Nguyên lý
Hỏa kế là thiết bị đo nhiệt độ bằng phương pháp không tiếp xúc. Nhiệt lượngđược xácđịnh thông qua năng lượng bức xạ
của nó. Do cảm biến không tiếp xúc với vậtđo nên không làm thay đổi nhiệt độ của vật đo. Đồng thời, cảm biến đo không tiếp xúc với môi trường nhiệtđộcao nên theo lý thuyết, có thể
nói phương phápđo không tiếp xúc không tồn tại giới hạnđo. Các loại hỏa kế đều dựa trên cơsởcác định luật bức xạnhiệt của vậtđen tuyệtđối 22/01/2010 CHƯƠNG 2 : HỆ THỐNG ĐO NHIỆT ĐỘ Hỏa kếbức xạtoàn phần Hình 2.13: Hỏa kế bức xạ toàn phần 22/01/2010
Cấu tạo Cấu tạo hỏa kếbức xạtoàn phần gồm 2 phần chính - Phần đầu đo gồm các cặp nhiệt điện được mắc nối tiếp với nhau và một hệthống các thấu kính hội tụ, vỏ đầuđo, hệthống kính màuđểbảo vệmắt người - Thiết bịchỉ thị có thểlà dạng chỉthị kim hoặc chỉ thịsố để
biểu diễn giá trị đođược từhệthống cảm biến cặp nhiệtđiện
Nguyên tắc hoạtđộng
- Dòng năng lượng bức xạcủađối tượng cầnđo nhiệtđộ được thấu kính hội tụhướng lên hệthống cảm biến qua lỗ đục và hệ
22/01/2010
CHƯƠNG 2 : HỆ THỐNG ĐO NHIỆT ĐỘ
thống kính màu
- Hệ thống cặp nhiệt điện thường là 8 cặp nhiệt điện mắc nối tiếp với nhau. Nhiệt độ đầu lạnh bằng nhiệt độcủa vỏhỏa kế.
Đầu nóng của nó được đốt nóng bởi nhiệt lượng bức xạ của
đối tượngđo nhiệtđộ
- Suấtđiện động này sẽphụ thuộc vào nhiệtđộ củađối tượng cần đo và nhiệt độ của môi trường tức là nhiệt độ của vỏ hỏa kế.
- Giá trịchuẩn của nhiệtđộvỏhỏa kế được thiết kếlà 20oC
[ 0 ]
8 ( ) ( )
E= e t −e t
Bù giá trịnhiệtđộmôi trường
Phương pháp 1
- Sửdụng hệthống màn chắn đểtạo nên một khoang làm mát nhưhình 2.13.Điều này làm thayđổi dòng năng lượng bức xạ
chiếu lên tổhợp cặp nhiệtđiện.
- Hệthống màn chắn bao gồm 4 thanh kim loại kép được gắn lên vỏcó khảnăng bịuốn cong khi nhiệtđộthayđổi
- Khi nhiệtđộ môi trường tăng lên, hệthống màn chắn bị uốn cong nên năng lượng bức xạchiếu lên hệthống cảm biến cũng tăng lên. Khiđó cảe(t) và e(t0) cũngđều tăng lên. Dođó giá trị
E thayđổi khôngđáng kể 22/01/2010 CHƯƠNG 2 : HỆ THỐNG ĐO NHIỆT ĐỘ Phương pháp 2 - Sửdụng hệthống bùđiện trở Hình 2.14: Bùđiện trở -Điện trởbùđược chếtạo bằng đồngđược lắp sát với vỏhỏa kếnên có nhiệtđộbằng nhiệtđộcủa môi trường
-Điện áp U nhậnđược không phải là cặp nhiệtđiện E
1 b b E U r R = + E Suấtđiện động cảm ứng r Nội trở của cặp nhiệt điện
Rb Điện trở bù tăng/giảm theo nhiệt độ môi trường
Một sốcải tiến của hỏa kếbức xạtoàn phần
22/01/2010
CHƯƠNG 2 : HỆ THỐNG ĐO NHIỆT ĐỘ
Một sốcải tiến của hỏa kếbức xạtoàn phần
Hỏa kếquang học
Cấu tạo
22/01/2010
CHƯƠNG 2 : HỆ THỐNG ĐO NHIỆT ĐỘ
Nguyên tắc hoạtđộng
- Hỏa kế quang học là thiết bị đo nhiệt độdựa trên cường độ
bức xạ đơn sắc của đối tượng đo được mô tả bằng định luật Plank
- Hỏa kếquang họcđược chếtạo để đo nhiệt độtrong khoảng 700đến 8000oC
- Nguyên lý hoạt động dựa trên nguyên tắc đo so sánh cường
độbức xạ đơn sắc trong vùng bước sóng quan sátđược củađối tượng cần đo nhiệt độ với cường độ bức xạ của dây tóc bóng
đèn mẫu
- Việc so sánh được thực hiện hoàn toàn bằng mắt người, do vậy kết quả đo có yếu tốchủquan của người sửdụng
Các bứcđo
- Điều chỉnh thấu kính để mắt người có thể nhìn rõ hình ảnh củađối tượng cầnđo nhiệtđộ
-Ấn khóa Kđểbậtđèn, điều chỉnh thịkínhđểmắt người cũng có thể nhìn thấyhình ảnh của dây tóc bóng đèn. Kính lọc sắc
đỏcó tác dụngđơn sắc hóa chùm tia chiếu vào mắt người quan sát. Kính lọc này có thể được bỏra khi hệthốngđược sửdụng
để đo nhiệtđộcó bức xạkhông lớn.
-Điều chỉnh con trỏ đểthayđổi cườngđộdòngđiện – thayđổi cường độ ánh sáng dây tóc bòng đèn sao cho cường độ ánh sáng của dây tóc bóng đèn giống cường độ ánh sáng của vật cầnđo nhiệtđộ
22/01/2010
CHƯƠNG 2 : HỆ THỐNG ĐO NHIỆT ĐỘ
- Cườngđộdòngđiện lúcđó sẽtươngứng với nhiệtđộcủađối tượng cầnđo
Môi trường có nhiệtđộkhác Môi trường có nhiệtđộ
nhiệtđộdây tóc bằng nhiệtđộdây tóc Hình 2.15: Các trường hợp so sánh
Độchính xác của hỏa kếquang học
-Độtin cậy của hỏa kế phụthuộc rất lớn vào tínhổnđịnh của
đèn quang học. Kinh nghiệm chỉra rằng dây tóc bằng vônfram sẽgiữ đượcđặc tính cố định trong thời gian dài
- Với thangđo 800đến 1400oC thì sai sốlà 20oC. - Với thangđo 1200đến 2000oC thì sai sốlà 30oC.
- Hệ thống đo sử dụng hỏa kế quang học tồn tại nhiều sai số
phụ do cảm quan của mắt người đo, do lượng khói bụi trong môi trườngđo, dođộchính xácđộ đen tuyệtđối củađối tượng
đo nhiệtđộ 22/01/2010 CHƯƠNG 2 : HỆ THỐNG ĐO NHIỆT ĐỘ Hỏa kếquangđiện Cấu tạo Hình 2. 16: Hỏa kế quang điện 22/01/2010
Nguyên lý hoạtđộng
- Hỏa kế quang điện là thiết bị đo nhiệt độ tự động dựa trên cườngđộbức xạ đơn sắc củađối tượngđo
- Trong hỏa kếquangđiện, phần tửnhạy sángđược sửdụng là tếbào quangđiện hoặc quangđiện trở
- Phần tửnhạy sáng này có tác dụng chuyểnđổi tín hiệu nhiệt
độdo bức xạnhiệt thành tín hiệuđiện và chuyển sang bộphận hiển thịnhiệtđộ Phân loại - Nguyên lýđo so sánh - Nguyên lýđo trực tiếp 22/01/2010 CHƯƠNG 2 : HỆ THỐNG ĐO NHIỆT ĐỘ Hỏa kếquangđiện loại so sánh
- So sánh cường độ bức xạ đơn sắc của đối tượng đo với cường độ bức xạ đơn sắc của dây tóc bóng đèn trong hỏa kế. Nguyên lý này hoàn toàn tương tựhỏa kếquang học
- Quá trình so sánh ở đây được thực hiện hoàn toàn tự động nên loại bỏ được sai sốchủquan do con người
Hỏa kếquangđiện loại trực tiếp
-Đo trực tiếp cườngđộánh sángđơn sắc bằng cách sửdụng tế
bào quangđiện hoặc quangđiện trở, chuyểnđổi tín hiệuđo từ
cường độ bức xạ đơn sắc của đối tượng đo thành dòng điện của tếbào quangđiện hayđiện trởcủa quangđiện trở
CHƯƠNG 3HỆ THỐNG ĐO ÁP SUẤT