1. đo mức bằng áp kế (Hình 3.1a)
Áp suất ựo ựược từ áp kế liên quan ựến hiều cao h của mức: P = ς. g . h
2. đo mức bằng áp kế vi sai trong các bể hở: (Hình 3.1b) a. Cấu tạo
1. Áp kế vi sai 3. Bình so sánh (Bình cân bằng) 2. Ống ựẩy 4. Van
b. Nguyên tắc
Áp kế vi sai (1) ựược nối qua ống ựẩy (2) nối với bể chứa và bình so sánh (3). Bình cân bằng (3) dùng ựể bù áp suất tĩnh tạo ra do cột chất lỏng h1 trong ống ựẩy.
Trong qúa trình ựo bình cân bằng gĩư không ựổi van (4) dùng ựể duy trì mức không ựổi trong bình (3).
Khi trọng lượng riêng không ựổi với h1 == h2 ta có ựộ giảm áp suất ựo bằng áp kế vi sai.
∆P = ς. g . h
3. đo mức bằng áp kế vi sai với bể có áp suất cao (Hình 3.1c)
Bình cân bằng (3) ựặt tương ứng với mức cao nhất và nối vào thiết bị . Áp suất tĩnh P ựược ựưa vào cả hai ống dẫn và ựộ giảm áp suất ựược tắnh:
2. Sợi dây 6. Biến trở
3. Puly 7. Lò xo xoắn
4. Trục 8. Cơ cấu cam.
2. Nguyên tắc
Phao nổi (1) phản ánh mức lỏng cần ựo ựược nối với sợi dây (2) gắn vào puli (3). Khi puli quay thì trục (4) gắn với con trượt (5) quay theo và trượt trên biến trở (6)
đầu dây ra của biến trở ựược mắc vào mạch ựo.
đường kắnh của puli ựược tắnh sao cho chu vi của nó có ựộ dài ựúng bằng khoảng cách mức cần ựo.
để giữ cho dây treo phao luôn ựược căng, hệ thống ựược gắn thêm lò xo xoắn (7) và cơ cấu cam (8) ựể puli chỉ có thể quay ựược một vòng.
3. Ứng dụng
- Thiết bị dùng ựể ựo mức chất lỏng có phạm vi từ vài chục centi met ựến vài mét.
3.3.2. đo mức bằng chuyển ựổi ựiện dung 1. Cấu tạo (Hình 3.3) 1. Cấu tạo (Hình 3.3)
1. Chuyển ựổi ựiện dung: Là thanh kim loại thẳng, phủ lớp chống ăn mòn hóa học.
2. Thùng kim loại: đựng chất lỏng. MC - Mạch cầu không cân bằng. C1, C2 - Tụ ựiện MF - Máy phát cao tần
CL - Bộ chỉnh lưu Rự/c - điện trở ựiều chỉnh . đTK - điện thế tự ựộng.
2. Nguyên tắc
Chuyển ựổi ựiện dung (1) ựược ựặt trong thùng chất lỏng (2)
Khi thùng rỗng, ựiện dung của thùng là 8pF. Lúc ựầy chất lỏng ựiện dung tăng lên ựến 30pF.
Chuyển ựổi ựiện dung ựược mắc vào một nhánh của mạch cầu không cân bằng (MC), nhánh thứ hai gồm tụ C1 (8pF) và tụ C2 (22pF) mắc song song qua khoá K.
Hai nhánh khác của MC là các cuộn dây thứ cấp của máy biến áp.
Mạch cầu ựược cung cấp bằng một máy phát cao tần (MF) có tần số 1 - 10MHz. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
điện áp ra của MC ựược chỉnh lưu qua bộ chỉnh lưu (CL)
để ựiều chỉnh cho chỉ thị có giá trị cực ựại, thực hiện bằng cách ựóng khoá k và ựiều chỉnh ựiện trở Rự/c
CHƯƠNG IV: đO ÁP SUẤT
4.1. KHÁI NIỆM CHUNG 4.1.1. định nghĩa 4.1.1. định nghĩa
Áp suất là lực tác dụng ựều trên một ựơn vị diện tắch theo phương thẳng ựứng
F = F/S = Áp lực / diện tắch.
Áp suất là một ựại lượng cơ bản ựể xác ựịnh trạng thái nhiệt ựộng học của các chất.
Áp suất tuyệt ựối (Ptự), áp suất khắ quyển (Pkg) và áp suất ựo (Pự) quan hệ theo ựẳng thức: Ptự = Pkq + Pự
4.1.2. đơn vị ựo
đơn vị ựo áp suất phụ thuộc vào hệ thống ựo. đơn vị ựo áp suất là Pascal (Pa). Pa = N/m2.
Ngoài ra có thể dùng: Bar, atm, mm H2O, mmHg (Tor) Dãi ựo áp suất từ 10-12 , 1011 Pa.
4.1.3. Phân loại
1. Dựa vào áp suất cần ựo
- Áp kế: đo áp suất dư.
- Khắ áp kế: đo áp suất khắ khắ quyển. - Chân không kế: đo ựộ chân không.
- Áp kế tuyệt ựối: đo áp suất tắnh từ 0 tuyệt ựối. - Áp kế vi sai: đo ựộ chênh áp.
2. Dựa vào nguyên lý làm việc
- đo bằng phương pháp trực tiếp. - đo bằng phương pháp gián tiếp. 4.1.4. Các phương pháp ựo áp suất
đo áp suất cũng như ựo lực có thể theo hai phương pháp:
1. đo áp suất bằng các chuyển ựổi phản ánh trực tiếp ựại lượng ựo
- Chuyển ựổi áp từ có thể ựo ựược áp suất ựến 10 MN/m2. - Chuyển ựổi áp ựiện có thể ựo ựược áp suất ựến 100 MN/m2.
- Chuyển ựổi ựiện trở dây có thể ựo ựược áp suất ựến 100 - 400MN/m2.
- Giới hạn ựo của Baromet từ 680 - 800mm Hg. 1. Baromet chất lỏng a. Cấu tạo (Hình 4.1) 1. Ống thuỷ tinh hình chữ U 2. Cột thủy ngân 3. Thang ựo. b. Nguyên tắc
Ống chữ U (1) gồm một ựầu kắn khá dài so với ựầu hở, trong ống chứa ựầy thuỷ ngân (2) và ở ựầu kắn tạo thành khoảng chân không.
Trọng lượng của cột Hg ở ựầu kắn ựược cân bằng với trọng lượng của cột không khắ chất lỏng.
Thang ựo milimét (3) ựặt giữa hai khuỷu ống, và chỉ số ựo thể hiện hiệu số ựộ cao trong hai ống.
Hiệu số này bằng áp suất của không khắ theo mmHg.
Chỉ số ựo phụ thuộc vào nhiệt ựộ của môi trường cần ựo, do vậy cần phải nhân với hiệu số ựiều chỉnh kèm theo loại Baromet.
2. Baromet hình ống: a. Cấu tạo (Hình 4.2)
1. Ống kim loại rỗng 2. Hệ thống ựòn bẫy. 3. Kim chỉ . (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
b. Nguyên tắc
Áp suất không khắ tác dụng lên ống kim loại kắn rỗng ựược uốn cong (1). Nhờ vào hệ thống ựòn bẫy (2) nên các dao ựộng do áp suất ựược khuyết ựại và ựược kim (3) chỉ trên thang ựo.
3. Baromet tự ghi (Hình 4.3)
Cấu tạo chắnh gồm cánh tay ựòn ựè lên ngòi bút ựặt trên băng giản ựồ áp suất - Thời gian. Băng giản ựồ ựược dán trên trống quay.
Trống quay chuyển ựộng ựược nhờ bộ phận dây cót. 4.2.2. đo áp suất lớn hơn áp suất khắ quyển:
Thiết bị sử dụng là Manomet.
1. Manomet chất lỏng, hở loại thẳng (Hình 4.4)
Cấu tạo chắnh là một ống hình chữ U hở hai ựầu, một ựầu ựược nối với hệ thống có áp suất cần ựo.
Loại này có ựộ nhạy cao hơn so với áp kế thẳng, vì trong nhánh nghiêng chất lỏng sẽ di chuyển trên một khoảng lớn hơn.
Áp suất của cột h (tắnh bằng mmHg) ựược tắnh: h = 1.sin α
Với: l - Chiều dài cột chất lỏng.
α - góc nghiêng.
3. Manomet chất lỏng kắn (Hình 4.6)
Gồm 1 ống hình chữ U kắn một ựầu, ựầu hở ựược nối với hệ thống áp suất cần ựo.
Khoảng không nằm trên chất lỏng (Hg) trong nhánh kắn là vật ựo. đo chiều dài cột Hg theo thang ựo.
Nhược ựiểm: độ chia của thang ựo không ựều, giảm dần khi áp suất càng cao.
4. Manomet kim loại dạng lò xo (Hình 4.7)
Cấu tạo chắnh là nắp ựàn hồi nối với hệ thống ựòn bẫy ựược gắn với kim chỉ.
Áp suất cần ựo sẽ tác dụng lên một bên của nắp, còn áp suất khắ quyển sẽ tác dụng lên phắa kia.
Kim chỉ trên thang ựo sẽ chỉ hiệu số giữa hai áp suất ựó.
5. Manomet kim loại dạng hình ống (Hình 4.8)
Cấu tạo chắnh là một ống hở một ựầu ựược uốn cong, ựầu hở ựược nối với hệ thống cần ựo áp suất .
Khi có áp suất , ống kim loại sẽ tác ựộng lên hệ thống ựòn bẫy, và dao ựộng sẽ ựược khuyếch ựại và ựược kim chỉ trên thang ựo.
4.2.3. đo áp suất nhỏ hơn áp suất khắ quyển Thiết bị sử dụng là chân không kế Thiết bị sử dụng là chân không kế
Cấu tạo chắnh là một ống thuỷ tinh hình chữ U 1. Khoá nối với hệ thống 3. Bầu Hg 2. Khoá thông với khắ quyển 4. Bầu khắ c. Nguyên tắc
- Vị trắ ban ựầu: Mực Hg trong bầu cân bằng
- Vị trắ khi ựo: Mở khoá trên (1) ựể nối với hệ thống cần ựo, ựồng thời mở khoá (2) từ từ ựể cho không khắ vào bầu Hg (3).
- Dưới tác dụng của áp suất khắ quyển, Hg ựược dâng lên trên áp kế và nén khoảng không trong bầu (4)
Áp suất của khắ bằng hiệu số h giữa hai mực Hg và ựược ựo trên thang chia. Thường tiến hành ựo nhiều lần.
2. Áp kế Maxleot a. Ứng dụng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
b. Cấu tạo (Hình 4.10)
Cấu tạo chắnh là một ống thuỷ tinh hình chữ U 1. Bầu thuỷ ngân 5. Bầu
2,8. Các ống 6,7. Ống mao quản
3,4. Các khoá
c. Nguyên tắc
đầu trên của ống (8) ựược gắn với hệ thống cần ựo
Khi ựo, mở từ từ khoá (3) ựể không khắ vào bầu (1), dưới tác dụng của áp suất khắ quyển, Hg dâng lên ựầy bầu (5), trước ựó áp suất trong bầu (5) bằng áp suất cần ựo.
Có thể ựiều chỉnh tốc ựộ không khắ nhờ khoá (4). Lúc này khắ trong bầu (5) nặng bị nén lại trong mao quản (6).
Áp suất của khắ nén bằng hiệu số h giữa hai mực thuỷ ngân trong mao quản (6) và (7).
a. Nguyên tắc: Giống áp kế Maxleot
Khi ựo quay áp kế ngược chiều kim ựồng hồ, dựa vào mức chỉ của Hg, ựồng thời nhánh bên trong có lắp thang ựo logarit ta sẽ xác ựịnh ựược áp suất trong hệ. Thường áp kế có 3 vùng ựo: - Từ 10-4 - 10-1 mmHg - Từ 10-1 - 10 mmHg - Từ 10 - 500 mmHg b. Ưu ựiểm: Lượng Hg sử dụng ắt (khoảng 80 - 300g) 4.2.4. Áp kế ựiện trở lực căng 1. Cấu tạo: (Hình 4.12)
Thiết bị gồm ống rỗng tròn bằng thép, trên bề mặt ống có dắnh 2 ựiện trở lực căng RT và RX mắc cùng với 2 ựiện trở R tạo thành mạch cầu
RT, RX - điện trở lực căng (ựiện trở Tenxơ) R - điện trở
2. Nguyên tắc:
Khi có áp suất Px cần ựo, bề mặt của ống bị nén biến dạng độ biến dạng ựược tắnh: ε = Px. r/ E. h Trong ựó: PX - Áp suất cần ựo r - đường kắnh ống h - Chiều dày thành ống E - Môựun ựàn hồi của thép
độ biến dạng ε ựược phản ánh nhờ ựiện trở lực căng RT, còn ựiện trở RK ựắnh dọc ống dùng ựể bù nhiệt ựộ.
Khi ựiện áp U = const thì ựiện áp ựầu ra của mạch cầu ∆U tỉ lệ với PX. để tăng tắn hiệu ra cần mắc thêm bộ khuếch ựại (Kđ)
3. Ứng dụng:
- Dãi ựo áp suất : 5.104 - 107 Bar - Sai số quy ựịnh : ổ1,5%
- Do quán tắnh nhỏ nên thiết bị thường dùng ựo áp suất biến thiên nhanh và tắnh hiệu ra ựược ghi trên dao ựộng kắ (cơ khắ hoặc ựiện tử)
4.2.5. Áp kế áp ựiện
1. Cấu tạo: (Hình 4.13)
1. điện cực 4. Màng ựàn hồi
2. Áp ựiện thạch anh 5. Bộ khuếch ựại 3. Buồng
2. Nguyên tắc:
Dưới tác dụng của áp suất P, màng ựàn hồi (4) tạo nên một lực nén lên áp ựiện thạch anh (2) có ựường kắnh D = 5 mm, chiều dày δ = 1mm
điện tắch q xuất hiện ở ựiện cực (1) ựược ựưa vào bộ khuếch ựại ựiện tử (5). Bộ Kđ có tổng trở là 1013Ω.
Quan hệ giữa ựiện tắch q và áp suất P là: Q = K. F. P
Với: K. Hệ số
F. Diện tắch hữu ắch của màng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3. Ứng dụng:
- Giới hạn ựo: 2,5 - 100Mpa - Cấp chắnh xác 1,5 - 2
- Dùng ựể ựo và kiểm tra áp suất trong hệ thống có dòng chảy nhanh
4.2.6. đo áp suất bằng thiết bị số 1. Nguyên lý 1. Nguyên lý
- Biến lực, áp suất thành tần số hoặc ựiện ápơ - đo tần số hoặc ựiện áp bằng các dụng cụ số
2. Thiết bị ựo áp suất theo nguyên lý biến áp suất thành tần số a. Cấu tạo: (Hình 4.14)
1. Màng 4,5. Phân cực
2. Giá ựỡ Kđ. Bộ khuyếch ựại 3. Màng rung
Các chi tiết 1, 2, 3 .. ựược chế tạo thành một khối và cùng loại vật liệu.
b. Nguyên tắc:
Áp suất ựo P tác ựộng lên màng (1), qua giá ựỡ (2) kéo căng màng rung (3).
Tần số dao ựộng của màng rung khi chưa có P là 3kHz, khi có áp suất thì tầng số tăng lên 4 kHz.
Dao ựộng của màng rung ựược duy trì nhờ bộ biến ựổi ựiện từ phân cực (4) cung cấp ựầu ra của bộ Kđ.
điện áp ựưa vào Kđ cũng lấy từ bộ biến ựổi ựiện từ phân cực (5) và (4) do dao ựộng của màng rung.
điện áp ra Ur ựồng bộ với tần số của màng.
c. Sơ ựồ khối: (Hình 4.15)
U/f : Bộ biến ựổi áp suất - tần số đC : Bộ ựiều chỉnh ựiện áp L : Bộ lọc tần số thấp MF : Máy phát
CHƯƠNG V: đO NHIỆT đỘ
5.1. KHÁI NIỆM CHUNG 5.1.1. định nghĩa 5.1.1. định nghĩa
Nhiệt ựộ là một ựại lượng ựặc trưng cho ựộ nóng của vật và ựược xác ựịnh theo năng lượng ựộng học bên trong của quá trình chuyển ựộng của các phân tử.
Nhiệt ựộ không thể biểu hiện theo ựơn vị tuyệt ựối và là một ựại lượng không có kắch thước.
5.1.2. đơn vị ựo nhiệt ựộ
1. Thang nhiệt ựộ ựộng học (Thang nhiệt ựộ tuyệt ựối) Dựa trên cơ sở ựịnh luật thứ hai của nhiệt ựộng học
Thang này có tắnh chất tuyến tắnh và không phụ thuộc vào tắnh chất của vật ựo.
độ Kenvin (oK)là ựơn vị ựo nhiệt ựộ theo thang nhiệt ựộng.
đối với thang này, ựiểm chuẩn thực nghiệm là ựiểm ba của nước (Nhiệt ựộ cân bằng giữa ba trạng thái Rắn - Lỏng - Hơi): t00 = 273,16 oK.
2.Thang nhiệt ựộ quốc tế (Thang nhiệt ựộ bách phân - Cenxiut) đơn vị ựo là ựộ Cenxiut (oC)
Theo thang này ựiểm tan của nước ựá và ựiểm sôi của nước ở ựiều kiện tiêu chuẩn là 00C và 1000C.
Mối liên quan giữa nhiệt ựộ Kenvin (T) và nhiệt ựộ bách phân (t): T = t + 273,15 (oK)
T = T - 273,16 (oC) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Vì nhiệt ựộ ựiểm ba của nước cao hơn nhiệt ựộ của nước ựá ựang tan là 0,01oK.
5.1.3.Nguyên lý
để ựo nhiệt ựộ của một vật phải dựa trên các hiện tượng truyền nhiệt (dẫn nhiệt, ựối lưu và bức xạ nhiệt).
Nhiều ựại lượng vật lý phụ thuộc vào nhiệt ựộ, vì vậy có thể thông qua việc ựo một thông số vật lý nào ựó của vật ựể từ ựó suy ra nhiệt ựộ.
5.1.4. Các phương pháp ựo nhiệt ựộ
Dựa vào yêu cầu kĩ thuật, dãi ựo nhiệt ựộ, có thể thực hiện bằng hai phương pháp:
Dựa vào nguyên lý, ta chia thành các nhóm sau:
1. Nhiệt kế co dãn: đo sự biến thiên thể tắch của vật (chủ yếu là chất lỏng) khi nhiệt ựộ biến thiên.
2. Nhiệt kế áp suất: đo sự thay ựổi áp suất (khắ, hơi, lỏng) theo nhiệt ựộ trong không gian kắn.
3. Nhiệt kế ựiện: Gồm có − Nhiệt kế ựiện trở − Cặp nhiệt ựiện − Nhiệt kế bán dẫn (Tecmisto) 4. Nhiệt kế quang học: Gồm có − Hoả kế quang học − Hoả kế bức xạ
Bảng 5.1: Dụng cụ và phương pháp ựo với các dãi ựo khác nhau. Nhiệt ựộ 0C Nhiệt kế -270 0 1000 2000 3000 100000 Nhiệt ựiện trở - Platin - Niken - đồng - Bán dẫn Cặp nhiệt ựiện - Vật liệu quý - Vật liệu thường Hoả quang kế - Bức xạ - Màu sắc - Cường ựộ sáng
5.2. đO NHIỆT đỘ BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRỰC TIẾP 5.2.1. Nhiệt kế co giãn (Hình 5.1)
Cấu tạo chắnh là các ống thuỷ tinh, bên trong có mao quản và bầu chức các chất lỏng tuỳ theo khoảng nhiệt ựộ cần ựo.
Bảng 5.2: Các chất lỏng sử dụng trong nhiệt kế
Chất lỏng chứa trong nhiệt kế
Khoảng nhiệt ựộ ựo 0C Thuỷ ngân Rượu etylic Toluen Pentan - 30 ọ +550 - 65 ọ + 65 - 0 ọ - 90 - 20 ọ -180
1. Nhiệt kế thuỷ ngân
Có hai dạng :
a. Nhiệt kế thủy ngân dạng hình ống:
Ống mao quản ựược ựặt trên bảng có chia ựộ và ống ựặt ở giữa b. Nhiệt kế thủy ngân dạng hình ựũa:
Ống mao quản có thành dày, ở thành ngoài của mao quản ựuợc khắc ựộ.
2. Nhiệt kế nạp khắ
Trong mao quản ựược nạp loại khắ không tác dụng với Hg, chẳng hạn khắ Nitơ.
Loại này có thể ựo nhiệt ựộ ựến + 5500C. Nếu không có khắ trơ thì khoảng nhiệt ựộ này Hg sẽ bay hơi.
5.2.2. Nhiệt kế áp suất
- Dạng khắ và dạng lỏng - Dạng hơi
Nguyên tắc hoạt ựộng của nhiệt kế dạng khắ và lỏng dựa vào việc ựo áp suất của chất khắ hoặc chất lỏng.