sơ đồ hệ quang hoả quang kế làm biến dây tóc đèn Hoả quang kế Vật kính Nguồn phát Vật ậ kính kí h hiển vi Kính lọc Kính lọc đỏ Vòng ò chắn vật Dây tóc Dâ tó lạnh Thị kính hiển vi Vòng chắn hiển vi Bộ thu dòng Điều kiện Điề kiệ “không” cảm biến trong máy chính xác Dây tóc nóng 16 CÁC YẾU TỐ  Ảnh hưởng đến sai số phép đo • • • • • • Sai số ố phận phụ trợ gây Sai số đường dẫn Sai số thiết kế đầu đo Sai số ố xạ nhiệt Sai số xạ Shielding Sai số phục hồi hệ đo nhiệt độ cảm biến trong máy chính xác 17 NHIỆT ĐIỆN TRỞ * Nhiệt điện trở Platin theo DIN IEC751: Dải đo từ -200 đến 8500C * Dải đo từ -200 200 đến 00C * Dải đo từ 00C đến ế 8500C Trong đó: Ro điện trở định mức 00C : Pt-100 100Ω, Pt500 500Ω, Pt-1000 1000Ω; với t = T-T0 cảm biến trong máy chính xác 18 • Bài tập ập chươngg 1: Cặp nhiệt điện hình 1 là 1 Loại J, có điểm tham chiếu nhiệt độ T2 = 0  0C , điện điệ áp emf = 13,777 mV + Nhiệt Nhiệ độ tạii tiếp iế điểm điể đo đ T1 bao nhiêu? + Nếu ế điện đ ệ áp emff = 15 mV, thì hì nhiệt h ệ độ tham h chiếu h ế bằ bao b nhiêu? + Cặ nhiệt + Cặp hiệt điện điệ Đồng Đồ vàà Constantan có C t t ó điện điệ áp = 6 mV, khi V T1  = 200 0C, khi T2 bằng bao nhiêu?  cảm biến trong máy chính xác 19 You are employed as a heating, ventilating, and air  conditioning engineer Your task is to decide where in a conditioning engineer. Your task is to decide where in a  residence to place a thermostat, and how it is to be  mounted on the wall. A thermostat contains a bimetallic  temperature measuring device that serves as the sensor for temperature measuring device that serves as the sensor for  the control logic of the heating and air conditioning system  for the house. Consider the heating season. When the  temperature of the sensor falls 10C below the set‐point  temperature of the sensor falls 1 C below the set point temperature of the thermostat, the furnace is activated;  when the temperature rises 10C above the set point, the  f furnace is turned off. Discuss where the thermostat should  i d ff Di h h h h ld be placed in the house, what factors could cause the  temperature of the sensor in the thermostat to be different  p from the air temperature, and possible causes of  discomfort for the occupants of the house. How does the  thermal capacitance of the temperature sensor affect the thermal capacitance of the temperature sensor affect the  operation of the thermostat? Why are thermostats typically  set 50C higher in the air conditioning season? cảm biến trong máy chính xác 20 2. Bạn thuê đến lắp điều hoà cho gia đình. Nhiệm vụ bạn định đặt nhiệt kế ở chỗ chỗ phòng treo ở đâu?  Nhiệt kế dụng cụ đo nhiệt kiểu 2 kim loại đóngg vai trò cảm biến cho mạch điều khiển logic của hệ thống sưởi điều hoà không khí nhà. Xét điều kiện mùa nóng. Khi nhiệt độ cảm ả biến biế giảm iả 10C so với C ới điểm điể đặt, hệ đặ hệ thống hố sưởi ởi bật, khi tăng 10C so với điểm đặt hệ thống sưởi tắt Chúng ta thảo luận xem đặt nhiệt kế ở đâu tắt. Chúng đâu nhà, yếu tố ảnh hưởng nhiệt đến cảm biến ệ kế để p phân biệt ệ ợ nhiệt ệ độ ộ khôngg khí nhiệt gây phiền toái cho chủ nhà. Nhiệt dung của cảm biến ảnh hưởng đến hoạt động nhiệt kế hế nào? Vì ? ì thường h đặt đặ nhiệt h ệ kế cao h 50C trong mùa cần điều hoà không khí?  cảm biến máy xác 21 [...]... trên đường dẫn Sai số do thiết kế đầu đo Sai số ố do bức xạ nhiệt Sai số do bức xạ Shielding Sai số do phục hồi hệ đo nhiệt độ cảm biến trong máy chính xác 17 NHIỆT ĐIỆN TRỞ * Nhiệt điện trở Platin theo DIN và IEC7 51: Dải đo từ -200 đến 8500C * Dải đo từ -200 200 đến 00C * Dải đo từ 00C đến ế 8500C Trong đó: Ro điện trở định mức ở 00C : Pt -10 0 là 10 0Ω, Pt500 là 500Ω, Pt -10 00 là 10 00Ω; với t = T-T0 cảm biến trong máy chính xác... 10 0Ω, Pt500 là 500Ω, Pt -10 00 là 10 00Ω; với t = T-T0 cảm biến trong máy chính xác 18 • Bài tập ập chươngg 1: 1 Cặp nhiệt điện trên hình 1 là 1 1 là Loại J, có điểm tham chiếu nhiệt độ T2 = 0  0 0C , điện điệ áp á ra emf = 13 ,777 mV + Nhiệt Nhiệ độ tạii tiếp iế điểm điể đo đ T1 bằng bao nhiêu? + Nếu ế điện đ ệ áp á ra emff = 15  mV, thì hì nhiệt h ệ độ tham h chiếu h ế bằng bằ bao b nhiêu? + Cặ nhiệt + Cặp... cảm biến trong máy chính xác 15 Sơ đồ hệ quang của hoả quang kế làm biến mất dây tóc đèn Hoả quang kế Vật kính Nguồn phát Vật ậ kính kí h hiển vi Kính lọc Kính lọc đỏ Vòng ò chắn vật Dây tóc Dâ tó quá lạnh Thị kính hiển vi Vòng chắn hiển vi Bộ thu dòng Điều kiện Điề kiệ “không” cảm biến trong máy chính xác Dây tóc quá nóng 16 CÁC YẾU TỐ  Ảnh hưởng đến sai số của phép đo • • • • • • Sai số ố do các bộ phận phụ... ra từ vật thể liên quan đế nhiệt độ của vật g trong g khoảng g 10 ‐7 ‐ 10 ‐3 m.  thể đó và có bước sóng Hai tính chất nhiệt bức xạ của vật thể liên quan đến nhiệt độ đo là: 1.  Bức xạ của vật thể tỷ lệ bậc 4 với nhiệt độ của vật 2 Năng lượng bức xạ là giá trị đo trực tiếp của tổng năng lượng do vật thể phát ra cảm biến trong máy chính xác 14 BỨC XẠ KẾ Lọc ọ IR Mặt nạ Tiếp điểm nóng Tiếp điểm lạnh Cảm... nhiệt điện cảm biến trong máy chính xác 11 Cặp nhiêt điện Ví dụ 1 cặp nhiệt điện loại J Sắt Constantan Sắt Tiếp điểm đo Thùng nước đá Tiếp điểm tham chiếu cảm biến trong máy chính xác 12 Cặp nhiêt điện • Mạch cặp nhiệt điện đa tiếp điểm Dâyy nhiệt ệ điện Tiếp điể đo điểm đ • Dây nối bằng đồng Tiếp điểm tham khảo Hiệ chỉnh Hiệu hỉ h cảm biến trong máy chính xác 13 ĐO NHIỆT ĐỘ BỨC XẠ • Lý thuyết bức xạ... the control logic of the heating and air conditioning system  for the house. Consider the heating season. When the  temperature of the sensor falls 10 C below the set‐point  temperature of the sensor falls 1 C below the set point temperature of the thermostat, the furnace is activated;  when the temperature rises 10 C above the set point, the  f furnace is turned off. Discuss where the thermostat should  i d ff Di h h h h ld be placed in the house, what factors could cause the ... = 15  mV, thì hì nhiệt h ệ độ tham h chiếu h ế bằng bằ bao b nhiêu? + Cặ nhiệt + Cặp hiệt điện điệ là Đồng Đồ vàà Constantan có C t t ó điện điệ áp á ra = 6 mV, khi 6 V khi T1  = 200 0C, khi đó T2 bằng bao nhiêu?  cảm biến trong máy chính xác 19 You are employed as a heating, ventilating, and air  conditioning engineer Your task is to decide where in a conditioning engineer. Your task is to decide where in a ... vai trò cảm biến cho mạch điều khiển logic của hệ thống sưởi và điều hoà không khí trong nhà. Xét trong điều kiện mùa nóng. Khi nhiệt độ của cảm ả biến biế giảm iả 10 C so với C ới điểm điể đặt, hệ đặ hệ thống hố sưởi ởi được bật, khi tăng 10 C so với điểm đặt hệ thống sưởi tắt Chúng ta thảo luận xem đặt nhiệt kế ở đâu tắt. Chúng ở đâu trong nhà, yếu tố nào ảnh hưởng nhiệt đến cảm biến của ệ kế để p phân... be placed in the house, what factors could cause the  temperature of the sensor in the thermostat to be different  p from the air temperature, and possible causes of  discomfort for the occupants of the house. How does the  thermal capacitance of the temperature sensor affect the thermal capacitance of the temperature sensor affect the  operation of the thermostat? Why are thermostats typically  set 50C higher in the air conditioning season?... nhà. Nhiệt dung của cảm biến ảnh hưởng đến hoạt động của nhiệt kế như thế hế nào? Vì à ? ì sao thường h ờ đặt đặ nhiệt h ệ kế cao hơn h 50C trong mùa cần điều hoà không khí?  cảm biến trong máy chính xác 21 ... 500Ω, Pt -10 00 10 00Ω; với t = T-T0 cảm biến trong máy chính xác 18 • Bài tập ập chươngg 1: Cặp nhiệt điện hình 1 là 1 Loại J, có điểm tham chiếu nhiệt độ T2 = 0  0C , điện điệ áp emf = 13 ,777 mV... quang kế làm biến dây tóc đèn Hoả quang kế Vật kính Nguồn phát Vật ậ kính kí h hiển vi Kính lọc Kính lọc đỏ Vòng ò chắn vật Dây tóc Dâ tó lạnh Thị kính hiển vi Vòng chắn hiển vi Bộ thu dòng Điều... cảm biến trong máy chính xác 17 NHIỆT ĐIỆN TRỞ * Nhiệt điện trở Platin theo DIN IEC7 51: Dải đo từ -200 đến 8500C * Dải đo từ -200 200 đến 00C * Dải đo từ 00C đến ế 8500C Trong đó: Ro điện trở định mức 00C : Pt -10 0 10 0Ω,