Báo cáo thực tập: Đo lường và cảm biến với bài tập đo lường áp suất có nội dung tìm hiểu cấu tạo một số áp kế đo áp suất, điều chỉnh - điều khiển áp suất, bài thực tập đo lường lưu lượng và một số nội dung khác. Tham khảo nội dung báo cáo để nắm bắt nội dung chi tiết.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TPHCM KHOA CƠ KHÍ CƠNG NGHỆ BÁO CÁO THỰC TẬP: “ ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN” SVTT : Châu Khánh Đạt Lớp : DH14CD MSSV : 14153011 BÀI THỰC TẬP ĐO LƯỜNG ÁP SUẤT I. TÌM HIỂU CẤU TẠO MỘT SỐ ÁP KẾ ĐO ÁP SUẤT: Áp suất được định nghĩa là lực tác động trên một đơn vị diện tích .Nếu biểu diễn dưới dạng cơng thức thì áp suất bằng độ lớn của lực chia cho diện tích bề mặt chịu lực : Áp suất = Lực/diện tích Đơn vị đo áp suất trước kia là Newton trên mét vng (N/m ) nhưng sau này thì đơn vị 2 trong hệ SI của áp suất là Pascal (Pa) với định nghĩa 1Pa=1 N/m = 1kg/(m.s ). Các đơn vị khác: + Hệ SI: atm, Pa, kgf/cm2, mmH2O, mmHg + Hệ inch: Ksi ( kilopoud lực trên inch vuông ), Psi ( pound lực trên inch vuông ), Psi ( pound lực trên inch vuông ) Chuyển đổi đơn vị đo áp suất: pascal (Pa) bar (bar) átmốtphe kỹ thuật (at) átmốtphe (atm) 1.0197×10−5 9.8692×10−6 7.5006×10−3 145,04×10−6 1 Pa 1 N/m2 10−5 1 bar 100000 106 dyne/cm2 1 at 98.066,5 0,980665 1,0197 1 kgf/cm2 0,98 692 0,96784 torr (Torr) pound lực trên inch vuông (psi) 750,06 14,504 735,56 14,223 1 atm 101.325 1,01325 1 torr 133,322 1,3332×10−3 1 psi 6.894,7 68,948×10−3 1,0332 1 atm 760 14,696 1,3595×10−3 1,3158×10−3 1 Torr; ≈ 1 mmHg 19,337×10−3 70,307×10−3 68,046×10−3 51,715 ≡ 1 lbf/in2 Áp suất khơng khí : Khơng khí cũng có khối lượng của nó và trong từ trường trái đất thì khối lượng này sẽ tạo ra một trọng lượng. Chính trọng lượng này của khơng khí trong bầu khí quyển trái đất sẽ tác động một áp suất lên mọi vật. Áp suất này được gọi là áp suất khơng khí thay đổi theo nhiều yếu tố khác nhau Áp suất tuyệt đối , áp suất tương đối : Áp suất tuyệt đối được định nghĩa là áp suất so với áp suất chân khơng , trong khi áp suất tương đối được định nghĩa là áp suất so với áp suất khơng khí VI ÁP KẾ (MANOMETER): a) VI ÁP KẾ THEO PHƯƠNG PHÁP THỦY TĨNH Áp kế (hay còn gọi là đồng hồ đo áp suất).Trong đời sống hằng ngày chúng ta rất thường hay bắt gặp các thiết bị có sử dụng đồng hồ đo áp suất . Bình nén khí ở các tiệm rửa xe,đầu bơm xe,thiết bị đo huyết áp của các bác sỹ. Có lẽ vì nó có bề ngồi trơng giống đồng hồ chỉ thời gian nhưng dùng để đo áp suất nên nó được gọi là đồng hồ đo áp suất ( press gauge).Có nhiều kiểu đồng hồ đo áp suất nhưng 2 kiểu hay dùng phổ biến nhất đó là kiểu cơ khí và kiểu điện tử Đồng hồ đo áp suất kiểu cơ khí : Đối với đồng hồ đo áp suất kiểu cơ khí , cấu tạo chính của nó gồm một ống đồng dẹt được uống cong hình dấu hỏi , một đầu được bịt kín , một đầu được nối với lưu thể cần đo áp suất (khí , chất lỏng) . Đầu bịt kín được liên kết mềm với một đầu của cặp bánh răng .Trên trục của bánh răng còn lại có gắn lò xo đàn hồi và kim đồng hồ. Kim quay trên mặt đồng hồ có chia độ Vi áp kế là thiết bị dùng để đo áp suất khí quyển. Nó có thể đo được áp suất gây ra bởi khí quyển bằng cách dùng nước, khí, hoặc thủy ngân . Xu hướng thay đổi của áp suất có thể dự báo ngắn hạn trong dự báo thời tiết. Nhiều đo đạc của áp suất khí quyển được dùng trong phân tích thời tiết bề mặt để tìm ra các rãnh, vùng áp cao Áp kế chất lỏng : Áp kế chất lỏng là một thiết bị có thiết kế đơn giản và có độ chính xác cho nên được dùng trong cơng nghiệp và cả trong phòng thí nghiệm. Áp kế chất lỏng là thiết bị thường được dùng trong cả 2 lĩnh vực vừa là thiết bị đo áp suất vừa là thiết bị tiêu chuẩn để hiệu chuẩn các thiết bị khác Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật , xuất hiện trên thị trường nhiều loại áp kế với độ chính xác cao , đa dạng về mẫu mã cũng như ngun lý hoạt động nhưng áp kế chất lỏng vẫn giành cho mình một vị trí nào đó với sự đơn giản và giá thành hợp lý Một và kiểu áp kế chất lỏng: Áp kế chữ U: được đổ chất lỏng đầy nửa ống (thường là dầu, nước hoặc thuỷ ngân) trong đó áp suất đo được cấp vào một bên ống và áp suất tham khảo (có thể là áp suất khí quyển) được cấp vào bên còn lại. Sự chênh lệch giữa các mức chất lỏng biểu diễn áp suất tham khảo Ngun tắc hoạt động của áp kế như sau : Dạng đơn giản nhất của áp kế là một ống hình chữ U với chất lỏng được đổ khoảng một nửa ống. Hai đầu ống hở, chiều cao của chất lỏng ở mỗi bên bằng nhau. Khi áp suất dương được cấp vào một bên ống, chất lỏng sẽ giảm xuống ở bên đó và tăng lên ở bên kia ống. Sự chênh lệch độ cao, “h” là tổng những thơng số trên và dưới 0, cho thấy mức áp suất. Chân khơng được cấp vào một bên ống, chất lỏng tăng lên ở bên đó và giảm xuống ở bên kia ống. Sự chênh lệch độ cao, “h” là tổng những thơng số trên và dưới 0, cho thấy độ chân khơng Áp kế giếng: Ngun tắc làm việc cũng như áp kế chữ U,đó là một trong những dạng biến thể của dạng áp kế chữ U nhưng được thiết kế với kiểu dáng khác nhằm mục đích đáp ứng các u cầu khác nhau Chất lỏng bên cột là thay đổi đáng kể khi đo áp suất,còn phía bên bồn chứa thay đổi khơng nhiều . Vì vậy việc xác định độ cao cột chất lỏng dễ dàng hơn là ta chỉ cần quan sát 1 cột chất lỏng chứ khơng phải quan sát 2 cột chất lỏng như áp kế chất lỏng chữ U . Vì lý do này áp kế dạng này sử dụng để đọc áp suất trực tiếp . Áp suất cao ln được kết nối tới buồn chứa , áp suất thấp hơn sẽ được kết nối với ống nhỏ , với kiểu này có thể đọc được độ chênh lệch áp suất giữa áp suất cao và áp suất thấp trên Nhưng thực tế độ cao mực chất lỏng tương ứng với áp suất được tính theo khoảng cách 2 mực chấ lỏng, vì vậy cần phải hiệu chỉnh khoảng cách các vạch chia để giá trị đọc ở mực chất lỏng theo vạch chia là chính xác nhất Áp kế ống nghiêng Hoạt động giống như áp kế chữ U và áp kế chất lỏng dạng bồn . Ưu điểm áp kế dạng này là có độ chính xác tốt hơn .Do ống làm thước đo áp suất được đặt nghiêng nên độ phân giải thước đo sẽ tốt hơn Khi sử dụng thiệt bị này chú ý để thước nằm ngang (bong bóng nước phải nằm ở giữa ống màu xanh lá ) để đọc giá trị đo áp suất chính xác nhất Đầu có dấu + là để vào đo áp suất lớn hơn đầu còn lại (dấu ) Chất lỏng sử dụng trong dụng cụ đo áp suất này thường là nước, dầu đổ,thủy ngân .Trong đó nước là chất lỏng tốt nhất để đo áp suất khí với chiều dài ống thủy tinh hợp lý .Để giảm thiểu sự đóng băng hoặc bay hơi người ta sử dụng dầu hoặc dung dịch chống đơng.Thủy ngân được dùng trong áp kế đặt nơi xa, với màu người sử dụng dễ quan sát b) VI ÁP KẾ THEO NGUN TẮC ĐIỆN TỬ : Tính năng: Chức năng bù nhiệt độ LCD đèn nền hiển thị cho dễ đọc Dữ liệu giữ chức năng Khác biệt giữa các chế độ và chế độ ghi Cổng USB giúp xuất dữ liệu của bạn để máy tính của bạn Hồ sơ dữ liệu và chức năng điều chỉnh Đa lựa chọn đơn vị Dấu hiệu cho thấy pin thấp và tự động tắt nguồn Thơng số kỹ thuật: Phạm vi đo: 10 kpa, độ phân giải: 0,01 kPa, tối đa. áp lực: 50 kpa Độ chính xác:& Plusmn; 0.3% FSO( 25 c) Lặp lại:& Plusmn; 0.2%( tối đa& Plusmn; 0.5% FSO) Tuyến tính/lag:& Plusmn; 0.29% FSO Thời gian đáp ứng: điển hình 0,5 giây Đặc điểm chung: Nhiệt độ làm việc: 0~50 c Nhiệt độ bảo quản: 10~60 c Điện: 4x1.5V aaa pin c) CẤU TẠO CƠNG DỤNG CỦA ỐNG PITOT ĐO ÁP SUẤT: Khi dòng chảy va đập vng góc với một mặt phẳng, áp suất động chuyển thành áp suất tĩnh, áp suất tác dụng lên mặt phẳng là áp suất tổng. Do vậy, áp suất động được đo thơng qua đo chênh lệch giữa áp suất tổng và áp suất tĩnh. Thơng thường việc đo hiệu (p pt) thực hiện nhờ hai cảm biến nối với hai đầu ra của một ống Pitot, trong đó cảm biến (1) đo áp suất tổng còn cảm biến (2) đo áp suất tĩnh Đo áp suất động bằng ống Pitot Có thể đo áp suất động bằng cách đặt áp suất tổng lên mặt trước và áp suất tĩnh lên mặt sau của một màng đo, như vậy tín hiệu do cảm biến cung cấp chính là chênh lệch giữa áp suất tổng và áp suất tĩnh 1_Màng đo 2_ Phần tử áp điện CÁC DỤNG CỤ ĐO ÁP SUẤT CAO: PRESSURE GAUGE a) Áp kế BOURDON: Đồng hồ áp suất Bourdon sử dụng các ngun tắc mà một ống dẹt có xu hướng để thẳng hoặc lấy lại hình dạng tròn của nó trong mặt cắt ngang khi chịu áp lực. Mặc dù sự thay đổi này trong mặt cắt ngang có thể hầu như khơng đáng, và do đó liên quan đến co giãn vừa phải trong phạm vi đàn hồi của vật liệu dễ dàng hồn tồn khả thi, sự co giãn của vật liệu ống được phóng đại bằng cách gắn ống vào một hình dạng C hoặc thậm chí là một chuỗi xoắn, chẳng hạn rằng tồn bộ ống có xu hướng thẳng ra hoặc tháo dây đã cuốn, đàn hồi, vì nó được áp lực Trong thực tế, ống đóng được kết nối vào cuối rỗng vào một đường ống cố định chứa áp suất chất lỏng để đo được. Khi tăng áp lực, những động thái đầu kín trong một vòng cung, và chuyển động này được chuyển đổi được thiết lập bằng cách điều chỉnh lực đàn hồi của lò xo thơng qua núm điều chỉnh (5)) thì con trượt ở vị trí đóng hồn tồn, dầu khơng chảy qua van. Khi áp suất trong đường dầu vào lớn hơn áp suất tràn thì con trượt bắt đầu dịch chuyển và van tràn bắt đầu được mở, dầu được xả qua van cho tới khi áp suất trong đường dầu vào hạ xuống trở về mức áp suất tràn của van 1 – con trượt (spool); 2 – thân van (housing); 3 – lò xo; 4 – spring seat; 5 – núm điều chỉnh a Ngun lý cấu tạo; b Ký hiệu; c – Van tràn tác động trực tiếp của hãng Festo Đặc tính tĩnh của van tràn tác động trực tiếp biểu diễn sự phụ thuộc của lưu lượng tràn qua van vào áp suất dầu vào van. Áp suất P tương ứng với lưu lượng Qr Pv ≤ Pr : Q = 0 Pr