tiểu luận đo nhiệt độ nhóm a

tiểu luận đo nhiệt độ tiểu luận đo nhiệt độ tiểu luận đo nhiệt độ tiểu luận đo nhiệt độ tiểu luận đo nhiệt độ tiểu luận đo nhiệt độ tiểu luận đo nhiệt độ tiểu luận đo nhiệt độ tiểu luận đo nhiệt độ tiểu luận đo nhiệt độ tiểu luận đo nhiệt độ tiểu luận đo nhiệt độ tiểu luận đo nhiệt độ tiểu luận đo nhiệt độ tiểu luận đo nhiệt độ tiểu luận đo nhiệt độ tiểu luận đo nhiệt độ

ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAI KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG SỨC KHỎE Tiểu Luận Môn Học Môn: Kỹ thuật đo lường- Tự Động Hóa Đề tài: Đo nhiệt độ Gv: Trương Văn Minh Nhóm sv: Nhóm A Niên Khóa: 2019-2023 Đồng Nai Tháng 01 Năm 2021 Đo nhiệt độ nhóm A Danh sách thành viên nhóm ST T Họ & Tên MSSV Đánh giá Ghi Ngô Dương Đức Chính Nt Lê Đình Đơng Tv Lê Xuân Hoàng Long Tv Đinh Việt Hải 15190159 15190159 15190167 15190135 Lại Thanh Sang 15190138 Tv(k tham gia soạn bài, thuyết trình) Tv(k tham gia soạn bài, thuyết trình) (nt: Nhóm trưởng, tv: Thành viên) Đo nhiệt độ nhóm A Mục Lục Lời nói đầu I NHIỆT ĐỘ VÀ CÁC THANG ĐO NHIỆT ĐỘ Nhiệt độ Các thang đo nhiệt độ II PHÂN LOẠI NHIỆT ĐỘ VÀ DỤNG CỤ ĐO NHIỆT ĐỘ Vai trò quan trọng việc đo nhiệt độ Các khoảng phân loại nhiệt độ Phân loại dụng cụ đo nhiệt độ .6 III NHIỆT KẾ THỦY TINH .7 Cấu tạo, phân loại & nguyên lý hoạt động 1.1 Cấu tạo .7 1.2 Phân loại 1.3 Nguyên lý hoạt động Ưu Nhược điểm nhiệt kế thủy tinh 2.1 Ưu điểm 2.2 Nhược điểm .10 IV NHIỆT KẾ ÁP KẾ .11 Cấu tạo, phân loại nguyên tắc hoạt động 11 Đo nhiệt độ nhóm A 1.1 Cấu tạo 11 1.2 Phân loại 12 1.3 Nguyên lý hoạt động 13 Ưu nhược điểm .13 2.1 Ưu điểm: 13 2.2 Nhược điểm: .13 V NHIỆT KẾ ĐIỆN TRỞ 13 Cấu tạo, phân loại, nguyên lý hoạt động .13 1.1 Cấu tạo 13 1.2 Phân loại 14 Mạch đo nhiệt độ sử dụng nhiệt kế điện trở 16 2.1 Mạch thiết bị ổn dịng 16 2.2 Mạch có thiết bị ổn dịng .17 2.3 Mạch cầu 18 VI NHIỆT KẾ NHIỆT ĐIỆN 18 Cấu tạo, phân loại, nguyên lý hoạt động .18 1.1 Cấu tạo 18 1.2 Phân loại 22 1.3 Nguyên lí hoạt động .22 Ưu điểm & nhược điểm 22 Phương pháp đo nhiệt độ sử dụng nhiệt kế nhiệt điện 23 V KẾT LUẬN 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO 27 Đo nhiệt độ nhóm A Lời nói đầu Nhiệt độ từ lâu yếu tố có ảnh hưởng lớn đến đời sống người Nó chi phối lên hoạt động sống tồn thể Do đó, việc nắm rõ thông số nhiệt động cho ta nhìn chủ động với mơi trường, vật, vật mà ta tiếp cận từ có biện pháp ứng dụng nhiệt độ cho đời sống tránh tác hại nhiệt độ gây Thông qua môn học Kỹ thuật đo lường – Tự động hóa, chúng em hiểu thêm vai trị việc đo nhiệt độ thơng số liên quan Do chúng em chọn đề tài Đo nhiệt độ để làm đề tài thuyết trình cho nhóm học phần Trong q trình chuẩn bị tiểu luận, thời gian ngắn với vốn kiến thức cịn mình, chúng em dù cố gắng song tránh thiếu xót Kính mong nhận đóng góp tích cực từ thầy bạn Trân trọng Các thành viên Đo nhiệt độ nhóm A Bài Tiểu Luận: Đo Nhiệt Độ I NHIỆT ĐỘ VÀ CÁC THANG ĐO NHIỆT ĐỘ Nhiệt độ Một vài định nghĩa nhiệt độ: - Là đại lượng đặc trưng cho trạng thái nhiệt vật - Nó đặc trưng cho mức độ ‘nóng’ ‘lạnh’ vật (rắn, lỏng, khí) - Nó đặc trưng cho lượng động học trung bình chuyển động phần tử vật chất Các thang đo nhiệt độ - Thang đo nhiệt độ Celsius, oC; Là thang đo nhiệt độ bách phân - Thang đo nhiệt độ Kelvin, K; Là thang đo nhiệt độ sở nhiệt động(nhiệt độ tuyệt đối); T(0K) =t0C +273 - Thang đo nhiệt độ Rankin, oR - Thang đo nhiệt độ Fahrenheir, oF II PHÂN LOẠI NHIỆT ĐỘ VÀ DỤNG CỤ ĐO NHIỆT ĐỘ Vai trò quan trọng việc đo nhiệt độ - Nhiệt độ ảnh hưởng lớn đến nhiều hoạt động ngày người, mức độ “nóng” “lạnh” vật, đối tượng cho ta nhìn tổng quát từ có sáng kiến ứng dụng cho đời sống - Có nhiều cách để đo nhiệt độ từ đơn giản đến phức tạp, từ đo để biết đến đo để hiệu chỉnh xử lí điều khiển … - Từ lâu dụng cụ đo nhiệt độ nghiên cứu sản xuất nhằm phục vụ nhu cầu đo nhiệt độ với giá thành, chất lượng khoảng đo khác Các khoảng phân loại nhiệt độ Đo nhiệt độ nhóm A Do dụng cụ đo nhiệt độ có giới hạn đo định nên người ta thống tồn giới khoảng chia nhiệt độ từ giúp dễ dàng sản xuất dụng cụ đo nhiệt độ lựa chọn loại dụng cụ đo phù hợp cho mục đích sử dụng Có ba khoảng chia nhiệt độ sau: - Khoảng đo nhiệt độ thấp t ≤ 00C - Khoảng đo nhiệt độ trung bình 00C < t ≤ 1800C - Khoảng đo nhiệt độ cao t > 1800C Phân loại dụng cụ đo nhiệt độ Tùy vào mục đích sử dụng: Đo để biết, đo để so sánh, đo để chuyển thành tín hiệu điện phục vụ điều khiển hay thức hoạt động mà người ta chia làm ba loại dụng cụ đo nhiệt độ sau: - Nhiệt kế đo nhiệt độ dựa vào đầu dò điện tử sử dụng như: Diode, Transistor, IC, - Nhiệt kế đo nhiệt độ dựa vào biến đổi cường độ phát xạ vật đo: nhiệt kế quang học, nhiệt kế quang điện, nhiệt kế xạ, nhiệt kế so màu, - Các loại nhiệt kế khác: nhiệt kế dùng cảm biến thạch anh, nhiệt kế điện từ, nhiệt kế sóng âm, nhiệt kế khí động, Từ giờ, để thuận tiện cho việc trình bày, thuật ngữ nhiệt kế sử dụng thay cho dụng cụ đo nhiệt độ III NHIỆT KẾ THỦY TINH Cấu tạo, phân loại & nguyên lý hoạt động 1.1 Cấu tạo Đo nhiệt độ nhóm A - (1) Bầu đựng chứa chất lỏng - (2) Ống mao dẫn thành dày - (3) Thang chia đo nhiệt độ - (4) Vỏ bảo vệ thủy tinh 1.2 Phân loại - Nhiệt kế phòng thí nghiệm: loại nhiệt kế mà thang đo khắc độ trực tiếp vỏ ống thủy tinh, có thân thon, vỏ nhỏ - Nhiệt kế kỹ thuật: Gồm nhiệt kế chất lỏng thông thường nhiệt kế kỹ thuật đặc biệt Đo nhiệt độ nhóm A (Hình 1- Nhiệt kế thủy tinh) 1.3 Nguyên lý hoạt động - Nhiệt kế thủy tinh hoạt động dựa vào giãn nở nhiệt chất lỏng nhiệt kế theo công thức: Vt  V0 (1  k t ) Với: Vt : thể tích chất lỏng nhiệt độ t V0 : thể tích chất lỏng 00C k: hệ số giãn nở nhiệt chất lỏng - Chất lỏng sử dụng nhiệt kế thủy tinh phải đáp ứng yếu tố sau: + Có hệ số giãn nở thể tích phụ thuộc tuyến tính với nhiệt độ Đo nhiệt độ nhóm A + Khơng bám dính bề mặt ống mao dẫn trạng thái lỏng phạm vi thay đổi rộng nhiệt độ + Nhiệt độ đông đặc thấp - Dựa vào đặc tính chất lỏng thường sử dụng kim loại thủy ngân (Hg) thủy ngân độc hại ngửi, nuốt phải… nên người ta dần thay gali (Ga) số chất lỏng hữu có tính chất tương tự (Hình 2- Nhiệt kế thủy tinh đo nhiệt độ người) Ưu Nhược điểm nhiệt kế thủy tinh 2.1 Ưu điểm - Nhiệt kế chất lỏng sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực y tế, khoa học…mà không cần thiết bị hỗ trợ - Nhiệt kế thủy tinh hoạt động dựa nguyên tắc giãn nở nhiệt chất lỏng khơng tiêu tốn lượng - Độ xác tương đối cao - Thao tác sử dụng đơn giản, dễ dàng đo đọc kết 2.2 Nhược điểm - Dễ vỡ, dễ gây sai số đọc tính chất không rõ nét thang đo chia nhiệt độ 10 Đo nhiệt độ nhóm A (Hình 7- Cấu tạo nhiệt kế điện trở) -Cấu tạo gồm: Phần tử cảm biến nhiệt; Chất cách điện; Vỏ bảo vệ nhiệt kế - Phần tử cảm biến nhiệt độ thường kim loại tinh khiết chất bán dẫn từ phân loại thành: nhiệt kế điện trở kim loại hay nhiệt kế điện trở bán dẫn 1.2 Phân loại 1.2.1 Nhiệt kế điện trở kim loại: (Hình 8- Nhiệt kế điện trở kim loại) 15 Đo nhiệt độ nhóm A - Phần tử cảm biến kim loại tinh khiết, quý như: bạch kim, đồng nguyên chất Nikel - Nó có dạng dây dẫn đường kính nhỏ quấn quanh vật liệu cách điện - Dây điện trở quấn quanh khung cách điện Hai đầu dây dẫn để nối với mạch đo * Ưu điểm & Nhược điểm: - Ưu điểm + Đảm bảo độ xác cao + Có thể đo nhiệt độ thấp với độ xác cao + Có thể truyền kết đo xa + Có thể sử dụng thiết bị đo thứ cấp chung cho nhiều nhiệt kế cách sử dụng công tắc chuyển mạch + Có thể đo, ghi liên tục kết đo tự động ghi kết đo + Thích hợp cho việc đo nhiệt độ trung bình mơi trường đo - Nhược điểm: + Có kết cấu phức tạp + Quán tính nhiệt cao + Phải sử dụng với nguồn điện 1.2.2 Nhiệt kế điện trở bán dẫn - Phần tử cảm biến chất bán dẫn thường dùng oxit mangan, oxit cacbon, oxit đồng, oxít cơban, oxit titan,… - Điện trở bán dẫn có hệ số nhiệt độ cao, nhiệt kế bán dẫn thường có kích thước nhỏ gọn nhiều so với nhiệt kế điện trở kim loại * Ưu & Nhược điểm - Ưu điểm: +Kích thước nhỏ gọn + Độ nhạy nhiệt cao nhiệt kế điện trở kim loại 16 Đo nhiệt độ nhóm A + Qn tính nhiệt nhỏ - Nhược điểm: + Hạn chế áp dụng để đo nhiệt độ cao.Thường áp dụng để đo nhiệt độ khoảng -100÷300oC.Ở nhiệt độ cao đo với độ xác khơng cao + Do đặc tính phi tuyến tính mối quan hệ điện trở nhiệt độ điện trở bán dẫn nên việc khắc độ khó khăn.Thường phải khắc độ riêng cho nhiệt kế cụ thể + Nhiệt kế điện trở bán dẫn đặc biệt thích hợp việc ứng dụng để điều chỉnh nhiệt độ tự động 1.2.3 Vật liệu cách điện khung cách điện - Vật liệu dùng làm khung cách điện cần có tính chất: + Cách điện tốt + Độ bền học cao + Chịu nhiệt tốt, không gây ảnh hưởng xấu đến điện trở quấn xung quanh: sứ, gốm, thạch anh,… - Vật liệu làm vỏ nhiệt kế điện trở phải có: + Độ bền học cao + Không thấm nước khơng gây tác hại hóa học đến vật liệu làm phần tử cảm biến + Dẫn điện tốt nhẹ để giảm quán tính nhiệt Mạch đo nhiệt độ sử dụng nhiệt kế điện trở 2.1 Mạch thiết bị ổn dịng 17 Đo nhiệt độ nhóm A (Hình 9- Mạch khơng có thiết bị ổn dịng) 2.2 Mạch có thiết bị ổn dịng (Hình 10- Mạch có thiết bị ổn dịng) 18 Đo nhiệt độ 2.3 nhóm A Mạch cầu (Hình 11- Mạch cầu) VI NHIỆT KẾ NHIỆT ĐIỆN Cấu tạo, phân loại, nguyên lý hoạt động 1.1 Cấu tạo 19 Đo nhiệt độ nhóm A (Hình 12- Cấu tạo nhiệt kế nhiêt điện)  Một số vật liệu làm cặp nhiệt điện 20 Đo nhiệt độ nhóm A (Hình 13- vật liệu làm cặp nhiệt điện)  Kết cấu cặp nhiệt điện: - Hai dây dẫn xoắn vào - Hàn kim loại 21 Đo nhiệt độ nhóm A - Hai dây nối vịng  Hàn tiếp xúc - Kết cấu ngồi số loại cặp nhiệt: (a) Đầu cảm nhiệt (b) Đầu cảm nhiệt không tiếp xúc trực tiếp với vỏ kim loại (c) Đầu cảm nhiệt tiếp xúc trực tiếp với vỏ kim loại 22 Đo nhiệt độ nhóm A (Hình 14- kết cấu số cặp nhiệt điện) 1.2 Phân loại - Cảm biến nhiệt độ (Cặp nhiệt điện – Thermocouple) Cặp nhiệt điện loại K, R,S, có dải đo nhiệt độ cao - Nhiệt điện trở (RTD – Resistance Temperature Detectors) Thông thường cảm biến Pt100, Pt1000, Pt50, CU50,… - Điện trở oxit kim loại - Cảm biến nhiệt bán dẫn (Diode, IC…) - Nhiệt kế xạ 1.3 Nguyên lí hoạt động 23 Đo nhiệt độ nhóm A - Hoạt động dựa nguyên lý hiệu ứng nhiệt điện Peltierseebeck - Cảm biến nhiệt hoạt động dưa sở thay đổi điện trở kim loại so với thay đổi nhiệt độ vượt trội - Cụ thể, có chênh lệch nhiệt độ đầu nóng đầu lạnh có sức điện động V phát sinh đầu lạnh Nhiệt độ đầu lạnh phải ổn định đo phụ thuộc vào chất liệu Chính mà có xuất loại cặp nhiệt độ loại cho sức điện động khác nhau: E, J, K, R, S, T - Nguyên lí làm việc cảm biến nhiệt chủ yếu dựa mối quan hệ vật liệu kim loại nhiệt độ Cụ thể, nhiệt độ điện trở mức 100Ω điện trở kim loại tăng lên nhiệt độ tăng ngược lại - Việc tích hợp chuyển đổi tín hiệu giúp nâng cao hiệu suất làm việc cảm biến nhiệt giúp cho việc vận hành, lắp đặt dễ dàng Ưu điểm & nhược điểm - Ưu điểm: Cặp nhiệt điện rẻ tiền, kích thước nhỏ, chắn, tiện lợi linh hoạt, dải đo rộng, khả ổn định chấp nhận, tái sản xuất, xác nhanh Điện áp chúng tạo độc lập với chiều dài đường kính dây Trong RTD xác ổn định hơn, nhiệt trở nhạy hơn, cặp nhiệt điện cảm biến kinh tế chúng đo nhiệt độ cao - Nhược điểm: Nhược điểm cặp nhiệt điện tín hiệu nhỏ Điều làm cho nhạy với nhiễu điện bị giới hạn ứng dụng dải đo tương đối rộng Nó khơng tuyến tính, việc chuyển đổi điện áp ngõ thành giá trị nhiệt độ không đơn giản thiết bị đo trực tiếp Các cặp nhiệt điện luôn cần đến khuếch đại, việc hiệu chuẩn chúng thay đổi nhiễm bẩn, thay đổi thành phần q trình ơxi hóa bên Cặp nhiệt điện sử dụng trạng thái dây trần chất lỏng dẫn điện, dây khơng đồng nhất, điều tạo điện áp mà khó phát 24 Đo nhiệt độ nhóm A →Nhìn chung, nên sử dụng cặp nhiệt điện có kích thước dây lớn có thể, tránh sức căng rung động, sử dụng transmitter tích hợp (và mặt khác sử dụng dây bọc xoắn với vỏ bọc nối phận bảo vệ chuyển đổi tương tự-số tích hợp), lựa chọn cẩn thận ống bao vật liệu Phương pháp đo nhiệt độ sử dụng nhiệt kế nhiệt điện - Phương pháp đo suất điện động milivon kế phương pháp dựa sở nguyên lý tương tác từ trường: từ trường nam châm vĩnh cửu, từ trường dòng điện chạy mạch cặp nhiệt điện sinh - Phương pháp dùng cấu bù phương pháp dựa sở nguyên lý bù suất điện động đo với hiệu điện tương ứng mạch điện chiều có điện trở bù cho trước Phương pháp phương pháp so sánh sức điện động Một số nhiệt kế thông dụng nay: - Nhiệt kế hồng ngoại ( đo nhiệt độ không tiếp xúc) (non-touch) 25 Đo nhiệt độ nhóm A - Nhiệt kế điện tử đo nhiệt độ người: 26 Đo nhiệt độ nhóm A - Nhiệt kế lị nướng: 27 Đo nhiệt độ nhóm A V KẾT LUẬN - Nhiệt độ yếu tố đóng vài trị quan trọng, việc đo đạc, kiểm sốt nhiệt độ yếu cầu hàng đầu đặt - Ngày nay, với đà phát triển công nghệ, kỹ thuật đại, việc đo nhiệt độ xử lí, kiểm sốt, chuyển thành liệu số trở nên thông dụng Tuy nhiên, không nắm vũng kiến thức đo nhiệt độ việc áp dụng cho thiết bị ddịi hỏi cơng nghệ tiên tiến điều khó - Hằng ngày, sử dụng nhiều loại nhiệt kế, hy vọng thông qua này, người nhiều có thêm nhũng kiến thức loại nhiệt kế, nguyên lý, cấu tạo cách sử dụng cho xác, hiệu 28 Đo nhiệt độ nhóm A TÀI LIỆU THAM KHẢO - Các dụng cụ đo nhiệt độ- misschem Seebeck- ewelink Labchem- Hóa chất dụng cụ thí nghiệm Nhiệt độ- ứng dụng tác động- Nguyễn Thị Hoa Các phương pháp đo nhiệt độ- tailieuXanh.com Google- Các loại nhiệt kế Kỹ thuật đo lường- tự động hóa- Gv Lê Văn Nhiều Cùng nhiều nguồn tài liệu khác… -Hết- 29 ... động học trung bình chuyển động phần tử vật chất Các thang đo nhiệt độ - Thang đo nhiệt độ Celsius, oC; Là thang đo nhiệt độ bách phân - Thang đo nhiệt độ Kelvin, K; Là thang đo nhiệt độ sở nhiệt. .. nhiệt động (nhiệt độ tuyệt đối); T(0K) =t0C +273 - Thang đo nhiệt độ Rankin, oR - Thang đo nhiệt độ Fahrenheir, oF II PHÂN LOẠI NHIỆT ĐỘ VÀ DỤNG CỤ ĐO NHIỆT ĐỘ Vai trò quan trọng việc đo nhiệt độ. .. điện động Một số nhiệt kế thông dụng nay: - Nhiệt kế hồng ngoại ( đo nhiệt độ không tiếp xúc) (non-touch) 25 Đo nhiệt độ nhóm A - Nhiệt kế điện tử đo nhiệt độ người: 26 Đo nhiệt độ nhóm A - Nhiệt