Bài giảng Đo lường và tự động hóa - Chương 2: Cảm biến và bộ chấp hành

1.Hai yếu tố nào quyết định đến sự thay đổi (DR/R)?

2.Đầu đo có điện trở ban đầu R0; hệ số đầu đo GF; biến dạng e. Xác định DR và  (DR/R) theo các thông số được cho trong các trường hợp dưới đây.

  R0(W)  GF  e(mm/m) 

  (a)   120  2,02  1600

  (b)   350  3,47  650

  (c)   350  2,07  650

  (d)   1000  2,06  200

3. Dữ liệu như bài 02, xác định điện áp ra v0 trong trường hợp sử dụng cầu cân bằng Wheatstone cho các trường hợp điện áp vào vex như dưới đây.

  (a) 2V  (b) 4V  (c) 7V  (d) 10V

4. Như tìm hiểu trong  bài 3, vex tăng thì v0 tăng. Vậy có điều gì xảy ra không nếu tăng vex tới 50V để tăng v0?

5. Xác định biến dạng e cho các đầu đo được cho trong bài 2, tương ứng với các tín hiệu đầu ra v0 được cho như sau: (vex = 5V)

  (a) 1,5mV  (b) 3,3mV  (c) 4,8mV  (d) 5,7mV

ppt 120 trang xuanthi 24/12/2022 4220
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Đo lường và tự động hóa - Chương 2: Cảm biến và bộ chấp hành", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.

File đính kèm:

  • pptbai_giang_do_luong_va_tu_dong_hoa_chuong_2_cam_bien_va_bo_ch.ppt

Nội dung text: Bài giảng Đo lường và tự động hóa - Chương 2: Cảm biến và bộ chấp hành

  1. 2.1.2. CẢM BIẾN – Một số loại hiệu ứng b) Hiệu ứng áp điện 2. Hằng số hiệu thế áp điện, g Định nghĩa: là hiệu điện thế sinh ra bởi một vật liệu áp điện chịu tác động bởi 1 đơn vị ứng suất; hay là biến dạng cơ học của vật liệu áp điện khi một đơn vị điện trường đặt vào i : chiều của điện trường tạo ra trong vật liệu j: chiều của ứng suất áp vào hay chiều của chuyển vị được tạo ra. 30 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  2. 2.1.2. CẢM BIẾN – Một số loại hiệu ứng b) Hiệu ứng áp điện Q d F h Vậy: 33 33 3 Vr = = C  0 r A d33h Vr = p  0 r Bảng tính chất của vật liệu áp điện Vật liệu Dạng d33 (pC/N) Hằng số điện môi r Quartz Đơn tinh thể 2 4 BaTiO3 Ceramic 190 12 PZT Ceramic 300-600 400-3000 Zinc Oxide Đơn tinh thể 12 12 32 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  3. 2.1.2. CẢM BIẾN – Một số loại hiệu ứng b) Hiệu ứng áp điện Độ nhạy điện tích: Với A: diện tích vùng bị tác động; p: áp lực tác động Độ nhạy điện thế: Ta có: ;hoặc: suy ra: Vậy độ nhạy điện thế là: Tín hiệu output V3 là : 34 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  4. 2.1.2. CẢM BIẾN – Một số loại hiệu ứng c) Kỹ thuật điện dung - Cảm nhận sự dịch chuyển của đối tượng dựa vào sự thay đổi điện dung. - Cấu tạo gồm một hay nhiều điện cực cố định được ghép với một hay nhiều điện cực di động. Trong đó: o: hằng số điện môi của chân không; r: hằng số điện môi của môi trường; d: khoảng cách giữa hai bản cực; A: diện tích nằm giữa hai bản cực - Công thức trên cho thấy, điện dung của cảm biến thay đổi nếu thay đổi một trong các đại lượng A, d, r 36 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  5. 2.1.2. CẢM BIẾN – Một số loại hiệu ứng 5.2.2. Kỹ thuật điện dung Xét trường hợp riêng: Điện dung của tụ điện thay đổi khi khoảng cách giữa 02 bản cực thay đổi 01 khoảng d. Biến thiên điện dung được thể hiện bằng công thức dưới đây: 38 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  6. 2.1.2. CẢM BIẾN – Một số loại hiệu ứng 5.2.2. Kỹ thuật điện dung 40 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  7. 2.1.2. CẢM BIẾN – Một số loại hiệu ứng c) Kỹ thuật điện dung Vậy ta được: Kết luận: Trong công thức trên, ta thấy trở kháng của tụ điện ZC quan hệ tuyến tính với khoảng cách d. Việc đo được ZC đối với cảm biến điện dung dạng đơn giản (hai bản cực song song) sẽ cho phép xác định được khoảng cách dịch chuyển d. Lưu ý: - Xét đầu cảm biến hình trụ có đường kính D thì sự thay đổi điện dung chỉ tuyến tính với sự dịch chuyển giữa 02 bản cực khi khoảng cách giữa 02 bản cực nằm trong khoảng 0 D/4, sự thất thoát từ trong vùng điện trường sẽ gây ra sự thay đổi không tuyến tính của điện dung C. - Vùng tuyến tính có khả năng mở rộng tới d D/2 nếu đầu cảm biến được bảo vệ bằng 01 vòng tiếp đất. 42 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  8. 2.1.2. CẢM BIẾN – Một số loại hiệu ứng c) Kỹ thuật điện dung Cảm biến điện dung vi sai: Cấu tạo: -Tấm X& Z là 02 bản cực cố định; tấm Y là bản cực di động. - Khoảng cách ban đầu giữa các bản cực của tụ điện là d; x là khoảng cách di chuyển của tấm Y. Như vậy khi bản cực Y di chuyển khoảng cách x, ta có: 44 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  9. 2.1.2. CẢM BIẾN – Một số loại hiệu ứng c) Kỹ thuật điện dung Như vậy, Tất cả nhân 02 vế của biểu thức trên cho dòng điện i: Kết luận: Bản cực Y di chuyển một đoạn x, điện áp chênh lệch giữa 02 tụ điện thay đổi tuyến tính đo được giá trị V 46 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  10. 2.1.3. CẢM BIẾN LỰC a) Đo lực kiểu treo Khi hoạt động: Vo 0 (3) Thay (1) vào (3): Khi đó; (4) Khai triển biểu thức (4) & loại bỏ đi các số hạng quá nhỏ, ta được: (5) 48 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  11. 2.1.3. CẢM BIẾN LỰC a) Đo lực kiểu treo Thay (7), (8) vào công thức (5) Lưu ý rằng: cầu Wheatstone sử dụng 4 đầu đo biến dạng với điện áp ra Vo; R1 = R2. (9) Lực tác dụng P được xác định: (10) Theo (10), lực tác dụng P tỷ lệ tuyến tính với giá trị điện áp Vo và hệ số tỷ lệ (hệ số hiệu chỉnh) C: (11) 50 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  12. 2.1.3. CẢM BIẾN LỰC a) Đo lực kiểu treo Nhận xét: - Độ nhạy S & khả năng đo của đầu đo phụ thuộc vào diện tích mặt cắt ngang A - Tuy nhiên, độ nhạy S  > khả năng đo  (hay độ nhạy S  > khả năng đo ) Xét trường hợp lực tác dụng lớn nhất Theo công thức (9), đối với lực Pmax thì (V0/Vs)max sẽ là: (14) Trong thực tế, người ta thường sử dụng hệ số đã hiệu chỉnh, đó là .Như vậy: (15) 52 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  13. 2.1.3. CẢM BIẾN LỰC b) Đo lực kiểu dầm - Đo lực kiểu dầm có dạng như hình bên -Sử dụng 4 đầu đo biến dạng: 1,3 mặt trên; 2,4 mặt dưới - Lực tác dụng P - Lực tác dụng cách đầu đo 1 khoảng cách x Khi tác dụng 01 lực P thì xảy ra biến dạng trên thanh dầm như sau: (1) b: chiều rộng của thanh dầm; h: chiều cao của thanh dầm Theo nguyên tắc áp trở, đáp ứng xảy ra khi có biến dạng trên dầm: (2) 54 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  14. 2.1.3. CẢM BIẾN LỰC b) Đo lực kiểu dầm Giới hạn: Khả năng đo của đầu đo lực kiểu dầm phụ thuộc: 1. Hình dạng mặt cắt ngang của dầm đo: b, h 2. Điểm đặt lực 2 3. Độ bền mỏi của dầm, Sf [N/cm ] (6) Xác định Từ (4) suy ra: (7) Từ (6)&(7) suy ra: :hệ số thương mại nằm trong khoảng từ 4 ÷ 5 mV/V 56 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  15. 2.1.4. ĐO MOMENT XOẮN Từ công thức (3) & tuân theo định luật Hooke, ta thu được công thức biến dạng: (4) Theo nguyên lý áp điện trở: (5) Thay công thức (5) vào công thức cầu Wheatstone, ta được: (6) Như vậy, moment được xác định: (7) Với C là hệ số hiệu chỉnh: 58 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  16. 2.1.5. CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG a) Tổng quan b) Ứng dụng c) Lưu lượng kế dựa vào phương pháp đo thể tích trực tiếp d) Đo lưu lượng dựa vào tốc độ dòng chảy e) Lưu lượng kế dựa vào sự chênh áp suất f) Lưu lượng kế dựa vào dòng chảy xoáy g) Lưu lượng khí khối nhiệt 60 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  17. 2.1.5. CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG a) Tổng quan Các phương pháp đo lưu lượng Tùy thuộc vào tính chất chất lưu, yêu cầu công nghệ, người ta sử dụng các lưu lượng kế khác nhau. Nguyên lý hoạt động của các lưu lượng kế dựa trên cơ sở: - Đếm trực tiếp thể tích chất lưu chảy qua lưu lượng kế trong khoảng thời gian xác định t - Đo vận tốc chất lưu chảy qua lưu lượng kế, lưu lượng là hàm của vận tốc - Đo độ giảm áp qua tiết diện thu hẹp trên dòng chảy, lưu lượng là hàm phụ thuộc vào độ giảm áp. - Tín hiệu đo biến đổi trực tiếp thành tín hiệu điện hoặc nhờ bộ chuyển đổi điện thích hợp. 62 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  18. 2.1.5. CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG b) Ứng dụng Lưu lượng kế hoạt động trong môi trường nguy hại - Đo lưu lượng trong hệ thống chất thải: nước cống / nước mưa. - Đo lưu lượng trong hệ thống xử lý nước thải, kênh đào tưới tiêu, . ở các khu vực nguy hiểm. - Đo lưu lượng tại các khu vực mà con người rất khó tiếp cận. Lưu lượng kế chế tạo bằng công nghệ MEMs - Lưu lượng kế trên được chế tạo bằng công nghệ MEMS. - Có khả năng loại bỏ nhiễu do môi trường như bù nhiệt độ với độ chính xác và độ lặp cao, khả năng điều khiển chống ồn, tiếng kêu lỗ thông hơi, - Ngoài ra, lưu lượng kế này được ứng dụng trong các thiết bị y tế; cảnh báo hơi độc và điều khiển thông gió; thiết bị phân tích vật liệu, máy phân tích 64 môi trường, thiết bị công nghệ cao LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  19. 2.1.5. CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG c) Lưu lượng kế dựa vào phương pháp đo thể tích trực tiếp Thể tích chất lưu chảy qua lưu lượng kế trong thời gian t = t1 - t2, tỷ lệ với số vòng quay của lưu lượng kế: qv: Thể tích chất lưu chảy qua lưu lượng kế ứng với 1 vòng quay N1, N2 : tổng số vòng quay của lưu lượng kế tại thời điểm t1, t2 Lưu lượng trung bình: Lưu lượng tức thời: 66 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  20. 2.1.5. CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG d) Đo lưu lượng dựa vào tốc độ dòng chảy Tốc độ quay của lưu lượng kế tỷ lệ với tốc độ của dòng chảy k: hệ số tỷ lệ, phụ thuộc cấu tạo của lưu lượng kế W: tốc độ dòng chảy Lưu lượng thể tích chất lưu chảy qua lưu lượng kế: n: tốc độ quay của lưu lượng kế; F: tiết diện dòng chảy e) Đo lưu lượng dựa vào sự chênh lệch áp suất 68 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  21. 2.1.5. CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG e) Đo lưu lượng dựa vào sự chênh lệch áp suất Từ phương trình trên ta tính được: Trong đó: Như vậy, ta có lưu lượng theo thể tích là: 70 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  22. 2.1.5. CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG f) Đo lưu lượng dựa vào dòng chảy xoáy - Như vậy, nguyên lý hoạt động của lưu lượng kế là: đo tần số dòng xoáy dựa trên hiệu ứng sự phát sinh dòng xoáy khi một vật cản nằm trong lưu chất. - Nguyên nhân gây ra sự dao động là sự sinh ra và biến mất của các dòng xoáy bên cạnh vật cản. Các dòng xoáy ở 2 bên của vật cản có chiều xoáy ngược nhau. Dòng tầng, Không có xoáy Dòng chuyển tiếp, Xoáy không đều Dòng rối Xoáy đều 72 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  23. 2.1.5. CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG f) Đo lưu lượng dựa vào dòng chảy xoáy Yêu cầu về hình dáng của vật cản phải được cấu tạo sao cho hằng số St là hằng số trong khoảng rộng Re. Đặc điểm của phương pháp đo dòng chảy xoáy: ✓ Cấu trúc đơn giản, do không có các bộ phận chuyển động nên lưu lượng kế luôn đảm bảo độ bền và độ tin cậy cao. ✓ Lắp đặt đơn giản, thích hợp cho các chất lỏng không dẫn điện. ✓ Phương pháp này rất kinh tế và có độ tin cậy cao. ✓ Tần số dòng xoáy không bị ảnh hưởng bởi sự dơ bẩn hay sự hư hỏng nhẹ của vật cản. 74 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  24. 2.1.5. CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG f) Đo lưu lượng dựa vào dòng chảy xoáy Các quy định về lắp đặt lưu lượng kế dòng xoáy - Lắp lưu lượng kế theo chiều mũi tên cùng chiều dòng chảy vào - Phải đảm bảo khoảng cách tối thiểu giữa lưu lượng kế với các đoạn nối với các điểm nối khác (van, đoạn cong ) theo chiều xuôi và chiều ngược dòng chảy để thu được các tín hiệu đầu vào chính xác nhất (D là đường kính của lưu lượng kế) 76 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  25. 2.1.5. CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG f) Đo lưu lượng dựa vào dòng chảy xoáy Các quy định về lắp đặt lưu lượng kế dòng xoáy - Thường không thể đo các lưu chất khi dòng chảy có tạp chất, dòng chảy phân tầng hoặc dòng chảy có bọt khí. - Tốt nhất là lưu lượng kế và đường ống phải có cùng đường kính. Trong trường hợp không tránh khỏi phải khác nhau thì đường kính của lưu lượng kế phải nhỏ hơn đường kính ống: 78 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  26. 2.1.5. CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG f) Đo lưu lượng dựa vào dòng chảy xoáy Các quy định về lắp đặt lưu lượng kế dòng xoáy Các lưu chất sẽ gây ra các lỗi trong quá trình đo. Phải tránh các bọt khí tạo ra trong chất lỏng vì vậy mà đường ống phải lắp đặt sao cho tránh được sự tạo thành của các bọt khí. Nên lắp đặt van theo chiều xuôi dòng chảy vì sự giảm áp suất khi dòng chảy qua van sẽ làm các bọt khí thoát đi: 80 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  27. 2.1.5. CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG g) Lưu lượng kế khí khối nhiệt a. Giới thiệu Thiết bị đo là loại cảm biến được cấu tạo bằng một miếng kim loại mỏng, đường kính nhỏ, ở bên ngoài miếng kim loại người ta đặt một cuộn dây đun nóng, và đối xứng về hai phía cuộn dây có đặt hai cảm biến đo nhiệt độ tương ứng T1 và T2. 82 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  28. 2.1.5. CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG g) Lưu lượng kế khối nhiệt a. Nguyên tắc hoạt động CF V = p N V : Điện thế cầu wheastone F : Lưu lượng khối Cp : Nhiệt dung riêng N : hệ số spin tùy theo từng chất Monoatomic gas 1.04; Diatomic gas 1.00; Triatomic gas 0.94; Polyatomic gas 0.88 84 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  29. 2.1.6. CẢM BIẾN ÁP SUẤT A) TỔNG QUAN B) KHÁI NIỆM ÁP SUẤT C) ĐƠN VỊ ĐO ÁP SUẤT D) PHẦN TỬ ĐO ÁP SUẤT E) BỘ PHẬN CHUYỂN ĐỔI ĐIỆN 86 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  30. 2.1.6. CẢM BIẾN ÁP SUẤT B) KHÁI NIỆM ÁP SUẤT - Áp suất: - Áp suất tĩnh: Như trên ta thấy, áp suất tĩnh không phụ thuộc vào hình dạng và thể tích của bình chứa  :khối lượng riêng [ kg/m 3] = .g, của nước = 9,8kN/m3 Đo áp suất tĩnh có thể tiến hành bằng 02 phương pháp: - Đo áp suất chất lưu được lấy qua một lỗ khoan trên thành bình. - Đo trực tiếp biến dạng của thành bình 88 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  31. 2.1.6. CẢM BIẾN ÁP SUẤT C) ĐƠN VỊ ĐO ÁP SUẤT - Bảng chuyển đổi đơn vị áp suất: 90 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  32. 2.1.6. CẢM BIẾN ÁP SUẤT D) PHẦN TỬ ĐO ÁP SUẤT Áp kế chữ U: Áp kế kiểu màng ngăn 92 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  33. 2.1.6. CẢM BIẾN ÁP SUẤT Áp kế sử dụng ống Bourdon Áp kế kiểu màng ngăn Độ võng tâm màng phẳng dưới tác dụng của áp suất tác dụng lên màng xác định theo công thức sau: Áp kế vi sai kiểu phao Khi đạt sự cân bằng áp suất: Từ cân bằng thể tích, ta có: Từ cân bằng thể tích, ta có: 94 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  34. 2.1.6. CẢM BIẾN ÁP SUẤT D) PHẦN TỬ ĐO ÁP SUẤT Áp kế dựa vào phần tử biến dạng (kiểu ống trụ) 4.5. BỘ PHẬN CHUYỂN ĐỔI ĐIỆN Bộ biến đổi đo áp suất kiểu điện cảm Nếu bỏ qua điện trở cuộn dây, từ thông tản và tổn hao trong lõi từ thì độ từ cảm của bộ biến đổi xác định bởi công thức sau: L: độ tự cảm của bộ biến đổi [Henry] S0,  = k.p: tiết diện và chiều dài khe hở không khí 0 : độ từ thẩm của không khí 96 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  35. 2.1.6. CẢM BIẾN ÁP SUẤT E) BỘ PHẬN CHUYỂN ĐỔI ĐIỆN Bộ biến đổi kiểu điện dung C = (0r .A)/(0 + ) 0,  r : hằng số điện môi chân không và môi trường A: diện tích đối nhau giữa 02 bản cực 0 + : khoảng cách giữa 02 bản cực Bộ biến đổi kiểu áp điện suy ra, 98 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  36. 2.1.7. CẢM BIẾN ĐO MỨC A) TỔNG QUAN - Đo mức của chất lỏng hoặc các chất rắn dạng bột. Đo mức rất quan trọng trong việc điều khiển quá trình công nghệ sản xuất sản phẩm. - Có nhiều phương pháp đo mức của chất lỏng: phao, áp suất, vật đo trung gian - Xác định các mức chất lỏng: theo mức, liên tục, gián tiếp, trực tiếp. - Các thiết bị đo mức cần thiết kế: dễ kiểm định, bảo dưỡng, thay thế. 100 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  37. 2.1.7. CẢM BIẾN ĐO MỨC B) CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO MỨC Đo mức trực tiếp Quan sát mức chất lỏng bằng ống thủy: - Chi phí thấp, dễ bị gãy vỡ. - Không nên sử dụng để quan sát các chất lỏng nguy hiểm. - Nên sử dụng van khóa để dễ thay thế ống thủy và trong trường hợp ống thủy dễ bị phá hủy. Quan sát mức chất lỏng bằng phao: dùng puly & cánh tay đòn: → Phao kết hợp với puly: - Đo được mực chất lỏng & chất bột rắn - Dữ liệu đo ổn định, tín hiệu ra tuyến tính. - Độ chính xác chịu ảnh hưởng bởi: sự ăn mòn điện hóa, các phản ứng hóa học, ma sát với pully → Phao kết hợp với cánh tay đòn: - Chỉ xác định mức chất lỏng theo góc hiển thị từ 0 – 900C - Số chỉ thị không tuyến tính 102 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  38. 2.1.7. CẢM BIẾN ĐO MỨC B) CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO MỨC Đo mức gián tiếp Có nhiều phương pháp đo mức gián tiếp: - Đo áp lực thủy tĩnh tại đáy của bình chứa (ngoại suy từ áp suất & trọng lượng riêng chất lỏng); - Dò tìm sự thay đổi điện dung; - Sử dụng băng điện trở; - Xác định trọng lượng chất lỏng; - Sử dụng vật đo trung gian. Áp suất: áp suất tăng khi chiều cao cột chất lỏng tăng p: áp suất cột chất lỏng; : trọng lượng riêng; h: chiều cao cột chất lỏng Ví dụ: Đồng hồ áp suất tại đáy của bình chứa chất lỏng là 1,27MPa (trọng lượng 3 riêng chất lỏng 13.6kN/m ). Mức chất lỏng trong bình chứa ? 104 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  39. 2.1.7. CẢM BIẾN ĐO MỨC B) CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO MỨC Đo mức gián tiếp Vật đo trung gian: Nhận biết sự thay đổi lực nâng tác động lên đối tượng để xác định sự thay đổi mực chất lỏng. Lực nâng: : trọng lượng riêng của chất lưu; d: đường kính vật đo; L: chiều dài vật đo chìm trong chất lưu Lực đo = Trọng lực vật đo - Lực nâng Ví dụ: Đường kính vật đo 13cm được dùng để xác định mức nước trong bình. Nếu mực nước dịch chuyển 1,2 m, sự thay đổi lực đo nhận được trên cảm biến là bao nhiêu ? Ví dụ: Vật đo đường kính 7,3-in sử dụng để đo mức chất lỏng acetone. Nếu mức chất lỏng dịch chuyển 2,3ft, lực đo được sẽ thay đổi bao nhiêu ? 106 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  40. 2.1.7. CẢM BIẾN ĐO MỨC B) CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO MỨC Đo mức gián tiếp Điện dung: Ví dụ: Đầu dò điện dung với chiều dài 1,3m có điện dung trong không khí là 31pF. Khi một phần đầu dò chìm trong nước, điện dung của đầu dò là 0,97nF. Vậy phần đầu dò điện dung ngập trong nước dài bao nhiêu? 108 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  41. 2.1.7. CẢM BIẾN ĐO MỨC B) CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO MỨC Đo mức gián tiếp Tải trọng: Ví dụ: Chiều sâu của mực chất lỏng ( = 56lb/ft3) trong bình chứa là bao nhiêu? Cho biết: bình chứa có trọng lượng 33lb & đường kính 63in; tổng trọng lực cảm biến đo được là 746lb. Giám sát đơn điểm - Sử dụng đầu dò độ dẫn; đầu dò nhiệt; phương pháp tia Đầu dò độ dẫn: - Ứng dụng để giám sát mức đơn điểm cho các chất lỏng dẫn & không bay hơi. - Vị trí các đầu dò được sử dụng để thiết lập các mức chất lỏng. - Thường sử dụng nguồn điện AC hơn nguồn DC. Các đầu dò để xác định mức đơn điểm cho các chất lỏng dẫn110 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  42. 2.1.7. CẢM BIẾN ĐO MỨC B) CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO MỨC Giám sát đơn điểm Phương pháp sử dụng nguồn tia: Đo mức chất lỏng sử dụng nguồn tia (a) Đơn điểm; (b) Đa điểm Giám sát mức vật liệu rời - Xác định mức cho các vật liệu rắn dạng rời: bột, hạt, - Có hai kiểu: sử dụng động cơ gắn cánh quạt dạng mái chèo; sử dụng nguồn dao động rung. Đo mức vật liệu rời (a) Cánh quạt dạng mái chèo; (b) Nguồn dao động 112 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  43. 2.1.7. CẢM BIẾN ĐO MỨC C) ỨNG DỤNG Điện dung: - Theo dõi thường xuyên hằng số điện môi của chất lỏng cần được theo dõi thường xuyên. - Phương pháp điện dung có thể đo mức của thùng chứa chịu áp tới 30MPa, nhiệt độ tới 10000C. - Có thể đo tới độ sâu 6m, độ chính xác 1% Áp suất: - Lựa chọn phương pháp đo áp suất để theo dõi mức chất lỏng cần lưu ý các vấn đề sau: + Sự có mặt của các hạt chất rắn trong chất lỏng. + Nhiệt độ của chất lỏng. + Áp suất lớn nhất. + Khoảng cách giữa thùng chứa và bộ phận đo áp suất. + Sử dụng van khóa khi hiệu chỉnh đồng hồ áp suất. - Đo được mức chất lỏng của các bình chứa có áp suất tới 30MPa, nhiệt độ tới 6000C, với độ chính xác 1% - Độ sâu chất lỏng phụ thuộc trọng lượng riêng & giá trị của đồng hồ đo áp suất. 114 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  44. 2.1.8. CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ A) NHIỆT KẾ GIÃN NỞ B) NHIỆT KẾ NHIỆT ĐIỆN TRỞ C) CẶP NHIỆT ĐIỆN 116 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  45. 2.1.8. CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ A) NHIỆT KẾ GIÃN NỞ Nhiệt kế giãn nở dùng lá lưỡng kim - Từ lý thuyết đàn hồi xác định được sự phân bố ứng suất & sự thay đổi độ võng của lá lưỡng kim. - Hình dưới cho thấy moment & nội lực trong lá lưỡng kim khi chịu uốn do tác động của nhiệt độ. Lá lưỡng kim bị uốn bởi nhiệt ( 2 > 1) (a) A1B1 & A2B2 là mặt cắt ngang (b) Thanh chịu uốn khi chịu tác động nhiệt (c) Sơ đồ phân bố ứng suất 118 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)
  46. 2.1.8. CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ A) NHIỆT KẾ GIÃN NỞ Nhiệt kế giãn nở dùng lá lưỡng kim Do vậy, (3) Trong thực tế, chiều dày t2 & độ dịch chuyển d thường nhỏ hơn 10% so với chiều dài 2 của lá lưỡng kim nên trong công thức trên ta bỏ qua giá trị 8dt2 & 4d . Khi đó, ta có: (4) Thay (4) vào (1), ta được: (4) Ví dụ: Cho một lá lưỡng kim có chiều dài 100mm được ghép từ một lá Fe & một lá Inva có cùng chiều dày 0,5mm. Khi nhiệt độ gia tăng từ 200C tới 1200C, lá lưỡng kim bị uốn cong về hướng vật liệu nào ? và điểm giữa của lá lưỡng kim bị dịch chuyển bao nhiêu? 120 LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)