Bài tiểu luận môn dụng cụ đo

Dụng cụ đo lường đặc biệt là dụng cụ đo lường điện ngày nay rất đa dạng tùy theo mục đích, phạm vi sử dụng và yêu cầu cụ thể của các ứng dụng khác nhau. Có nhiều loại dụng cụ đo được phân loại theo nhiều cách khác nhau: dụng cụ đo kiểu biến đổi thẳng, kiểu biến đổi bù; dụng cụ đo kiểu đánh giá trực tiếp, kiểu so sánh; dụng cụ đo tương tự, chỉ thị số...Các loại dụng cụ này mặc dù đa dạng nhưng có những đặc tính cơ bản và cấu trúc chung thống nhất. 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. Dụng cụ đo có vai trò quan trọng trong quá trình đổi mới công nghiệp hóa hiện đại hóa hiện nay. Dưới đây là bài tiểu luận với nội dung “ dụng cụ đo áp suất chất khí”

Mở đầu Dụng cụ đo lường đặc biệt dụng cụ đo lường điện ngày đa dạng tùy theo mục đích, phạm vi sử dụng yêu cầu cụ thể ứng dụng khác Có nhiều loại dụng cụ đo phân loại theo nhiều cách khác nhau: dụng cụ đo kiểu biến đổi thẳng, kiểu biến đổi bù; dụng cụ đo kiểu đánh giá trực tiếp, kiểu so sánh; dụng cụ đo tương tự, thị số Các loại dụng cụ đa dạng có đặc tính cấu trúc chung thống 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 thơng 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 thơng số Dụng cụ đo có vai trị quan trọng q trình đổi cơng nghiệp hóa đại hóa Dưới tiểu luận với nội dung “ dụng cụ đo áp suất chất khí” Sinh viên thực Hồng thu Hương I Giới thiệu chung Đo lường trình đánh giá định lượng đị lượng cần đo để có kết số so với đơn vị đo Kết đo lường đại lượng cần đo Ax giá trị số, dược định nghĩa tỉ số đại lượng cần đo ( X) đơn vị đo (X0) Qúa trình đo: trình xác định tỉ số: Ax = Từ đó, phương trình phép đo : X = A X X0 , rõ so sánh đại lượng cần đo đơn vị đo, hây mẫu, cho kết đo số Như vậy, muốn đo giá trị đại lượng cần phải có tính chất so sánh Với đại lượng khơng có tính chất đó, chúng cần chuyển thành đại lượng so sánh trước đo Đo lường học: ngành khoa học chuyên nghiên cứu phương pháp để đo đại lượng khác nhau, nghiên cứu mẫu đơn vị đo 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 , độ xác yêu cầu phép đo phép tính tốn để xác định tỉ số (1.1) để có phương pháp xác định kết đo lường A X thỏa mãn yêu cầu lượng so sánh trước đo  Các đặc trưng kĩ thuật đo Mục đích q trình đo lường xác định giá trị A X đại lượng cần đo X Để thực trình đo lường cần nắm xững đặc trưng kĩ thuật đo lường: - Đại lượng cần đo - Điều kiện đo - Đơn vị đo - Phương pháp đo - Thiết bị đo - Kết đo - Người quan sát thiết bị thu nhận kết đo Dụng cụ đo Dụng cụ đo lường điện ngày đa dạng tùy mục đích, phạmvi sử dụng yêu cầu cụ thể, chúng có đặc tính cấu trúc chung thống Định nghĩa: Đại lượng đo thông số đặc trưng cho đại lượng vật lý cần đo Một đại lượng vật lý có nhiều thơng số trường hợp cụ thể quan tâm đến thông số 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 a) Phân loại theo chất đại lượng đo - Đại lượng đo điện: đại lượng đo có đặc trưng điện như: điện tích, điện áp, dịng điện… - Đại lượng đo khơng điện: đại lượng đo khơng có 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, dịng điện, từ thơng, 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 … b) 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: Cần đo tần số trị hiệu dụng tín hiệu hình sin - Đại lượng đo ngẫu nhiên: đại lượng đo có thay đổi theo thời gian khơng 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 suốt thời gian đo phải sử dụng phương pháp đo lường thống kê c) 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 Tương ứng có dụng cụ đo tương tự, ví dụ: ampe mét có kim thị, vơnmét 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, vơnmét thị số… Tín hiệu đo: Tín hiệu đo loại tín hiệu mang đặc tính thông tin đại lượng đo, tức mang thông tin giá trị đại lượng đo Trong nhiều trường hợp xem tín hiệu đo đại lượng đo Điều kiện đo Các thông tin đo lường chịu ảnh hưởng định môi trường sinh Do vậy, tiến hành phép đo, phải tính đến ảnh hưởng mơi trường lên kết đo, ảnh hưởng thiết bị đo lên kết đo Ngồi ra, yếu tơ mơi trường bên ngồi như: nhiệt độ, độ ẩm khơng khí, từ trường bên ngoài, độ rung,… ảnh hưởng đến kết đo Để kết đo đạt yêu cầu, phép đo phải thực điều kiện chuẩn, điều kiện đo qui định theo tiêu chuẩn quốc gia, theo nhà sản xuất thiết bị đo Khi thực phép đo cần phải xác định điều kiện đo để có phương pháp đo phù hợp Thiết bị đo phương pháp đo Thiết bị đo: - Định nghĩa : thiết bị đo thiết bị kĩ thuật dùng để gia cơng tín hiệu mang thơng tin đo thành dạng tiện lợi cho người quan sát Chúng có tính chất đo lường học, tính chất 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 - Phân loại : thực tế thường phân thành hai loại phương pháp đo: Phương pháp đo biến đổi thẳng Phương pháp đo so sánh Chất khí a) khái niệm: chất khí dạng tồn vật chất Chất khí (khơng khí) có nhiều xung quanh ta gây áp suất vô lớn lên Vật lý môn khoa học tự nhiên, để hiểu giải thích điều ta tượng tự nhiên gần gũi sống trước Tự nhiên ban cho lồi người giác quan khứu giác để nhận biết khoảng 10.000 mùi khác Trong phòng khoảng 10m2 bạn cầm bình nước hoa bắt đầu xịt Bạn nhận thấy gần phòng thơm mùi nước hoa Điều chứng tỏ hương thơm lan rộng phòng theo hướng khác Bằng mắt thường bạn khơng thể nhìn thấy “mùi thơm” bạn biết tồn nhờ khứu giác Vì “mùi thơm” khơng thể nhìn thấy nên ta dự đốn có kích thước rất nhỏ ta tạm gọi hạt khíĐiều giải thích hạt khí chuyển động với tốc độ lớn trình va chạm với vật cản gây sức ép (áp suất lên vật cản đó) Để giải thích chung cho tượng liên quan đến chất khí, vật lý học đưa thuyết động học phân tử chất khí Nội dung thuyết động học phân tử chất khí Chất khí bao gồm phân tử có kích thước nhỏ Các phân tử chất khí chuyển động hỗn loạn khơng ngừng Nhiệt độ cao phân tử chất chuyển động nhanh, chuyển động hỗn loạn phân tử chất khí gọi chuyển động nhiệt  Khi chuyển động nhiệt phân tử chất khí va chạm với va chạm với bình chứa gây nên áp suất cho thành bình Chất khí cấu tạo từ phân tử chuyển động nhiệt hỗn loạn không ngừng chúng va chạm với va chạm với thành bình gây nên áp suất cho thành bình   Lưu ý thuyết vật lý thường khơng cần chứng minh, coi tiên đề để vận dụng giải thích tượng vật lý tự nhiên Nếu giải thích hợp lý phù hợp với kết thực nghiệm thu ta Nếu bạn cần tượng vật lý khiến thuyết vật lý sai (trong phạm vi đó) bạn xây dựng thuyết vật lý b) Phân loại chất khí Khí thực: chất khí tồn thực tế mà ta biết Oxi, Nitơ, Cácboníc … Khí lí tưởng: chất khí mà phân tử coi chất điểm chúng tương tác với va chạm (Khí lí tưởng coi chất khí tồn lý thuyết) c) Thơng số trạng thái chất khí: Do phân tử chất khí nhiều, lại chuyển động hỗn loạn, nên để nghiên cứu vận dụng định luật vật lý cho chất khí vào tự nhiên, chương trình vật lý phổ thông người ta đưa vào thông số áp suất (p), thể tích (V), nhiệt độ tuyệt đối (T) gọi thông số trạng thái để xác định trạng thái khối khí xác định Khi ba thơng số thể tích, áp suất, nhiệt độ thay đổi ta gọi q trình biến đổi trạng thái chất khí Khi thơng số trạng thái khơng đổi ta gọi đẳng q trình    áp suất (p) khơng đổi => trình đẳng áp ( p = số) thể tích (V) khơng đổi => q trình đẳng tích (V = số) nhiệt độ tuyệt đối (T) khơng đổi => q trình đẳng nhiệt (T = số)  Cơng thức xác định mol, thể tích, khối lượng chất khí - Số A-vơ-ga-đro (NA): Được đặt theo tên nhà vật lý học người Ý, Amedeo Avogadro (1776-1856) Được định nghĩa số nguyên tử có mol lượng chất NA = 6,022.1023 (mol-1) - Cách xác định số mol chất khí bất kỳ: n=mMn=mM Trong đó:  m: khối lượng chất khí (g)  M: khối lượng mol phân tử chất khí (g) Nếu xét điều kiện tiêu chuẩn (áp suất 1atm, nhiệt độ O K, thể tích 22,4lít) n=V22,4n=V22,4 Trong V: thể tích chất khí (lít) lít = 1dm3 = 10-3m3 - Cách xác định số phân tử chất khí có lượng khí N=n.NA=mM.NA   II Sơ đồ cấu trúc thiết bị đo Dụng cụ đo lường phân loại theo nhiều cách khác nhau: Theo cách biến đổi ta chia dụng cụ đo thành loại: dụng cụ đo biến đổi thẳng dụng cụ đo kiểu biến đổi bù Dụng cụ đo biến đổi thẳng dụng cụ mà đại lượng cần đo X biến đổi thành đại lượng Y theo đường thẳng khơng có khâu phản hồi Dụng cụ đo kiểu biến đổi bù loại dụng cụ đo sử dụng khâu phản hồi với chuyển đổi ngược đại lượng Y thành đại lượng bù X k bù với tín hiệu cầnđo X Mạch đo tạo thành vịng khép kín Theo phương pháp so sánh đại lượng đo: dụng cụ đo đánh giá trực tiếp dụng cụ đo kiểu so sánh Dụng cụ đo kiểu đánh giá trực tiếp loại dụng cụ khắc độ theo đơn vị đại lượng đo từ trước, đo đại lượng đo so sánh với kết Nó thực theo sơ đồ biến đổi thẳng Dụng cụ đo kiểu so sánh loại dụng cụ đo mà việc so sánh thực qua lần đo Nó thực theo sơ đồ biến đổi bù Theo phương pháp cho thông tin đo: dụng cụ đo tương tự dụng cụ đo số Dụng cụ đo tương tự có số hàm liên tục đại lượng đo Loại bao gồm: dụng cụ đo kim có kết đo đọc số kim lên mặt khắc độ sẵn; dụng cụ đo tự ghi có kết đo ghi lại dạng đường cong phụ thuộc thời gian Dụng cụ đo thị số dụng cụ mà đại lượng liên tục biến đổi thành rời rạc kết đo cho dạng số (thập phân hay nhị phân) Theo loại đại lượng đo: dụng cụ mang tên đại lượng đo, như: vôn mét, ampe mét, ôm mét Theo mục đích sử dụng: dụng cụ đo để bàn, dụng cụ đo xách tay Theo mức bảo vệ: dụng cụ đo kín nước, dụng cụ kín bụi, dụng cụ chống va đập Đặc tính dụng cụ đo a) Độ xác sai số dụng cụ đo Có nhiều nguyên nhân gây sai số, yếu tố biến động ngẫu nhiên, ngun nhân phương pháp đo không phù hợp, nguyên nhân có tính quy luật Trên sở đó, ta phân biệt loại sai số a Sai số hệ thống: gọi sai số bản, sai số mà giá trị ln khơng đổi thay đổi có tính quy luật Sai số nguyên tắc loại trừ b Sai số ngẫu nhiên: sai số mà giá trị thay đổi ngẫu nhiên biến động mơi trường bên ngồi (như nhiệt độ, áp suất, độ ẩm v.v.) Sai số gọi sai số phụ, khơng thể loại trừ Ngồi sai số dụng cụ đo cần quan tâm, cịn có tiêu chuẩn để đánh giá độ xác dụng cụ đo cấp xác Độ xác tiêu chuẩn quan trọng thiết bị đo Bất kỳ phép đo có sai lệch so với đại lượng δ i=x i− x d xi kết lần đo thứ xd giá trị đại lượng đo Sai số tuyệt đối thiết bị đo định nghĩa giá trị lớn sai lệch gây nên thiết bị đo: Δxx=max [ δ i ] Sai số tuyệt đối chùn đánh giá tính xác u cầu cơng nghệ thiết bị đo Thơng thường độ xác phép đo thiết bị đo đánh giá sai số tương đối: + Với phép đo, sai số tương đối tính β= Δxx x , với x giá trị đại lượng đo + Với thiết bị đo, sai số tương đối tính γ= Δxx D Trong D = Xmax – Xmin : thang đo dụng cụ đo Giá trị, γ % gọi sai số tương đối quy đổi dùng để xếp thiết bị đo thành cấp xác Theo quy định hành nhà nước, dụng cụ đo điện có cấp xác: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5; Thiết bị đo số có cấp xác: 0,005; 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; Khi biết cấp xác thiết bị đo ta xác định sai số tương đối quy đổi suy sai số tương đối thiết bị phép đo cụ thể Ta có: β=γ D x γ sai số tương đối thiết bị đo, phụ thuộc cấp xác khơng đổi nên sai số tương đối phép đo nhỏ D/x dần đến Vì đo đại lượng cố gắng chọn D cho: D ≈ x Cấp xác dụng cụ đo giá trị sai số cực đại mà dụng cụ đo mắc phải Người ta quy định cấp xác dụng cụ đo sai số tương đối quy đổi dụng cụ đo dó b) Độ nhạy Ta biết phương trình thiết bị đo z = f(x) Để có đánh giá quan hệ lượng vào lượng thiết bị đo, ta dùng khái niệm độ nhạy thiết bị: Độ nhạy dụng cụ đo tính bằng: S= Δxz =F ( x ) Δxx Trong đó: ∆z: biến thiên lượng ∆x: biến thiên lượng vào Nếu F(x)=const, quan hệ vào dụng cụ đo tuyến tính Lúc đo thang đo khắc độ C=1/S gọi số dụng cụ đo Nói chung S hàm phụ thuộc x phạm vi ∆x đủ nhỏ S số Với thiết bị có quan hệ lượng vào lượng tuyến tính, ta viết: z = S.x, lúc S gọi độ nhạy tĩnh thiết bị Trong trường hợp thiết bị đo gồm nhiều khâu biến đổi nối tiếp, khâu có độ nhạy riêng, độ nhạy dụng cụ tích độ nhạy thành phần n S=∏ S i i=1 , với Si độ nhạy khâu thứ i thiết bị độ xác độ nhạy dụng cụ đo Có nhiều loại chuyển đổi sơ cấp khác tùy thuộc đại lượng đo đại lượng đầu chuyển đổi  Mạch đo (MĐ): thực chức thu thập, gia công thông tin đo sau chuyển đổi sơ cấp; thực thao tác tính tốn sơ đồ mạch Tùy thuộc dụng cụ đo kiểu biến đổi thẳng hay kiểu so sánh mà mạch đo có cấu trúc khác Các đặc tính mạch đo gồm: độ nhạy, độ xác, đặc tính động, cơng suất tiêu thụ, phạm vi làm việc… xét cụ thể cho loại mạch đo để có thiết kế phù hợp sử dụng có hiệu Mạch đo thường sử dụng kĩ thuật vi điện tử vi xử lý để nâng cao đặc tính kỹ thuật dụng cụ đo  Cơ cấu thị (CCCT): khâu cuối dụng cụ đo, thực chức thể kết đo lường dạng số so với đơn vị sau qua mạch đo Các kiểu thị thường gặp gồm: thị kim chỉ, thị thiết bị tự ghi (ghi lại tín hiệu thay đổi theo thời gian), thị dạng số (đọc trực tiếp tự động ghi lại)… Việc phân chia phận theo chức năng, không thiết phải theo cấu trúc vật lý, thực tế khâu gắn với (một phần tử vật lý thực nhiều chức năng), có liên hệ chặt chẽ với mạch phản hồi… Pkt II Dụng cụ đo áp suất Trong công nghiệp luyện kim sử dụng nhiều thiết bị thủy lực khí nén, để hệ thống làm việc bình thường phải đo kiểm tra áp suất cách tục, áp suất chất lỏng, khí vượt giới hạn định ảnh hưởng xấu đến hoạt động của thiết bị, chí làm hỏng nổ bình chứa, đường ống dẫn gây thiệt hại nghiêm trọng Bởi vậy, 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 Áp suất đơn vị a) Khái niệm Khi chứa chất lỏng, chất khí ( gọi chung chất lưu) vào bình chứa gây nên áp lực tác dụng lên thành bình Áp suất đại lượng có giá trị lực tác dụng vng góc lên đơn vị diện tích thành bình: P= (3.1) Trong đó: dF: lực tác dụng [N] dS: diện tích thành bình chịu lực tác dụng [m2] Trong trường hợp chất lưu không chuyển động, áp suất chất lưu áp suất tĩnh (pt) trọng lượng cột chất lưu gây nên cộng với tác dụng áp suất khí tác dụng lên mặt thoáng chất lưu Pt = P + (3.2) Trong đó: P0 : áp suất khí : khối lượng riêng chất lưu g: gia tốc trọng trường h: khoảng cách từ điểm khảo sát đến mặt thống tiếp xúc với khí trường hợp chất lưu chuyển động, áp suất chất lưu gồm hai thành phần, gồm áp suất tĩnh (Pt) áp suất động (Pd): P = P t + Pd (3.3) Áp suất tĩnh phục thuộc vào vị trí điểm khảo sát, trị số xác định theo công thức (3.2) Áp suất động (Pt) thành phần chuyển động chất lưu gây nên, trị số phục thuộc vào tốc độ chuyển động chất lưu, xác định theo cơng thức: Pd = (3.4) Trong v tốc đọ chuyển động chất lưu b) Đơn vị đo áp suất Trong hệ đơn vị quốc tế (SI) đơn vị áp suất pascal (Pa) : Pa áp suất tạo lực có độ lớn bang 1N phân bố đồng diện tích 1m theo hướng pháp tuyến Đơn vị Pa tương đối nhỏ nên cơng nghiệp người ta cịn dùng đơn vị áp suất bar (1 bar = 105 Pa) số đơn vị khác Bảng 3.1 Đơn vị đo áp suất hệ số chuyển đổi đơn vị Đơn vị áp suất Pascal (Pa) Bar (b) Kg/ cm2 Atmotsp he (atm) mmH2 O mmH g mbar pascal 1 bar 105 10-5 1,02.1 0-5 1,02 0,987.10- 1,02.10- 0,75.1 0-2 0,987 1,02.10 750 10-2 103 kg/cm2 atm 9,8.104 0,98 0,986 104 735 9,8.102 1,013.1 05 9,8 1,013 1,033 1,033.1 04 760 1,013.1 03 0,098 1mmH2 O 133,3 mmHg mbar 100 9,8.10-5 10-3 0,986.104 13,33.1 1,36.1 0-4 0-3 10-3 1,02.1 0-3 1,315.10- 136 0,073 1,33 0,987.10- 1,02 0,750 Phân loại dụng cụ đo áp suất Có thể phân loại phương tiện đo áp suất theo dạng áp suất, nguyên lý hoạt động theo cấp xác a) Theo dạng áp suất Áp suất bao gồm dạng sau: áp suất khí quyển, áp suất dư, áp suất âm Tuỳ theo dạng áp suất mà người ta sử dụng phương tiện đo khác - Khí áp kế (barơmét): đo áp suất khí - Áp kế, áp – chân kế, áp kế xác: đo áp suất dư – Chân không kế, áp – chân không kế, khí áp kế chân khơng, áp kế hút: đo áp âm – Áp kế hiệu số: đo áp suất hiệu – Để đo áp suất tuyệt đối phải dùng hai phương tiện đo áp kế khí áp kế áp suất tuyệt đối lớn áp suất khí phải dùng khí áp kế chân không kế áp suất tuyệt đối nhỏ áp suất khí b) Theo nguyên lý hoạt động Có nhóm chính: - Áp kế kiểu lị xo - Áp kế píttơng - Áp kế kiểu chất lỏng - Áp kế theo nguyên lý điện - Áp kế liên hợp  Áp kế kiểu lò xo: Nguyên lý hoạt động loại áp kế dựa vào biến dạng đàn hồi phần tử lò xo tác dụng áp suất Độ biến dạng thường phóng đại nhờ cấu truyền động phóng đại chuyển đổi thành tín hiệu truyền xa  Áp kế kiểu pittông: Loại áp kế dựa vào nguyên lý tải trọng trực tiếp: áp suất đo so sánh với áp suất trọng lượng pittông cân tạo tiết diện pittơng  Áp kế kiểu chất lỏng: Loại áp kế dựa vào nguyên lý hoạt động thuỷ tĩnh: áp suất đo so sánh với suất cột chất lỏng có chiều cao tương ứng Ví dụ áp kế thuỷ ngân, áp kế chữ U, áp chân khơng, áp kế bình áp kế bình với ống nghiêng có góc nghiêng cố định hay thay đổi,… + Áp kế theo nguyên lý điện: Loại áp kế dựa vào thay đổi tính chất điện vật liệu tác dụng áp suất Áp kế dựa vào thay đổi điện trở gọi áp kế điện trở hay theo tên loại dây dẫn Ví dụ áp kế điện trở maganin Áp kế dùng hiệu ứng áp điện gọi áp kế điện Ví dụ muối sec-nhéc, tuamalin, thạch anh + Áp kế liên hợp: Ở áp kế liên hợp người ta sử dùng kết hợp nguyên lý khác Ví dụ: áp kế vừa làm việc theo nguyên lý cơ, vừa làm việc theo nguyên lý điện 4.3/ Theo cấp xác Tất phương tiện đo áp suất dùng vào mục đích khác phân loại theo cấp xác Đối với áp kế lị xo hay số, cấp xác ký hiệu chữ số thập phân tương ứng với độ lớn giới hạn sai số cho phép biểu thị theo phần trăm giá trị đo lớn nhất, ví dụ: áp kế lị xo cấp xác 2,5, phạm vi đo 100 bar sai số cho phép 2,5 bar Đối với áp kế pittông chất lỏng sai số tính theo phần trăm giá trị điểm đo Ví dụ: áp kế píttơng 3DP 50, có phạm vi đo (150) bar, cấp xác 0,1, sai số cho phép lớn điểm đo 15 bar 0,015 bar 50 bar 0,05 bar Cấp xác phương tiện đo áp suất qui định theo hai dãy cấp xác sau: 0,0005; 0,005; 0,02; 0,05; 0,1; 0,16; 0,20; 0,25; 0,4; 0,5; 1; 1,6; 2,5; 4; 6; 0,0005; 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,6; 1; 1,6; 2; 2,5; 4; Phương pháp áp suất Đo áp suất người ta dùng dụng cụ gọi áp kế, nguyên lý cấu tạo áp kế đa dạng ta phân loại theo cơng dụng Để chun mơn hóa dụng cụ đo nhằm tăng độ xác người ta chế tạo loại áp kế sau: Baromet- loại áp kế chuyên dùng để đo áp suất khí trời, số baromet ký hiệ Pk Manomet- loại áp kế chuyên dùng để đo phần áp suất chất khí lớn áp suất khí trời số người ta gọi áp suất thừa áp suất dư, ký hiệu Pt Chân không kế - loại áp kế đo phần nhỏ áp suất khí trời áp suất chất khí (đo phần khơng có ) kí hiệu Pck Xác định áp suất chất khí (áp suất tuyệt đối) - Trường hợp áp suất chất khí lớn áp suất khí trời ta dùng hai loại áp kế baromet Manomet, áp suất chất khí: P = P k – Pt - Trường hợp áp suất chất khí nhỏ áp suất khí trời ta dùng hai loại áp kế Baromet chân khơng kế, áp suất chất khí: P = Pk - Pck Chú ý: Khi đo áp suất theo chiều cao cột thủy ngân t 0C chiều cao cột thủy ngân ứng với 00C là: h0 – chiều cao cột thủy ngân 00C ht- chiều cao cột thủy ngân t0C Phương pháp đo áp suất phụ thuộc vào dạng áp suất Đối với áp suất tĩnh tiến hành đo phương pháp sau: + đo trực tiếp áp suất chất lưu thông qua lỗ khoan trren thành bình + đo gián tiếp thơng qua đo biến dạng thành bình tác động cảu áp suất Trong cách đo thứ nhất, phải sử dụng đầu đo đặt sát bình Trong trường hợp này, áp suất cần đo cân với áp suất thủy tĩnh cột chất lỏng làm việc tạo nên tác động lên vật trung gian có phần tử nhạy cảm với lực áp suất gây Khi sử dụng vật trung gian để đo áp suất , thiết bị đo thường trang bị thêm phận chuyển đổi điện Để sai số đo nhỏ, thể tích chết kênh dẫn đầu đo phải không đáng kể so với thể tích tổng cộng chất lưu cần đo áp suất Trong cách đo thứ hai, người ta gắn lên thành bình cảm biến đo ứng suất để đo biến dạng thành bình Biến dạng hàm áp suất Phương pháp đo áp suất động dựa nguyên tắc chung đo hiệu áp suất tổng áp suất tĩnh Khi dòng chảy va đập vng góc với mặt phẳng, áp suất động chuyển thành áp suất tĩnh, áp suất tác dụng lên mặt phẳng áp suất tổng Thông thường việc đo hiệu (P – Pt) thực nhờ hai đầu nối với hai đầu ống pitot, đầu đo thứ đo áp suất tổng đầu đo thứ hai đo áp suất tĩnh Pd = P – Pt Hình 3.1 Đo áp suất động ống pitot Có thể đo áp suất động cách đặt áp suất tổng lên mặt trước áp suất tĩnh lên mặt sau màng đo( hình 3.2), tín hiệu đo đầu đo cung cấp chênh lệch áp suất tổng áp suất tĩnh P Pt Hình 3.2 Đo áp suất động màng 1) Màng đo 2) phần tử áp điện a) Áp kế dùng dịch thể Nguyên lý chung phương pháp dựa nguyên tắc cân áp suất chất lưu với áp suất thủy tĩnh chất lỏng làm vieecjtrong áp kế b) Vi áp kế kiểu phao Vi áp kế khiêu phao gồm hai thành phần thơng nhau, bình (1) có tiết diện lớn F bình nhỏ có tiết diện f (hình 3.3) Chất lỏng làm việc thủy ngân hay dau bien áp Khi đo, áp suất lớn (P1) đưa vào bình lớn, áp suất bé (P1) đưa vào bình nhỏ Để tránh chất lỏng làm việc phun cho áp suất tác động phía, người ta mở van (4) áp suất hai bên cân bằng, van (4) khóa lại h1 h2 Hình 3.3 Vi áp kế kiểu phao 1)Bình lớn 2) Phao 3) Kim thị 4,5,6) Van 7) Bình nhỏ Khi đạt cân áp suất, ta có: p1−p2 =g(ρ m −ρ)(h1 +h2) Trong đó: g – gia tốc trọng trường ρm – trọng lượng riêng chất lỏng làm việc ρ – trọng lượng riêng chất lỏng khí cần đo mặt khác từ cân thể tích ta có: F.h1 =f.h2 Suy ra: h1 = ) (3.5) mức chất lỏng bình lớn thay đổi( h thay đổi), phao áp kế dịch chuyển qua cấu truyền động làm quay kim thị đồng hồ đo Biểu thức (3.5) phương trình đặc tính tĩnh áp kế vi sai kiểu phao Áp kế vi sai kiểu phao dùng để đo áp suất tĩnh không lớn 25MPa Khi thay đổi tỉ số F/f ( cách thay ống nhỏ) ta thay đổi phạm vi đo Cấp xác áp kế loại cao (1;1,5) chứa chất lỏng độc hại mà áp suất thay đổi đột ngột tràn ngồi ảnh hưởng đến đối tượng đo môi trường c) Vi áp kế kiểu chuông Cấu tạo vi áp kế kiểu chng (hình 3.4), gồm chng (1) nhúng chất lỏng làm việc chứa bình (2) P2 A B p1 dH p2 dx dy p1 hình 3.4 vi áp kế kiểu chng 1) Chng 2) Bình chứa 3) Chỉ thị Khi áp suất buồng (A) (B) nắp chng (1) vị trí cân (hình 3.4a), có biến thiên độc chênh lệch áp d(p 1- p2)>0 chng nâng lên ( hình 3.4b) Khi đạt cân ta có: d(p1 −p2).F=(dH+dy)∆f.g(ρ m−ρ) Với: dh=dx+dy d(p1 −p2 )=dh(ρ m −ρ)g fdy=∆f.dH+(Φ−F)dx Trong đó: F- tiết diện ngồi chng dH- độ di chuyển chuông dy- độ dịch chuyển mức chất lỏng chuông dx- độ dịch chuyển mức chất lỏng ngồi chng f- diện tích tiết diện thành chng Φ- diện tích tiết diện bình lớn dh- chênh lệch mức chất lỏng chng f- diện tích tiết diện chng Giải phương trình ta có: dH= Lấy tích phân giới hạn từ đến (p1-p2) nhận phương trình đặc tính tĩnh áp kế vi sai kiểu chng : H= (p1-p2) (3.7) Áp kế vi sai có độ xác cao đo áp suất thấp áp suất chân không ... mục đích sử dụng: dụng cụ đo để bàn, dụng cụ đo xách tay Theo mức bảo vệ: dụng cụ đo kín nước, dụng cụ kín bụi, dụng cụ chống va đập Đặc tính dụng cụ đo a) Độ xác sai số dụng cụ đo Có nhiều... tin đo: dụng cụ đo tương tự dụng cụ đo số Dụng cụ đo tương tự có số hàm liên tục đại lượng đo Loại bao gồm: dụng cụ đo kim có kết đo đọc số kim lên mặt khắc độ sẵn; dụng cụ đo tự ghi có kết đo. .. bị đo Dụng cụ đo lường phân loại theo nhiều cách khác nhau: Theo cách biến đổi ta chia dụng cụ đo thành loại: dụng cụ đo biến đổi thẳng dụng cụ đo kiểu biến đổi bù Dụng cụ đo biến đổi thẳng dụng