Tìm hiểu về cảm biến đo áp suất chất lưu

Khóa luận tốt nghiệp Đặng Thị Phương Hải – K32E Lý LỜI CẢM ƠN Sau thời gian nghiên cứu với nỗ lực thân giúp đỡ thầy cô gáo bạn sinh viên tơi hồn thành đề tài Trước hết tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo,Thạc sỹ Nguyễn Hữu Tình - khoa Vật lý – Trường đại học Sư Phạm Hà Nội tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tơi suốt q trình thực hồn thành tốt khóa luận Tôi xin gửi lời cảm ơn tới Ban giám hiệu, Ban chủ nhiệm khoa Vật lý, thầy giáo, cô giáo khoa tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành tốt khóa luận Sinh viên thực hiện: Đặng Thị Phương Hải Cảm biến đo áp suất chất lưu LỜI CAM ĐOAN Tên là: Đặng Thị Phương Hải Sinh viên:K32E – Cử nhân Khoa Vật lý – Trường đại học Sư phạm Hà Nội Tơi xin cam kết “Tìm hiểu cảm biến đo áp suất chất lưu” kết nghiên cứu riêng cá nhân tơi, tìm hiểu thực hiên hướng dẫn bảo thầy giáo,Thạc sỹ Nguyễn Hữu Tình - Khoa Vật lý – Trường đại học Sư phạm Hà Nội Trong trình thực đề tài tơi tham khảo nhiều tài liệu cơng trình nghiên cứu tác giả trước không chép y nguyên Sinh viên thực hiện: Đặng Thị Phương Hải MỤC LỤC Lời cảm ơn…………………………………………………………………1 Lời cam đoan………………………………………………………………2 Mục lục …………………………………………………………………….3 Mở đầu…………………………………………………………………… Nội dung……………………………………………………………………7 Chương 1: Khái quát chung cảm biến …………………… .7 1.1 Các định nghĩa đặc trưng chung……………… … 1.2 Các loại cảm biến………………………………… ……… 11 1.3 Mạch đo…………………………………………… ……….12 1.4 Sai số phép đo…………………………………… …….13 1.5 Tính trung thực, tính đắn độ xác……… … 14 1.6 Độ nhạy……………………………………………….…… 14 1.7 Độ tuyến tính………………………………………… …….14 1.8 Độ nhanh – thời gian đáp ứng………………………… … 15 1.9 Giới hạn sử dụng cảm biến…………………………….……15 1.10 Phương pháp chuẩn cảm biến………………………… … 16 1.11 Nguyên lý chung chế tạo cảm biến…………………… … 17 Chương 2: Tìm hiểu cảm biến đo áp suất chất lưu…… ……18 2.1 Áp suất đơn vị đo áp suất………………………… ….18 2.2 Nguyên tắc đo……………………………………… ….… 20 2.2.1 Chất lưu không chuyển động………………………… 20 2.2.2 Chất lưu chuyển động………………………………….24 2.3 Vật trung gian……………………………………… … … 25 2.4 Phương pháp chuyển đổi tín hiệu………………… …… …27 2.4.1 Chuyển đổi biến thiên trở kháng…………………27 2.4.2 Chuyển đổi biến thiên điện dung…………… …32 2.4.3 Chuyển đổi biến thiên độ tự cảm…….………… 34 2.4.4 Chuyển đôi hiệu ứng áp điện…………………….36 2.4.5 Chuyển đổi dao động điện…………… …….37 2.4.6 Các phương pháp chuyển đổi khác………………….…41 Kết luận……………………………………………………………………42 Tài liệu tham khảo……………………………………………………… 43 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Áp suất tác động biến số hoạt động liên quan đến chất lỏng chất khí, thông số quan trọng nhiều lĩnh vực nhiệt động lực học, khí động lực học, âm học, học chất lỏng, học đất, lý sinh… Trong số ngành công nghiệp khác nhau, cảm biến áp suất ứng dụng nhiều lĩnh vực cơng nghiệp lượng Đó thiết bị cung cấp lượng thuỷ lực, nhiệt, hạt nhân, cần phải đo theo dõi áp suất cách liên tục, áp suất vượt giới hạn ngưỡng, làm hỏng bình chứa đường ống dẫn, chí gây nổ làm thiệt hại nghiêm trọng đến sở vật chất tính mạng người Áp suất thông số quan trọng can thiệp vào việc kiểm tra điều khiển phận máy móc tự động người điều khiển Đo áp suất đóng vai trò đáng kể hoạt động người máy Trong trường hợp áp suất đo cách trực tiếp khiên chế gián tiếp để thay xúc giác người (như da nhân tạo) cần xác định hình dạng hay lực cần nắm vật Tất hoạt động nói cần đến nhiều cơng cụ cảm biến áp suất mắt xích Các cảm biến cung cấp liệu liên quan đến áp suất khí nén, nước, dầu nhờn chất lỏng khác nhằm xác định vận hành cấu, hệ thống, máy móc Trên thực tế, nhu cầu đo áp suất đa dạng, đòi hỏi cảm biến áp suất phải đáp ứng cách tốt trường hợp cụ thể Chính vậy, cảm biến đo áp suất chất lưu đa dạng Một nguyên nhân khác dẫn đến đa dạng độ lớn áp suất cần đo nằm dải giá trị rộng, từ chân không siêu cao đến áp suất siêu cao Trên lý quan trọng để chọn đề tài nghiên cứu “Tìm hiểu cảm biến đo áp suất chất lưu” Mục đích nghiên cứu: - Nắm bước thực đề tài nghiên cứu khoa học - Tăng cường lực giải vấn đề lực tự học, làm việc theo nhóm 3.Nhiệm vụ nghiên cứu: - Nghiên cứu nguyên lí cấu tạo cảm biến đo áp suất chất lưu - Nghiên cứu chế hoạt động cảm biến đo áp suất chất lưu - Nghiên cứu thông số đo lường phạm vi ứng dụng cảm biến đo áp suất chất lưu Phương pháp nghiên cứu - Tìm tài liệu hướng dẫn giáo viên - Tham khảo tài liệu nắm bắt nội dung cần nghiên cứu - Nghiên cứu tài liệu - Lập báo cáo đề tài chi tiết CẢM BIẾN ĐO ÁP SUẤT CHẤT LƯU CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ CẢM BIẾN 1.1 Định nghĩa Các đại lượng vật lý đối tượng đo lường nhiệt độ, áp suất… gọi đại lượng cần đo m Sau tiến hành công đoạn thực nghiệm để đo m, ta nhận đại lượng điện tương ứng đầu Đại lưọng điện với biến đổi chứa đựng tất thơng tin cần thiết để nhận biết m Việc đo đạc m thực nhờ sử dụng cảm biến Trước hết cần phải hiểu cảm biến thiết bị điện tử cảm nhận thay đổi từ mơi trường bên ngồi biến đổi thành tín hiệu điện để điều khiển thiết bị khác Cảm biến ba thành phần hệ thống điều khiển Cảm biến thiết bị chịu tác động đại lượng cần đo khơng có tính chất điện kí hiệu m cho đầu đại lượng mang chất điện đo (như điện tích, điện áp, dòng điện trở kháng) kí hiệu s Đại lượng điện s hàm đại lượng cần đo m : s  F  m đó, s gọi đại lượng đầu phản ứng cảm biến m đại lượng đầu vào hay kích thích (có nguồn gốc đại lượng cần đo) Việc đo đạc s cho phép nhận biết giá trị m Biểu thức s  F  m dạng lý thuyết định luật vật lý biểu diễn hoạt động cảm biến, đồng thời dạng số biểu diễn phụ thuộc vào cấu tạo (hình học kích thước), vật liệu làm cảm biến, vào môi trường chế độ sử dụng (nhiệt độ, nguồn nuôi) Đối với cảm biến, để khai thác biểu thức cần phải chuẩn cảm biến: với giá trị biết xác m , đo giá trị tương ứng s dựng đường cong chuẩn Đường cong chuẩn cho phép xác định giá trị m từ s m Đại lượng cần đo (m) Cảm biến t2 t1 t tn s Đại lượng điện (s) t1 t2 tn t Hình 1.1: Sự biến đổi đại lượng cần đo m đáp ứng s theo thời gian s s a) s2 b) si s1 m1 m m2 mi m Hình 1.2: Đường cong chuẩn cảm biến: a) dựng đường cong từ giá trị biết m; b) khai thác đường cong chuẩn để xác định m từ giá trị s đo Để dễ sử dụng, thông thường người ta chế tạo cảm biến cho có liên hệ tuyến tính biến thiên đầu s s  S.m biến thiên đầu vào m : S độ nhạy cảm biến Một vấn đề quan trọng thiết kế sử dụng cảm biến cho độ nhạy S chúng không đổi, nghĩa S phụ thuộc vào yếu tố sau; - Giá trị đại lượng cần đo m (độ tuyến tính) tần số thay đổi (dải thơng) - Thời gian sử dụng (độ già hoá) - Ảnh hưởng đại lượng vật lý khác (không phải đại lượng đo) môi trường xung quanh Vì cảm biến phần mạch điện, coi cảm biến: - máy phát s điện tích, điện áp hay dòng Trong hình vẽ trên, vật trung gian ống Bourdon chịu tác động áp suất cần đo Thiết bị sủ dụng để đo áp suất từ vài bar đến hàng ngàn bar Đối với dải áp suất thấp bar, sử dụng cảm biến màng mỏng kết hợp màng mỏng với phần tử đo lực Biến dạng màng chuyển đổi trực tiếp thành biến thiên trở kháng cách đặt hai cảm biến theo đường kính hai cảm biến theo tuyến tính tạo thành cầu đo Trong số trường hợp, người ta dùng hai cảm biến màng mỏng đặt theo đường kính, cảm biến thứ đặt tâm vật trung gian (dạng màng hình tròn) cảm biến thứ hai (dùng để bù trừ nhiệt) đặt gần mép vật điểm có ứng lực theo chiều ngược lại, độ giãn nở trung bình khơng Cảm biến áp suất dùng màng dán phần tử đo lực có độ tuyến tính độ trễ nằm khoảng  0,2 đến  1% dải đo, độ phân giải tốt 0,02% độ xác đạt từ 0,5 đến 2% Nhược điểm loại cảm biến tín hiệu đầu nhỏ (cỡ mV) thời gian sống ngắn Cảm biến dùng màng dạng lưới dán phần tử đo lực có khả bị già hoá lớp keo dán biến chất Để khắc phục nhược điểm này, người ta thường sử dụng dạng lưới chế tạo trực tiếp phần tử đo lực 2.4.1.3 Cảm biến áp trở Loại cảm biến chế tạo trực tiếp đế silic loại N Ưu điểm cảm biến dạng đơn tinh thể, có tính đàn hồi tốt nên hiệu ứng trễ học nhỏ bỏ qua Đồng thời, vật liệu bán dẫn nên dùng làm đế để chế tạo cảm biến kĩ thuật khuyếch tán planar Sơ đồ nguyên lý cảm biến áp trở: Hình 2.7a: Sơ đồ nguyên lý cấu tạo cảm biến áp điện Trong cảm biến này, đế silic loại N đảm bảo chuyển đổi áp suất tác dụng lên thành ứng suất nội Các tạp chất loại P khuyếch tán vào vùng có định hướng so với trục tinh thể cho đảm bảo độ nhạy tốt cách kết hợp ứng lực sinh biến dạng đế silic Hình vẽ mơ tả trường hợp màng định hướng (100) có gắn bốn cảm biến, hai cảm biến đặt tâm theo hướng (110) hai cảm o biến khác đặt gần biên tạo thành với hướng (100) góc 60 : Hình 2.7b: Vị trí đặt cảm biến màng cảm biến áp điện Với cách đặt cảm biến vậy, thay đổi điện trở theo ứng suất nội hai cặp cảm biến có dấu ngược lại: R 1 R3  R2  R4  R Điện áp đo hai đầu đường chéo cầu nuôi Vm dòng chiều là: V  m I  R  R  R  R 4  I R Sự thay đổi tương đối trở kháng phụ thuộc vào ứng lực  biểu diễn sau: R   R0 đó,  □ 4.1010 m2 / N hệ số áp trở tinh thể Khi đó, biểu thức điện áp viết lại sau: Vm   I0 R. Độ nhạy cảm biến áp trở phụ thuộc vào độ lớn áp suất cần đo: - Đối với dải áp suất thấp, độ nhạy cảm biến thay đổi khoảng từ 0,1 đến 3mV/mbar, phụ thuộc vào dạng hình học màng cường độ dòng điện - Trong dải áp suất từ hàng trăm mbar đến hàng trăm bar, độ nhạy thay đổi khoảng từ 0,2 đến 12,5 mV/bar (tương đương với tín hiệu đầu từ 100 đến 300 mV) Điều kiện làm việc cảm biến áp trở loại khuyếch tán nằm o o dải nhiệt độ từ -40 C đến 125 C phụ thuộc vào tỷ lệ pha tạp Có thể bù trừ thay đổi nhiệt điện trở cảm biến cách đưa thêm vào điều hòa thiết bị hiệu chỉnh điều khiển đầu đô nhiệt độ JT đặt màng Cảm biến áp suất dùng áp trở khuyếch tán trực tiếp vật trung gian có độ tuyến tính độ trễ nằm khoảng tử  0,2 đến  2% dải đo, độ phân giải tốt 0,1% độ xác từ 0,1 đến 0,5% Độ nhanh phụ thuộc vào tần số riêng màng Tần số phụ thuộc vào đường kính bề dày màng, thay đổi khoảng từ 50kHz đến 1MHz Ưu điểm loại cảm biến tín hiệu tương đối lớn, kích thước nhỏ khối lượng khơng đáng kể Trên thực tế chế tạo màng có đường kính cỡ mm, khơng nhạy với rung động va chạm mạnh 2.4.2 huyển đổi biến thiên điện dung Nguyên lý hoạt động cảm biến áp suất loại tụ điện đơn giản Bằng cách tác động lên thông số làm thay đổi điện trường hai vật dẫn tạo thành hai cực tụ điện ta thay đổi điện dung tụ điện Một hai cực tụ nối học với vật trung gian chịu tác động áp suất cần đo Chẳng hạn như, vật trung gian màng mỏng điện dung tụ điện thay đổi theo dịch chuyển tâm màng bị áp suất chất lưu tác động Dưới dạng cảm biến áp suất chất lưu dùng chuyển đổi điện dung: Hình 2.8: Cảm biến áp suất chất lưu chuyển đổi tín hiệu biến thiên điện dung Trong trường hợp tụ điện hình trụ, diện tích bề mặt đối diện hai cực thay đổi tuyến tính theo dịch chuyển cực Nếu độ trễ học màng nhỏ, sai số độ tuyến tính gây nên khơng lớn 0,1% Gọi D0 khoảng cách hai cực thay đổi D khoảng cách nhỏ ( D  D0 ) biến thiên điện dung tụ là: C D  C0 D0 Trên thực tế, biến thiên điện dung phức tạp cực tụ điện điện cực động bị biến dạng tác dụng áp suất trường hợp cực màng (đóng vai trò vật trung gian) Như vậy, để hạn chế sai số tuyến tính n% cần phải đảm bảo cho độ dịch chuyển màng thỏa mãn điều kiện: D  n D 50 Ví dụ: Cho D0  50 m Để có sai số n  0, 5% độ dịch chuyển tâm màng phải nhỏ 0, 5 m Ngoài ra, người ta dùng phương pháp chuyển đổi tín hiệu biến thiên điện dung vi sai, tiêu biểu cảm biến áp suất dùng chuyển đổi điện dung vi sai hãng Rosemount chế tạo: Hình 2.9: Cảm biến áp suất dùng chuyển đổi điện dung vi sai Các cực A1 A2 gắn với chất điện môi cứng, chúng kết hợp với màng (nằm hai cực) để tạo thành tụ điện C1 (phía áp suất cao p1) C2 (phía áp suất thấp p2) Độ dịch chuyển cực đại tâm màng đạt tới 50 100 m tuỳ thuộc vào kiểu chế tạo Các áp suât p1 p2 hai môi trường đo tác động lên màng đo thông qua vai trò màng điện mơi dầu silicon Khi bị biến dạng, màng dịch chuyển hai cực cố định tụ điện gây nên tín hiệu đo im tỷ lệ với chênh lệch áp suất p1 - p2 hai môi trường: i  K m C1  C2 C1  C  K ' p  p  Đặc điểm cảm biến áp suất dùng tụ điện có độ tuyến tính đạt từ 0,5 đến 2% dải đo, độ trễ nhỏ 0,02%, độ phân giải tốt 0,1% độ xác từ 0,2 đến 0,5% Độ nhanh đáp ứng cảm biến phụ thuộc vào tần số riêng, tần số thay đổi khoảng từ 50 đến 200kHz tuỳ thuộc vào đường kính màng đo Ưu điểm cảm biến loại cho tín hiệu đầu lớn, tử 20 đến 200mV, khối lượng nhỏ nhạy cảm với gia tốc Nhược điểm nhạy cảm với thay đổi nhiệt độ (trừ trường hợp đo theo điện dung vi sai) trở kháng đầu lớn 2.4.3 huyển đổi biến thiên độ tự cảm Thông thường phương pháp dùng biến thiên từ trở mach từ Biến thiên biến điệu nhiều khe từ gây nên Cấu tạo hình vẽ: Hình 2.10a: Cấu tạo cảm biến áp suất dùng chuyển đổi từ trở Hoạt động sau: Hình 2.10b): Mạch đo nửa cầu c)mạch cầu hoàn chỉnh kết hợp hai mạch từ hoạt động chế độ đẩy – kéo Đây cảm biến kết hợp ống Bourdon với mạch từ Bản cực mạch từ nối với đầu tự ống Bourdon, quay quanh điểm cố định có lực áp suất tác động Khi cực quay tạo nên biến thiên vi sai khe từ e e (từ 0,05mm đến 0,1mm) Sự thay đổi độ tự cảm L1 L2 chuyển thành tín hiệu đo cầu kết hợp L1 L2 với hai nửa cuộn thứ cấp hai biến đâu vào (hình 10b) với hai cuộn cảm cố định (hình 10c) Các cảm biến áp suất loại có độ tuyến tính thay đổi khoảng từ  0,5% đến 3% dải đo Độ trễ cảm biến nằm khoảng từ  0,1 đến 1% dải đo với độ phân giải 0,01% Độ xác đạt từ 0,5 đến 2% Tín hiệu đầu thay đổi khoảng từ 100 đến 400 mV Nhược điểm cảm biến áp suât chất lưu dùng chuyển đổi biến thiên độ tự cảm nhạy với rung động, va chạm từ trường Đồng thời, nguồn nuôi phải ổn định theo biên độ tần số 2.4.4 huyển đổi hiệu ứng áp điện Có thể chuyển đổi trực tiếp ứng lực tác dụng lực F (do áp suất chất lưu gây nên) thành tín hiệu điện Q cách sử dụng vật trung gian cấu trúc áp điện Ví dụ: tạo điện cực kim loại phiến mỏng cắt từ tinh thể thạch anh theo hướng vng góc với ba trục điện tác dụng lên lực học xảy tượng phân cực điện, cực kim loại xuất điện tích Q có độ lớn tỷ lệ với lực tác dụng: Q  kF k số áp điện ( k  2, 32.1012 culong/newton tinh thể thạch anh); F lực tác động Dựa vào cấu trúc phần tử áp điện dạng ống, ta tăng điện tích cách đơn giản hố kiểu kết hợp phần tử Như vậy, điện tích cực tính theo cơng thức: Q  kF 4dh D d d đường kính ống D đường kính ngồi ống H chiều cao phần tử kim loại Ống làm cách kết hợp hai phẩn tử phân cực ngược với mặt đối xứng: Hình 2.11: Phần tử áp điện dạng ống Các cảm biến áp điện giảm thiểu kích thước cách dễ dàng, với ống dạng hình trụ (có thể giảm đường kính xuống vài mm) Dải áp suất đo cảm biến áp điện nằm khoảng từ vài mbar đến hàng nghìn bar Độ nhạy cảm biến thay đổi khoảng từ 0,05pC/bar đến 1pC/bar phụ thuộc vào hình dạng phần tử áp điện dải đo Độ tuyến tính thay đổi phạm vi từ  0,1 đến  1% dải đo với độ trễ nhỏ 0,0001% độ phân giải 0,001% Độ lớn tín hiệu đầu thay đổi từ đến 100mV Ưu điểm cảm biến đáp ứng tần số tốt, thích hợp để đo áp suất thay đổi nhanh, kích thước nhỏ, nhạy cảm với gia tốc không cần nguồn nuôi cảm biến Nhược điểm cảm biến nhạy cảm với thay đổi nhiệt độ cần sử dụng cáp nối đặc biêt 2.4.5 huyển đổi dao động điện Trong cảm biến dùng chuyển đổi dao động điện, phận dao động phần tử dao động có tần số phụ thuộc vào lực tác dụng lên Lực áp suất gây nên tác động trực tiếp gián tiếp lên phần tử dao động Nó làm thay đổi tần số dao động làm biến thiên tần số dao động phát 2.4.5.1 Bộ dao động dùng dây, mỏng ống dao động Thông thường dao động bao gồm vật trung gian chịu tác động áp suất cần đo kết hợp với phần tử dao động học Trong trường hợp dây thép dao động căng điểm cố định điểm khác nằm màng ống xiphơng (hình 2.12a,b) Trong số trường hợp khác, dao động có vật trung gian đóng vai trò phần tử dao động (hình 2.12c): Hình 2.12: Cảm biến áp suất dùng chuyển đổi dao động điện a) dây dao động b) động, c) ống dao động Các dao động trì nhờ có hai cuộn dây Khi phần tử dao động thép dao động với tần số f , làm cho từ trở mạch biến thiên tuần hoàn gây nên điện cảm ứng tần số cuộn đo Điện khuyếch ni cuộn kích tạo dao động Tần số f phụ thuộc vào yếu tố sau: - Hình dạng kích thước (chiều dài l tiết diện s mặt cắt ngang) phần tử dao động - Tính chất vật lý vật liệu chế tạo phần tử dao động (khối lượng riêng  ) - Lực tác dụng lên phần tử dao động Đối với trường hợp hình 2.12a,b tần số dao động có dạng: f 2l F  s F lực căng dây Đây cảm biến dùng để đo áp suất chất lưu khe hẹp Áp suất truyền qua phần tử xốp làm cho khối đàn hồi bị biến dạng dọc, làm thay đổi sức căng dây tần số dao động Các dải đo thay đổi khoảng giá trị khác nhau:  2,  5, 10,  20 bar Độ xác cảm biến cỡ 0,3% với độ phân giải 0,1% Đối với trường hợp hình 2.12c mối quan hệ áp suất cần đo tần số dao động biểu diễn biểu thức: p  A f  f   B  f  f   C  f  f 3 0 f0 tần số dao động chưa có tác động áp suất f tần số dao động khhi áp suất tác động p A, B, C số cảm biến Đây cảm biến đo áp suất tuyệt đối dùng phần tử dao động thép Nó ứng dụng nhiều kĩ thuật hàng không Trong cảm biến này, ống xiphơng kín hút chân khơng (để làm áp suất so sánh) gây nên lực căng thép dao động Giá trị áp suất tính từ giá trị tần số nhiệt độ Dải áp suất đo cảm biến nằm khoảng từ đến 3000mbar Độ xác thay đổi phạm vi từ  0,01 đến  0,02% phụ thuộc vào giá trị áp suất đo Ưu điểm cảm biến dùng lá, thép ống dây đo theo tần số,độ lặp lại, độ phân giải độ xác cao Nhược điểm cảm biến khơng tuyến tính, dải thơng hẹp nhạy với nhiệt độ, dao động va chạm 2.4.5.2 Bộ dao động thạch anh Để đo áp suất chất lưu, người ta áp dụng hiệu ứng thay đổi tần số dao động đến 0,1% thay đổi bề dày lớp không khí phiến thạch anh dao động điện cực Trong cảm biến dùng dao động thạch anh, điện cực phiến thạch anh ghép nối cứng với vật trung gian chịu tác động áp suất cần đo Tín hiệu tần số thay đổi trộn với tín hiệu tần số cố định từ phiến thạch anh khác dùng để so sánh Tần số đầu (sau lọc) cho biết độ lớn áp suất cần đo Nguyên lý hoạt động mô tả sau: Hình 2.13: Cảm biến áp suất chất lưu dùng chuyển đổi dao động thạch anh Lực F đặt mép đĩa làm thạch anh có bề dày nhỏ Hai tiếp xúc đặt hai điểm đĩa cho phép trì dao động riêng biệt với tần số cao Một hai điểm đặt vị trí có ứng lực áp suất cần đo tác động Điểm thứ hai vị trí khơng chịu tác động áp suát sử dụng để so sánh Tín hiệu đầu kết so sánh hai tần số dao động, tỷ lệ với độ lớn áp suất cần đo Cảm biến sử dụng để đo áp suất chất lưu có giá trị nằm khoảng từ đến bar với sai số thấp  0,025% (do có khơng tuyến tính độ trễ) 2.4.6 ng pháp chuyển đổi khác 2.4.6.1 Phương pháp quang điện Có hai phương pháp: - Phương pháp tán xạ: biến đổi dịch chuyển biến dạng vật trung gian thành thay đổi cường độ ánh sáng Trong phương pháp này, ánh sáng bị tán xạ phản xạ từ bề mặt vật trung gian chịu tác động biến dạng từ gương gắn học với vật trung gian Trong trường hợp màng, độ xác bị ảnh hưởng thay đổi hệ số phản xạ tác dụng tượng oxy hoá bề mặt hiệu ứng nhiệt - Phương pháp chặn dần tia sáng phát từ nguồn sáng: phương pháp này, người ta sử dụng cánh cửa động có liên hệ học với màng hay ống xiphông chịu tác động áp suất chất lưu cần đo Trong hai phương pháp trên, ánh sáng biến điệu tiếp nhận trực tiếp photodiot gián tiếp thơng qua vai trò trung gian vật dẫn sáng (như cáp quang…) 2.4.6.2 Phương pháp tranzito áp điện Trong tranzito áp điện NPN, dùng mũi nhọn tác dụng lực F lên emitơ, độ dẫn vùng chuyển tiếp emitơ-bazơ bị thay đổi Người ta áp dụng hiệu ứng để đo áp suất: mạch khuyếch đại sử dụng tranzito loại này, tín hiệu điện đầu tỷ lệ với lực tác dụng Cấu tạo cảm biến sau: Hình 2.14: Cảm biến đo áp suất chất lưu dùng tranzito áp điện Các cảm biến dùng tranzito áp điện đo áp suất chất lưu có giá trị nằm khoảng từ vài mbar đến 1,5bar, điện áp nuôi 10V, độ nhạy trung bình đạt 0,1V/mbar KẾT LUẬN Như vậy, đề tài tìm hiểu vấn đề sau:  Vài nét khái quát cảm biến nói chung  Cảm biến đo áp suất chất lưu: - Áp suất đơn vị đo áp suất - Nguyên tắc đo áp suất chất lưu trường hợp chất lưu không chuyển động chất lưu chuyển động - Vật trung gian để đo áp suất chất lưu - Các phương pháp chuyển đổi tín hiệu: chuyển đổi biến thiên trở kháng, biến thiên điện dung, biến thiên độ tự cảm; chuyển đổi hiệu ứng áp điện; chuyển đổi dao động điện số phương pháp chuyển đổi khác - Vai trò cảm biến đo áp suất chất lưu: cảm biến áp suất có vai trò vơ quan trọng lĩnh vực cơng nghiệp lượng Chúng cung cấp liệu liên quan đến áp suất khí nén, nước, dầu nhờn chất lỏng khác nhằm xác định vận hành cấu, hệ thống, máy móc Do đó, cảm biến đo áp suất chất lưu đa dạng, đáp ứng cách tốt trường hợp cụ thể Đây bước đầu làm quen với công tác nghiên cứu khoa học nên đề tài khơng tránh khỏi thiếu sót, tơi mong nhận ý kiến đóng góp thầy, cô giáo bạn đọc để đề tài tơi hồn thiện ... tạo cảm biến đo áp suất chất lưu - Nghiên cứu chế hoạt động cảm biến đo áp suất chất lưu - Nghiên cứu thông số đo lường phạm vi ứng dụng cảm biến đo áp suất chất lưu Phương pháp nghiên cứu - Tìm. .. lượng riêng chất lưu Áp suất động đo cách nối hai cảm biến với hai đầu ống Pilot, cảm biến đo áp suất tổng cộng cảm biến đo áp suất tĩnh Khi áp suất động hiệu áp suất tổng cộng áp suất tĩnh Mơ... hiệu cảm biến cung cấp khác áp suất tổng cộng áp suất tĩnh Từ đó, người ta đo áp suất động chất lưu 2.3 Vật trung gian Vật trung gian chọn để đo áp suất chất lưu phụ thuộc vào chất áp suất cần đo,