III. Chuyển đổi đo lờng sơ cấp
d.Các hiệu ứng đợc ứng dụng trong các cảm biến tích cực
+ Hiệu ứng nhiệt điện (hiệu ứng Thomson và hiệu ứng Seebek)
Khi 2 thanh kim loại a, b có bản chất hoá học khác nhau đợc hàn với nhau tại một đầu làm việc t1, hai đầu còn lại là 2 đầu tự do có nhiệt độ t0, nếu t1 # t0 thì sẽ xuất hiện sức điện động giữa 2 đầu tự do
Eab (t1, t0) = Eab (t1) – Eab (t0)
Nếu giữ cho t0 không đổi còn t1 phụ thuộc vào môi trờng đo nhiệt độ thì Eab (t1, t0) = Eab (t1) – C
Với C là hằng số C = Eab (t0)
Hiệu ứng nhiệt điện đợc ứng dụng để chế tạo Vôn kế, Ampe kế và cả Oat kế.
K β X ∆X Y Xk Cặp nhiệt a b 34
+ Hiệu ứng hoả điện
Một số tinh thể nh sulfate triglycine gọi là tinh thể hoả điện có tính phân cực điện tự phát phụ thuộc vào nhiệt độ. Trên các bề mặt đối diện xuất hiện những điện tích trái dấu có độ lớn tỉ lệ với độ phân cực điện
Hiệu ứng hoả điện đợc ứng dụng để đo thông lợng của bức xạ ánh sáng. Khi tinh thể hoả điện hấp thụ ánh sáng, nhiệt độ của nó tăng lên làm thay đổi phân cực điện. Sự phân cực này có thể xác định đợc bằng cách đo sự biến thiên của điện áp trên 2 cực của tụ điện
+ Hiệu ứng áp điện (piezo)
Khi tác dụng một lực cơ học lên 1 vật làm bằng vật liệu áp điện (nh thạch anh, muối tualatine …) sẽ gây ra biến dạng cho vật đó và làm xuất hiện lợng điện tích trái dấu trên hai mặt đối diện của vật.
Hiệu ứng này đợc ứng dụng để xác định lực hoặc các đại lợng gây nên lực tác dụng lên vật liệu áp điện (nh áp suất, gia tốc …) thông qua việc đo điện áp trên 2 bản cực tụ.
Hình dới đây là ví dụ về mạch đo áp suất nhờ hiệu ứng áp điện
+ Hiệu ứng cảm ứng điện từ
Trong một dây dẫn chuyển động trong từ trờng không đổi sẽ xuất hiện một sức điện động tỉ lệ với từ thông cắt ngang dây trong một đơn vị thời gian, nghĩa là tỉ lệ với tốc độ dịch chuyển của dây dẫn.
Dới đây là hình mô phỏng việc tạo ra sức điện động một chiều khi phần nôí với mạch ngoài là ngắt quãng và sức điện động xoay chiều khi phần nối mạch ngoài là liên tục.
Hiện tợng xảy ra tơng tự khi một khung dây dẫn chịu tác động của từ trờng
biến thiên, lúc này trong khung dây sẽ xuất hiện một sức điện động bằng và ngợc dấu với sự biến thiên của từ thông.
Hiện tợng cảm ứng điện từ đợc ứng dụng để xác định tốc độ dịch chuyển của vật.
Hiệu ứng cảm ứng từ còn thể hiện trong trờng hợp khi độ cảm ứng từ thay đổi dòng điện trong cuộn dây cũng thay đổi. Đo sự biến thiên dòng này sẽ xác định đợc sự thay đổi của cảm ứng từ. Dới đây là sơ đồ đơn giản của một cảm biến vị trí. Khi vị trí thay đổi lõi của cuộn dây dịch chuyển và làm cho dòng trên thứ cấp thay đổi.
+ Hiệu ứng quang điện
Hiệu ứng này có nhiều biểu hiện khác nhau nhng đều chung một bản chất: đó là hiện tợng giải phóng ra các hạt dẫn tự do trong vật liệu dới tác dụng của bức xạ điện từ có bớc sóng nhỏ hơn giá trị ngỡng đặc trng cho vật liệu (phụ thuộc vào độ rộng dải cấm của vật liệu).
Hiệu ứng quang điện có 3 biểu hiện cụ thể nh sau: . Hiệu ứng quang điện phát xạ
điện tử: là hiện tợng khi đợc chiếu sáng các điện tử đợc giải phóng thoát khỏi bề mặt của vật và tạo thành dòng đợc thu lại nhờ điện trờng.
. Hiệu ứng quang điện trong chất bán dẫn: khi một chuyển tiếp P-N đợc chiếu sáng sẽ phát sinh ra các cặp điện tử – lỗ trống. Chúng di chuyển về hai
phía của chuyển tiếp dới tác động của điện trờng.
. Hiệu ứng quang điện từ: khi tác dụng một từ trờng B vuông góc với bức xạ ánh sáng, trong vật liệu bán dẫn sẽ xuất hiện một hiệu điện thế theo hớng vuông góc với từ trờng B và với hớng bức xạ ánh sáng.
+ Hiệu ứng Hall
Trong vật mỏng (thờng làm bằng bán dẫn) có dòng điện chạy qua đặt trong từ trờng B có phơng tạo thành góc θ với dòng điện I, sẽ xuất hiện một hiệu điện thế VH
theo hớng vuông góc với B và I. VH đợc tính theo công thức sau: θ sin . . .I B K VH = H (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
với KH là hệ số phụ thuộc vào vật liệu và kích thớc hình học của mẫu
Hiệu ứng Hall đợc ứng dụng đo công suất (xem ở phần sau) hoặc xác định vị
trí của vật chuyển động. Vật này đợc ghép nối cơ học với một thanh nam châm. Vị trí của nam châm sẽ xác định từ trờng B và θ, nghĩa là VH là hàm phụ thuộc vào vị trí của vật trong không gian.
Cực điện áp
Cực dòng điện Cực
dòng điện
Chơng 3:
Đo dòng điện I. Khái niệm chung
Dụng cụ đợc sử dụng để đo dòng điện gọi là ampe kế hay ampemet Ký hiệu là:
Ampe kế có nhiều loại khác nhau, nếu chia theo kết cấu ta có:
+ Ampe kế từ điện + Ampe kế điện từ + Ampe kế điện động + Ampe kế nhiệt điện + Ampe kế bán dẫn …
Nếu chia theo loại chỉ thị ta có: + Ampe kế chỉ thị số (Digital) + Ampe kế chỉ thị kim (kiểu t- ơng tự / Analog)
Hình bên là hai loại đồng hồ vạn năng số và kim.
Nếu chia theo tính chất của đại lợng đo, ta có:
+ Ampe kế một chiều + Ampe kế xoay chiều
Yêu cầu đối với dụng cụ đo dòng điện là:
. Công suất tiêu thụ càng nhỏ càng tốt, điện trở của ampe kế càng nhỏ càng tốt và lý tởng là bằng 0.
. Làm việc trong một dải tần cho trớc để đảm bảo cấp chính xác của dụng cụ đo
. Mắc ampe kế để đo dòng phải mắc nối tiếp với dòng cần đo (hình dới)