Bài giảng Đo lường cảm biến: Chương 4

 Hiệu ứng áp điện do Pierr Curie phát hiện vào năm 1880 là hiện tượng xuất hiện phân cực điện hoặc thay đổi phân cực điện đã có một số chất điện môi như : thạch anh, tuamalin, sunfat [r]

I Khái niệm

 Phép đo lực yêu cầu quan trọng kỹ thuật khí, xây dựng…

 Đo lực yêu cầu học chất rắn

 Đối với học chất lỏng chất khí người ta quan tâm tới áp suất

 Các cảm biến lực phân thành hai lớp:

 Các cảm biến định lượng: dùng để đo lực có giá trị thể tín hiệu điện

 Việc đo lực thực cách:

Cân lực chưa biết với lực đối kháng cho lực tổng moment tổng chúng không

Đo gia tốc vật có khối lượng biết để xác định lực

Cân lực chưa biết với lực điện từ

Biến đổi lực thành áp suất chất lỏng đo áp suất

Định luật Hooke

• Khi vật rắn bị kéo (a), nén (b) đơn

S= E.e

• Với thay đổi nhỏ: • Giá trị tương hỗ lực

Bộ cảm biến lực sử dụng cuộn dây vi sai

II CẢM BIẾN ĐO LỰC VÀ ỨNG SUẤT

1 Cảm biến biến dạng áp điện trở:

 Cảm biến biến dạng áp điện trở kim loại.

 Cảm biến biến dạng áp điện trở bán dẫn

 Các thông số cảm biến biến dạng áp điện trở:

 Độ biến dạng dài : tỉ số thay đổi kích thước l với chiều dài ban đầu

l l

 Hệ số biến dạng: tỉ số thay đổi điện trở với thay đổi chiều dài

 R R L L R R GF / / /     

Hệ số biến dạng kim loại thông thường 2, bán dẫn GF 

2 Nguyên lý đo sử dụng cảm biến biến dạng áp điện trở EX V R R R R R R V 2 3         

R = RG.GF.

              * 1 *   GF GF V V EX

LOAD

Loaded LC Unloaded LC

US+

US

-UM+ UM- UM+ UM

-US+

US

-R1 R2

R3 R4

R1 R1

R2 R2

R3 R3

R4 R4

b) c)

Lò xo dự ứng lực

F

Đầu điện áp âm

Đầu điện áp dương

Tinh thể thạch anh

 Hiệu ứng áp điện Pierr Curie phát vào năm 1880 tượng xuất phân cực điện thay đổi phân cực điện có số chất điện môi : thạch anh, tuamalin, sunfat liti… chúng bị biến dạng tác dụng lực

 Hiệu ứng áp điện có tính thuận nghịch Dưới tác động điện

trường có chiều thích hợp vật liệu điện bị biến dạng Q = dF

Q: độ lớn điện tích phát sinh (C);

d: độ nhạy nạp điện tinh thể (là số tinh thể) (C/N)

F: Lực tác động (N);

Lực F gây nên biến đổi độ dày t tinh thể

F = a.Y.(t /t)

Với a: diện tích tinh thể,

III Cảm biến đo áp suất lưu chất

 Áp suất đơn vị đo áp suất

Ngun tắc đo

• Có ba cách đo áp suất thường dùng:

– Áp suất tuyệt đối: biểu thị độ sai lệch áp suất điểm đo áp suất chân không

– Áp suất đo: độ sai lệch áp suất điểm đo với áp suất mơi trường Áp suất mơi

trường thay đổi có độ sai lệch áp suất quan tâm

Phương pháp phát hiện

• Cảm biến áp suất dạng điện dung:

Cảm biến áp suất dạng màng

Áp suất p

Cảm biến áp suất dạng lò xo

Áp suất P

Cần di động

Áp suất Pp