Tài liệu Đồ án tốt nghiệp - Xây dựng và đánh giá một số dụng cụ kỹ thuật đo lường pdf

Đồ án tốt nghiệp Xây dựng và đánh giá một số dụng cụ kỹ thuật đo lường Đồ án tốt nghiệp Đề tài: Xây dựng và đánh giá một số dụng cụ kỹ thuật đo lường MỞ ĐẦU Công nghệ đo lường là một trong những yếu tố quan trọng đảm bảo sự tồn tại và phát triển kinh tế xã hội, làm cơ sở thống nhất hoá các chuẩn mực và tiêu chuẩn trong hệ thống quản lý chất lượng tiến tới ký kết các hiệp ước thừa nhận lẫn nhau đang là xu thế phát triển tất yếu của thời đại. Phát triển k ỹ thuật và công nghệ đo lường là nhiệm vụ bức thiết đối với mỗi quốc gia trong bối cảnh hiện nay, góp phần tăng cường giao lưu sản phẩm hàng hoá và thúc đẩy quá trình phát triển khoa học kỹ thuật công nghệ. Cùng với sự phát triển củacác ngành khoa học điện tử, tin học v.v… kỹ thuật đo lường không ngừng được phát triển và ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong đào tạo và nghiên cứu khoa học, góp phần nâng cao chất lượng và mở rộng qui mô đào tạo. Việt Nam là một trong những nước đang phát triển có nền kinh tế lạc hậu, do vậy việc đầu tư phát triển khoa học kỹ thuật đo lường và các ngành khoa học công nghệ mũi nhọn là việc làm có ý nghĩa đặc biệt quan trọng, cấp bách mang tính chiến lược trong việc thực hiện thành công sự nghiệp công nghi ệp hoá và hiện đại hoá nước nhà góp phần tăng cường sự quản lý của nhà nước về tiêu chuẩn chất lượng trong toàn bộ nền kinh tế–xã hội, theo hệ thống tiêu chuẩn đo lường chất lượng thống nhất trên toàn lãnh thổ. Trong hệ thống các Trường Đại học của cả nước, Trường Đại Học Nông Nghiệp I Hà Nội có nhiệm vụ đào tạo cán bộ kỹ thu ật và triển khai nghiên cứu khoa học kỹ thuật công nghệ góp phần đáp ứng nhu cấu phát triển nông nghiệp và hiện đại hoá nông thôn Việt Nam, tiến tới hoà nhập khu vực và quốc tế. Trước vận hội mới và thách thức mới của thời đại đòi hỏi trường phải có những bước nhảy vọt trong khoa học kỹ thuật công nghệ giáo dục và đào tạo, trong đó cần bổ xung và nâng cấp chiều sâu hệ thống trang thiết bị đo lường cơ điện nông nghiệp. Kết hợp giữa lý thuyết và thực hành không ngừng nâng cao chất lượng là mục tiêu Đồ án tốt nghiệp đào tạo của nhà trường. Công tác đo lường thí nghiệm là nhu cầu tất yếu để tồn tại và phát triển của trường trong thời gian hiện nay và trong tương lai. Trên cơ sở học tập kinh nghiệm của các cơ sở thực hành đo lường, dựa vào các tài liệu có liên quan, được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo, Thạc Sĩ Ngô Trí Dương trong quá trình thực hiện đề tài. Tôi xin trân trọng cảm ơn sâu s ắc sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy giáo, Thạc Sỹ Ngô Trí Dương trong quá trình thực hiện đề tài. Chân thành cảm ơn cán bộ phòng quản lý chất lượng nhà nước, các bạn sinh viên đồng nghiệp Trường Đại Học Nông Nghiệp I đã tạo điều kiện, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện và hoàn thành bản luận văn này. Hà Nội, ngày tháng năm Đồ án tốt nghiệp Chuơng I CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG 1.1. Khái quát chung Ở các nước tiên tiến khoa học kỹ thuật công nghệ đo lường phát triển đạt trình độ cao đã hỗ trợ cho các ngành kinh tế phát triển làm tăng hiệu quả sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm. Làm cơ sở phát khoa học công nghệ đo lường điều khiển, công nghệ tự động hoá và phát triển các ngành khoa học kỹ thu ật công nghệ có hiệu quả. Một trong những yếu tố chiến lược phát triển khoa học công nghệ giáo dục là phát triển ứng dụng kỹ thuật và công nghệ đo lường hiện đại theo các mô hình đo lường có ứng dụng kỹ thuật vi sử lý và máy tính phục vụ cho đào tạo và nghiên cứu trong hệ thống các trường Đại học. Kỹ thuật số đã cải thiện mộ t bước đáng kể chất lượng đo lường. Các phương tiện đo được gọn nhẹ hơn, khả năng làm việc nhiều hơn, độ chính xác và độ tin cậy các phép đo cao hơn, có tốc độ nhanh và ổn định hơn v.v…có khả năng kết nối với các thiết bị ngoại vi như máy tính, máy in v.v…. Ứng dụng kỹ thuật vi xử lý và các thiết bị ngoại vi ngày nay đã mở ra sự phát triển vượt bậc trong kỹ thuật và công nghệ đo lường chiếm một tỷ lệ khá lớn so với các lĩnh vực khác, hiện nay là phần tử quan trọng trong các hệ thống thông tin đo lường và điều khiển. Hệ thống thông tin đo lường có ứng dụng kỹ thuật vi xử lý có tốc độ đo và xử lý nhanh, cho phép thực hiện các phép đo tự động đồng thời nhiều kênh, độ tin cậy và độ chính xác cao v. v…được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống tự động Đồ án tốt nghiệp phân loại sản phẩm. Hệ thống chuẩn đoán kỹ thuật và trong quá trình điều khiển tự động v.v… Nhờ có hệ thống đo lường ứng dụng kỹ thuật vi xử lý người ta đã tạo ra các thiết bị đo thông minh nhờ cài đặt vào chúng các bộ vi xử lý hay vi tính đơn phiếm chúng có những tính năng hơn hẳn các thiết bị đo thông thường, có thể tự xử lý và lư u giữ kết quả đo, làm việc theo chương trình, tự động thu thập số liệu đo v.v… 1.2.Vai trò vị trí đo lường Công tác đo lường là một trong những yếu tố quyết định sự tồn tại, phát triển của đất nước nói chung và của trường ĐHNN I nói riêng trong tương lai. Góp phần nâng cao chất lượng đào taọ, phục vụ nghiên cứu khoa học, nghiên cứu triển khai, nâng cao tiềm lực khoa họ c kỹ thuật công nghệ tiến kịp trình độ trong khu vực và trên thế giới. Trường ĐHNN I coi công tác đo lường thực nghiệm và nghiên cứu khoa học là nhiệm vụ quan trọng góp phần thực hiện mục tiêu chất lượng đào tạo của trường. Thực hành thí nghiệm là nội dung bắt buộc đối với mỗi sinh viên rất được trú trọng trong công tác nghiên cứu triển khai và nghiên cứu khoa học của cán bộ và nghiên c ứu sinh trong trường. Đo lường thực nghiệm phục vụ đào tạo, nghiên cứu triển khai bao hàm nhiều lĩnh vực Cơ Điện, môi trường đo như xác định: cơ, lý tính của đất, các chỉ tiêu sinh học của thực, động vật, các chỉ tiêu môi trường, các chỉ tiêu máy móc thiết bị v.v…được thực hiện thường xuyên ở càc bộ môn của các khoa, các trung tâm chuyên ngành, các cơ sở thực hành của trường. Trong th ời gian học tập sinh viên của khoa Cơ Điện phải hoàn thành một khối lượng đo lường thực nghiệm trong thí nghiệm, thực hành khá lớn như ngành cơ khí chiiếm 41%, ngành điện chiếm 40%, ngành công nghiệp và công trình nông thôn 37%, đào tạo sau đại học và nghiên cứu sinh 12%, phục vụ đề tài nghiên cứu 25%. Đồ án tốt nghiệp Để đáp ứng những nhu cầu trên trang thiết bị đo lưòng, đo lường Cơ Điện Nông Nghiệp phải thoả mãn các nhu cầu sau: - Phục vụ mục tiêu đào tạo của khoa Cơ Điện. - Phục vụ nghiên cứu khoa học, góp phần nâng cao kỹ thuật công nghệ tiến tới hoà nhập trong khu vực. - Phục vụ công tác nghiên cứu triển khai trong thiết kế chế tạo và thử nghi ệm các mẫu máy, thiết bị Cơ Điện sử dụng trong sản suất nông nghiệp và chế biến nông sản. - Tham gia xác định các thông số của hệ thống điện phục vụ cho quy hoạch tổng thể, các chỉ tiêu kinh tế của lưới điện nông nghiệp hiện tại và trong tưong lai. - Phục vụ công tác nghiên cứu tiết kiệm và sử dụng các dạng năng lượng trong nông nghiệ p và chế biến nông sản. - Kiểm tra tình trang kỹ thuật của ôtô, máy kéo. - Kiểm tra thử nghiệm các trang thiết bị điện trên ôtô, máy kéo. - Đo lường các đại lượng vật lý phục vụ cho công tác nghiên cứu khoa học của nhà trường. Têu chuẩn hoá công tác đo lường thực nghiệm theo pháp luận của nhà nước, tham gia quản lý chất lượng, kiểm định và đánh giá sản phẩm Nông nghiệp. Hệ thống trang thiết bị đ o lường thử nghiệm của khoa Cơ Điện phải mang tính đồng đều, thuận lợi có tính năng kỹ thuật phù hợp không những cho đào tạo mà cả cho công tác nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và ngoài hiện trường có khả năng nối ghép với các thiết bị ngoại vi v.v… Đào tạo và bổ sung đội ngũ cán bộ kỹ thuật đủ mạnh và công tác quản lý sử dụng có hiệu quả. 1.3. Hiện trạng trang thi ết bị đo lường cơ điện. Hệ thống trang thiết bị đo lường của khoa Cơ Điện đang được sử dụng chủ yếu dựa trên mô hình đo lường tương tự (hình 1.1) để đo các đại lượng cơ học như kéo, nén, xoắn v.v… các đại lượng điện như: Ι, U, P v.v… các đại lượng môi trường như độ ẩm, nhiệ t độ, áp suất v. v… Đo lường thử nghiệm trang thiết bị điện trên ôtô, máy kéo. Đồ án tốt nghiệp Được trang bị từ năm 1960 hầu hết các thiết bị đều của Liên Xô cũ và được bổ xung vào những năm 1980 và năm 1985. Mặc dù các thiết bị đã được nhiệt đới hoá xong, cho đến nay hầu hết đều đã bị hư hỏng hoặc qua sửa chữa. Tổ chức quản lý và sử dụng các trang thiết bị trên chủ yếu ở các bộ môn chuyên ngành và bảo quản theo các phòng thí nghiệm. 1.3.1. Phòng thí nghi ệm kim loại – sửa chữa – Trực thuộc bộ môn kim loại sửa chữa. Phòng có các thiết bị máy móc như sau: Thiết bị đo độ bóng, độ cứng bề mặt của các chi tiết. Thiết bị tôi cao tần. Lò nung nhiệt độ cao. Kính hiển vi quang học. Một số dụng cụ đo phục vụ cho công tác sửa chữa. Các thiết bị trên một số bị hư hỏng, mộ t số còn lại chất lượng không đảm bảo không thể đáp ứng được công tác đào tạo của khoa. 1.3 2 Phòng thí nghiệm sức bền vật liệu –Trực thuộc bộ môn Cơ học kỹ thuật được trang bị: Máy đo lực kéo, nén. Máy đo mômen quay. Một số dụng cụ đo chuyên dùng phục vụ cho các bài thí nghiệm đo ứng suất, biến dạng của vật liệu khi tiến hành thí nghi ệm. Phòng thí nghiệm kỹ thuật điện –Trực thuộc bộ môn Cơ sở Kỹ thuật điện, phục vụ chủ yếu cho sinh viên chuyên ngành điện, máy móc thiết bị rất đa dạng, nhiều chủng loại. Có thể phân thành các nhóm: Máy biến áp đo lường các loại. Các dụng cụ đo: A, V, P, Hz v.v… Các dụng cụ mẫu. Đồ án tốt nghiệp Các thiết bị và dụng cụ trên có độ chính xác thấp, không còn đồng bộ và rất lạc hậu. Hiện nay phòng thí nghiệm chỉ phục vụ công tác thực tập và thí nghiệm của sinh viên mang tính chất cơ bản không thể thiếu trong đào tạo. 1.3.3. Phòng thí nghiệm cung cấp và sử dụng điện–Trực thuộc Bộ môn cung cấp điện, phòng phục vụ thực tập chủ yếu cho sinh viên chuyên ngành điện. Máy biến áp đo lường. Các dụng cụ đo:A, V, P, Hz v.v… Các dụng cụ mẫu. Máy hiện sóng. Thiết bị tự ghi. Thiết bị đo, đếm các thông số đường dây cao và hạ áp. Thiết bị đo chuyên dùng trong mạch đo lường bảo vệ. Hiện nay hầu hết các thiết bị trên đều bị hư hỏng hoặc quá lạc hậu gặp rất nhiều khó khăn trong công tác đào tạo và nghiên cứu khoa họ c . 1.3.4.Phòng thí nghiệm Ôtô, máy kéo-Trực thuộc bộ môn ôtô, máy kéo, được trang bị: Hệ thống kiểm tra và chuẩn đoán kỹ thuật động cơ ôtô, máu kéo . Hệ thống kiểm tra các trang thiết bị điện trên ôtô và máy kéo. Thiết bị kiểm tra cung cấp nhiên liệu . Thiết bị kiểm tra hệ thống đốt cháy. Các dụng cụ đo chuyên dùng: V, A, N, v.v… Hiện nay hầu hết trang thiết bị trên đều hư hỏng hoặc đã qua s ửa chữa, chỉ đáp ứng được một phần nhỏ công tác thực tập của sinh viên. 1.3.5.Phòng thực tập Thuỷ lực- Trực thuộc Bộ môn Máy nông nghiệp, phòng được trang bị: Thiết bị đo áp suất. Thiết bị đo lưu lượng. Thiết bị đo vận tốc. Đồ án tốt nghiệp Một số thiết bị phục vụ cho công tác khảo nghiệm Máy nông nghiệp. Có thể mô tả hiện trạng trang thiết bị đo lường của khoa Cơ Điện theo sơ đồ hình1.1. Hầu hết các trang thiết bị đều thuộc mô hình đo lường tương tự, các thiết bị đo chủ yếu là loại cơ điện trong vùng thông số ổn định (tần số, biên độ v.v…) không thích ứng với công tác nghiên cứu khoa học, phần lớn đến nay đã lỗi thời hoặc qua sửa chữa nhiều lần không đáp ứng được nhu cầu hiện nay. Việc trang bị và nâng cấp hệ thống trang thiết bị đo lường cơ điện nông nghiệp của Khoa Cơ Điện sẽ đáp ứng đầy đủ cho công tác đào tạo, nghiên cứu khoa học và nghiên cứu triển khai c ủa khoa. Đáp ứng được công tác đo lường kiểm tra chất lượng tiến tới tham gia vào hệ thống tiêu chuẩn đo lường chất lượng nhà nước, tham gia quản lý chất lợng, kiểm định và đánh giá sản phẩm nông nghiệp. Tăng cường giao lưu kỹ thuật công nghệ với các nước trong khu vực và trên thế giới. HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG ĐO LƯỜNG CƠ Đ IỆN Sử dụng điện Truyền điện Trạm điện Mạng điện Thiết bị dụng cụ đo và thử nghiệm các đại lượng: lực kéo, mômen .Các thiết bị hầ lớ đã h hỏ khô Phòng thí nghiệm thực hành Điện tử Kỹ thuật điện TĐ hoá Máy điện Các thiết bị và dụng cụ đo điện kiểu cơ điện đo các đại lượng I, U, W, Wh, cos, f, .Thiết bị quan sát: Dao động ký điện từ .Vùng làm việc ổn định (biên độ, tần số .) độ chính xác: từ 0.5 đến 2.5 điều kiện làm việc ổn định Trang thiết bị đo lường Hệ thống trang thiết bị đo lường khoa Cơ Đồ án tốt nghiệp Hình 1.1. Thiết bị đo khoa cơ điện 1.4. Kết luận: Qua những phân tích đánh giá về hiện trạng, xu thế phát triển, tầm quan trọng và nhiệm vụ của công tác đo lường trong việc nghiên cứu khoa học cho thấy “xây dựng và đánh giá dụng cụ đo lường trong các phòng thí nghiệm kỹ thuật đo lường” là hoàn toàn đúng đắn và kịp thời phù hợp mục tiêu hi ện đại hoá và công nghiệp hoá nền sản xuất nông nghiệp nói riêng và xu thế hội nhập kinh tế toàn cầu. 1.5. Hệ thống đơn vị đo lường và dẫn xuất chuẩn. Việc thành lập các đơn vị, thống nhất đơn vị đo lường là một quá trình lâu dài, biến động. Việc xác định đơn vị, tổ chức đảm bảo đơn vị tổ chức kiểm tra, xác nhậ n mang tính khoa học, kỹ thuật, tổ chức và pháp lệnh. Việc thống nhất quốc tế về đơn vị, hệ đơn vị v.v… mang tính chất hiệp thương và qui ước. [...]... ) sai số này còn gọi là sai số phụ Tiêu chuẩn để đánh giá độ chính xác của dụng cụ đo là cấp chính xác Cấp chính xác của dụng cụ đo là giá trị sai số cực đại mà dụng cụ đo mắc phải Người ta quy định cấp chính xác của dụng cụ đo đúng bằng sai số tương đối quy đổi của dụng cụ đo đó γ n% = Δm *100% XN ( 1-1 ) Trong đó: XN- là giá trị cực đại của thang đo Δm- là sai số tuyệt đối cực đại γn- là sai số ngẫu... tính của chúng cũng như những căn cứ về kỹ thuật và công nghệ để đáp ứng yêu cầu và mục đích sử dụng Đồ án tốt nghiệp Ngày nay các phương tiện đo lường có ứng dụng kỹ thuật điện tử, kỹ thuật số và vi xử lý đang chiếm ưu thế trong các phép đo và đang được ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực, trong sự phát triển kinh tế và khoa học kỹ thuật công nghệ Công nghệ đo lường hiện nay gồm các thiết bị chính:... mẫu vào thiết bị đo mã hoá thành tập hợp số N0 Bước 2: Bộ nhớ N0 Bước 3: Đưa đại lượng cần đo X vào thiết bị đo và mã hoá thành tập hợp số N Bước 4: So sánh tập số N/ N0, đưa kết quả ra bằng số Ứng dụng kỹ trhuật số trong phép đo cho phép rút ngắn thời gian đo, tăng độ chính xác và độ tin cậy của kết quả, mở rộng vùng tham số đo (biên độ,tần số ) 1.6.3 Mô hình đo lường có sử dụng vi xử lý Mô hình đo lường. .. quá trình đo lường Thông qua nguyên lý đo và phương tiện đo các đại lượng vật lý cần đo được xác định chính xác về mặt định lượng và được thể hiện kết quả bằng số so với đơn Đồ án tốt nghiệp vị chuẩn của đại lượng cần đo kết quả đo được thể hiện bằng con số so với đại lượng đo của nó Sau đây là một số các mô hình đo lường cơ bản 1.6.1 Mô hình đo lường tương tự Mô hình tương tự với tín hiệu đo là những... tin đo lường thể hiện bước phát triển nhảy vọt trong kỹ thuật và công nghệ đo lường không những khắc phục các nhược điểm và phát triển các ưu điểm của các mô hình đo lường trước mà còn cho phép đo được nhiều kênh trong cùng một thời gian, truyền đi xa được ứng dụng rộng rãi trong đo lường iều khiển tự động, trong nghiên cứu khoa học 1.7.1.Hệ thống đo lường độc lập Đồ án tốt nghiệp Được sử dụng để đo. .. ổn định Đồ án tốt nghiệp Hình 1.12 Sơ đồ nguyên lý chuyển đổi thống nhất hoá Đại lượng cần đo X sau khi qua chuyển đổi thành đại lượng điện tương ứng u(t), i(t) được đưa qua khâu phối hợp để tạo ra tín hiệu thống nhất hoá ví dụ như: Dòng điện 0-2 0; 4-2 0; -5 - +5; -2 0 - +20 mA Điện áp 0-1 ; 0-1 0; -1 00 - +100 mV -1 - +1V; 0-1 0V Phổ biến hiện nay là: 4-2 4mA và 0-1 0V hay ±10V Ở các phương tiện đo hiện đại... hiện phép ánh xạ đại lượng cần đo X (hay đại mẫu X0) là một hàm liên tục sang một tập hợp các số N (N0) mang tính rời rạc Đồ án tốt nghiệp Sơ đồ phối hợp các thao tác đo lường A/ D cơ bản trên hình 1.4 Thao cơ bản của quá trình đo bao gồm 4 bước chính sau: Đưa Xo vào thiết bị đo (có No) Nhớ No So sánh N/No Đưa X vào thiết bị đo (có N) Đưa ra kết quả Hình 1.4 Sơ đồ phối hợp thao tác mô hình đo lường A/D... lường có sử dụng vi xử lý giới thiệu ở hình 1.5 đánh dấu một bước phát triển của kỹ thuật và công nghệ đo lường, ngoài các tính năng đo nhanh, độ chính xác cao vv có thể thực hiện dễ dàng việc biến đổi, xử lý tín hiệu và tự động hoá quá trình đo Là cơ sở để xây dựng hệ thông tin đo lường 6 7 TBGN ĐK X(t) Sensor 1 Y1 KĐTNH 2 Y2 A/D 3 Y3 μP 4 5 CTS Đồ án tốt nghiệp Hình 1.5 Mô hình có sử dụng vi sử lý... phương tiện đo Hệ thống đo lường là tập hợp các phương tiện được liên kết với nhau để thực hiện một phép đo nhất định Hệ thống chuẩn đo n kỹ thuật, hệ thống tự động kiểm tra sản phẩm, hệ thống tự động hiệu chỉnh phương tiện đo Với ứng dụng của kỹ thuật vi tính, kỹ thuật điện tử và tự động hoá các hệ thống thông tin đo lường dần dần được hoàn thiện, càng ngày càng chiếm ưu thế và được ứng dụng rộng... nay trong công nghệ đo nhờ áp dụng tiến bộ kỹ thuật điện tử công nghệ chế tạo các phương tiện đo có tổn hao cực kỳ nhỏ 4 Độ tác động nhanh Độ tác động nhanh của dụng cụ đo chính là thời gian để xác lập kết quả đo trên chỉ thị Đối với dụng cụ tương tự thời gian này khoảng 4s Đối với dụng cụ số có thể đo được hàng nghìn điểm đo trong một giây Sử dụng máy tính có thể đo và ghi lại với tốc độ nhanh hơn . Đồ án tốt nghiệp Xây dựng và đánh giá một số dụng cụ kỹ thuật đo lường Đồ án tốt nghiệp Đề tài: Xây dựng và đánh giá một số dụng cụ kỹ thuật đo lường. trọng và nhiệm vụ của công tác đo lường trong việc nghiên cứu khoa học cho thấy xây dựng và đánh giá dụng cụ đo lường trong các phòng thí nghiệm kỹ thuật đo