Báo cáo thực tập: Đo lường và cảm biến

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