- Thông số kỹ thuậ t:
3.2.2 Thiết bị kiểm soát áp suất (Pressure Transmitter):
Thiết bị kiểm soát áp suất bao gồm cảm biến áp suất và bộ xử lý tín hiệu áp suất. Tuỳ từng ứng dụng mà người ta có thể chế tạo tách rời riêng biệt chúng. Thông thường, 2 phần linh kiện này thường được chế tạo chung trên 1 thiết bị duy nhất (Pressure Transmitter)
♦ Cảm biến áp suất :
Do trên thực tế các nhu cầu đo rất đa dạng đòi hỏi các cảm biến đo áp suất phải đáp ứng một cách tốt nhất cho từng trường hợp cụ thể. Chính vì thế, các cảm biến áp suất rất đa dạng. Một nguyên nhân nữa là độ lớn của áp suất cần đo nằm trong một dải khá rộng, từ chân không siêu cao đến áp suất siêu cao.
Độ lớn của áp suất được biểu diễn bằng giá trị tuyệt đối (so với chân không) hoặc giá trị tương đối (so với áp suất khí quyển) hoặc bằng sự khác nhau của 2 áp suất.
Biểu thức xác định áp suất chất lưu trong bình chứa như sau :
Trong đó dF là vi phân lực tác dụng vuông góc lên vi phân diện tích dS của thành bình. Thương số này không phụ thuộc vào định hướng của bề mặt dS mà chỉ phụ thuộc vào vị trí của nó.
Nói chung các chất lưu không chịu tác dụng của trọng lực, bởi vậy trong trường hợp cột chất lưu chứa một ống hở đặt thẳng đứng, áp suất ở một điểm cách bề mặt tự do có chiều cao h sẽ bằng áp suất khí quyển p0 cộng với trọng lượng của cột chất lưu có chiều cao h tác
dS dF P=
p = p0 + ρg.h
Trong đó : ρ: Khối lượng riêng của chất lưu.
g: gia tốc trọng trường tại điểm đo áp suất.
Nếu chất lưu chịu tác động của 1 gia tốc thì cần phải tính thêm ảnh hưởng của lực quán tính đến áp suất cần đo.
Để đo áp suất của chất lưu, trong các cảm biến đo áp suất người ta thường sử dụng các vật dụng trung gian như màng mỏng, màng dạng sóng, piston kết hợp lò xo, ống xếp nếp, ống cong kín 1 đầu... Việc lựa chọn những vật trung gian phụ thuộc vào bản chất của áp suất cần đo, độ lớn của nó và phương pháp chuyển đổi áp suất thành tín hiệu điện.
Theo phương pháp chuyển đổi áp suất thành tín hiệu điện người ta chế tạo ra 1 số loại cảm biến như sau :
- Cảm biến đo áp suất dùng điện trở lực căng.
- Cảm biến đo áp suất dùng vật trung gian là màng mỏng. - Cảm biến đo áp suất dùng chuyển đổi áp điện.
- Cảm biến áp suất dùng chuyển đổi điện dung. - Cảm biến áp suất dùng chuyển đổi điện dung vi sai. - Cảm biến biến đổi áp suất thành tần số.
- Cảm biến áp trở.
♦ Bộ xử lý tín hiệu áp suất :
Tuỳ thuộc vào từng loại cảm biến mà người ta chế tạo các bộ xử lý tín hiệu áp suất khác nhau. Nhiệm vụ chung của chúng là phối hợp với các cảm biến để xử lý các tín hiệu áp suất thành những tín hiệu điện (dòng điện, điện áp). Các tín hiệu điện này có thể dùng để điều khiển cho các thiết bị thứ cấp hoặc gửi đến các thiết bị khác dưới dạng tín hiệu tương tự hoặc tín hiệu số. Mặt khác, bộ xử lý này còn có thể tự hiệu chỉnh được các sai số trong quá
trình đo. Sơ đồ khối của thiết bị kiểm soát áp suất.
Hình 3.2 : Sơ đồ khối của thiết bị kiểm soát áp suất