Đo các đại lượng cơ bản

Đo các đại lượng cơ bản

6/25/2011 1  Khái quát  Nhiệt kế thủy tinh  Nhiệt áp kế  Nhiệt kế điện trở  Nhiệt kế nhiệt điện  Sử dụng nhiệt kế Chương 2: Đo nhiệt độ  Nhiệt độ là gì? - Đại lượng vật lý, đặc trưng cho trạng thái nhiệt - mức độ nóng của vật - Là đại lượng làm cơ sở để so sánh, đánh giá mức độ nóng của vật này so với vật khác  Thang đo nhiệt độ - Celcius: 0 C - Kelvin: K - Fahrenheit: 0 F - Rankin: 0 R 1 - Khái quát  Mối liên hệ giữa các thang đo nhiệt độ  Theo lĩnh vực đo nhiệt độ: - Nhiệt độ thấp t  0 0 C - Nhiệt độ trung bình 0 0 C  t  180 0 C - Nhiệt độ cao t  180 0 C đo nhiệt độ 1 - Khái quát 15,273)()( 0  CtKT 32)( 5 9 )( 00  CtFt F 67,491)( 5 9 )( 00  CtRt R  Phân loại phương tiện đo nhiệt độ Dựa vào cấu tạo và nguyên lý hoạt động của dụng cụ đo - Giãn nở, biến đổi áp suất của chất cảm nhiệt hay dựa trên sự thay đổi thể tích, kích thước của vật cảm biến – nhiệt kế chất lỏng; nhiệt áp kế; nhiệt kế cơ học - Biến đổi điện trở của kim loại, bán dẫn – nhiệt kế điện trở 1 - Khái quát 6/25/2011 2  Phân loại phương tiện đo nhiệt độ - Dựa trên hiệu ứng nhiệt điện – nhiệt kế nhiệt điện hay cặp nhiệt điện - Nhiệt kế điện tử - sử dụng đầu dò (sensor) điện tử: diode, transitor, IC - Biến đổi cường độ bức xạ của vật nóng ở nhiệt độ cao – nhiệt kế bức xạ hay hỏa kế - Nhiệt kế sử dụng cảm biến thạch anh, nhiệt kế sóng âm, khí động…. 1 - Khái quát  Sử dụng đo nhiệt độ: -200 o C  750 o C Dựa vào sự giãn nở về nhiệt của chất lỏng trong nhiệt kế: V t = V 0 (1 + bt)  Cấu tạo 2 - Nhiệt kế thủy tinh – chất lỏng 4 3 2 1  Nhiệt kế thủy tinh • Nhiệt kế phòng thí nghiệm - Khắc độ trực tiếp trên vỏ thủy tinh - Thủy tinh trong suốt hơn - Tiết diện ống thủy tinh bên trong nhỏ, thon • Nhiệt kế kỹ thuật - Khắc độ trên giấy lót vào vỏ thủy tinh - Thủy tinh không trong suốt 2 - Nhiệt kế thủy tinh – chất lỏng  Ưu điểm - Đơn giản, độ chính xác tương đối cao - Không cần thiết bị hỗ trợ - Không cần năng lượng để hoạt động  Nhược điểm - Dễ vỡ, dễ nhòe, đọc tại chỗ. - Quán tính nhiệt lớn - Không tự ghi kết quả, truyền kết quả đi xa 2 - Nhiệt kế thủy tinh – chất lỏng 6/25/2011 3  Cấu tạo 3 - Nhiệt áp kế  Cấu tạo: tùy thuộc vào kết cấu ống đàn hồi - ống đàn hồi một vòng - ống đàn hồi nhiều vòng 3 - Nhiệt áp kế  Ưu điểm - Cấu tạo đơn giản, bền cơ học - Có thể tự động ghi kết quả - Có khả năng ổn định độ rung  Nhược điểm: - Độ chính xác không cao - Có thể truyền kết quả đo đi xa (khoảng 20m) 3 - Nhiệt áp kế  Sử dụng đo nhiệt độ: -185 o C  550 o C Dựa vào sự giãn nở chiều dài của hai vật rắn có hệ số giãn nở vì nhiệt khác nhau - Hai vật rắn độc lập nhau: nhiệt kế dilatomet - Thanh lưỡng kim: nhiệt kế lưỡng kim 4 - Nhiệt kế cơ học 6/25/2011 4  Sử dụng đo nhiệt độ: Dựa trên sự biến đổi điện trở của vật do sự biến đổi nhiệt độ của nó gây nên. Sự biến đổi điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ được đặt trưng bằng biểu thức sau R t = R 0 (1+  t .t) 5 - Nhiệt kế điện trở Nhiệt kế điện trở Chuyển đổi sơ cấp Thiết bị đo thứ cấp  Bộ phận cảm biến: phần tử cảm biến; chất cách điện; vỏ bảo vệ nhiệt kế. - Phần tử cảm biến: kim loại và bán dẫn - Vật liệu cách điện: Cách điện; bền cơ học; chịu nhiệt tốt - Vật liệu làm vỏ bảo vệ: bền cơ học; không thấm nước; dẫn nhiệt tốt; nhẹ; không gây tác hại hóa học với vật liệu phần tử cảm biến 5 - Nhiệt kế điện trở  Yêu cầu phần tử cảm biến nhiệt độ + Tinh khiết, bền hóa học + Không thay đổi tính chất vật lý + Khi đốt nóng không bị oxyhoa. + Hệ số nhiệt độ điện trở lớn + Quan hệ tuyến tính  Ưu nhược điểm – SV tham khảo giáo trình 5.1 - Nhiệt kế điện trở kim loại  Hệ số dẫn nhiệt độ cao: Oxit mangan; Oxit Đồng; Oxit Coban….(giảm 3%/độ)  Hệ số nhiệt độ của điện trở lớn và điện trở suất cao: nhiệt kế điện trở bán dẫn có kích thước nhỏ gọn  Mối liên hệ giữa điện trở và biến đổi nhiệt độ theo quy luật phi tuyến tính (hàm mũ)  Ưu nhược điểm – SV tham khảo giáo trình 5.2 - Nhiệt kế điện trở bán dẫn 6/25/2011 5 5.2 - Nhiệt kế điện trở bán dẫn  Đo nhiệt độ bằng nhiệt kế điện trở phải xác định điện trở của phần tử cảm biến nhiệt độ: + Phương pháp dùng von kế – ampe kế + Phương pháp dùng mạch cầu + Phương pháp Lôgomet + phương pháp bù 5.3 – Mạch đo  Mạch đo dùng volt ke – ampeke: 5.3 – Mạch đo I = const R d1 R d2 R d3 R d4 R t OD V  Dùng mạch cầu cân bằng 5.3 – Mạch đo CB K o C Ω R t R d I t C R 1 R 2 D B A N R 3 I 2 I 1 I 3 I I 0 6/25/2011 6  Nguyên lý: Đo nhiệt độ bằng cặp nhiệt điện, dựa trên cơ sở của hiệu ứng nhiệt điện  Sơ đồ nguyên lý cặp nhiệt điện: 6 - Nhiệt kế nhiệt điện A B 1 2 3 A B 2 1  Sơ đồ mạch đo: 6 - Nhiệt kế nhiệt điện A B 1 2 3 A 2 1 TBĐ TBĐ 4 3 t 0 tt t 0 a b  Yêu cầu vật liệu: - Suất điện động cao, quan hệ với nhiệt đô: tuyến tính - Tính chất nhiệt điện ổn định - Thành phần đồng nhất - Bền hóa học ở nhiệt độ cao - Dẫn điện tốt - Có thể thay thế được 6 - Nhiệt kế nhiệt điện  Các loại nhiệt kế nhiệt điện hay gặp: 6 - Nhiệt kế nhiệt điện Loại Vật liệu làm cặp nhiệt điện Khoảng đo ( o C) Nhiệt độ tối đa ( o C) T Đồng/Constantan -200  400 400 J Sắt/Constantan -200  700 900 E Chromel/Constantan -100  700 900 K Chromel/Alumel -200  1250 1300 S Platin/(90%Platin + 10%Rodi 0  1300 1600 B (70%Platin+30%Rodi)/ (94%Platin+6%Rodi) 300  1600 1800 6/25/2011 7  Phương pháp đo nhiệt độ: 6 - Nhiệt kế nhiệt điện a b t t 0 Thiết bị đo t 0 TBĐ T 1 T 2 T N . . . Công tắc chuyển mạch  Nguyên nhân gây sai số khi đo + Do nhiệt độ ở đầu tự do của cặp nhiệt điện không ổn định hoặc khác với nhiệt độ đầu tự do khi khắc độ. + Do sự thay đổi điện trở trong mạch đo dẫn đến sai số khi đo bằng thiết bị đo thứ cấp. + Do vị trí và cách lắp đặt nhiệt kế nhiệt điện không đúng yêu cầu kỹ thuật 6 - Nhiệt kế nhiệt điện  Đo theo phương pháp tiếp xúc + Dụng cụ đo theo phương pháp tiếp xúc: nhiệt kế chất lỏng, nhiệt kế điện trở và nhiệt kế nhiệt điện. + Dụng cụ đo nhiệt độ theo phương pháp không tiếp xúc: nhiệt kế bức xạ hay còn gọi là hỏa kế 7 – Sử dụng nhiệt kế a) b) c) d) e) f)  Khái quát  Áp kế thủy tĩnh  Áp kế cơ học  Áp kế pittong  Áp kế điện  Các loại áp kế khác Chương 3: Đo áp suất 6/25/2011 8  Áp suất là gì? Đại lượng vật lý, biểu thị lực tác dụng lên một đơn vị diện tích. Áp suất có thể phân bố đồng đều hoặc khơng đồng đều lên bề mặt chịu lực  Trườnghợp lực phân bố đồng đều 1 – khái qt S F p =  Các dạng áp suất + Áp suất khí quyển + Áp suất tuyệt đối + Áp suất dư + Áp suất chân khơng + Độ chân khơng: + Hiệu áp suất – áp suất vi sai 1 – khái qt %100. B P D CK   Mối quan hệ giữa các áp suất 1 – khái qt Biểu diễn áp suất dư Biểu diễn áp suất chân không P tđ = 0 P tđ = 0 P kq = 1 (theo áp suất tuyệt đối) P kq = 1 (theo áp suất tuyệt đối) P kq = 0 (theo áp suất dư) P dư P tđ P tđ P ck P kq = 0 (theo áp chân không) P tđ > P kq P tđ < P kq  Đơn vị đo áp suất + Theo SI: pascal – Pa (1Pa = 1N/m 2 ) + Atmơtphe kỹ thuật – at 1at=1kg/cm 2 =735,5mmHg = 9,81.10 4 Pa=10mH2O + Atmơtphe vật lý – atm; 1atm = 760mmHg =10,33mH2O + Tor; 1Tor = 1mmHg = 1133.322 Pa = 13,595.10 -4 kg/cm 2 + Bar, 1bar = 105pa = 750mmhg + PSI (đơn vị sử dụng hệ Anh, Mỹ), 1PSI = 0,07 at 1 – khái qt 6/25/2011 9  Phân loại dụng cụ đo áp suất - Theo dạng áp suất cần đo: Áp kế chuyên dùng: + Baromet: đo áp suất khí quyển + Chân không kế - áp kế chân không + Manomet: đo áp suất dư Áp kế đa chức năng: + Áp kế đo áp suất tuyệt đối từ “0” + Manomet chân không + Áp kế vi sai, micromanomet 1 – khái quát  Phân loại dụng cụ đo áp suất - Theo nguyên lý hoạt động + Áp kế thủy tĩnh + Áp kế cơ học + Áp kế pittong + Áp kế điện 1 – khái quát  Nguyên lý hoạt động Theo nguyên tắc áp suất thủy tĩnh. Chất lỏng thường dùng: nước, thủy ngân hoặc rượu  Phân loại + Áp kế chữ U – manomet chữ U + Vi áp kế + Baromet thủy ngân  Ưu – nhược điểm + Đơn giản, rẻ tiền, độ chính xác khá cao + Cồng kềnh, dễ vỡ + Không cho phép đo được áp suất cao 2 – Áp kế thủy tĩnh  Cấu tạo - nguyên lý hoạt động 2.1 – Áp kế chất lỏng chữ U P đo P kq h 6/25/2011 10  Ưu điểm Đơn giản, có thể đo áp suất tới khoảng 200KPa tùy thuộc vào độ bền ống thủy tinh và độ kín của hệ thống  Nhược điểm Phải đọc chiều cao mực chất lỏng tại hai nhánh của áp kế, từ đó xác định độ chênh cột lỏng. Cả hai nhánh đều đặt thẳng đứng nên khi độ chênh áp suất lớn thì cột chất lỏng sẽ dâng rất cao, ống áp kế phải dài 2.1 – Áp kế chất lỏng chữ U  Cấu tạo - nguyên lý hoạt động 2.2 – Vi áp kế h P đo P kq P đo l α h P kq  Cấu tạo - nguyên lý hoạt động 2.3 – Baromet thủy ngân P Chân không tuyệt đối Chân không tuyệt đối  Nguyên lý hoạt động Dựa theo sự biến dạng cơ học của các phần tử đàn hồi dưới tác dụng của áp lực. Vì vậy, áp kế cơ học còn được gọi là áp kế đàn hồi  Phân loại + Áp kế ống đàn hồi + Áp kế màng đàn hồi + Áp kế xiphong 3 – Áp kế cơ học (đàn hồi) [...]... 6/25/2011 3 – Đo mức vật liệu rời  Hệ thống theo dõi xả liệu 3 – Đo mức vật liệu rời  Đo mức bằng cân 1 1 4 2 2 Chương 6: Đo thành phần hợp chất  Đo pH  Đo khối lượng riêng  Đo độ ẩm  Phân tích thành phần hỗn hợp khí  Đo khối lượng riêng bằng lực đẩy thủy tĩnh Đo độ nhớt  Đo khối lượng riêng Đo nồng độ dung dịch  3  mg  Cml g.V Fa G 26 6/25/2011 Đo độ nhớt Đo khối lượng riêng   Đo khối lượng. .. thường dùng kiểm định phương pháp đo lưu lượng khác Lưu lượng kế kiểu bánh răng hình ơvan - 5 – lưu lượng kế thể tích - Đo lưu lượng bằng bình định lượng trong hệ thống hở - Đo lưu lượng bằng bình định lượng trong hệ thống kín 22 6/25/2011 5 – lưu lượng kế thể tích  Đo lưu lượng bằng bình định lượng trong hệ thống 6 hở 5 – lưu lượng kế thể tích  Đo lưu lượng bằng bình định lượng trong hệ 4 thống kín 3... lưu lượng bằng lưu tốc kế  Đo lưu lưu lượng dùng phong tốc kế 6 KD 5 – lưu lượng kế thể tích   Lưu lượng kế thể tích dùng đo lưu lượng chất lỏng có độ nhớt đến 3.10-4 m2/s Lưu lượng kế thể tích có độ chính xác tương đối cao - Lưu lượng kế kiểu buồng - Lưu lượng kế kiểu pittơng - Lưu lượng kế kiểu bánh xe lăn - Lưu lượng kế dùng bình định lượng  Đo lưu lượng bằng bình định lượng Kết cấu đơn giản, độ... đổi sơ cấp theo ngun lý cảm ứng điện từ 2 Đo lưu lượng bằng lưu tốc kế kiểu tuabin - Đo lưu lượng bằng lưu tốc kế kiểu tuabin 4 Đo lưu lượng bằng các lưu tốc kế khác Cánh quạt 5 4 – Đo lưu lượng bằng lưu tốc kế  - - Đo lưu lưu lượng bằng ống lưu tốc (ống pitot) Đo lưu lượng dòng chảy qua tiết diện khơng đổi là xác định vận tốc trung bình của dòng chảy Lưu lượng: Q = tbF Tại một điểm bất kỳ trong... Mỗi Rotamet chỉ dùng để đo lưu lượng cho một lưu chất nhất định 3 3 – lưu lượng kế có độ chênh áp khơng đổi - Rotamet  3 – lưu lượng kế có độ chênh áp khơng đổi - Rotamet - Kết cấu đơn giản Có thể đo được lưu lượng nhỏ Đơn giản và dễ dàng khi đo Khoảng đo tương đối rộng Có thể sử dụng để đo lưu lượng của các lưu chất có tính chất phá hủy mạnh Nhược điểm Khơng thích hợp đo lưu lượng dòng lưu chất nhiệt... Khung 7 4 – Đo lưu lượng bằng lưu tốc kế  - Đo lưu lưu lượng bằng ống lưu tốc (ống pitot) Đối với ống dẫn có tiết diện khơng đổi thì áp suất tĩnh và áp suất tồn phần ở hai điểm gần nhau thay đổi khơng đáng kể  Có thể gắn áp kế chữ U để đo áp suất động d  0,035D ) 21 6/25/2011 4 – Đo lưu lượng bằng lưu tốc kế  Đo lưu lưu lượng bằng ống lưu tốc kế kiểu cảm ứng điện từ 1 2 3 4 5 4 – Đo lưu lượng bằng... biến thiên - Lưu lượng thể tích  Lưu lượng kế chênh áp khơng đổi - Lưu lượng mol  Đo lưu lượng bằng lưu tốc kế  Trạng thái lưu chất Lưu lượng kế thể tích - Lưu lượng lỏng  - Lưu lượng khí - Lưu lượng hơi  Khái qt  1 – khái qt  Phân loại lưu lượng kế - Dựa vào độ chênh áp biến thiên - Dựa vào độ chênh áp khơng đổi - Dựa vào vận tốc dòng chảy - Dựa vào phương pháp thể tích - Dựa vào cơ sở nhiệt học... 1000C, áp suất cao ( 0,5–0,6 MPa) Khơng cho phép truyền kết quả đo đi xa Dễ vỡ 20 6/25/2011 4 – Đo lưu lượng bằng lưu tốc kế  -  - 4 – Đo lưu lượng bằng lưu tốc kế  - Ngun tắc hoạt động - Lưu lượng được xác định dựa trên cơ sở vận tốc dòng lưu chất - Có thể phân chia thành ba loại chính Đầu cảm biến 3 1 Đo lưu lượng bằng ống lưu tốc (ống đo vận tốc) - Tuabin với cánh thẳng, cong đặt trong dòng chảy... thuận lợi đo áp suất biến đổi nhanh Độ biến dạng các phần tử áp điện rất nhỏ (khoảng vài micrơmét) Ít áp dụng cho việc đo áp suất tĩnh Khắc độ khó 6 – Các loại áp kế khác  Sinh viên tham khảo giáo trình 7 – Cách sử dụng áp kế Chọn áp kế phù hợp  - Mức áp suất cần đo - Tính chất lý, hóa của mơi trường cần đo Chú ý các điều kiện; yếu tố dẫn đến sai số  hệ thống - Cấu tạo của phần tử tiếp nhận - Cách lắp... 7.2– Cách lắp đặt áp kế  Điểm tiếp nhận áp suất và áp kế nên bố trí trên đo n ống thẳng - ở phía trên, hoặc hai bên thành ống để tránh gây tắc ống dẫn áp suất  Khi đo áp suất lưu chất có nhiệt độ cao, vận tốc lớn, hệ thống bị rung, ống dẫn áp nên uốn chữ U hoặc xoắn lại  Trước áp kế phải lắp van khóa 16 6/25/2011 Chương 4: Đo lưu lượng 1 – khái qt  Lưu lượng là gì? - Lưu lượng khối lượng Lưu lượng . Chương 4: Đo lưu lượng  Lưu lượng là gì? - Lưu lượng khối lượng - Lưu lượng thể tích - Lưu lượng mol  Trạng thái lưu chất - Lưu lượng lỏng - Lưu lượng khí. Cách lắp đặt áp kế 6/25/2011 17  Khái quát  Lưu lượng kế chênh áp biến thiên  Lưu lượng kế chênh áp không đổi  Đo lưu lượng bằng lưu tốc kế  Lưu lượng