Thiết kế thử nghiệm sensor lực ứng dụng hiệu ứng áp điện trên tinh thể thạch anh

MỤC LỤC Nội Dung Trang LỜI CẢM ƠN Chƣơng TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục đích, quan điểm thiết kế 1.2.1 Mục đích 1.2.2 Quan điểm thiết kế 1.3 Lực số loại cảm biến lực 1.3.1 Khái niệm đo lực 1.3.2 Các loại dụng cụ đo lực 1.3.3 Cảm biến lực 1.4 Các phƣơng pháp đo đại lƣợng vật lý 25 1.4.1 Phƣơng pháp biến đổi thẳng 25 1.4.2 Phƣơng pháp so sánh 26 1.5 Lựa chọn phƣơng án thiết kế 27 Chƣơng 28 XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU CHO BÀI TOÁN THIẾT KẾ 28 2.1 Xây dựng toán giới hạn toán 28 2.1.1 Khái quát chung 28 2.1.2 Xây dựng sơ đồ khối phép đo sơ đồ mạch đo 28 2.2 Cơ sở lý thuyết toán 29 2.2.1 Lý thuyết đo lƣờng 29 2.3 Những nguyên tắc hệ thống đo công nghiệp 32 2.3.1 Những vấn đề chung 32 2.3.2 Các đặc tính tĩnh phần tử MS 32 2.4 Phƣơng pháp tiến hành thực nghiệm xử lý kết 34 2.4.1 Các phép đo thử nghiệm đánh giá kết 34 2.4.2 Sai số MS phần tử không lý tƣởng 36 2.4.3 Các đặc tính động lực MS 36 2.4.4 Các sai số động học MS 37 2.4.5 Kỹ thuật điều hoà động học 38 2.5 Các phần tử khuếch đại phần tử 39 2.5.1 Các phần tử khuếch đại 39 2.5.2 Đánh giá phân loại 40 2.5.3 Bộ khuếch đại thuật toán (AOL) 40 2.5.4 Phần xử lý tín hiệu 41 Chƣơng 44 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM VÀ GIA CƠNG SỐ LIỆU 44 3.1 Lựa chọn khuếch đại cho Sensor áp điện 44 3.1.1 Cấu trúc chức 44 3.1.2 Hằng số thời gian độ trôi 46 3.1.3 Dải đo tần số giải đo thời gian 47 3.1.4 Bộ chuyển đổi điện cảm 48 3.1.5 Điện áp cảm biến 48 3.1.6 Điện tích cảm biến chuyển đổi điện cảm 49 3.1.7 Bộ ghép nối 49 3.1.8 Hằng số thời gian 50 3.1.9 Hằng số thời gian tần số cắt thấp 50 3.1.10 Giới hạn thời gian đo tần số đo phƣơng pháp đo tĩnh 50 3.2 Công tác chuẩn bị thiết bị 51 3.3 Tiến hành thí nghiệm 53 Chƣơng 55 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 55 4.1 Kết luận 55 4.2 Khuyến nghị 55 PHẦN PHỤ BIỂU 56 Chƣơng 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 LỜI CẢM ƠN Sau gần bốn năm học tập nghiên cứu trƣờng Đại Học Lâm Nghiệp đến tơi hồn thành chƣơng trình đào tạo kỹ sƣ ngành Cơ giới hoá Lâm nghiệp Để hệ thống hoá lại kiến thức học đánh giá kết học tập cuối khoá nhƣ bƣớc đầu làm quen với công việc nghiên cứu khoa học, đƣợc đồng ý Nhà trƣờng Khoa CNPTNT tơi tiến hành thực khố luận tốt nghiệp với đề tài: “ Thiết kế thử nghiệm sensor lực ứng dụng hiệu ứng áp điện tinh thể thạch anh ” Sau thời gian làm việc nghiêm túc với nỗ lực phấn đấu thân, đƣợc trực tiếp hƣớng dẫn thầy giáo Trần Kim Khôi, giúp đỡ thầy, cô bạn sinh viên hoạt động Phịng thí nghiệm Điện - Điện tử - Tự động đến hồn thành khố luận Tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo Trần Kim Khôi, thầy, Phịng thí nghiệm Điện - Điện tử - Tự động bạn đồng nghiệp giúp đỡ tơi hồn thành khố luận Tơi xin chân thành cảm ơn! Hà Tây, ngày 09 tháng 05 năm 2008 Sinh viên thực Phạm Văn Khắc Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Đặt vấn đề Nhƣ biết Việt Nam bƣớc hội nhập ngày sâu vào kinh tế khu vực giới Sau năm gia nhập WTO, thấy rõ hội thách thức kinh tế Cơng nghiệp hố, đại hố đất nƣớc chiến lƣợc lớn Đảng Nhà nƣớc nhanh chóng đƣa Việt Nam từ nƣớc có kinh tế lạc hậu, manh mún trì trệ sau năm dài chiến tranh trở thành nƣớc có kinh tế phát triển khu vực Đông Nam Á, vững bƣớc xây dựng chủ nghĩa xã hội, thực tốt mục tiêu dân giàu nƣớc mạnh xã hội công dân chủ văn minh Trong kỹ thuật đo lƣờng - điều khiển đại có bƣớc phát triển nhảy vọt Đó nhờ kết hợp chặt chẽ lý thuyết đo lƣờng điều khiển đại (điều khiển mờ, tối ƣu, thích nghi…) với cơng cụ tốn học tin học Q trình tích hợp lĩnh vực kỹ thuật điện, điện tử, điều khiển, đo lƣờng tin học hoà trộn vào phát triển Các cảm biến đóng vai trị quan trọng lĩnh vực đo luờng điều khiển Chúng cảm nhận đáp ứng theo kích thích thƣờng đại lƣợng không điện, chuyển đổi đại lƣợng thành đại lƣợng điện truyền thông tin hệ thống đo lƣờng điều khiển, giúp nhận dạng, đánh giá điều khiển biến trạng thái đối tƣợng Trong việc nghiên cứu khoa học, nghiên cứu máy mới, q trình cơng nghệ mới, trình sản xuất phức tạp công nghiệp đại liên quan với việc đo lƣờng nhiều đại lƣợng vật lý Trong đó, đại lƣợng cần đo có đại lƣợng học, nhiệt học, hoá học, quang học hay âm học…, mà ta gọi đại lƣợng không điện; khoa học kỹ thuật sản xuất đại lƣợng có số lƣợng lớn nhiều lần so với tất đại lƣợng từ điện Do nay, đo lƣờng đại lƣợng không điện đạt đƣợc phát triển cao hình thành ngành quan trọng nhiều nhánh kỹ thuật đo lƣờng đại, việc sản xuất dụng cụ đo đại lƣợng không điện trở thành phận lớn công nghiệp chế tạo dụng cụ Thiết bị đo đại không tác dụng lên giác quan ngƣời, nhƣ trƣờng hợp báo tín hiệu hay tính kết ngƣời theo dõi, mà cịn dùng vào việc tự động thu thập liệu, truyền kết xa, tính tốn khơng có tham gia ngƣời hay tự động điều khiển q trình Do với quan điểm kỹ thuật, q trình đo thiết bị đại biến đổi tin tức giá trị đại lƣợng đo thành dạng đó, thích hợp ngƣời hay máy móc trình độ phát triển kỹ thuật Sự phát triển kỹ thuật đo lƣờng năm gần chứng tỏ rằng, nhiều mặt khác nhau, dạng biến đổi thích hợp dạng di chuyển học mà dạng đại lƣợng điện Lúc đó, hoạt động tiếp sau nhƣ việc truyền đi, việc ghi lại, việc tính tốn hay điều khiển dùng thiết bị điện tiêu chuẩn, thiết bị có nhiều ƣu điểm quan trọng * Ưu điểm phương pháp điện để đo đại lượng khơng điện là: Có thể thay đổi độ nhạy dụng cụ đo cách đơn giản phạm vi rộng đại lƣợng đo, tức có dải đo rộng Điều cho phép có thiết bị vạn dùng để đo đại lƣợng bé đại lƣợng lớn Kỹ thuật điện tử mở khả to lớn theo chiều hƣớng đó, cho phép khuếch đại tín hiệu điện lên hàng nghìn lần, nhờ tăng độ nhạy cảm thiết bị lên nhiều lần Phƣơng pháp đo điện đo đại lƣợng mà phƣơng pháp khác đo đƣợc Những thiết bị điện có qn tính nhỏ, nghĩa có dải tần số rộng Vì thế, khơng đo đƣợc đại lƣợng không đổi hay biến đổi chậm, mà cịn đo đƣợc đại lƣợng biến đổi nhanh, với phƣơng pháp khác đo đƣợc Những thiết bị điện dùng tia sáng dao động kí dễ dàng đo đƣợc đại lƣợng Có khả đo từ xa, nơi không dùng đƣợc phƣơng pháp đo khác Cho phép tập trung hoá lúc đo nhiều đại lƣợng khác số lƣợng tính chất, cho phép truyền kết đo khoảng cách lớn, cho phép tính tốn kết dùng chúng để điều khiển q trình Cuối cùng, nhƣng thứ tự sau cùng, khả liên hợp thiết bị đo điều khiển tự động khối thiết bị điện kiểu Điều có giá trị quan trọng thiết bị khoa học thiết bị cơng nghiệp 1.2 Mục đích, quan điểm thiết kế 1.2.1 Mục đích Đề tài “ Thiết kế thử nghiệm sensor lực ứng dụng hiệu ứng áp điện tinh thể thạch anh ” đƣa nhằm mục đích sau: Xác định đƣợc mơ hình lý thuyết thiết bị đo, đƣa đƣợc sơ đồ mạch tổng quát cho hệ thống Lựa chọn đƣợc loại thiết bị phù hợp với đề tài Từ sở lý thuyết ta tạo đƣợc mơ hình hoạt động thực để kiểm chứng 1.2.2 Quan điểm thiết kế Đo lực vấn đề nữa, phƣơng pháp thiết bị đo lực thực tế có rồi, nên đề tài thiết kế loại thiết bị đo lực để khảo nghiệm tính thực tế lý thuyết 1.3 Lực số loại cảm biến lực 1.3.1 Khái niệm đo lực Theo định luật động lực học ta có F = ma, m khối lƣợng (kg) vật chịu tác động, lực (F) tính Newton gây nên gia tốc a (ms-2) Phép đo lực yêu cầu quan trọng kỹ thuật khí, xây dựng Nói chung phép đo lực yêu cầu học vật rắn, học chất lỏng chất khí ngƣời ta ý tới áp suất Lực đƣợc ý tác động lên điểm áp suất đƣợc đo lực phân bố diện tích rộng Phạm vi đo lực rộng, từ phép đo tĩnh mà lực tác động đại lƣợng không đổi đến xung lực tác động với tốc độ cao Dải đo lực từ 10-12N ÷ 108N đo lực ngƣời ta thƣờng chia thành nhiều dải đo khác 1.3.2 Các loại dụng cụ đo lực Ta có số loại dụng cụ đo lực sau: Lực kế điện tử Cân điện tử Các phƣơng pháp cảm biến lực thực cách: Cân lực chƣa biết với lực đối kháng cho lực tổng cộng mômen tổng chúng khơng, Đo gia tốc vật có khối lƣợng biết để xác định lực Cân lực chƣa biết với lực điện từ Biến đổi lực thành áp suất chất lỏng đo áp suất Đo ứng suất tạo nên vật bị biến dạng đàn hồi suy lực 1.3.3 Cảm biến lực a Khái niệm cảm biến lực Cảm biến lực phần tử cảm nhận thay đổi lực dựa nguyên tắc biến đổi gián tiếp từ đại lƣợng sang đại lƣợng điện đƣợc nhận biết qua phận hiển thị b Các loại cảm biến đo lực * Cảm biến áp trở Nguyên lý hoạt động: Khi vật dẫn chịu lực học mà điện trở thay đổi, tƣợng đƣợc gọi hiệu ứng áp trở Cảm biến biến có nguyên lý hoạt động dựa hiệu ứng gọi cảm biến áp trở Nhƣ ta biết, điện trở vật dẫn đƣợc biểu diễn biểu thức: R=  l S (3 – 1) Do chịu ảnh hƣởng biến dạng nên điện trở cảm biến bị thay đổi lƣợng  R Ta có: R l  S    R l  S (3 – 2) Nếu gọi εR = R - lƣợng biến thiên tƣơng đối điện trở bị biến dạng R εL = l - lƣợng biến thiên tƣơng đối theo chiều dài l ερ =  - lƣợng biến thiên tƣơng đối theo điện trở suất  εS = S - lƣợng biến thiên tƣơng đối theo tiết diện S ta viết lại dƣới dạng εR = εL + ερ - εS (3 – 3) Trong học ta biết εS = -2kpεL (3- 4) (kp - hệ số poison) ερ = cεv (3 – 5) c - hệ số Bridman; v - thể tích; εv = v - lƣợng biến thiên tƣơng đối theo thể tích v Mặt khác εv = (1 + 2kp)εL (3 – 6) ερ = c (1 + 2kp)εL = mεL (3 – 7) m - hệ số Từ biểu thức (3 – 3), (3- 4) (3 – 7) ta đƣợc εR = ( + 2kp + m )εL = KεL (3 – 8) K - hệ số gọi độ nhạy cảm biến áp trở Với vật liệu lỏng ( thuỷ ngân, chất điện phân ), gọi V = l S khơng thay đổi q trình biến dạng, với kp = 0,5 bỏ qua hệ số m (do m có giá trị nhỏ) ta có k = Với kim loại: kp = 0,24 ÷ ta có hệ số K = 0,5 ÷ Với chất bán dẫn: quan hệ điện trở suất  ứng lực σ đƣợc biểu diễn biểu thức ερ = klσ = klEεL = mεL (3–9) kl - hệ số; E – môđun đàn hồi Do hệ số m lớn điện trở bán dẫn nên hệ số k = + kp + m cỡ từ 100 ÷ 200 điều kiện bình thƣờng Cảm biến áp trở đƣợc chia làm hai dạng áp trở kim loại bán dẫn Cảm biến áp trở kim loại SRI - a0 l a) b Hình 1.1: Cấu tạo cảm biến áp trở a) Loại dây mảnh; b) Loại mỏng Cảm biến áp trở dây mảnh (hình – 1.1a), gồm dây dẫn điện trở uốn hình lƣợc, dây có đƣờng kính từ 0,02 ÷ 0,03 mm Hai đầu dây hàn với hai đồng Berin đồng phốt để nối với mạch đo Hai phía dán hai giấy mỏng cỡ 0,1 mm nhựa polyme (0,03 mm) để cố định hình dáng dây, chiều dài dây L = nlo (lo - độ dài đoạn dây, n - số đoạn); n = 10 ÷ 20 Bình thƣờng lo = ÷ 15 mm tới 100mm nhỏ (lo = 2,5mm) Chiều rộng ao = ÷ 10mm Điện trở dây R = 10 ÷ 150 Ω tới 800 Ω ÷ 1000 Ω ٠ Cảm biến áp trở mỏng (hình – 1.1b) mỏng có độ dày ÷ 12μm làm từ hợp kim Constantan, chế tạo theo phƣơng pháp ăn mòn quang học Ƣu điểm loại mỏng có kích thƣớc nhỏ, hình dáng linh hoạt có độ nhạy (k) lớn chịu biến dạng ngang chế tạo điện trở lớn ٠ Cảm biến áp trở màng mỏng đƣợc chế tạo phƣơng pháp bốc kim loại có độ nhạy cao bám vào khung có hình dáng định trƣớc Ƣu điểm loại màng mỏng chế tạo với hình dáng phức tạp, kích thƣớc nhỏ, điện trở ban đầu lớn, độ nhạy cao * Yêu cầu vật liệu chế tạo điện trở Độ nhạy: Thơng thƣịng độ nhạy k nằm khoảng 1,8 ÷ 2,35 ± 0,1, với hợp kim platin – vonfram k = 4,1 Hệ số nhiệt độ: Cần nhỏ điện trở kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ RT = Ro [ + αt( T – To )] Ro điện trở nhiệt độ chuẩn To, αt nhỏ làm cho cảm biến bị thay đổi nhiệt độ thay đổi Điện trở suất: Điện trở suất vật liệu làm dây dẫn phải đủ lớn để giảm kích thƣớc độ dài dây Vật liệu: Chọn cần chịu đƣợc ứng lực lớn để tránh đứt chế tạo sử dụng Ứng lực tối đa không gây nên biến dạng cố định có trị số lớn 0,2% (Độ lớn giới hạn đàn hồi đo kglực/mm2 ) Ví dụ: thép 20 ÷ 80; đồng ÷ 12; chì 0,4 ÷ 10 3.1.6 Điện tích cảm biến chuyển đổi điện cảm Với điện tích cảm biến, Một chuyển đổi điện cảm ngồi trở thành khuếch đại điện tích Sự xếp đƣợc chọn kết hợp độ rộng dải đo nhiệt độ đầu sensor tín hiệu ghép nối Bộ chuyển đổi điện cảm giống nhƣ mạch điện có điện áp sensor đƣợc nói Khi thiết bị ngồi đƣợc sử dụng thêm vào cảm biến điện cảm biến điện dung Ct, cảm biến điện dung đƣợc nối với cảm biến điện cảm Cc qua dây cáp Sensor Công thức: V = Q Cs đƣợc sử dụng để kiểm tra mức cao điện áp, cần thiết thêm vào tụ điện, tụ điện đặt sensor chuyển đổi điện cảm 3.1.7 Bộ ghép nối Bộ cảm biến hay chuyển đổi điện cảm phải có ghép nối truyền tín hiệu Nhiệm vụ ghép nối nguồn dịng cho sensor với dịng điện khơng đổi phân tách tín hiệu từ tín hiệu điện áp đầu Để tận dụng đƣợc hết dải đo sensor Nguồn áp ghép nối phải đủ lớn Điều phù hợp để sử dụng ghép nối thích ứng, giá trị cực đại nguồn dòng (khoảng 20mA) nguồn áp thấp (18 VDC) làm hạn chế lợi ích dải đo nhiệt độ dải đo sensor Bộ ghép nối bao gồm có Điơt dịng, giữ cho nguồn dịng khơng đổi (từ ÷ 18mA tuỳ thuộc vào loại sensor) tụ điện ngắt điện áp lệch khỏi tín hiệu đo Thêm vào Điơt bảo vệ mạch sensor nhằm chống lại sai lệch cực nguồn điện áp nối (20 ÷ 30VDC) Cảm biến ghép nối đƣợc liên kết với cáp đơi Bởi điện trở mạch thấp (≈ 100Ω) sensor có quan hệ với sensor điên cảm thấp Hệ thống hầu nhƣ không nhậy với nhiễu điện từ trƣờng tản 49 3.1.8 Hằng số thời gian Dải điện dung Cr điện dung sensor Ct định số thời gian điện áp sensor Điện dung đầu vào MOSFET lƣợng số điện trở thời gian Rt: τ = Rt.(Ct + Cr + Cg) Trong trƣờng hợp sensor có chuyển đổi điện cảm bên ngồi cáp điện dung Cc phải đƣa vào tính tốn Trƣờng hợp số thời gian ảnh hƣởng đến độ nhạy thời gian sensor giống nhƣ ảnh hƣởng đến khuếch đại điện tích, sensor đóng vai trị nhƣ lọc đơn cực cao 3.1.9 Hằng số thời gian tần số cắt thấp Phần lớn ghép nối ghép nối xoay chiều số thời gian đƣợc loại khỏi điện áp đầu Hệ thống số thời gian phù hợp với hệ thống sensor số thời gian ghép nối Ngƣợc lại, ghép nối chiều hệ thống số thời gian số thời gian sensor tần số đóng cắt thấp sử dụng hết 3.1.10 Giới hạn thời gian đo tần số đo phương pháp đo tĩnh Sự thực phép đo liên quan đến giới hạn thời gian đo giới hạn tần số đo phƣơng pháp đo tĩnh, định thời gian đo (tmax, fmin) giống nhƣ chức phản hồi âm điện dung (dải điện dung) Trên hình vẽ sử dụng để định việc cài đặt phƣơng pháp đo áp điện Tần số đo đƣợc áp dụng theo công thức dƣới đây, tín hiệu khuếch đại điện tích giảm theo hệ số đặc trƣng K phù hợp với đáp ứng cao khuếch đại điện tích Từ cơng thức: K f    fl 1  f  Với fl  2 50       Rg C g fm  Ta có: K K  fl C g 2Rg  K 1 K Thời gian đo lớn tmax với điện trở số thời gian Rg = 1014, 1012, 1011, 109Ω K = 0.99 đáp ứng đƣợc biểu diễn đồ thị đƣờng thẳng nét liền với tần số nhỏ fm với Rg = 1011, 109Ω K = 0.99 đƣợc biểu diễn đƣờng nét đứt Khi K = 0.99 fm = 7fl Để tìm đƣợc giá trị yêu cầu đồ thị phải lựa chọn dải đo điện dung Cg theo biểu thức sau: Cg = -E.S.(10/T) Trong đó: E độ nhạy sensor S thang đo cài đặt T dãy số độ nhạy sensor 3.2 Công tác chuẩn bị thiết bị Lựa chọn tinh thể thạch anh Gắn tinh thể thạch anh lên nhựa mỏng đặt lên giá đỡ nhƣ hình vẽ (hình 3.1) Nối chân cảm biến với giác kết nối thông qua dây cáp Cuối công tác kiểm tra trƣớc tiến hành đo Hình 3.1 – Cấu tạo sensor 51 Cấu tạo sensor gồm phận sau: Tấm nhựa Các điện cực Dây cáp Giá đỡ Đầu kết nối với máy tính Đầu cảm biến Tinh thể thạch anh * Chuẩn bị cho thí nghiệm Dụng cụ sử dụng trình đo: ٠ Bộ khuếch đại Dewetron 3020 ٠ Êtơ tay kẹp sensor 52 ٠ Đầu đo áp điện đấu theo 15 pinjack 3.3 Tiến hành thí nghiệm Sau cơng tác chuẩn bị gá lắp sensor vào Êtô tay, nối chân sensor với cổng giao tiếp khuếch đại điện tích Tiến hành đo lần Mỗi lần lấy 1888 mẫu Tốc độ xử lý số liệu 9600(bould) Lấy mẫu sau 0.02(s) Sử dụng kênh đo để đo lực Êtô nằm ngang Khi tiến hành thí nghiệm phải tránh phá vỡ sensor lực tác động lớn 53 Bảng 3.1 - Bảng giá trị kết đo TT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 … 1884 1885 1886 1887 1888 Lực F1(mV) 3.7500 3.7500 3.7500 3.7500 3.7500 3.7500 3.7500 3.7500 3.7500 3.7500 3.7500 3.7500 3.7500 3.7500 -3.7500 -3.7500 -3.7500 -3.7500 … 7.8582 8.8331 -16.7660 14.4301 -8.5171 Lực F2(mV) 0.0000 0.5232 1.0441 1.5600 2.0685 2.5673 3.0538 3.5259 3.9813 4.4179 4.8337 5.2267 5.5953 5.9378 6.2528 6.5389 6.7951 7.0205 … -6.1021 56.4150 42.9858 12.3208 -3.9327 Thời gian (s) 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 0.22 0.24 0.26 0.28 0.30 0.32 0.34 … 37.66 37.68 37.70 37.72 37.74 Từ bảng số liệu ta có kết luận nhƣ sau: Sensor thể xác tuỳ theo Calib, Calib nhƣ có vùng tuỳ theo kích thƣớc tinh thể thạch anh mà có vùng chịu lực Thơng qua kiểm định Sensor chuẩn sai số khoảng ÷ 10% 54 Chương KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Khố luận đƣợc hồn thành với cố gắng nỗ lực thân với giúp đỡ tận tình thầy giáo Trần Kim Khôi - thầy trực tiếp hƣớng dẫn tôi, thầy, đồng nghiệp bạn sinh viên hoạt động phịng thí nghiệm Kỹ thuật Điện - Điện tử - Tự động Khoá luận đáp ứng đầy đủ yêu cầu đặt ra, thời gian hoàn thành nhƣ kế hoạch đề cƣơng Trải qua bốn năm học tập trƣờng ĐHLN, mặt kiến thức thân chƣa thật vững nên viết cịn nhiều hạn chế, tơi mong đƣợc đóng góp ý kiến thầy giáo bạn đồng nghiệp để khoá luận đƣợc hoàn thiện 4.2 Khuyến nghị Từ đề tài này, mong đƣợc bạn quan tâm đến lĩnh vực nghiên cứu loại thiết bị đo lực đóng góp ý kiến phát triển cho đề tài, để làm đƣợc sensor đo lực đạt đƣợc tiêu chuẩn kỹ thuật kinh tế tối ƣu nhất, đáp ứng đƣợc nhu cầu thực tiễn Từ sở lý thuyết này, mong bạn có nhiều sáng kiến thiết kế nhiều loại thiết bị đo lực điều kiện khác nhau, chúng góp phần làm cho hệ thống thiết bị đo lực ngày đầy đủ hoàn thiện Sinh viên thực Phạm Văn Khắc 55 PHẦN PHỤ BIỂU Sau tiến hành thí nghiệm thơng qua qúa trình phân tích phƣơng pháp thống kê thƣờng với bảng số liệu mà ta thu đƣợc bảng tính Excel với lần thí nghiệm, lần thí nghiệm thu kết 1888 mẫu với việc định chuẩn đầu đo cắm vào cổng khuếch đại điện tích Nhƣ lƣợng số liệu có đƣợc lớn Vì ta tiến hành phân tích số liệu thu đƣợc kết nhƣ sau: ٠ Kết hệ số đặc tính đo lƣờng điện tích ổn định ٠ Tất số liệu đo lực hội tụ theo tỷ lệ tuyến tính điện tích lực tƣơng đối phù hợp với cơng thức tính * Sau số thí dụ điển hình: 56 Bảng 1- Giá trị đo lần thứ xử lý Lực F1 (N) 1.1610 1.1610 1.1610 1.1610 1.1610 1.1610 1.1610 1.1610 1.1610 1.1610 1.1610 1.1610 1.1610 1.1610 -1.1610 -1.1610 -1.1610 -1.1610 … 3.4830 1.9350 1.9350 1.9350 1.9350 Lực F2 (N) 0.0000 0.1620 0.3232 0.4830 0.6404 0.7948 0.9455 1.0916 1.2326 1.3678 1.4965 1.6182 1.7323 1.8383 1.9358 2.0244 2.1038 2.1735 … 2.7115 1.0694 0.9843 0.9091 0.8450 57 Times (S) 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 0.22 0.24 0.26 0.28 0.30 0.32 0.34 … 21.10 21.12 21.14 21.16 21.18 Hình - Biểu đồ trích mẫu thể giá trị đo lần 20 15 10 Series1 Series2 0 0.5 1.5 -5 -10 58 Bảng – Giá trị đo lần thứ hai xử lý Lực F1 (N) -1.1610 -1.1610 0.3870 0.3870 0.3870 0.3870 0.3870 0.3870 0.3870 0.3870 0.3870 0.3870 1.9350 1.9350 1.9350 1.9350 1.9350 1.9350 … 1.1610 1.1610 1.1610 1.1610 1.1610 Lực F2 (N) 2.2335 2.2835 3.8714 3.9011 3.9207 3.9302 3.9298 3.9196 3.8998 3.8708 3.8329 3.7865 5.2800 5.2179 5.1489 5.0734 4.9922 4.9057 … 0.9487 1.0720 1.1970 1.3221 1.4460 59 Times (S) 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 0.22 0.24 0.26 0.28 0.30 0.32 0.34 … 22.90 22.92 22.94 22.96 22.98 Hình – Biểu đồ trích mẫu thể giá trị đo lần hai 20 15 10 Series1 Series2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 -5 -10 60 1.2 1.4 1.6 Bảng – Giá trị đo lần ba xử lý Lực F1 (N) 1.9350 1.9350 1.9350 1.9350 3.4830 3.4830 3.4830 3.4830 3.4830 3.4830 3.4830 3.4830 3.4830 3.4830 5.0310 5.0310 5.0310 5.0310 … 2.4329 2.7347 -5.1907 4.4675 -2.6369 Lực F2 (N) 4.8147 4.7200 4.6222 4.5221 5.9683 5.8658 5.7631 5.6612 5.5606 5.4622 5.3666 5.2745 5.1866 5.1036 6.5739 6.5022 6.4370 6.3787 … -1.8892 17.4659 13.3083 3.8145 -1.2176 61 Times (S) 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 0.22 0.24 0.26 0.28 0.30 0.32 0.34 … 37.66 37.68 37.70 37.72 37.74 Hình – Biểu đồ trích mẫu thể giá trị đo lần ba 25 20 15 10 Ser i es1 Ser i es2 0 -5 -10 Trong đó: Series lực F1 Series lực F2 62 Chương TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Kim Khôi (2006), Bài giảng Kỹ thuật điện - Điện tử, NXB Nông Nghiệp Trần Kim Khôi (2006), Cơ sở tự động điều khiển NXB Nơng Nghiệp Nguyễn Văn Hồ – Bùi Đăng Thành – Hồng Sĩ Hồng, Giáo trình đo lường Điện Cảm biến đo lường A.M Turichin, Đo lường đại lượng không điện điện NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp 63 ... 1.5 Lựa chọn phương án thiết kế Từ phân tích cụ thể trên, lựa chọn phƣơng án thiết kế thiết bị đo thử nghiệm sensor lực ứng dụng hiệu ứng áp điện tinh thể thạch anh để sử dụng cho đề tài nghiên... quan trọng thiết bị khoa học thiết bị cơng nghiệp 1.2 Mục đích, quan điểm thiết kế 1.2.1 Mục đích Đề tài “ Thiết kế thử nghiệm sensor lực ứng dụng hiệu ứng áp điện tinh thể thạch anh ” đƣa nhằm... đổi điện cảm riêng biệt Nếu chuyển đổi điện cảm mà đƣợc làm bên sensor, đƣợc quy định nhƣ điện áp cảm biến 3.1.5 Điện áp cảm biến Giống nhƣ phần tử đo áp điện đƣợc sử dụng với đầu sensor áp điện