Lý thuyết bài giảng môn Kỹ thuật cảm biến và đo lường nội dung chương 9: Đo nhiệt độ

Lý thuyết bài giảng môn Kỹ thuật cảm biến và đo lường nội dung chương 9: Đo nhiệt độ của Đại học Xây dựng Hà Nội với những kiến thức và thông tin bổ ích giúp sinh viên tham khảo, ôn luyện và phục vụ nhu cầu học tập của mình cụ thể là có định hướng ôn tập, nắm vững kiến thức môn học và làm bài tốt trong những bài kiểm tra, bài tiểu luận, bài tập kết thúc học phần, từ đó học tập tốt và có kết quả cao cũng như có thể vận dụng tốt những kiến thức mình đã học vào thực tiễn cuộc sống. Mời bạn đọc đón xem!

75 38 lượt tải Tải xuống
Chia sẻ Báo cáo tài liệu

Môn: Kỹ thuật cảm biến và đo lường

Trường: Đại học Xây Dựng Hà Nội

Thông tin:

62 trang 8 tháng trước

Tác giả:

Profile Tiến Dũng
lOMoARcPSD|38777299
CHƯƠNG 9.- ĐO NHIỆT ĐỘ
9.1.- Khái niệm chung.
Nhiệt ộ là một trong những ại lượng có ảnh hưởng rất lớn ến tính chất vật chất.
Bởi vậy trong nghiên cứu khoa học, trong công nghiệp cũng như trong ời sống hàng
ngày việc o nhiệt ộ là rất cần thiết. Tuy nhiên việc xác ịnh chính xác một nhiệt ộ là một
vấn ề không ơn giản. Đa số các ại lượng vật lý ều có thể xác ịnh trực tiếp nhờ so sánh
chúng với một ại lượng cùng bản chất. Nhiệt ộ là ại lượng chỉ có thể o gián tiếp dựa vào
sự phụ thuộc của tính chất vật liệu vào nhiệt ộ.
Nhiệt ộ là số o cường ộ chuyển ộng hỗn ộn của các phân tử cấu tạo nên vật thể.
Nhiệt ộ là một ại lượng vật lý thể khối phổ quát (extensive) như ánh sáng, nhưng có ặc
trưng quán tính, do vậy chỉ có thể xác ịnh gián tiếp thông qua tính chất trạng thái ã biết
trước của vật chất có liên quan tới nhiệt ộ. Vì nhiệt luôn luôn tự ộng truyền từ vật nóng
sang vật lạnh cho nên có thể coi nhiệt ộ là một vật có tính chất xác ịnh hướng truyền
nhiệt giữa vật ó với các vật khác tiếp xúc với nó.
Để o nhiệt ộ trước hết phải thiết lập thang o nhiệt ộ. Thang o nhiệt ộ là hệ thống
ịnh cỡ và tính nhiệt ộ theo một quy tắc nào ó. Trong kỹ thuật, ể có thể xác ịnh giá trị
nhiệt ộ một vật người ta dựa vào các quá trình có thể tái tạo lại ược làm cơ sở lập thang
o nhiệt ộ. Ví như iểm ông và iểm sôi của nước ược dùng làm những iểm dẫn xuất xác
ịnh thang o nhiệt ộ Celsius (
o
C), chọn 0 (
o
C) là nhiệt ộ của á ang tan và 100 (
o
C) là nhiệt
ộ của nước nguyên chất ang sôi dưới áp suất tiêu chuẩn 1 (atm) hoặc 756 (mmHg). Như
vây, cỡ nhiệt ộ là 1/100 khoảng chênh lệch nhiệt ộ giữa nước á ang tan và nước ang sôi.
Thang nhiệt ộ : theo ịnh luật nhiệt ộng học có các thang nhiệt ộ sau :
- Thang nhiệt ộ Fahrenheit (D.G. Fahrenheit, người Hà Lan, 1706) - thang
F :
nước á tan ở 32
o
F, sôi ở 212
o
F và :
T
o
C = (T
o
F – 32) hoặc T
o
F = T
o
C + 32
- Thang nhiệt ộ Celsius (Celsius Andreas, người Thụy Điển, 1742) - thang
bách phân : T
o
C = T
o
K - 273,15
1
o
C = 1
o
K
- Thang nhiệt ộ Kenvil (tước hiệu của William Thomsom, người Anh, 1852)
- thang nhiệt ộng tuyệt ối :
0
o
C = 273,15
o
K – nhiệt ộ cân bằng ba trạng thái của nước.
0
o
K = - 273,15
o
C – nhiệt ộ không tuyệt ối.
- Thang nhiệt ộ Rankine – thang nhiệt ộ tuyệt ối, trong ó hiệu nhiệt ộ giữa
iểm sôi và iểm ông ặc của nước là 212
o
R và nhiệt ộ 0 là ộ không tuyệt ối. Điểm ông ặc
của nước dưới áp suất tiêu chuẩn là 491,7
o
R. Một ộ Rankine (
o
R) bằng một ộ Fahrenheit
(
o
F).
lOMoARcPSD|38777299
Nhiệt ộ tác ộng tới vật chất và các quá trình vật lý ở mức phân tử, là biến trạng
thải vật lý ược cảm biến rộng rãi nhất trong số các biến hệ thống. Nhiệt ộ ược ịnh nghĩa
như là ặc trưng mức ộ nóng lạnh ược tham chiếu theo một thang o ặc trưng. Nó cũng
có thể ược ặc trưng như lượng nhiệt năng trong một ối tượng hoặc một hệ vật lý. Năng
lượng nhiệt tương quan trực tiếp với năng lượng phân tử (sự rung ộng, ma sát và dao
ộng của các hạt bên trong phân tử). Năng lượng nhiệt càng cao thì năng lượng phân tử
càng lớn.
Nhiệt ộ của vật chất là thông số ặc trưng trạng thái cân bằng nhiệt ộng học của
thể tích nhất ịnh. Quá trình cân bằng là một quá trình quán tính :
ΔT = T
k
- T
trong ó : T
k
– nhiệt ộ (thực) của môi trường cần o.
T – nhiệt ộ ( o) trên phần tử cảm biến nhiệt.
Nhiệt lượng truyền thụ tới cảm biến trong một ơn vị thời gian dt ược xác ịnh :
dQ = α.A.ΔT.dt trong
ó : α – nhiệt dẫn xuất của vật liệu cảm biến.
A – tiết diện trao ổi nhiệt.
Dựa trên vật lý thống kê người ta ịnh nghĩa nhiệt ộ của một vật thể là số o ộng năng
tịnh tiến trung bình của các phân tử cấu tạo nên vật. Kích thước và nhiều tính chất khác
của vật như tính chất cơ học, iện học, quang học … của vật liệu và vật thể phụ thuộc
vào nhiệt ộ. Chính từ sự phụ thuộc ó mà người ta ã chế tạo ra những phần tử cảm biến
và o lường nhiệt ộ. Do bản chất vật lý thể khối phổ quát của nhiệt ộ, chỉ có thể xác ịnh
nhiệt ộ vật chất thông qua tính chất trạng thái biết trước của vật chất phụ thuộc vào
nhiệt ộ (ví như tính dãn nở trong nhiệt kế lương kim, tính phụ thuộc nhiệt ộ của iện trở
trong nhiệt iện trở kim loại hay tia bức xạ nhiệt trong hỏa kế bức xạ.
Trong nhiều khả năng khác nhau, nhiệt ộ ược biến ổi bởi các phần tử cảm biến thành
ại lượng iện như : iện áp, dòng iện, iện trở hay iện dẫn. Trong ó các phần tử iện trở kim
loại hay bán dẫn, các phần tử nhiệt ngẫu … óng vai trò quan trọng trong kỹ thuật o
lường và iều khiển.
Để o nhiệt ộ có hai phương pháp o :
- Phương pháp o tiếp xúc nhiệt : òi hỏi cảm biến phải tiếp xúc vật lý trực tiếp với
môi trường hay ối tượng o. Phương pháp này dùng kiểm tra nhiệt ộ chất rắn, chất lỏng
hay chất khí trong một phạm vi nhiệt ộ rất rộng.
- Phương pháp o không tiếp xúc : cảm nhận năng lượng bức xạ của nguồn nhiệt ở
dạng năng lượng thu nhận ược trong phần hồng ngoại của phổ iện từ. Phương pháp này
có thể dùng ể kiểm tra các chất rắn và chất lỏng, nhưng không có tác dụng với các chất
khí bởi bản chất trong suốt tự nhiên của chúng.
9.2.- Phương pháp o tiếp xúc.
9.2.1.- Nhiệt kế theo nguyên lý dãn nở.
lOMoARcPSD|38777299
9.2.1.1.- Nhiệt kế dãn nở.
Là dụng cụ o nhiệt ộ ược chế tạo dựa trên tính chất dãn nở khi nhiệt ộ tăng và co lại
khi nhiệt ộ giảm của một chất hoặc hai chất khác nhau (có thể là hai chất rắn : nhiệt kế
lưỡng kim , hoặc có thể là giữa chất lỏng và chất rắn như thủy tinh và thủy ngân hoặc
giữa một chất rắn và một chất khí).
a.- Nhiệt kế dãn nở chất lỏng.
Là dụng cụ o nhiệt ộ ược dùng sớm nhất và rất thông dụng hiện nay.
+ Nguyên tắc làm việc : dựa trên tính dãn nở của chất lỏng khi bị ốt nóng và co lại khi
làm nguội, tức là :
V = f ( t )
Nếu chọn t
o
= 0 thì có công thức sau :
V
t
= V
o
( 1 + αt )
Phạm vi o nhiệt ộ từ -200 ÷ 1200
o
C.
+ Cấu tạo :
Hình 9.1.- Cấu tạo nhiệt kế dãn nở chất lỏng.
1.- Bầu chứa chất lỏng ; 2.- Ống thủy tinh hình trụ ; 3.- Chất lỏng dãn nở ;
+ Ưu iểm :
- Đơn giản, ộ chính xác tương ối cao.
- Không cần thiết bị hỗ trợ.
- Không cần năng lượng ể hoạt ộng.
+ Nhược iểm :
- Dễ vỡ, dễ nhòe, ọc kết quả tại chỗ.
- Quán tính nhiệt lớn.
lOMoARcPSD|38777299
- Không tự ghi kết quả, truyền kết quả i xa.
Trong công nghiệp phần lớn ược sản xuất loại nhiệt kế dùng chất lỏng Thủy ngân
(Hg). Tuy Hg có α không lớn nhưng nó có nhiều tính chất thích hợp, như : Ít lẫn tạp
chất, dẫn nhiệt tốt và nhanh chóng ạt tới trạng thái cân bằng nhiệt, không bám vào thủy
tinh, khó bị ôxy hóa, dễ chế tạo, nguyên chất, giữ dạng lỏng trong khoảng nhiệt ộ thông
thường (Hg ông ặc ở -39
o
C và sôi ở 357
o
C), phạm vi o nhiệt ộ rộng. Ở nhiệt ộ < 200
o
C thì ặc tính dãn nở của Hg và t là quan hệ ường thẳng nên nhiệt kế thủy ngân ược
dùng nhiều hơn các loại khác.
Nhiệt kế thủy ngân nếu o nhiệt ộ < 100
o
C thì trong ống thủy tinh không cần nạp
khí, khi o ở nhiệt ộ cao hơn và nhất là khi muốn nâng cao giới hạn o trên thì phải nâng
cao iểm sôi của nó bằng cách nạp khí trơ (N
2
) vào. Khí nén Nitơ có áp suất cao ảm bảo
cho Hg không bị bốc hơi bám dính vào thành ống thủy tinh khi nhiệt ộ vượt quá ộ sôi
của bản thân nó. Nhưng do Hg bị ông ặc ở -39
o
C nên muốn o nhiệt ộ thấp hơn thường
thay Hg bằng những chất lỏng khác có nhiệt ộ ông ặc thấp hơn. Rượu ược dùng nhiều
nhất nhưng phải ược nhuộm màu ể dễ quan sát.
- Nếu nạp N
2
với áp suất 20 bar thì o ến 500
o
C.
- Nếu nạp N
2
với áp suất 70 bar thì o ến 750
o
C.
Người ta dùng loại này làm nhiệt kế chuẩn có ộ chia nhỏ, vạch chia ộ thường ến
0,1
o
C (loại chính xác cao còn có vạch chia ến 0,01
o
C) và thang o từ 0 ÷ 50° ; 50 ÷ 100
o
và có thể o ến 600
o
C.
+ Phân loại :
Nhiệt kế chất nước có rất nhiều hình dạng khác nhau nhưng :
- Xét về mặt thước chia ộ thì có thể chia thành 2 loại chính (hình 9.2) :
. Hình chiếc ũa.
. Loại thước chia ộ trong.
Hình 9.2.-
lOMoARcPSD|38777299
- Xét về mặt sử dụng thì có thể chia thành các loại sau :
. Nhiệt kế kỹ thuật : khi sử dụng phần uôi phải cắm ngập vào môi trường cần o
(có thể hình thẳng hay hình chữ L). Khoảng o - 30 ÷ 50°C ; 0 ÷ 50 ... 500
Độ chia : 0,5
o
C , 1
o
C. Loại có khoảng o lớn ộ chia có thể 5
o
C
. Nhiệt kế phòng thí nghiệm : có thể là 1 trong các loại trên nhưng có kích thước
nhỏ hơn.
Chú ý : Khi o ta cần nhúng ngập ầu nhiệt kế vào môi chất ến mức ọc.
* Loại có khoảng o ngắn ộ chia 0,0001 ÷ 0,02
o
C dùng làm nhiệt lượng
kế ể tính nhiệt lượng.
* Loại có khoảng o nhỏ 50
o
C do ến 350
o
C chia ộ 0,1
o
C.
* Loại có khoảng o lớn 750
o
C o ến 500
o
C chia ộ 2
o
C.
Ngoài ra : ta dùng nhiệt kế không dùng thủy ngân thang o - 190
o
C ÷100
o
C và
loại nhiệt kế ặc biệt o ến 600
o
C
Trong tự ộng còn có loại nhiệt kế tiếp iểm iện. Các tiếp iểm làm bằng bạch kim
(hình 9.3).
Hình 9.3.-
Trong CN phải ặt nơi sáng sủa sạch sẽ ít chấn ộng thuận tiện cho ọc và vận
hành.
Nhiệt kế có ường kính oạn ống hình trụ càng nhỏ thì ộ nhay càng cao. Ngoài ra
ộ nhạy còn phụ thuộc vào hệ số dãn nở thể tích của chất lỏng. Có thể tăng ộ nhạy bằng
cách tăng thể tích bình chứa chất lỏng nhưng cũng chỉ ến giới hạn nhất ịnh, ít khi ược
chế tạo nhiệt kế có thể tích bình chứa chất lỏng ến 1 cm
3
.
Do sản xuất hàng loạt lớn nên giá rẻ, ộ nhạy và ộ chính xác áp ứng yêu cầu o trong
công nghiệp nên nhiệt kế thủy tinh chất lỏng ược sử dụng rộng rãi. Nhưng do thủy tinh
rất giòn nên có hệ số dãn nở nhiệt thấp nên khi sử dụng cần tránh ưa vào nơi có nhiệt ộ
thay ổi ột ngột, trước khi ưa vào vị trí hay môi trường cần hơ nóng trước. Khi sử dụng
tránh va chạm hoặc làm rơi, sử dụng xong phải cho ngay vào ống hoặc hộp bảo vệ.
b.- Nhiệt kế dãn nở chất rắn.
lOMoARcPSD|38777299
Bất kỳ một vật chất khi bị ốt nóng thì nở ra. Ở ây không sử dụng sự thay ổi thể tích vì
rất khó xác ịnh ối với chất rắn mà sử dụng ộ dãn dài của chất rắn khi nhiệt ộ thay ổi,
tức là :
L
t
= L
to
[ 1 + α ( t - t
o
) ] trong ó :
L
t
và L
to
- là ộ dài của vật ở nhiệt ộ t và t
o
.
α - gọi là hệ số dãn nở dài của chất rắn.
Hệ số dãn nở dài của một số vật liệu :
Đối với chất rắn ít dùng một kim loại mà dùng hai kim loại gọi là lưỡng kim, tức
là sử dụng hai kim loại khác nhau có ộ dãn dài theo nhiệt ộ là khác nhau.
Nhiệt kế dãn nở chất rắn thường có các dạng sau :
- Nhiệt kế kiểu ũa.
Cấu tạo là một ống kim loại có α
1
nhỏ và một chiếc ũa có α
2
lớn (hình 9.4).
Hình 9.4.- Nhiệt kế ũa.
- Nhiệt kế lưỡng kim (hình 9.5).
Vật liệu
Hệ số dãn nở dài α (1/ ộ)
Nhôm (Al)
,238 .
10
4
÷ 0,310 . 10
4
Đồng (Cu)
,183 .
10
4
÷ 0,236 . 10
4
Cr - Mn
,123 .
10
4
Thép không rỉ
,009 .
10
4
H.kim Inva (64% Fe & 36% N)
,00001 .
10
4
lOMoARcPSD|38777299
Hình 9.5.- Nhiệt kế lưỡng kim.
Giả sử : một nhiệt kế ược chế tạo bởi hai lá kim loại có hệ số dãn nở dài khác
nhau như hợp kim của Inva và Đồng. Hai lá kim loại ược ghép liền với nhau bằng cách
hàn hoặc cán ặc biệt thành một thanh lưỡng kim. Một ầu thanh lưỡng kim ược giữ cố
ịnh, ầu còn lại ể tự do và gắn với một tiếp iểm (hình 9.5). Khi nhiệt ộ tăng, do sự dãn
nở dài khác nhau của hai kim loại (Inva và ồng) nên thanh lưỡng kim bị cong về một
phía. Nhiệt ộ càng tăng thì ộ uốn cong càng lớn. Nếu bố trí trên ầu tự do một kim chỉ
thị và một bảng chia ộ ã ược xác ịnh bằng thực nghiệm ta sẽ ọc ược chính xác trị số
nhiệt ộ theo mũi tên của nhiệt kế.
Ngoài ra, nhiệt kế lưỡng kim còn ược chế tạo dưới dạng thanh uốn theo hình xoắn
ốc, ầu trong ược bắt cố ịnh vào thân dụng cụ o, còn ầu tự do ược gắn liền với uôi mũi
tên chỉ nhiệt ộ, mũi tên này quay trên một trục như kim ồng hồ (hình
9.6).
Hình 9.6.- Nhiệt kế lưỡng kim kiểu xoắn ốc.
Ưu iểm : sử dụng ơn giản, ộ chính xác áp ứng ược yêu cầu của công nghiệp nhưng
không nhạy bằng nhiệt kế chất lỏng.
Ví dụ : một thanh kim loại, có chiều dài l
o
, ở nhiệt ộ ban ầu t
o
, sẽ bị dài ra một oạn ∆l
khi nhiệt ộ tăng lên một lượng ∆t . Độ tăng ∆l của thanh kim loại phụ thuộc vào chiều
lOMoARcPSD|38777299
dài ban ầu l
o
của thanh kim loại, ộ tăng nhiệt ộ ∆t và một hệ số ặc trưng cho mỗi kim
loại theo quan hệ :
∆l = δ . l
o
. ∆t
trong ó : δ là hệ số ặc trưng cho từng kim loại, ở một nhiệt ộ nhất ịnh thì δ là hằng
số. Khi ó, chiều dài thanh kim loại ở nhiệt ộ nào ó có thể tính một cách ơn giản sau :
l
t
= l
o
+ δ . l
o
. ∆t = l
o
. [ 1 + δ . ( t - t
o
) ]
∆t = t - t
o
là ộ chênh lệch giữa nhiệt ộ ban ầu và nhiệt ộ thanh kim loại khi tăng
nhiệt ộ.
Nếu chọn t
o
= 0
o
C thì hệ thức trên có dạng ơn giản quen thuộc :
l
t
= l
o
( 1 + δ . t )
khi ó δ chính là hệ số dãn nở dài của kim loại trên ơn vị chiều dài và ơn vị nhiệt ộ.
Với một khoảng chênh lệch nhiệt ộ lớn thì hệ số δ không thể coi như không ổi, vì thế
thay bằng hệ số dãn nở dài trung bình trong khoảng nhiệt ộ (t
o
, t
1
) là :
tb tt1o l t tol l 11 o o
Hệ số này phụ thuộc vào tính chất của kim loại. thực nghiệm ã o ược các giá trị của hệ
số dãn nở dài trung bình của một số kim loại thường gập ở nhiệt ộ từ 0 ÷ 100
o
C như
sau :
Inva 1.10
-6
/
o
C
Platin 8,8.10
-6
/
o
C
Thép cacbon 11,7.10
-6
/
o
C
Niken 13,3.10
-6
/
o
C
Vàng 1404.10
-6
/
o
C
Thép không rỉ 16.10
-6
/
o
C
Bạc 19,19.10
-6
/
o
C Kẽm
32.10
-6
/
o
C
9.2.1.2.- Nhiệt kế áp lực.
a.- Cơ sở lý thuyết.
Thông qua việc o áp suất P trong môi trường kín tức là khi :
V = const thì P = f ( t )
Nhiệt kế áp lực có các loại : chất lỏng, chất khí, hơi bão hòa.
lOMoARcPSD|38777299
Đối với nhiệt kế áp lực chất lỏng thì toàn bộ hệ thống ược ổ ầy chất lỏng, thường là
Hg.
Đối với nhiệt kế áp lực hơi thì hệ thống ống kín ựng ầy chất lỏng dễ bay hơi như rượu
êtylíc, ête êtylíc …
Đối với nhiệt kế áp lực khí thì trong nạp khí Nitơ hoặc Hêli.
Nhiệt kế áp lực hơi nước làm việc dựa vào sự thay ổi của áp suất hơi bão hòa theo nhiệt
ộ. Việc o nhiệt ộ chính là o áp suất và khoảng chênh lệch của áp suất lớn hơn khoảng
thay ổi nhiệt ộ nhiều. Nhiệt kế loại này rất nhạy và vạch khắc ộ trên thang chia ộ theo
một ường cong và khoảng cách các vạch chia càng lớn dần khi nhiệt ộ càng cao.
Đối với nhiệt kế áp lực chất lỏng hoặc chất khí thì mối quan hệ giữa áp suất (P) và
nhiệt ộ (t)
o
của môi trường o với chất lỏng hoặc chất khí ược diễn tả theo phương trình
:
P
t
- P
o
= β . P
o
. ( t - t
o
)
trong ó : t
o
= 20
o
C p
o
= 10 ÷ 30
Kg/cm
2
Phương trình liên hệ giữa P và t
o
của hơi bão hòa với môi trường là :
dP
L
dt T( h l)
trong ó : L nhiệt hóa hơi γ
h
trọng lượng riêng của hơi γ
l
trọng lượng riêng của lỏng.
b.- Cấu tạo : Xem hình 9.7
lOMoARcPSD|38777299
Hình 9.7.- Nhiệt kế áp lực. trong
ó :
1.- Bầu nhiệt, chế tạo bằng hợp kim.
2.- Ống mao dẫn, chế tạo bằng ồng thau.
3.- Ống lò xo, chế tạo bằng ồng thau, có tiết diện enlíp.
4.- Thanh kim loại kép ;
5.- Hệ truyền ộng cơ học.
6.- Kim chỉ thị.
Toàn bộ 1, 2, 3 hợp thành một hệ thống kín hoàn toàn.
c.- Nguyên lý làm việc.
Khi cần o nhiệt ộ môi trường nào ó thì bầu nhiệt 1 ược ặt trong môi trường ó. Giả sử,
nhiệt ộ môi trường tăng lên, áp suất P trong hệ thống kín tăng lên. Do cấu tạo của ống
lò xo 3 có tiết diện enlíp nên ống 3 có su hướng biến thành tiết diện tròn khi áp suất
tăng, dẫn ến lò xo 3 sẽ cong hơn trước ể giữ vững chiều dài trong và ngoài tức là ể bảo
vệ chiều dài của lò xo 3, ầu tự do của lò xo 3 sẽ thay ổi vị trí của nó theo chiều cong
của lò xo và sẽ tác ộng lên hệ truyền ộng cơ học 5, làm cho kim chỉ thị 6 quay.
Sự thay ổi hình dáng của lò xo sẽ cho biết khi lực cản do biến dạng của lò xo cân bằng
với sự thay ổi áp suất tác ộng lên lên nó, lúc ó bộ phận chỉ thị se cho giá trị nhiệt ộ o
ược.
Do hệ thống ược chế tạo khi nhiệt ộ môi trường là 20
o
C nên khi nhiệt ộ môi trường
thay ổi, tức là khác so với iều kiện nhiệt ộ khi chế tạo thì thanh kim loại kép 4, sẽ bù lại
sự biến dạng do sự thay ổi của nhiệt ộ môi trường khác với khi chế tạo.
9.2.2.- Nhiệt kế iện trở.
Thiết bị dùng ể o, ếm, cảm nhận,…các ại lượng vật lý không iện thành các tín
hiệu iện gọi là cảm biến. Ví dụ nhiệt ộ là 1 tín hiệu không iện, qua cảm biến nó sẽ trở
thành 1 dạng tín hiệu khác ( iện áp, iện trở…). Sau ó các bộ phận xử lí trung tâm sẽ thu
nhận dạng tín hiệu iện trở hay iện áp ó ể xử lí.
Đối với các loại cảm biến nhiệt thì có 2 yếu tố ảnh hưởng trực tiếp ến ộ chính
xác ó là “Nhiệt ộ môi trường cần o” và “Nhiệt ộ cảm nhận của cảm biến”. Điều ó nghĩa
là việc truyền nhiệt từ môi trường vào ầu o của cảm biến nhiệt tổn thất càng ít thì cảm
biến o càng chính xác. Điều này phụ thuộc lớn vào chất liệu cấu tạo nên phần tử cảm
biến (cảm biến nhiệt ắt hay rẻ cũng do nguyên nhân này quyết ịnh). Đồng thời cũng rút
ra 1 nguyên tắc khi sử dụng cảm biến nhiệt ó là : Phải luôn ảm bảo sự trao ổi nhiệt giữa
môi trường cần o với phần tử cảm biến.
Một trong những tính chất lý học ược ứng dụng rộng rãi ể o nhiệt ộ là tính chất
của các dây dẫn và bán dẫn thay ổi iện trở theo nhiệt ộ, tùy chất liệu kim loại sẽ có ộ
lOMoARcPSD|38777299
tuyến tính trong một khoảng nhiệt ộ nhất ịnh. Bộ phận cơ bản của dụng cụ o dựa theo
nguyên tắc trên gọi là nhiệt kế iện trở.
Nguyên lý : Dựa trên sự thay ổi iện trở (trở kháng) của vật liệu theo nhiệt ộ.
Giã sử nhiệt kế iện trở có quan hệ giữa iện trở và nhiệt ộ là :
R
t
= R
to
[ 1 + α( t - t
o
)]
trong ó : α - Hệ số nhiệt iện trở ;
R
t
và R
to
- iện trở ở nhiệt ộ t và t
o
.
Đó chính là một iện trở (bằng dây dẫn hay bán dẫn) mà sự phụ thuộc của iện trở
vào nhiệt ộ ta ã biết trước. Khi o, chỉ việc nhúng nhiệt kế iện trở vào môi trường o và
tiến hành o iện trở của nó là xác ịnh ược nhiệt ộ môi trường.
Nhiệt kế iện trở dùng o nhiệt ộ có thể o ược từ -200
o
C ÷ 1000
o
C với ộ chính xác cao.
Thực tế, khi nhiệt ộ o cao hơn 500
o
C thường dùng cặp nhiệt iện.
Như vậy, chỉ cần căn cứ vào iện trở của nhiệt kế là có thể xác ịnh ược nhiệt ộ. Để ảm
bảo việc xác ịnh nhiệt ộ chính xác và chắc chắn thì vật liệu sử dụng ể chế tạo nhiệt kế
cần phải áp ứng ược một số yêu cầu cơ bản sau :
- Hệ số nhiệt iện trở phải lớn. Hệ số này tốt nhất là không ổi hoặc thay ổi theo nhiệt ộ
một cách ều ặn, không có ột biến. Trong khoảng nhiệt ộ làm việc, hệ số nhiệt iện trở
không ược phép triệt tiêu hoặc ổi dấu.
- Vật liệu chế tạo nhiệt iện trở phải có iện trở suất (ρ) lớn ể ảm bảo có iện trở ban ầu R
o
khá lớn mà kích thước nhiệt kế vẫn nhỏ.
- Vật liệu chế tạo nhiệt kế iện trở cần chịu ược tác ộng của môi trường xung quanh, ở
nhiệt ộ cao không thay ổi cơ tính, ặc biệt là diện tích.
- Dễ chế tạo, thay thế, dễ gia công cơ khí.
Chọn vật liệu làm NKĐT : ít chọn hợp kim vì hệ số nhiệt iện trở của nó nhỏ,
ngoài ra Ni và Fe mặc dù iện trở suất và α lớn nhưng ường ặc tính nhiệt ộ iện trở phức
tạp. Thường sử dụng Cu, Pt ường ặc tính nhiệt iện trở của chúng có dạng ường thẳng.
Đồng (Cu) có khoảng o từ -50 ÷ 80
o
C,
Platin (Pt) có khoảng o từ - 200 ÷ 1000
o
C. Ngoài ra còn sử dụng chất bán dẫn.
a.- Nhiệt kế iện trở Platin.
Platin là kim loại quý, bền hóa học, dễ chế tạo, nguyên chất.
Điện trở suất của Pt : ρ
o
= 0,0981.10
-6
Ωm
Platin cho phép nung ến 1200
o
C mà không bị ôxy hóa hay nóng chảy. Platin có ộ nhạy
cao, dải o nhiệt ộ ược dài. Phương trình chuyển ổi (quan hệ nhiệt ộ - iện trở) của nhiệt
kế iện trở Platin phi tuyến và có dạng :
- Trong khoảng nhiệt ộ từ 0 ÷ 660
o
C :
lOMoARcPSD|38777299
R
t
= R
o
( 1 + A.t + B.t
2
)
- Trong khoảng nhiệt ộ từ -180 ÷ 0
o
C :
R
t
= R
o
[ 1 + A.t + B.t
2
+ C.( 100 - t )
3
] trong
ó : R
o
là iện trở ở 0
o
C.
A, B, C là các hằng số, và có các giá trị : A = 3,97.10
-3
1/
o
C
B = -5,85.10
-7
1/
o
C
C = -4,22.10
-22
1/
o
C
Đường kính dây Platin ược sử dụng ể chế tạo nhiệt kế là : d = 0,05 ÷ 0,07 mm, tương
ứng có ρ = 0,1 Ωmm
2
/m. Nhiệt ộ o cực ại là t
max
= 500
o
C. Nếu o nhiệt ộ lớn hơn thì
ường kính dây phải khác.
Độ nguyên chất Pt ược xác ịnh bằng tỷ số
Thường sử dụng Pt có ộ nguyên chất 1,3925 ÷ 1,390 ể làm nhiệt kế iện trở.
Nhiệt kế iện trở Pt trong công nghiệp ược sản xuất và chia ộ theo tiêu chuẩn và lấy R
o
ở nhiệt ộ 0
o
C của Pt.
R
o
= 1 ; 5 ; 10 ; 50 ; 100 ; 200 ; 500 ; 1000 Ω. Điện trở càng cao ộ nhạy càng cao.
Ưu iểm của Platin :
- Không bị ăn mòn, dẻo nên cho phép tạo thành những sợi mảnh ến 1,25 μm
mà không có vật liệu nào có thể thay thế ược.
- Quan hệ R
t
= f ( t ) phi tuyến nhưng ổn ịnh cao.
Platin không dùng ược trong các môi trường khử ôxy (than, hơi Silic, Kali, Natri
…).
b.- Nhiệt kế iện trở ồng.
Cu là vật liệu dẫn iện tốt. Điện trở suất ρ
o
= 0,0155.10
-6
Ωm
Dễ kiếm, nguyên chất, dễ gia công, rẻ nhưng ở nhiệt ộ cao dễ bị oxy hóa.
Đồng thu ược bằng phương pháp iện phân cho phép ốt nóng ến 180
o
C (không bị
ôxy hóa) và ó cũng là giới hạn sử dụng trên của nhiệt kế iện trở ồng.
Phương trình chuyển ổi của nhiệt kế iện trở ồng trong khoảng nhiệt ộ từ 50< t <
180°C thực tế là tuyến tính, có dạng :
R
t
= R
o
( 1 + α.t )
trong ó : α là hệ số nhiệt ộ của nhiệt iện trở và : α = 4,3.10
-3
1/
o
C
t là nhiệt ộ
R
o
là iện trở ở 0
o
C.
lOMoARcPSD|38777299
Độ nguyên chất của Cu dùng làm NKĐT là = 1,426 , nó có ặc iểm chỉ o nhiệt ộ
môi trường không ăn mòn và không có hơi ẩm ể tránh oxy hóa.
Độ sai số cho phép là 1%.
Khi iện trở R
o
chưa biết, dùng biểu thức sau :
(
t
2
)
R
2
= R
1
.
t1
trong ó : R
1
, R
2
là iện trở của nhiệt kế iện trở ở t
1
, t
2
τ =
1
là hằng số phụ thuộc vào vật liệu, ối với ồng thì τ = 234
o
C.
Để tính toán iện trở R
2
ở nhiệt ộ t
2
bất kỳ theo công thức trên chỉ cần biết iện trở R
1
ở
nhiệt ộ t
1
.
Đồng có iện trở suất nhỏ hơn Platin và ρ = 0,017 Ωmm
2
/m, do ó khi chế tạo nhiệt kế
iện trở phải có chiều dài khá lớn.
Độ bền cơ học của ồng cũng nhỏ hơn Platin nên ường kính dây phải lớn (thường d =
0,1 mm).
Đồng rẻ, dễ kéo dây, dễ chế tạo nguyên chất.
c.- Nhiệt kế iện trở Niken.
Niken thường ược dùng trong khoảng nhiệt ộ từ 250 ÷ 300
o
C. Ở nhiệt ộ cao hơn, ặc
tính R
t
= f ( t ) không ơn trị.
Trong khoảng nhiệt ộ từ 0 ÷ 100
o
C ặc tính như của ồng, ứng với :
α = 5.10
-3
1/
o
C
Các tính chất của Niken phụ thuộc nhiều vào tạp chất, quá trình thoái nhiệt.
Ưu iểm của Niken : iện trở suất cao (gấp 5 lần ồng), hệ số nhiệt ộ lớn cho phép sử dụng
trong các việc chế tạo loại nhiệt kế iện trở có kích thước nhỏ.
d.- Cảm biến nhiệt iện trở bán dẫn.
Nguyên lý : sự phân cực của các chất bán dẫn bị ảnh hưởng bởi nhiệt ộ tức là dựa
trên mức ộ phân cực của các lớp P-N tuyến tính với nhiệt ộ môi trường.
Quan hệ nhiệt ộ - iện trở : R
T
= A.
e
/
T
trong ó : A - hằng số phụ thuộc vào
tính chất vật lý của bán dẫn, kích thước và hình
lOMoARcPSD|38777299
dáng của iện trở.
β - hằng số phụ thuộc vào tính chất vật lý của bán dẫn.
T - nhiệt ộ tuyệt ối.
e - cơ số logarit tự nhiên.
A và β ều không ổn ịnh nên ta có thể tính theo α = ( -2,5% + -4%)/
o
C.
Thiết bị cảm biến nhiệt bán dẫn là các loại cảm biến ược chế tạo từ những chất
bán dẫn (hình 9.8). Có các loại như : Diode, Transistor, IC.
Ưu iểm : Chất bán dẫn có ộ nhạy cao, chống nhiễu tốt, mạch iện xử lý ơn giản,
kích thước của ầu nhiệt kế iện trở nhỏ, dễ chế tạo, rẻ tiền nên ược sử dụng ngày càng
nhiều.
Nhược : Khi cấu tạo òi hỏi nguyên chất cao (vì tránh sai số lớn), không chịu ược
nhiệt ộ cao và kém bền.
Hình 9.8.- Thiết bị cảm biến nhiệt bán dẫn.
Ứng dụng nhiều trong việc o nhiệt ộ không khí. Sử dụng trong các thiết bị o và
trong bảo vệ các mạch iện tử. Tầm o : - 50 ÷ < 150
o
C.
Lưu ý khi sử dụng :
- Vì ược chế tạo từ các thành phần bán dẫn nên cảm biến nhiệt Bán Dẫn kém
bền, không chịu nhiệt ộ cao. Nếu vượt ngưỡng bảo vệ có thể làm hỏng cảm biến.
- Cảm biến bán dẫn mỗi loại chỉ tuyến tính trong một giới hạn nào ó, ngoài
dải này cảm biến sẽ mất tác dụng. Hết sức quan tâm ến tầm o của loại cảm biến này ể
ạt ược sự chính xác.
- Loại cảm biến này kém chịu ựng trong môi trường khắc nghiệt : Ẩm cao,
hóa chất có tính ăn mòn, rung sốc va chạm mạnh.
+ Mạch o và chống sai số (hình 9.9) :
lOMoARcPSD|38777299
Hình 9.9.- Mạch o và cách chống sai số của nhiệt iện trở bán dẫn.
+ Ứng dụng và sai số :
- Sai số của nhiệt iện trở bán dẫn chủ yếu là do sự thay ổi iện trở ường dây
khi nhiệt ộ môi trường thay ổi.
- Điện trở ường dây có thể ạt tới 5 Omh trong khi iện trở của chuyển ổi từ
vài trăm Omh.
- Ngoài ra dòng iện chạy qua iện trở gây nóng cũng làm cho iện trở tăng và
gây ra sai số. Thường chọn dòng khoảng vài mA.
- Ứng dụng của nhiệt iện trở bán dẫn (loại NTD, RTD …) chủ yếu o nhiệt
ộ, o các ại lượng không iện như : o sự di chuyển, áp suất, nồng ộ một số chất khí.
.- Cảm biến nhiệt iện trở oxit kim loại (Thermistor).
Cấu tạo : Thông thường ược chế tạo từ hốn hợp các oxit kim loại : Mangan,
Nickel, Cobalt … (MgO, MgAl
2
O
4
, Mn
2
O
3
, Fe
3
O
4
, Co
2
O
3
, NiO, ZntiO
4
).
Được cấu tạo từ hổn hợp các bột ocid. Các bột này ược hòa trộn theo tỉ lệ và khối
lượng nhất ịnh sau ó ược nén chặt và nung ở nhiệt ộ cao. Mức ộ dẫn iện của hổn hợp
này sẽ thay ổi khi nhiệt ộ thay ổi. Các dây nối bằng kim loại ược hàn tại hai iểm trên bề
mặt và ược phủ bằng một lớp kim loại (hình 9.10).
lOMoARcPSD|38777299
- Có hai loại thermistor : Hệ số nhiệt dương PTC- iện trở tăng theo nhiệt ộ;
Hệ số nhiệt âm NTC - iện trở giảm theo nhiệt ộ. Thường dùng nhất là loại NTC.
- Thermistor chỉ tuyển tính trong khoảng nhiệt ộ nhất ịnh 50 ÷ 150
o
C, do
vậy người ta ít dùng ể dùng làm cảm biến o nhiệt. Chỉ sử dụng trong các mục ích bảo
vệ, ngắt nhiệt. Cái Block lạnh nào cũng có một vài bộ gắn chặt vào cuộn dây ộng cơ.
Lưu ý khi sử dụng :
- Tùy vào nhiệt ộ môi trường nào mà chọn Thermistor cho thích hợp, lưu ý
hai loại PTC và NTC (PTC là thường óng/ NTC là thường hở ). Có thể test dễ dàng với
ồng hồ VOM.
- Nên ép chặt vào bề mặt cần o.
- Tránh làm hỏng vỏ bảo vệ.
- Vì biến thiên iện trở nên không quan tâm chiều ấu dây.
Hình 9.10.- Thiết bị cảm biến nhiệt Thermistor.
Nguyên lý : thay ổi iện trở khi nhiệt ộ thay ổi.
Hình dáng của nhiệt kế iện trở ôxýt cho trên hình 9.11.
- Ưu iểm : Bền, rẽ tiền, dễ chế tạo.
- Khuyết iểm : Dãy tuyến tính hẹp.
- Dải o : 50
o
C
- Ứng dụng : Làm các chức năng bảo vệ, ép vào cuộn dây ộng cơ, mạch iện
tử.
lOMoARcPSD|38777299
Hình 9.11.- Hình dáng nhiệt kế iện trở oxit và mạch o.
e.- Chế tạo nhiệt kế iện trở.
Đối với các loại nhiệt kế iện trở trên thường ã chế tạo có iện trở ban ầu R
o
lớn,
chính là ể giảm sai số trong quá trình o vì khi o nhiệt kế iện trở ược nối với mạch o
bằng dây dẫn ồng, bản thân dây dẫn ồng cũng có sự thay ổi iện trở theo sự thay ổi của
nhiệt ộ.
Mặt khác, khi chế tạo mà có iện trở ban ầu quá lớn thì hạn chế ược sai số nhưng òi hỏi
dây phải nhỏ ể không làm tăng kích thước, nhưng như vậy sẽ làm giảm ộ bền cơ học
của cuộn dây và cuộn dây dễ bị nung nóng bởi dòng iện lại gây sai số phụ.
lOMoARcPSD|38777299
Hình 9.12.- Dạng nhiệt kế iện trở.
Vì vậy ể ảm bảo kết hợp các yêu cầu trên, thường chế tạo các nhiệt kế iện trở có
iện trở ban ầu :
- Với ồng : R
o
= 53 và 100 Ω
- Với Platin : R
o
= 46 và 100 Ω.
Bộ phận chủ yếu của nhiệt kế iện trở là lõi. Lõi có hai dạng cơ bản là : loại dây
quấn và loại màng mỏng (hình 9.12 và 9.13).
Hình 9.13.- Các dạng nhiệt kế iện trở.
a) Cấu tạo nhiệt kế iện trở (bộ phận cảm biến) ; b) Lõi màng mỏng ; c) Lõi dây quấn.
l) Miếng ngăn mica ; m) Ống silica ; n) Lõi mica ; o) Dây chì ; p) Dây Platin.
a)
b) c)
lOMoARcPSD|38777299
1) Dây platin ; 2) Gốm cách iện ; 3) ống platin ; 4) Dây nối ; 5) Sứ cách iện ; 6) Trục gá ; 7)
Cách iện ; 8) Vỏ bọc ; 9) Xi măng.
Lõi dạng dây quấn là một trụ tròn trên ó quấn cuộn dây iện trở. Lõi phải có tính
cách iện cao, ộ bền cơ học lớn, chịu nóng và không gây ảnh hưởng có hại ến iện trở.
Lõi dạng màng mỏng ược chế tạo thành những phiến mỏng, loại trên ó gắn cuộn
dây iện trở hoặc trên rìa có răng cưa ể quấn dây iện trở.
Lõi thường ược chế tạo bằng :
- Mica khi t < 500
o
C.
- Thủy tinh khi t > 500
o
C.
- Nhựa khi t < 100
o
C.
Các dây dẫn nối dây iện trở ở ầu nhiệt kế không ược gây ảnh hưởng có hại ối với
vật liệu làm iện trở, không ược phát sinh suất iện ộng với dây iện trở.
Chiều dài của nhiệt kế iện trở tùy thuộc vào kích thước cụ thể của nơi cần o nhiệt
ộ, nhưng chiều sâu nhúng vào môi trường o ối với tất cả các loại nhiệt kế iện trở không
nhỏ hơn 150 mm.
Không ặt nhiệt kế ở nơi có chấn ộng, rung ộng, va chạm. Vị trí ặt tốt nhất là theo
hướng thẳng ứng. Khi buộc phải ặt theo hướng ngang thì phải quay ổ ấu dây xuống
dưới ể tránh nước lọt vào. Khi o ở ường ống có dòng khí hoặc nước chảy qua thì vị trí
ầu o cần ặt quá tâm ống từ 50 ÷ 70 mm (hình 9.14).
Bao nhiệt phải ặt ở tâm dòng chất lỏng với ộ sâu quy ịnh.
Nếu ường kính ống ựng môi chất lớn thì ta ặt nhiệt kế thẳng ứng.
Nếu o môi chất có nhiệt ộ và áp suất cao thì cần phải có vỏ bảo vệ.
Nếu nhiệt ộ t < 150
o
C thì ta bơm dầu vào vỏ bảo vệ.
Nếu nhiệt ộ cao hơn thì ta cho mạt ồng vào.
lOMoARcPSD|38777299
Hình 9.14.- Lắp ặt nhiệt kế iện trở.
f.- Các cách o iện trở R
t
.
f.1.- Dùng cầu cân bằng iện trở :
Sử dụng phương pháp gọi là o " Số không ".
Sơ ồ cầu có dạng : hình 9.15 .
trong ó : R
1
là biến trở con chạy, dùng ưa cầu về trạng thái cân bằng,
R
2
, R
3
là iện trở cố ịnh, ược chế tạo bằng manganin,
R
t
là nhiệt kế iện trở, thay ổi theo nhiệt ộ,
R
d
là iện trở của dây nối nhiệt kế iện trở với dụng cụ o,
Đ
o
là Không kế.
Ở iều kiện cân bằng ta có biểu thức : U
ab
= 0
Lúc này Không kế chỉ iểm " 0 " và ta có thể viết :
R1
Ð
o
R
d
R
1
. R
3
= R
2
( R
t
+ R
d
)
Rút ra : R
1
=
R R R
2
.(
t
d
)
R3
a
b
E
n
R
d
R
t
R
2
R
3
Hình 9.15.-
Sơ ồ cầu cân bằng iện trở hai dây dẫn.
lOMoARcPSD|38777299
Do R
2
, R
3
= const , R
d
cũng cố ịnh nên R
1
tương ứng với mỗi trị số của R
t
. Vì thế
khi chế tạo, sao cho trị số R
1
hay chính là R
t
có thể phản ánh ược trên thang chia ộ vì
R
t
là hàm số của nhiệt ộ. Muốn vậy thì iện trở R
1
phải phân bố ều theo chiều dài của nó.
Trong mạch cầu do có R
d
nên cũng làm cho iện trở của cầu thay ổi khi nhiệt ộ thay ổi
và dẫn ến kết quả o sai khác. Để hạn chế ảnh hưởng của R
d
thường không chế tạo loại
cầu cân bằng hai dây dẫn mà chế tạo loại cầu cân bằng ba dây dẫn. Sơ ồ cầu ba dây dẫn
cho trên hình 9.16 .
Hình 9.16.- Sơ ồ cầu cân bằng iện trở ba dây dẫn.
Khi cầu ở trạng thái cân bằng thì U
ab
= 0, ta sẽ có :
R
3
. ( R
1
+ R
d
) = R
2
. ( R
t
+ R
d
)
Suy ra : R1 = R R R2(t d) R R3.d = R R2.d R R3.d R2.Rt
R3 R3 R3
Khi chế tạo sao cho R
2
. R
d
= R
3
. R
d
ể cho tỷ số :
R R
2
.
d
R R
3
.
d
≈ 0
R3
Như vậy, R
1
chỉ còn phụ thuộc vào R
t
, lúc này sai số kết quả o ược loại trừ do ảnh
hưởng của R
d
.
Có các sơ ồ cầu có thể dùng.
f.1.1.- Cầu cân bằng 1 : hình 9.17.
lOMoARcPSD|38777299
Hình 9.17.-
Khi cầu ở trạng thái cân bằng :
R R R
3
(
1
d
)
R R
2
.
d
R
2
( R
d
+ R
t
) = R
3
( R
1
+ R
d
) ⇒ R
t
=
R2
Ta thường lấy R2 = R3 ⇒ Rt = R R R R3. 1 3.d R R2. d .
R2
Vậy : R
t
= R
1
Người ta có thể xác ịnh R
t
nhờ ọc biến trở R
1
, ảnh hưởng của dây dẫn là không
áng kể .
f.1.2.- Cầu cân bằng 2 : hình 9.15 .
Đối với mạch này ở iều kiện cân bằng ta có :
(r
2
+ R
2
).(R
d
+R
t
) = R
3
.(r
1
+ R
1
+ R
d
)
Suy ra : Rt = R r R R3( 1 1 d) R rd( 2 R2)
r2 R2
R r3( 1 2 R RR1 2d) Rd
Rt =
r
Thường bố trí sao cho R
3
và R
2
>> r
2max
R
t
= r
1
+ R
1
Nhược : phải iều chỉnh biến trở r
1
bằng tay, sau ó phải tính toán ra kết quả.
R
d
E
R
2
R
3
R
1
G
R
d
R
d
R
t
a
b
lOMoARcPSD|38777299
Do ó nên sử dụng sơ ồ 9.18 sẽ chính xác hơn nhưng tốn dây hơn.
d
Hình 9.18.-
f.1.3.- Cầu không cân bằng : Hình 9.19.
Hình 9.19.-
Khi tiến hành o ta óng cầu dao sang vị trí Đ => I
M
= U
ab
.R
1
.R
3
- R
2
.R
t
.K
Trong ó K = R
M
( R
1
+ R
t
) ( R
2
+ R
3
) + R
2
. R
3
(R
1
+ R
t
)+ R
1
. R
t
( R
2
+ R
3
)
(ở công thức trên R
d
không ảnh hưởng ến kết quả o nên không viết).
Nhận xét : Quan hệ I
M
& R
t
là không phải ường thẳng. Muốn xác ịnh R
t
phải cho
U
ab
là không ổi. Phải giữ U
ab
cố ịnh nên phải dùng R , trong thực tế ít dùng vì phức tạp
và hơn nữa cần có thêm mA.
f.1.4.- Cầu cân bằng iện tử tự ộng : hình 9.20 .
R
d
E
R
2
R
3
G
b
a
r
2
r
1
R
1
R
d
R
d
R
t
c
lOMoARcPSD|38777299
R
d
Hình 9.20.-
Sự cân bằng của cầu ược thực hiện bằng cách thay ổi R
p
nằm trong nhánh cb có
chứa Rt nếu hiệu iện thế các ỉnh c,d của cầu không bằng nhau thì có dòng qua ường
chéo này và qua BKĐĐT tín hiệu ra từ BKĐ làm ộng cơ thuận nghịch ( ộng cơ ảo chiều)
quay và làm thay ổi vị trí cần gạt trên R
p
cho ến khi cầu cân bằng, R
p
ược tính toán và
chế tạo sao cho khi nhiệt ộ thay ổi trong khoảng o thì cần gạt chạy từ ầu này ến ầu kia
của biến trở.
Đại lượng m xác ịnh vị trí cần gạt có thể xác ịnh theo công thức :
m = ∆.R
t
.R
2
.R
p
.(R
2
+ R
3
)
=> m : Tỷ lệ với ộ biến ổi R
t
.
Nhận xét :
- Số chỉ cầu không phụ thuộc vào iện áp U.
- Số chỉ phụ thuộc tuyến tính vào sự biến ổi của tham số cần o.
- Thực hiện phép o tự ộng.
- Sơ ồ mắc 3 dây cho phép loại bỏ iện trở của dây dẫn.
- Có thêm các bộ KĐĐT và ộng cơ thuận nghịch ( ảo chiều).
- Khó o ược iện trở nhỏ.
f.2.- Dùng Lôgômmét ( Tỷ số kế ).
f.2.1.- Sơ ồ cấu tạo : hình 9.21 .
Trong sơ ồ :
1, 2 là khung dây, ược gắn chặt vào nhau dưới một góc nhọn θ . Hai khung dây
có thể ồng thời quay xung quanh một trục, trên trục có gắn một lò so (lực cản của lò so
rất yếu). Hai khung dây ược ặt trong một từ trường không ều của một nam châm vĩnh
cửu. Cường ộ từ trường B giảm dần từ tâm ra hai bên.
PD
R
1
R
p
U
R
2
R
3
a
b
c
d
R
d
R
d
R
t
BKÐ
ÐT
m
lOMoARcPSD|38777299
R1R
2
Hình 9.21.-
R
1
, R
2
là iện trở phụ.
R
d
là iện trở dây ; R
t
là nhiệt kế iện trở.
E
n
là iện áp nguồn. Thường là pin khô hay ắc quy có U = 4 V.
f.2.2.- Nguyên tắc làm việc :
Khi hai khung dây ặt trong từ trường thì trong mỗi khung có một dòng iện chạy
qua. Mỗi khung sẽ sinh ra một moment quay và ược tính :
M
1
= C . n
1
. S
1
. B
1
. I
1
. cosα
1
M
2
= C . n
2
. S
2
. B
2
. I
2
. cosα
2
trong ó : α là góc tạo bởi giữa ường sức từ và khung dây.
Thường chế tạo hai khung dây như nhau nên :
C . n
1
. S
1
= C . n
2
. S
2
= C
Do ó : M
1
= C . B
1
. I
1
. cosα
1
M
2
= C . B
2
. I
2
. cosα
2
Khi chế tạo sao cho hai môment có chiều ngược nhau. Giả sử có M
1
> M
2
thì hai khung
dây ều quay theo chiều kim ồng hồ, như vậy, khung dây 1 i về hướng giảm cường ộ từ
trường, còn khung dây 2 i về hướng tăng cường ộ từ trường, do ó mà M
1
giảm, còn M
2
tăng. Đến một lúc nào ó thì M
1
= M
2
và ây chính là iều kiện cân bằng của hai khung
dây trong từ trường và lúc này hai khung dây ngừng quay.
Điều kiện cân bằng :
R
d
R
t
E
n
I
2
I
1
N
S
M
1
M
2
lOMoARcPSD|38777299
C . B
1
. I
1
. cosα
1
= C . B
2
. I
2
. cosα
2
I1 B2.cos 2
I2 B1
.cos
1
B
2
.cos
2
là hàm số phụ thuộc vào giá trị góc quay của hai khung dây so với vị trí
B1
.cos
1 ban ầu của nó, tức là :
I
1
B
2
.cos
2
= f ( φ )
I2 B1
.cos
1
Nhưng
cos
2
phụ thuộc vào góc quay φ rất ít.
cos 1
Hay φ = f (
I
1
) mà ta lại biết :
I2
I
1
=
E
n
Rk R1
I
2
=
E
n
Rk R2 Rd Rt
Thay vào có : I1 = Rk R2 Rd Rt ( * )
I2 Rk R1
Trong biểu thức ( * ) thì R
k
, R
1
, R
2
, R
d
là không thay ổi, chỉ có R
t
thay ổi theo nhiệt
ộ. Do ó :
φ = f (
I
1
) = f ( R
t
) = f ( t )
I2
Từ kết luận trên ta nhận thấy góc quay φ không phụ thuộc vào E
n
nên sự thay ổi của
nguồn ít ảnh hưởng ến kết quả o.
lOMoARcPSD|38777299
Nếu E
n
thay ổi nhiều quá thì không ược, vì trên khung dây có bố trí hai lò so ể kéo
khung dây về vị trí ban ầu nên khi nhiệt ộ thay ổi thì M
1
, M
2
cũng thay ổi và M
1
, M
2
>> M
c
và ít ảnh hưởng, nhưng còn nhiệt ộ thay ổi nhiều thì M
1
, M
2
sẽ thay ổi nhiều,
do ó sẽ làm ảnh hưởng tới kết quả o.
Ta nhận thấy R
d
cũng sẽ thay ổi khi nhiệt ộ thay ổi khi mà ta có sơ ồ như trên. Để giảm
sự thay ổi của R
d
ta dùng sơ ồ ba ầu dây (hình 9.22). Việc bố trí như vậy, khi có sự thay
ổi của R
d
thì sự thay ổi này sẽ ồng thời i về cả hai khung dây, nên ảnh hưởng của sự
thay ổi của R
d
sẽ giảm.
Thường chế tạo sao cho R
k
của hai khung dây như nhau ể khi có sự thay ổi của
R
k
và sự thay ổi của nhiệt ộ thì sẽ không làm ảnh hưởng tới kết quả o.
Hình 9.22.-
f.2.3.- Sơ ồ lôgômmét (tỷ số kế) ặt trong cầu không cân bằng : hình 9.23 .
d
b
Hình 9.23.- Sơ ồ tỷ số kế ặt trong cầu không cân bằng.
E
n
R
d
R
t
lOMoARcPSD|38777299
Phối hợp tỷ số kế với cầu iện không cân bằng thì sẽ ược một công cụ o có nhiều
tính năng tốt hơn loại tỷ số kế ơn giản trên ể dùng trong công nghiệp.
R
KT
dùng ể kiểm tra sự chính xác ban ầu của lôgômmét ( R
KT
= R
t
). Nhận xét
:
Dùng cầu không cân bằng nhằm tăng tỷ số dòng qua 2 khung i
1’
và i
1’’
. (Do khi
các dòng i
1’
và i
1’’
thay ổi theo nhiệt ộ ) => ộ nhạy cao hơn.
Nhờ cầu iện cho dòng iện không cân bằng i qua nên khi i
1’
và i
1’’
thay ổi thì tổng
số i
1’
và i
1’’
tăng.
f.3.- Dùng iện thế kế và iện trở chuẩn : hình 9.24.
Trong sơ ồ o hình 9.21, iện trở chuẩn R
c
và iện trở o R
t
ược mắc nối tiếp và dùng
iện thế kế ể o iện áp U
c
và U
t
.
Hình 9.24.-
U
c
= R
c
.i ; U
t
= R
t
.i => R
t
= U
t
.U
c
.R
c
Phương pháp này tương ối chính xác ược dùng trong phòng thí nghiệm.
9.2.3.- Nhiệt kế nhiệt iện.
a.- Nguyên lý.
Biến tín hiệu nhiệt thành tín hiệu iện dựa trên hiện tượng nhiệt iện.
Hiện tượng nhiệt iện : nếu có hai dây dẫn A, B có bản chất khác nhau, ược nối
lại với nhau tại hai ầu thành một mạch tròn (hình 9.25.a) thì trong mạch tròn sẽ xuất
hiện dòng iện, hiện tượng này là do có sự khuếch tán iện tử sang nhau. Giả sử nhiệt ộ
R
d
E
R
c
R
t
ÐTK
lOMoARcPSD|38777299
tại hai ầu nối lần lượt là t , t
o
(t ≠ t
o
) sẽ sinh ra hai sức iện ộng là e
AB
(t) và e
AB
(t
o
)
.
Trên
bản thân từng dây dẫn cũng có sự khuếch tán iện tử nên cũng sinh ra sức iện ộng và ký
hiệu là e
A
(t, t
o
) và e
B
(t, t
o
). Nếu coi chiều dòng iện chạy trong hai dây dẫn A, B như
hình 9.25.a thì theo ịnh luật Kirhof ta viết ược biểu thức :
E
AB
(t, t
o
) = e
AB
(t) - e
A
(t, t
o
) - e
AB
(t
o
) + e
B
(t, t
o
) = e
AB
(t) - e
AB
(t
o
) hoặc
có thể viết tổng quát lại là : E(t, t
o
) = e(t) - e(t
o
)
Hình 9.25.- Hiện tượng nhiệt iện.
Mạch như vậy gọi là chuyển ổi nhiệt iện hay là cặp nhiệt iện.
Nếu ta giữ t
o
= const thì E(t, t
o
) chỉ còn phụ thuộc vào nhiệt ộ ầu làm việc hay còn
gọi là ầu nóng t tức là E(t, t
o
) = f(t) và nó không phụ thuộc vào cách nối các iện cực
nhiệt (hàn chẩy, hàn ắp, …). Do ó khi o nhiệt ộ môi trường chỉ cần nhúng ầu nóng vào
và giữ sao cho ầu t
o
cố ịnh và dùng một dụng cụ nào ó ể o sức iện ộng ó (9.25.b).
Dụng cụ dùng o sức iện ộng có thể lắp theo hai cách : hình 9.26.
a) b)
Hình 9.26.- Lắp dụng cụ o sức iện ộng.
a)
b)
lOMoARcPSD|38777299
- Lắp dụng cụ o trực tiếp ở vị trí của ầu tự do t
o
(hình 9.25b). Việc lắp
như vậy không có ảnh hưởng gì ến kết quả o. Điều này ược chứng minh như sau
:
Giả sử thay dụng cụ o bằng một oạn dây (hình 9.26b), theo ịnh luật Kirhof ta viết
:
E
ABC
(t, t
o
) = e
AB
(t) + e
BC
(t
o
) + e
CA
( t
o
)
mà e
BC
(t
o
) + e
CA
(t
o
) = - e
AB
(t
o
) = e
BA
(t
o
)
⇒ E
ABC
( t, t
o
) = E
AB
( t, t
o
). Vậy s sinh ra không phụ thuộc vào dây dẫn thứ 3.
Khi nối vào hai ầu của hai dây kia có nhiệt ộ không ổi (t
o
).
- Lắp dụng o ở giữa (hình 9.26a). Thực tế thì sử dụng bất kỳ ở dây
nào cũng ược. Điều này ược chứng minh như sau :
E
ABC
( t, t
o
) = e
AB
(t) + e
BC
( t
1
) + e
CB
( t
1
) + e
BA
(t
o
) = E
AB
(t ,t
o
)
Chú ý : - Khi nối cặp nhiệt với dây dẫn thứ 3 thì những iểm nối phải có nhiệt ộ
bằng nhau.
- Vật liệu cặp nhiệt phải ồng nhất theo chiều dài.
b.- Các cực nhiệt iện.
Một dây dẫn trong một cặp nhiệt iện gọi là cực nhiệt iện. Tất cả các dây dẫn ều
có thể dùng làm cực nhiệt iện. Việc dùng vật liệu ể chế tạo cặp nhiệt iện cần ảm bảo các
yêu cầu sau :
- Quan hệ giữa nhiệt ộ và sức iện ộng nhiệt iện là một hàm ơn trị tức
suất iện ộng sinh ra biến ổi theo ường thẳng ối với nhiệt ộ.
- Có tính chất nhiệt iện không ổi theo thời gian, chịu ược nhiệt ộ cao
có ộ bền hóa học, không bị khuyếch tán và biến chất.
- Độ dẫn iện lớn, hệ số nhiệt ộ iện trở nhỏ.
- Có trị số sức iện ộng nhiệt iện lớn.
- Phải ồng chất và dễ chế tạo.
- Dễ kéo dây hay dễ chế tạo cơ học ể có khả năng sản xuất hàng loạt.
- Rẻ tiền.
Có nhiều loại dây áp ứng ược các yêu cầu trên. Dây có ưu iểm nhiều hơn cả là
Bạch kim (Platin).
Các loại dây thường ược sử dụng làm cực nhiệt iện là :
lOMoARcPSD|38777299
- Bạch kim (Pt) : dễ chế tạo ồng chất, chịu ược nhiệt ộ cao, thường sử
dụng làm dây chuẩn. Khi chế tạo cặp nhiệt phải dựa vào phương trình E = f ( t ),
vì thế dung dây Bạch kim làm chuẩn và em các dây khác so với dây chuẩn.
- Dây Crômen (98% Ni, 10% Cr, 1% Fe).
- Dây Platinôrô i (90% Pt, 10% Rd).
- Dây Alumen (94% Ni, 2% Al, 2,5% Mn, 1% Si, 0,5% Fe).
- Dây Côpen (57% Cu, 43% Ni).
- Dây Constantan (60% Cu, 40% Ni).
Có thể chế tạo bất kỳ cặp nhiệt iện nào ó tức là lấy hai dây cực ghép lại với nhau.
Một số cặp nhiệt iện thông thường :
- Cặp Platin - Platinôrô i (Pt - PtRh) : là hợp kim quý, ắt tiền, có ộ
chính xác cao vì chế tạo ược ồng chất, chịu ược nhiệt ộ cao, thực tế dung làm cặp
nhiệt mẫu.
Nếu o với thời gian ngắn hạn là 1600
o
C. Nếu o với thời gian dài hạn là 1300
o
C.
Suất iện ộng sinh ra ở 1600
o
C là 16,71 mV.
Có thể o ược ở môi trường ôxy hóa và trung tính. Không o ược ở môi trường khử
vì iện cực này nóng.
Đường ặc tính là phi tuyến → nên thường sử dụng ể o nhiệt ộ lớn.
Sai số của cặp nhiệt này khi t
o
< 300
o
C là 0,01 mV. Khi nhiệt ộ ˃ 300
o
C thì sai
số ược xác ịnh :
∆ε = ± [ 0,01 + 2,2 . 10
-5
( t - 300 ) ]
Dây dùng chế tạo cặp nhiệt thường có ường kính 0,5 mm. Thời gian sử dụng
1000 ến 2000 giờ.
Giá thành cao. Có thể phục hồi và chế tạo lại.
- Cặp Crômen - Alumen : ây là loại cặp nhiệt ược sử dụng nhiều nhất trong
thực tế.
Điện cực dương ( + ) ược chế tạo là Crômen, iện cực âm ( - ) là Alumen. Do
Alumen có từ tính, Crômen không có từ tính, nhờ vậy dễ dàng phân biệt iện cực.
Giới hạn o ngắn hạn : 1300
o
C. Giới hạn o dài hạn : 1000 ÷ 1100
o
C.
Rất bền trong môi trường ôxy hóa. Môi trường hoàn nguyên không bền.
Suất iện ộng sinh ra ở t
o
= 1300
o
C laf 52,4 mV.
Đường ặc tính là gần tuyến tính nên dung o hiệu nhiệt ộ.
Dây chế tạo cặp nhiệt có ường kính 3 mm.
Sai số cặp nhiệt khi t
o
< 300
o
C là 0,16 mV. Khi t
o
˃ 300
o
C thì sai số ược tính :
lOMoARcPSD|38777299
∆ε = ± [ 0,16 - 2,0 . 10
-4
( t - 300 ) ]
- Cặp Crômen - Coopen : Cực dương ( + ) là Crômen, cực âm ( - ) là Coopen.
Do tính bền nóng của Côpen bị hạn chế nên loại cặp nhiệt này chỉ ược phép o ở t
o
=
800
o
C trong thời gian ngắn. Khi dùng lâu dài là ở t
o
= 600
o
C.
Suất iện ộng sinh ra ở t
o
= 800
o
C là 66,4 mV.
Đường ặc tính là phi tuyến. Đường kính dây làm cặp nhiệt là 3 mm.
Chịu ựng tốt trong môi trường ôxy hóa hơn môi trường hoàn nguyên, không bị
ăn mòn khi t
o
< 0
o
C. Nhiệt ộ âm cho phép o tới -50
o
C.
Sai số khi t
o
< 300
o
C là ± 0,2 mV. Sai số khi t
o
˃ 300
o
C ược xác ịnh :
∆ε = ± [ 0,2 + 6,0 . 10
-4
( t - 300 ) ]
Ngoài ra trong công nghiệp còn dùng các loại cặp nhiệt phi tiêu chuẩn sau :
- Cặp nhiệt Sắt - Coopen : o với thời gian dài hạn là 600
o
C, o với thời gian
ngắn hạn là 800
o
C.
- Cặp nhiệt Đồng - Côpen : o với thời gian dài hạn là 300
o
C, o với thời gian
ngắn hạn là 500
o
C.
- Cặp nhiệt Đồng - Constantan và Sắt - Constantan : o trong môi trường ôxy
hóa và hoàn nguyên tới 350
o
C. Riêng cặp nhiệt Sắt - Constantan chịu ược tới 700
o
C
trong thời gian ngắn.
c.- Chế tạo cặp nhiệt iện.
Dây dẫn làm cặp nhiệt iện thường có ường kính 0,5 mm (ít khi dùng dây lớn
hơn), có ộ bền cơ học tốt. Khi chế tạo loại cặp nhiệt nhỏ dùng dây có ường kính 0,2
mm.
Dây kim loại cần ược kéo thẳng (dùng tay hoặc hai miếng gỗ nhỏ dể kẹp miết
cho dây thẳng), không có các vết gấp khúc, hai dây ược cắt theo chiều dài thích hợp.
Chiều dài nhất của cặp nhiệt là 1600 mm.
Hình 9.27.- Chế tạo cặp nhiệt.
lOMoARcPSD|38777299
Đầu nóng của cặp nhiệt thường xoắn lại với nhau. Đường kính dây cực từ 0,35
÷ 3 mm thì số vòng xoắn từ 2 ÷ 4 vòng ( ối với dây Platin - Platinôrô i không cần xoắn
vì loại cặp nhiệt này có khả năng tự hàn với nhau). Sau ó em hàn ể tạo thành ầu o ( ầu
nóng) sao cho ầu o có hình dáng quả cầu (có thể hàn ầu o bằng èn xì hoặc hàn bằng hồ
quang).
Hình 9.28.- Sử dụng ống cách lý và vỏ bảo vệ cặp nhiệt iện.
1.- Vỏ bảo vệ ; 2.- Quả cầu ( ầu o) ; 3.- Dây iện cực ; 4.- Sứ cách iện ;
5.- Bộ phận lắp ặt ; 6.- Vít nối dây ; 7.- Dây nối ; 8.- Đấu nối dây.
Giữa hai dây dẫn có những ống cách ly lắp vào nhau. Ống cách ly dùng cách ly
hai dây dẫn ể tạo cho quá trình o ược chính xác (hình 9.28). Hoặc sử dụng vật liệu
cách nhiệt ể cách ly hai dây dẫn như : cao su, tơ nhân tạo (100
o
C ÷ 130
o
C), hổ phách
(250
o
C), thủy tinh (500
o
C), thạch anh (1000
o
C), ống sứ (1500
o
C).
Ngoài cùng là vỏ bảo vệ ể chống sự xâm thực của các chất trong môi trường o
(như ăn mòn hóa học) có thể gây hỏng cực nhiệt. Khi sử dụng trong phòng thí nghiệm
thì không cần vỏ bảo vệ, còn trong công nghiệp phải có vỏ bảo vệ.
Dây bù nối từ cặp nhiệt i phía trên cần có hộp bảo vệ.
Yêu cầu của vỏ bảo vệ - Đảm bảo ộ kín.
- Chịu nhiệt ộ cao và biến ổi ột ngột của nhiệt ộ.
- Chống ăn mòn cơ khí và hóa học.
- Hệ số dẫn nhiệt cao.
Vỏ bảo vệ thường là các ống ược chế tạo bởi thép ặc biệt. Đối với cặp nhiệt iện
quý, ống bảo vệ ược chế tạo bởi thạch anh và gốm. Để cách iện thường dùng amiăng
(300
o
C), ống thạch anh (1000
o
C) hoặc ống xứ (1400
o
C).
d.- Cách mắc cặp nhiệt.
Khi tiến hành o, phải nối cặp nhiệt với dụng cụ o, do iều kiện dụng cụ o ặt rất xa mà
ầu tự do lại có nhiệt ộ không phải là 0
o
C. Nếu dùng dây nối cặp nhiệt với dụng cụ o
lOMoARcPSD|38777299
cũng chính là dây chế tạo cặp nhiệt thì quá ắt. Nếu dùng các loại dây dẫn khác thì gây
nên sai lệch kết quả o. Để khắc phục, nối thêm vào ầu tự do của cặp nhiệt một oạn dây
có tính chất về iện gần giống vật liệu làm cặp nhiệt nhưng giá rẻ hơn nhiều. Dây này có
tác dụng iều hòa những dao ộng nhiệt tại iểm o và giữ cho ầu tự do duy trì ược nhiệt ộ
quy ịnh. Đoạn dây ó gọi là " dây bù " hay dây bù cũng chính là một loại cặp nhiệt mà
sức iện ộng do nó sinh ra trong khoảng nhiệt ộ từ 0 ÷ 100
o
C cũng bằng úng bản thân
sức iện ộng do cặp nhiệt sinh ra, tức là :
E
bù
( t ) = E
o
( t )
Mỗi loại cặp nhiệt có một loại dây bù riêng cho nó (xem bảng).
Các loại cặp nhiệt
Vật liệu và màu sơn dây bù
Cực dương
Màu sơn
Cực âm
Màu sơn
Đồng - Constantan
Đồng
Đỏ
Constantan
Nâu
Crômen - Alumen
Đồng
Đỏ
Côpen
Vàng
Platin - Platinôrô i
Đồng
Đỏ
Hợp kim
99,4%Cu+0,6%Ni
Xanh lá cây
Một số kết hợp của các hợp kim ã trở nên phổ biến như là tiêu chuẩn công nghiệp
(E, J, K, R, S, T…) khi sử dụng cặp nhiệt iện.
Sắt
Constantan
-
Sắt
Trắng
Constantan
Nâu
Sắt
Côpen
-
S
ắt
Trắng
Côpen
Vàng
Crômen - Côpen
Crômen
Tím
Côpen
Vàng
lOMoARcPSD|38777299
Những chú ý khi sử dụng : Lựa chọn Cặp nhiệt iện ngoài việc chọn úng loại
phù hợp dải o nhiệt, phù hợp môi trường lắp ặt thì cần ặc biệt chú ý ến dân dẫn tín hiệu:
Dây nối từ ầu o ến bộ iều khiển càng ngắn càng tốt (vì tín hiệu truyền i dưới dạng
iện áp mV nên nếu dây dài sẽ dẫn ến sai số nhiều).
Thực hiện việc cài ặt giá trị bù nhiệt (Offset) ể bù lại tổn thất mất mát trên ường
dây. Giá trị Offset lớn hay nhỏ tùy thuộc vào ộ dài, chất liệu dây và môi trường lắp ặt.
Không ể các ầu dây nối của Cặp nhiệt iện tiếp xúc với môi trường cần o.
Đấu nối úng chiều âm, dương cho Cặp nhiệt iện.
Cặp nhiệt iện là một loại ược sử dụng rộng rãi của các bộ cảm biến nhiệt ộ ể o
lường và iều khiển.
Trong khoa học và công nghiệp : các ứng dụng bao gồm o nhiệt ộ cho lò nung,
xả tuabin khí, ộng cơ diesel, và các quá trình công nghiệp khác. Cặp nhiệt iện cũng ược
sử dụng trong nhà, văn phòng, kinh doanh theo các cảm biến nhiệt ộ trong nhiệt, và
cũng như các cảm biến ngọn lửa trong các thiết bị an toàn cho các thiết bị lớn chạy bằng
khí.
f.- Mạch o "nhiệt ộ" khi ầu o là cặp nhiệt.
f.1.- Sử dụng Milivol kế.
f.1.1.- Nguyên lý làm việc.
Khung dây ặt trong từ trường nam châm khi có dòng iện chạy qua thì có lực tác
dụng vào khung dây phương chiều ược xác ịnh bằng qui tắc bàn tay trái => tạo nên mô
men quay và làm khung dây quay.
f.1.2.- Cấu tạo : hình 9.29 .
lOMoARcPSD|38777299
Hình 9.29.-
Gồm một khung dây ặt trong từ trường của một nam châm vĩnh cửu. Hệ thống
khung dây nằm trên một giá ỡ, trục của khung dây gắn với một lò so phẳng hình xoắn
ốc làm bằng vật liệu không có từ tính (như ồng) và có dụng cụ dẫn iện vào.
Khi có dòng iện chạy qua khung dây, do tác dụng tương hỗ giữa dòng iện và từ
trường sinh ra một lực tác dụng vào khung dây và có khuynh hướng làm khung dây
quay theo chiều kim ồng hồ khi nhìn từ trên xuống :
F = n . C . B . I . l
trong ó : l chiều dài của vòng dây nằm trong từ trường,
n số vòng dây,
C hệ số tỷ lệ,
B cường ộ từ trường,
Lực này sẽ sinh ra môment quay :
M
q
= 2 . F . r = 2 . r . n . C . B . I . l
trong ó : r bán kính của khung dây,
Ta nhận thấy : r, n, B, l = const nên có thể viết : M
q
= C
1
. I
Khi khung dây quay, lò so phẳng (hình xoắn ốc) sẽ sinh ra một môment ngược chiều
với môment quay của khung dây và tỷ lệ với góc quay của khung dây φ, tức là :
M
c
= C
2
. φ
và ến một giá trị nào ó thì M
q
= M
c
thì khung dây ngừng quay, lúc ó ta có thể viết :
C
1
. I = C
2
. φ → φ =
C
1
. I = C . I
C2
lOMoARcPSD|38777299
Tổng quát : φ = f ( I )
Đây chính là nguyên lý làm việc của milivol kế.
f.1.3.- Milivol kế o nhiệt ộ.
Nguyên lý làm việc của milivol kế là góc quay φ phụ thuộc vào dòng iện chạy qua
tức là φ = f ( I ) .
Ta biết một cặp nhiệt iện khi ặt vào môi trường o sẽ sinh ra một suất nhiệt iện ộng. Nếu
muốn tính I qua milivol (khi lắp nối cặp nhiệt vào milivol) ta có thể viết ược :
I =
E
t
R
Đối với milivol kế khi ∑R là không ổi thì kết quả o mới ổn ịnh.
Giá trị của ∑R bao gồm : ∑R = R
t
+ R
n
trong
ó : R
t
là iện trở trong của milivol kế,
R
n
= Rcặp nhiệt + Rdây dẫn
Muốn ∑R = const thì lần lượt phải giữ R
n
= const và R
t
= const.
Đối với bất kỳ một milivol kế nào trên mặt chỉ thị số ều ược ghi giá trị R
n
, ó chính là
trị số ể khắc ược khoảng chia trên ó. Vì thế khi sử dụng phải kiểm tra xem R
n
có úng
với giá trị ã cho tức là phải kiểm tra R
cặp nhiệt
và R
dây dẫn
có úng với giá trị ã cho không.
Mặt khác, khi nhiệt ộ (t) thay ổi thì gây nên R thay ổi, gây nên sai số khi o. Vì thế khi
chế tạo milivol kế thường phải tìm cách hiệu chỉnh sai số ó. Khi chế tạo thường chế tạo
sao cho R
t
lớn và ít chịu ảnh hưởng của nhiệt ộ. Như vậy chỉ còn R
n
phụ thuộc nhiệt ộ
mà thôi.
Để ộ chính xác của milivol kế tăng lên thì khung dây ược quấn nhiều vòng dây, các
vòng dây này ược làm bằng ồng. Để sao cho nhiệt ộ khỏi ảnh hưởng ến các vòng dây
ồng, thường mắc thêm khung dây với một iện trở phụ, ược chế tạo bằng manganin (hình
9.30) và chế tạo sao cho R
phụ
>> R
khung dây
. Lúc này R
t
= R
phụ
+ R
khung dây
. Như thế, khi
nhiệt ộ thay ổi thì R
khung dây
cũng thay ổi, nhưng do R
khung
dây << R
phụ
nên sự thay ổi của
R
khung dây
ít gây ảnh hưởng ến R
t
.
Khi khắc vạch chia trên milivol kế, iện trở cặp nhiệt iện ược o ở nhiệt ộ t
o
=
20
o
C. Khi sử dụng o thì nhiệt ộ môi trường khác với iều kiện khắc vạch nên làm cho
R
n
thay ổi. Do các loại cặp nhiệt ược chế tạo bởi các kim loại có iện trở nhỏ và hệ số
nhiệt của iện trở thay ổi không áng kể nên ảnh hưởng của sự thay ổi R
cặp nhiệt
có thể bỏ
qua. Như vậy chỉ còn sự thay ổi của R
dây dẫn
theo nhiệt ộ xung quanh nơi ặt thiết bị.
RmV
lOMoARcPSD|38777299
R
dd
R
E (t, to)
Hình 9.30.-
Trong trường hợp mà R
n
= R
cặp nhiệt
+ R
dây dẫn
nhỏ hơn R
n
cho trên milivol kế thì
phải bố trí thêm iện trở R
phụ
bằng manganin.
f.1.4.- Phương pháp hiệu chỉnh ầu tự do của cặp nhiệt.
Một nguyên nhân khác gây nên sai số kết quả o là ảnh hưởng của nhiệt ộ ầu tự
do lên suất nhiệt iện ộng E ( t , t
o
).
f.1.4.1.- Bằng tính toán.
Ta biết rằng,nhiệt ộ ầu tự do của cặp nhiệt t
o
thường quy ịnh t
o
= 0. Khi o nhiệt
ộ của môi trường cần o thì t
o
= t
xq
, do ó :
E ( t , t
o
) = E ( t , t
xq
) + E ( t
xq
, t
o
)
tức là suất nhiệt iện ộng của cặp nhiệt sinh ra ở iều kiện thực tế ( t
o
= t
xq
) sẽ nhỏ hơn ở
iều kiện chuẩn một lượng bằng suất nhiệt iện ộng do cặp nhiệt sinh ra khi nhiệt ộ ầu
nóng là t
xq
và ầu tự do là t
o
= 0.
Để giữ cho t
o
= const, có thể nhúng ầu tự do vào cốc nước á hoặc chon ầu tự do
xuống ất sâu từ 2 ÷ 3 mét, sau ó tính giá trị thực của ầu tự do.
Giá trị thực có thể ược tính theo công thức :
tthực = t
xung quanh
+ K . ( t
xung quanh
- t
o
) trong
ó : t
o
nhiệt ộ chuẩn,
K hệ số hiệu chỉnh.
Sau ó ta tiến hành iều chỉnh ở milivol kế sao cho có giá trị ban ầu bằng ∆t
= K . ( t
xung quanh
- t
o
) và lúc ó ta ược ngay giá trị thực.
f.1.4.2.- Bằng cầu cân bằng.
Sơ ồ o như hình 9.31.
mV
R
dd
R
c
lOMoARcPSD|38777299
Hình 9.31.-
Trong cầu cân bằng có ba iện trở R
2
, R
3
, R
4
ược chế tạo bằng manganin, còn
iện trở R
1
ược chế tạo bằng ồng.
Khi t = t
o
thì cầu ở trạng thái cân bằng, tức U
ab
= 0
Khi nhiệt ộ t thay ổi, do R
1
làm bằng ồng nên R
1
sẽ thay ổi làm cho cầu mất cân
bằng. Phải tính toán cầu sao cho khi nhiệt ộ t thay ổi thì iện áp do cầu sinh ra phải
ngược lại với iện áp do cặp nhiệt sinh ra.
Nhược iểm : quá trình o luôn tồn tại cường ộ dòng iện mạch ngoài nên làm cho
ộ chính xác phép o kém do nhiệt ộ t thay ổi.
Ưu iểm : cấu tạo ơn giản.
f.2.- Sử dụng iện thế kế.
Nhược iểm chính của milivol kế là trong mạch o có dòng iện chạy qua, nên không
chỉ riêng sức iện ộng mà cả iện trở của mạch cũng ảnh hưởng ến kết quả
o. Vì thế mà sai số khi sử dụng milivol kế có thể lên tới vài chục ộ. Thực tế sử dụng
ngày càng òi hỏi ộ chính xác cao nên thiết bị o rộng rãi là iện thế kế.
Nguyên lý : Dựa trên sự cân bằng sức iện ộng cần o với ộ giảm iện thế trên một
iện trở mà ta ã biết tức là so sánh iện áp bù trừ sao cho dòng iện mạch ngoài bằng 0.
f.2.1.-Sơ ồ nguyên tắc của iện thế kế : hình 9.32 .
trong ó : R
p
là biến trở, ược cấu tạo sao cho iện trở phân bố ều theo chiều
dài, dùng làm iện trở so sánh,
E
lOMoARcPSD|38777299
I
I
Hình 9.32.- Sơ ồ nguyên tắc của iện thế kế.
R
o
là biến trở dung iều chỉnh dòng I
o
,
E
n
là nguồn iện một chiều,
Đ
o
là ồng hồ chỉ iểm " 0 " hay gọi là Không kế,
E ( t , t
o
) là nguồn iện áp cần o.
Nếu theo ịnh luật Kirhof ta có thể viết :
I
p
= I
o
+ I
n
(1)
E ( t , t
o
) = I
n
. ( R + R
d
+ R
c
) + R
ab
. I
p
(2) Thay (1)
vào (2) ta có :
E ( t , t
o
) - I
o
.R
ab
= I
n
. ( R + R
d
+ R
c
+ R
ab
)
In = E t( ,to) I Roab = E t( ,to I Ro ab
R Rd Rc Rab R
trong ó : I
n
là cường ộ dòng iện i qua Không kế, I
o
.R
ab
là iện áp trên ó bù lại sức iện ộng cần o,
E(t,t
o
) - I
o
.R
ab
là iện thế trong mạch dụng cụ Không kế.
Khi cân bằng sức iện ộng của cặp nhiệt với ộ giảm áp I
o
.R
ab
nghĩa là E(t, t
o
) =
I
o
.R
ab
ta sẽ có dòng iện và iện thế trong mạch Không kế bằng 0.
Nếu giữ dòng iện I
o
= const thì iện áp cần o E(t, t
o
) sẽ tỷ lệ với chiều dài ab tức là E(t,
t
o
) = e
1
.l
ab
. Như vậy, chỉ cần o chiều dài oạn ab trên iện trở R
p
là biết ược giá trị E(t, t
o
)
tức là biết ược sức iện ộng của cặp nhiệt.
f.2.2.- Điện thế kế xách tay.
E(t,to)
Rd
Rd
Ðo
n
o
I
p
R
o
n
R
p
a
b
lOMoARcPSD|38777299
Sơ ồ nguyên lý nêu ở trên mang tính lý thuyết. Thực tế khi sử dụng mạch như vậy sẽ
có sai số là do sức iện ộng của nguồn E
n
sẽ suy giảm theo thời gian nên dòng I
o
trong
mạch biến trở cũng thay ổi. Vì thế mà dòng I
o
cần kiểm tra thường xuyên theo chu kỳ
nhất ịnh. Vì vậy sơ ồ iện thế kế sẽ có thêm mạch so sánh, cụ thể như hình 9.33 .
Hình 9.33.- Sơ ồ iện thế kế xách tay.
trong ó : E
m
là pin mẫu, có ộ chính xác lớn,
R
m
là iện trở mẫu, gọi là iện trở so sánh, chế tạo bằng manganin.
Giả sử khi o, ầu tiên óng công tác sang iểm K, tức là lúc này so sánh E
m
- R
m
.I
o
. Nếu
giá trị I
o
là chuẩn thì E
m
bằng iện áp rơi trên iện trở R
m
và Không kế chỉ iểm 0. Nếu I
o
thay ổi thì Không kế sẽ lệch khỏi iểm 0, lúc này phải iều chỉnh biến trở R
o
sao cho
Không kế trở về iểm 0, lúc này giá trị I
o
ã về chuẩn mới, có thể tiến hành o ược.
Khi cần o, ta óng công tác sang vị trí Đ, nghĩa là nối cặp nhiệt iện E(t, t
o
) vào mạch iện
thế kế. Ta iều chỉnh con chạy trên biến trở R
p
sao cho kim của Không kế chỉ 0. Lúc ó
E(t, t
o
) bằng úng chiều dài ab trên R
p
.
Độ chính xác của phép o phụ thuộc vào ộ chính xác khi iều chỉnh I
o
. Cấp chính xác
của thiết bị ạt ược từ 0,5 ến 0,1 .
9.3.- Phương pháp o không tiếp xúc (gián tiếp).
Qúa trình trao ổi nhiệt giữa các vật có thể diễn ra dưới hình thức bức xạ nhiệt,
không cần các vật ó trực tiếp tiếp xúc với nhau. Bức xạ nhiệt chính là sự truyền nội
năng của vật bức xạ i bằng sóng iện từ. Khi một vật khác hấp thụ sóng iện từ của vật
bức xạ thì sóng iện từ ó lại ược chuyển thành nhiệt năng. Bất kỳ một vật nào sau khi
nhận nhiệt thì cũng có một phần nhiệt năng chuyển ổi thành năng lượng bức xạ, số
lượng ược chuyển ổi ó có quan hệ với nhiệt ộ . Vậy từ năng lượng bức xạ người ta sẽ
biết ược nhiệt ộ của vật. Dụng cụ dựa vào tác dụng bức xạ nhiệt ể o nhiệt ộ của vật gọi
là hỏa kế bức xạ, chúng thường ược dùng ể o nhiệt ộ trên 600
0
C .
9.3.1.- Hỏa kế bức xạ toàn phần.
E(t,to)
Rd
Ðo
I
o
R
o
E
n
R
p
a
b
E
n
R
m
K
Ð
lOMoARcPSD|38777299
a.- Nguyên lý làm việc : ứng dụng ịnh luật bức xạ toàn phần của Boltzman.
Tức là dựa vào mối liên hệ của cường ộ bức xạ của vật với nhiệt ộ vật. Đối
với những vật en tuyệt ối thì cường ộ bức xạ ược xác ịnh :
E
o
= σ
o
. T
4
Vậy, nếu o ược cường ộ bức xạ của vật E
o
thì thông qua E
o
có thể biết ược nhiệt
ộ của vật.
Vì thế khi chế tạo, hỏa kế ược chế tạo cho vật en tuyệt ối. Thực tế o phải hiệu
chỉnh ộ en của vật so với vật en tuyệt ối.
b.- Cấu tạo : hình 9.34.
Nguồn bức xạ ược thấu kính 2 hoặc gương phản xạ 3 hội tụ năng lượng lên trên
bộ phận thu năng lượng 4 (nhiệt kế iện trở) và ốt nóng nó. Bộ phận thu năng lượng 3 có
thể là một vi Nhiệt kế iện trở hoặc là một tổ hợp ặc biệt của cặp nhiệt Crômen - Côpen
có ường kính dây d = 0,07 mm, ược mắc nối tiếp nhau, phân bố thành hình tròn (thường
lOMoARcPSD|38777299
có từ 8 ến 10 cặp) - hình 9.32, sau ược mắc vào một nhánh cầu tự cân bằng, cung cấp
từ nguồn iện xoay chiều tần số 50 HZ và nối với dụng cụ o thứ cấp 5.
Hình 9.34.- Cấu tạo hỏa kế bức xạ toàn phần.
a) Loại có ống kính hội tụ ; b) Loại có kính phản xạ.
1.- Nguồn bức xạ ; 2.- Thấu kính hội tụ ; 3.- Gương phản xạ ; 4.-
Bộ phận thu năng lượng ; 5.- Dụng cụ o thứ cấp.
Hình 9.35.- Bộ phận thu năng lượng.
1.- Cặp nhiệt ; 2.- Lớp phủ bột Platin.
Để tăng ộ en của tổ hợp cặp nhiệt thường ở các ầu của cặp nhiệt ược sơn en hoặc
phủ bằng lớp bột Platin.
Nhiệt ộ o ược của vật T bao giờ cũng nhỏ hơn nhiệt ộ tính toán T
t
, ể hạn chế sai
số tấm nhận bức xạ ược mạ en.
lOMoARcPSD|38777299
Theo ịnh luật Stefan
-Boltzman ta có :
σ.T
4
= ε .σ.T
4
≥ T = T .
T T d d T
trong ó : ε
T
- hệ số bức xạ tổng, xác ịnh tính chất của vật và nhiệt ộ của nó.
Mặt khác, suất iện ộng do cặp nhiệt sinh ra không chỉ phụ thuộc vào nhiệt ộ cần
o mà nó còn phụ thuộc vào nhiệt ộ môi trường xung quanh tức suất iện ộng của cặp
nhiệt E = E ( t , t
o
). Vì thế ể giảm ảnh hưởng của nhiệt ộ môi trường xung quanh lên
kết quả o người ta phải chế tạo them một số thiết bị phụ.
c.- Phương pháp giảm ảnh hưởng của nhiệt ộ lên ầu tự do của cặp nhiệt
trong hỏa kế.
c.1.- Phương pháp mắc sun : hình 9.36.
Hình 9.36.- Phương pháp mắc sun.
Tiến hành mắc song song với cặp nhiệt một iện trở bằng ồng (Cu).
lOMoARcPSD|38777299
Ta có thể tính ược :
E t( ) E t( ) E t( )
I = mà U
ab
= I . r hay U
ab
= r . =
R r R r R
1
r
Nên khi nhiệt ộ tăng lên thì suất iện ộng của tổ hợp cặp nhiệt giảm, nhưng r
R R
tăng thì lại giảm. Vì thế phải tính toán sao cho hai giá trị E(t) và
giảm có sự bù r r
trừ cho nhau mà dãn ến U
ab
= const.
Phương pháp này ược áp dụng khi nhiệt ộ ầu tự do của tổ hợp cặp nhiệt từ 0 ến
100
o
C.
c.2.- Phương pháp dùng màn che (phương pháp dùng thanh kim loại kép).
lOMoARcPSD|38777299
Hình 9.37.- Phương pháp dùng màn che.
Từ hình 9.37 cho thấy, khi nhiệt ộ tăng thì nhiệt ộ ầu tự do của tổ hợp cặp nhiệt
cũng tăng, iều này làm cho thanh kim loại kép bị nung nóng, dẫn ến sẽ bị uốn cong
xuống phía dưới làm cho màn che mở ra nhiều hơn nên dòng năng lượng bức xạ hướng
vào tổ hợp cặp nhiệt tăng nên làm cho nhiệt ộ ầu làm việc của tổ hợp cặp nhiệt tăng.
Vì thế phải tính toán sao cho khi dòng năng lượng bức xạ tăng thì nhiệt ộ ầu làm
việc cũng tăng lên và có tính bù trừ nhau.
Phương pháp này ược áp dụng khi ầu tự do của tổ hợp cặp nhiệt tăng lên ến
200
o
C.
c.3.- Phương pháp sử dụng.
lOMoARcPSD|38777299
Khi lắp ráp hỏa kế bức xạ toàn phần cần ảm bảo : từ nguồn bức xạ cần o ến hỏa
kế bức xạ phải theo ứng sự chỉ dẫn của nhà chế tạo hỏa kế. Có thể ặt xa hơn hoặc nhỏ
hơn cũng ược nhưng phải có giới hạn. Khi ặt gần thì góc nhìn của hỏa kế ít hơn, còn
khi ặt xa thì góc nhìn lớn hơn.
Khi vỏ hỏa kế bị nóng quá thì phải ặt hỏa kế bức xạ trong thiết bị làm mát.
Khi bề mặt bức xạ bé nếu ặt hỏa kế bức xạ thì khi nhìn qua thị kính của hỏa kế
phải iều chỉnh sao cho ánh sang của vật cần o bao trùm cái ường giới hạn của hỏa kế.
c.4.- Ưu iểm.
Đo ược nhiệt ộ cao mà không cần tiếp xúc, nhiệt ộ o ược (trừ vật en tuyệt ối) bao
giờ cũng nhỏ hơn vật en tuyệt ối (ε < 1), vì thế khi xác ịnh nhiệt ộ thực của nguồn bức
xạ phải xác ịnh ộ en của nguồn bức xạ. Nhiệt ộ thực của nguồn bức xạ ược xác ịnh :
1
Tthực = To .
4
lOMoARcPSD|38777299
Thông thường xác ịnh theo công thức : T
thực
= T
o
+ ∆T trong ó : ∆T là lượng
hiệu chỉnh phụ thuộc vào T
o
và ộ en của vật o (xem biểu ồ hình 9.38).
Hình 9.38.- Hiệu chỉnh nhiệt ộ theo ộ en.
c.5.- Nhược iểm.
Sai số thường không vượt quá 27
o
C, trong iều kiện :
- Vật o phải có ộ en xấp xỉ bằng 1.
- Tỷ lệ giữa ường kính vật bức xạ và khoảng cách o theo quy ịnh của nhà
sản xuất hỏa kế (khoảng cách o tốt nhất là 1 ± 0,2 m).
9.3.2.2.- Hỏa kế quang học.
a)
Cơ sở lý thuyết.
Dựa trên mối liên hệ của cường ộ sang ơn sắc của vật bức xạ phụ thuộc vào nhiệt
ộ của nó ược mô tả bằng Định luật Plăng.
lOMoARcPSD|38777299
Đối với Định luật Plăng khi xét cho vật en tuyệt ối :
E oT CC12
(e
T
1) 5
trong ó : C
1
, C
2
là các hệ số.
λ là bước song của ánh sáng ơn sắc.
T là nhiệt ộ của vật.
C
2
Thực tế tính toán ít sử dụng Định luật Plăng vì λT khi rất bé thì
e
T
˃˃˃˃ 1 rất
C
2
nhiều.
Cụ thể là khi λT < 2000 MK
o
K thì e
T
˃ 1000.
Vì thế khi dùng với ộ chính xác lớn hơn 0,1 % , thường dùng công thức Vil :
E oT C1C2
5 . T
e
Khi lấy với ánh sáng màu ỏ thì λ = 0,65 MK và sử dụng công thức Vil tính cho
nhiệt ộ lên ến 3000
o
C. Còn nếu nhiệt ộ lớn hơn 3000
o
C thì dung công thức
Plăng.
Từ công thức trên nhận thấy nếu λ = const ối với một loại ánh sáng thì công
thức trên chỉ còn phụ thuộc vào nhiệt ộ T.
b.- Nguyên lý làm việc : so sánh cường ộ sáng ơn sắc của vật cần o với cường ộ
sáng ơn sắc của một nguồn sáng chuẩn ó là bóng èn sợi ốt vonfram sau khi ã ược già
hóa trong khoảng 100 giờ với nhiệt ộ 2000
o
C, sự phát sáng của èn ổn ịnh nếu sử dụng
ở nhiệt ộ 400 ÷ 1500
o
C.
lOMoARcPSD|38777299
c.- Cấu tạo : hình 9.39.
Hình 9.39.- Cấu tạo hỏa kế quang học.
1.- Vật cần o nhiệt ộ (nguồn bức xạ) ; 2.- Thấu kính (kính vật) ; 3.- Kính lọc ; 4 & 6.- Thành ngăn ;
5.- Bóng èn mẫu ; 7.- Kính lọc ánh sáng ỏ (bộ lọc ơn sắc) ; 8.- Kính mắt (ống nhòm) ; R
b
.- Biến trở.
Nhiệt ộ dây tóc èn mẫu phụ thuộc vào iện áp rơi trên dây tóc, vì thế cường ộ sáng
èn 5 có thể ược iều chỉnh bằng cách thay ổi dòng ốt hoặc dùng bộ lọc ánh sáng.
Đầu tiên hướng ống kính về phía ối tượng cần o, iều chỉnh kính vật ể ảnh thật của
vật nằm trên mặt phẳng của dây tóc bóng èn, iều chỉnh kính mắt ể nhìn rõ ảnh vật và
dây tóc bóng èn. Ấn nút ấn K ể ốt nóng dây tóc èn mẫu, sẽ xẩy ra các trường hợp sau :
. Dây tóc èn mẫu en hơn so với ảnh của vật (b) → nhiệt ộ dây tóc èn mẫu < nhiệt
ộ vật cần o → iều chỉnh biến trở con chạy ể tăng dòng iện qua èn mẫu ể sao cho dây tóc
èn mẫu nhòa vào ánh sáng của vật cần o (c), lúc này trên mA sẽ ọc ược nhiệt ộ của vật
cần o.
lOMoARcPSD|38777299
. Dây tóc èn mẫu sáng hơn ảnh của vật cần o (a) → giảm cường ộ dòng iện ể sao
cho dây tóc èn mẫu nhòa hoàn toàn vào ánh sáng vật cần o.
d.- Ưu iểm.
- Giống như hỏa kế bức xạ toàn phần.
- Khoảng cách từ vật cần o ến hỏa kế hầu như không ảnh hưởng ến kết quả
o.
- Nhưng ở ây có sai số chủ quan do con người sử dụng vì sự phân biệt ánh
sáng của mắt người là khác nhau.
- Không o ược nhiệt ộ thực của vật cần o mà phải biết ược ộ en của vật ối
với bước sóng mà trong hỏa kế sử dụng. Để hiệu chỉnh ộ en của vật thường dung ồ thị
hay công thức sau :
. Đối với vật en tuyệt ối : E =
C
1
5 C
2
.e T
. Đối với vật o : E = .
C
1
5 C
2
.e T
lOMoARcPSD|38777299
1 = eC
T
2 CT2 → ln 1 = C2 ( 1 1 )
Suy ra :
T T
1 1
T = hay T
thực
=
ln 1 ln 1 1 1
9.3.2.3.- Hỏa kế quang iện.
a.- Nguyên lý làm việc :
Nguyên tắc o nhiệt ộ của hỏa kế quang iện cũng tương tự như hỏa kế quang học
song nhờ dùng èn quang iện làm bộ phận nhạy cảm và thực hiện iều chỉnh ộ sáng của
bóng èn một cách tự ộng nên hỏa kế quang iện là dụng cụ tự ộng o ược nhiệt ộ các quá
trình biến ổi nhanh có thể tự ghi số o một cách liên tục và dùng trong các hệ thống tự
ộng iều chỉnh nhiệt ộ .
b.- Cấu tạo : hình 9.40.
Phạm vi o 600÷2000
o
C ặc biệt khi sử dụng kính mờ có thể o ến 4000
o
C.
C2
T
To
C2
lOMoARcPSD|38777299
Hình 9.40.- Cấu tạo hỏa kế quang iện.
1.- Đèn quang iện ; 2.- Kính vật ; 3.- Kính lọc ; 4.- Máy iều biến sóng ánh sáng kiểu chấn ộng iện từ ;
5.- Màng iều tiết ; 6.- Bóng èn ; 7.- Vật cần o ; 8.- Bộ khuếch ại iện tử ; 9.- Gương phản xạ ;
10.- Kính mắt ; 11.- Bộ phận chứa èn quang iện ; 12.- Hộp iện ; 13.- Bộ phận ổn áp ; 14.- Điện
thế kế iện tử ; 15.- Biến áp cách ly.
9.3.2.4.- Hỏa kế mầu.
So sánh cường ộ bức xạ hoặc ộ sáng ối với hai sóng bức xạ khác nhau. Nhiệt ộ o
trong trường hợp này gọi là nhiệt ộ so ộ sắc.
a.- Nguyên lý làm việc :
Không trực tiếp o cường ộ bức xạ mà o ộ phân chia quang phổ của ánh sang theo
nhiệt ộ.
Giả sử ta có 2 sóng ánh sáng có bước sóng λ
1
và λ
2
. Theo Định luật Vil có :
E o 1 = 5C1C2 và E 0 2 = 5C1C2
1
.
e
1
T 2
.
e
2
T
o
E C
o 1
2
= 525 . e 2T2 C1T2
lOMoARcPSD|38777299
E 1
hay ln E
1
= 5.ln
2
+ C
2
. 1 ( 1 - 1 )
E
2
1
T
2 1
Từ biểu thức trên ta thấy : logarit của hai cường ộ sang tỷ lệ nghịch với nhiệt ộ
T.
Vậy : Nguyên lý hỏa kế mầu là xác ịnh ln E
1
thì xác ịnh ược nhiệt ộ T
E
2
tức là xác ịnh tỷ số cường ộ sang của hai ánh sáng có λ khác nhau thì nó sẽ tỷ lệ nghịch
bậc nhất với nhiệt ộ.
b.-
Cấu tạo : hình 9.41.
Hình 9.41.- Cấu tạo của hỏa kế màu.
1.- Vật cần o ; 2.- Thấu kính hội tụ ; 3.- Vòng iều chỉnh ;
4.- Đĩa quay có 2 lỗ tròn lắp kính lọc màu ỏ và màu xanh. Đĩa quay 50 vòng/giây do ộng cơ ồng bộ thực hiện ;
5.- Phần tử quang iện ; 6.- Bộ khuếch ại và giải thuật toán; 7.- Điện thế kế tự ộng.
c.- Nguyên tắc làm việc :
Cường ộ bức xạ từ vật o 1 hướng về thấu kính hội tụ 2 và tập trung ánh sáng về
tế bào quang iện 5. Nhưng do ĩa quay 4 có 2 lỗ tròn lắp kính lọc màu ỏ và màu xanh,
quay với tốc ộ 50 vòng/giây nên chỉ có từng thời iểm mới có ánh sáng tác dụng lên tế
bào quang iện. Tế bào quang iện nhận ược ánh sáng xanh, ỏ nối tiếp nhau. Những xung
lOMoARcPSD|38777299
ánh sáng này biến thành xung iện mà biên ộ của nó tỷ lệ với cường ộ ánh sáng. Dòng
xung quang iện ược ưa vào bộ khuếch ại và giải thuật toán 6. Đồng thời tín hiệu từ bộ
chuyển mạch ồng bộ CM cũng ược chuyển vào bộ khuếch ại và giải thuật toán 6. Tại 6
các tín hiệu ược khuếch ại và xác ịnh tỷ lệ
của nó và sau ó ược lấy logarit. Tín hiệu ra sẽ tỷ lệ với ln E
1
. Cơ cấu o 7 sẽ o
E
2
dòng iện áp hay là tùy thuộc vào cơ cấu o 7 việc o dòng hay áp sẽ tỷ lệ với nhiệt
ộ. Trên cơ cấu o 7 sẽ chỉ ra nhiệt ộ cần o.
Đối với trường hợp vật thực :
.C .C
E 1T = 5 1 C12 ; E 2T = 5 2 C12 (1)
1
.
e
1
T 2
.
e
2
T
E 1 1 1
ln
1
T
= 5.ln
2
+ C
2
. .( - ) + ln
1
(2)
E
2
T 1
T
2 1
2
Nếu so sánh (1) và (2) ta rút ra ược quan hệ của vật o ược và vật thực : ln
1
1 =
1
+
2
(3)
T thuc
T
C2(
1
1
)
2 1
Để cho vật xám thì 1 = 2 . Nếu xét biểu thức (3) ta thấy nhiệt ộ o ược bằng
nhiệt ộ thực không những dùng cho vật en tuyệt ối mà còn dùng cho vật xám.
Độ en của vật phụ thuộc rất ít vào bước sóng của ánh sáng, nên lấy bước sóng
của ánh sáng xanh, ỏ thì tỷ số
2
giá trị thực tế.
lOMoARcPSD|38777299
Khi không xác ịnh ược ộ en của vật thì dùng hỏa kế màu chính xác hơn nhiều so
với các loại hỏa kế khác.
Khi tính chất bề mặt thay ổi thì ộ en vật thay ổi rất nhiều, nếu o bằng các loại hỏa
kế khác thì sai số rất lớn, nhưng khi dùng hỏa kế màu thì 1 và 2 ồng
thời thay ổi và tỷ lệ
1
hầu như không thay ổi nên kết quả o có ộ chính xác tốt. 2
Việc chế tạo hỏa kế màu phức tạp.
Khoảng o từ 1400 ÷ 2800°C.
Ưu iểm :
- Nhiệt ộ so màu sắc gần giống nhiệt ộ thực hơn so với nhiệt ộ ộ sáng và
nhiệt ộ bức xạ .
- Việc xác ịnh 1 ối với các ối tượng rất khó, trái lại xác ịnh tỷ số ộ en
của 2 sóng bức xạ
1
dễ dàng và khá chính xác nên số bổ chính tìm ược áng tin 2
cậy hơn, và sai số sẽ giảm i nhiều.
- Ảnh hưởng do hấp thụ bức xạ của môi trường giảm rất nhỏ so với các hỏa
kế khác.
9.3.2.4.- Đo nhiệt ộ từ xa bằng hồng ngoại.
lOMoARcPSD|38777299
Hồng ngoại là sóng có bước sóng dài hơn ánh sáng nhìn thấy. Mắt người bình
thường có thể thấy ánh sáng có bước sóng khoảng từ 0.36µm tới 0.72µm.
Các bước sóng từ 0.7µm - 14µm rất quan trọng việc o nhiệt ộ bằng công nghệ
hồng ngoại. Các bước sóng lớn hơn thì năng lượng quá thấp, cảm biến hồng ngoại
không thể nhận ra ược nên tại thời iểm hiện hầu như tất cả các thiết bị o nhiệt ộ hồng
ngoại trên thị trường như Eurotron, Flir, Kimo, IRTEK, Fluke …. ều sử dụng công
nghệ cảm biến hồng ngoại 0.7µm - 14µm .
Về vấn ề bước sóng và mức năng lượng, như chúng ta ã biết ở chương trình
vật lý phổ thông theo ịnh luật Flanck
:
ε = h . f = h .
1
= h .
1
T C.
trong ó : ε - Mức năng lượng,
h - hằng số Flanck,
f - tần số,
C - vận tốc ánh sáng,
λ - bước sóng.
Bất kể một vật nào có nhiệt ộ trên -273
o
C ều phát ra bức xạ iện tử. Nếu bố trí một
cảm biến hồng ngoại thì sẽ o ược mức năng lượng của vật, từ ó sẽ tính toán ra nhiệt ộ.
lOMoARcPSD|38777299
+ Nguyên lý : Dựa trên hiệu ứng bức xạ nhiệt dưới dạng hồng ngoại của các vật
nóng.
Ta biết rằng mọi vật thể ều phát ra năng lượng hồng ngoại khi ở nhiệt ộ trên iểm
không tuyệt ối (
o
K) và giữa năng lượng hồng ngoại và nhiệt ộ của vật thể có sự tương
quan với nhau.
Nhiệt kế hồng ngoại o năng lượng hồng ngoại phát ra từ vật thể và chuyển thành
tín hiệu iện → xác ịnh ược nhiệt ộ của vật.
Nhiệt kế hồng ngoại ược tích hợp camera cho phép ghi lại ảnh nhiệt, mang lại
hiệu quả công việc trong việc giám sát, bảo trì và chẩn oán sớm sự cố : Đo nhiệt ộ nhiều
iểm cùng lúc cùng khả năng lưu trữ nhanh chóng bằng thẻ nhớ.
Năng lượng và bước sóng có mối quan hệ mật thiết với nhau. Bước sóng càng
nhỏ thì năng lượng càng lớn. Nhiệt kế hồng ngoại o nhiệt ộ của vật bằng cách xác ịnh
năng lượng mà vật bức xạ ra dưới dạng sóng.
Năng lượng bức xạ ược xác ịnh theo biểu thức :
E
T
= K
T
. E
bx
= K
T
. σ . T
4
Để thu năng lượng bức xạ dùng iốt hồng ngoại ể thu năng lượng ó.
lOMoARcPSD|38777299
+ Sơ ồ khối cấu tạo của nhiệt kế hồng ngoại :
hình 9.42.
Nhiệt kế hồng ngoại còn ược gọi "Súng Đo Nhiệt Độ Từ Xa" sử dụng công
nghệ cảm ứng bức xạ hồng ngoại nên có thể o ược các nguồn nhiệt từ xa mà không cần
tiếp xúc trực tiếp, vẫn cho ộ chính xác cao và nhanh chóng cho kết quả (thường gọi là
súng o nhiệt ộ hồng ngoại hay súng bắn nhiệt ộ)
Phương pháp này sử dụng khi o nhiệt ộ bề mặt của vật ở xa, cao, khó tiếp cận hay
trong môi trường khắc nghiệt, nhiệt ộ khu vực quá nóng và nguy hiểm ến tinh mạng con
người.
Hình 9.42.- Sơ ồ khối cấu tạo của nhiệt kế hồng ngoại.
1.- Thấu kính hội tụ ; 2.- Chuyển ổi năng lượng hồng ngoại thành tín hiệu iện ; 3.-
Mạch o ; 4.- Khuếch ại ; 5.- Bộ số hóa (chuyển ổi ADC) ;
lOMoARcPSD|38777299
Sử dụng Súng o nhiệt ộ lazer rất dễ dàng, an toàn cho mọi người sử dụng. Chỉ
cần ngắm và bóp cò, màn hình LCD ngay lập tức hiển thị nhiệt ộ. Tia laser màu ỏ giúp
bạn nhắm vào các mục tiêu cả gần và xa.
Hình 9.43 .- Hình dáng nhiệt kế hồng ngoại.
+ Các thông số cần quan tâm khi sử dụng nhiệt kế hồng ngoại :
-
Khoảng o,
- Kích thước vật o,
- Khoảng cách o,
- Đối tượng di chuyển hay cố ịnh.
+ Để lựa chọn ược tầm xa o chính xác nên căn cứ vào Tỉ số quang học D/S, ó là
tỉ số giữa khoảng cách từ máy o với diện tích khu vực cần o. Tỷ số này càng lớn thì
càng cho phép o chính xác và o ược vật ở xa càng nhỏ.
lOMoARcPSD|38777299
Hình 9.44.- Các khoảng o khi sử dụng nhiệt kế hồng ngoại.
Để o ược chính xác, thiết bị o thường sử dụng 2 tia Laser, một tia ể thu năng
lượng bức xạ, tia còn lại sử dụng một iốt laser phát ra chùm tia hẹp song song với trục
của thiết bị o, vòng tròn sáng của laser chỉnh vào vùng ta o nhiệt ộ (hình 9.39), iều này
giúp người dùng dễ dàng xác ịnh ược khoảng cách o hợp lý mà không phải ước lượng.
+ Ưu iểm khi sử dụng nhiệt kế hồng ngoại :
- Đo nhiệt ộ ở những nơi khó dung cảm biến tiếp
xúc.
- Không bị hao mòn, ma sát → làm việc ược lâu hơn.
+ Nhược iểm :
- Bị ảnh hưởng bởi các bức xạ hồng ngoại khác.
. Các nút chỉnh trên máy : Tựu chung lại thì phím bấm cho phép bạn bật – tắt èn
chiếu sáng nền. Bật tắt tia laser. Chuyển thang o ộ C hay ộ F. Giữ kết quả o HOLD, lưu
trữ kết quả o. Các giá trị o như MIN – MAX – AVG (trung bình) – DIF (vi sai)… sẽ
có giá trị với người cần thống kê.
Hình 9.45.-
Cách chỉnh vùng o.
lOMoARcPSD|38777299
. Vệ sinh máy : Thỉnh thoảng nên kiểm tra phần ống kính của máy, giữ luôn sạch
như kính eo mắt là tốt. Không dùng cồn hay aceton hay bất cứ hoá chất nào ể lau kính.
Nên dùng khăn mềm, ẩm nước vừa phải, lau ơn giản. Kết quả o phụ thuộc rất nhiều vào
ống kính này. Nó như con ngươi của mình, mù loà thì sẽ lạc lối.
| 1/62
| | Tải xuống

Có thể bạn quan tâm:

Preview text:

lOMoARcPSD| 38777299
CHƯƠNG 9.- ĐO NHIỆT ĐỘ
9.1.- Khái niệm chung.
Nhiệt ộ là một trong những ại lượng có ảnh hưởng rất lớn ến tính chất vật chất.
Bởi vậy trong nghiên cứu khoa học, trong công nghiệp cũng như trong ời sống hàng
ngày việc o nhiệt ộ là rất cần thiết. Tuy nhiên việc xác ịnh chính xác một nhiệt ộ là một
vấn ề không ơn giản. Đa số các ại lượng vật lý ều có thể xác ịnh trực tiếp nhờ so sánh
chúng với một ại lượng cùng bản chất. Nhiệt ộ là ại lượng chỉ có thể o gián tiếp dựa vào
sự phụ thuộc của tính chất vật liệu vào nhiệt ộ.
Nhiệt ộ là số o cường ộ chuyển ộng hỗn ộn của các phân tử cấu tạo nên vật thể.
Nhiệt ộ là một ại lượng vật lý thể khối phổ quát (extensive) như ánh sáng, nhưng có ặc
trưng quán tính, do vậy chỉ có thể xác ịnh gián tiếp thông qua tính chất trạng thái ã biết
trước của vật chất có liên quan tới nhiệt ộ. Vì nhiệt luôn luôn tự ộng truyền từ vật nóng
sang vật lạnh cho nên có thể coi nhiệt ộ là một vật có tính chất xác ịnh hướng truyền
nhiệt giữa vật ó với các vật khác tiếp xúc với nó.
Để o nhiệt ộ trước hết phải thiết lập thang o nhiệt ộ. Thang o nhiệt ộ là hệ thống
ịnh cỡ và tính nhiệt ộ theo một quy tắc nào ó. Trong kỹ thuật, ể có thể xác ịnh giá trị
nhiệt ộ một vật người ta dựa vào các quá trình có thể tái tạo lại ược làm cơ sở lập thang
o nhiệt ộ. Ví như iểm ông và iểm sôi của nước ược dùng làm những iểm dẫn xuất xác
ịnh thang o nhiệt ộ Celsius (oC), chọn 0 (oC) là nhiệt ộ của á ang tan và 100 (oC) là nhiệt
ộ của nước nguyên chất ang sôi dưới áp suất tiêu chuẩn 1 (atm) hoặc 756 (mmHg). Như
vây, cỡ nhiệt ộ là 1/100 khoảng chênh lệch nhiệt ộ giữa nước á ang tan và nước ang sôi.
Thang nhiệt ộ : theo ịnh luật nhiệt ộng học có các thang nhiệt ộ sau : -
Thang nhiệt ộ Fahrenheit (D.G. Fahrenheit, người Hà Lan, 1706) - thang F :
nước á tan ở 32 oF, sôi ở 212 oF và :
ToC = (ToF – 32) hoặc ToF = ToC + 32 -
Thang nhiệt ộ Celsius (Celsius Andreas, người Thụy Điển, 1742) - thang
bách phân : ToC = ToK - 273,15 1oC = 1oK -
Thang nhiệt ộ Kenvil (tước hiệu của William Thomsom, người Anh, 1852)
- thang nhiệt ộng tuyệt ối :
0oC = 273,15oK – nhiệt ộ cân bằng ba trạng thái của nước.
0oK = - 273,15oC – nhiệt ộ không tuyệt ối. -
Thang nhiệt ộ Rankine – thang nhiệt ộ tuyệt ối, trong ó hiệu nhiệt ộ giữa
iểm sôi và iểm ông ặc của nước là 212oR và nhiệt ộ 0 là ộ không tuyệt ối. Điểm ông ặc
của nước dưới áp suất tiêu chuẩn là 491,7oR. Một ộ Rankine (oR) bằng một ộ Fahrenheit (oF). lOMoARcPSD| 38777299
Nhiệt ộ tác ộng tới vật chất và các quá trình vật lý ở mức phân tử, là biến trạng
thải vật lý ược cảm biến rộng rãi nhất trong số các biến hệ thống. Nhiệt ộ ược ịnh nghĩa
như là ặc trưng mức ộ nóng lạnh ược tham chiếu theo một thang o ặc trưng. Nó cũng
có thể ược ặc trưng như lượng nhiệt năng trong một ối tượng hoặc một hệ vật lý. Năng
lượng nhiệt tương quan trực tiếp với năng lượng phân tử (sự rung ộng, ma sát và dao
ộng của các hạt bên trong phân tử). Năng lượng nhiệt càng cao thì năng lượng phân tử càng lớn.
Nhiệt ộ của vật chất là thông số ặc trưng trạng thái cân bằng nhiệt ộng học của
thể tích nhất ịnh. Quá trình cân bằng là một quá trình quán tính : ΔT = Tk - T
trong ó : Tk – nhiệt ộ (thực) của môi trường cần o.
T – nhiệt ộ ( o) trên phần tử cảm biến nhiệt.
Nhiệt lượng truyền thụ tới cảm biến trong một ơn vị thời gian dt ược xác ịnh : dQ = α.A.ΔT.dt trong
ó : α – nhiệt dẫn xuất của vật liệu cảm biến.
A – tiết diện trao ổi nhiệt.
Dựa trên vật lý thống kê người ta ịnh nghĩa nhiệt ộ của một vật thể là số o ộng năng
tịnh tiến trung bình của các phân tử cấu tạo nên vật. Kích thước và nhiều tính chất khác
của vật như tính chất cơ học, iện học, quang học … của vật liệu và vật thể phụ thuộc
vào nhiệt ộ. Chính từ sự phụ thuộc ó mà người ta ã chế tạo ra những phần tử cảm biến
và o lường nhiệt ộ. Do bản chất vật lý thể khối phổ quát của nhiệt ộ, chỉ có thể xác ịnh
nhiệt ộ vật chất thông qua tính chất trạng thái biết trước của vật chất phụ thuộc vào
nhiệt ộ (ví như tính dãn nở trong nhiệt kế lương kim, tính phụ thuộc nhiệt ộ của iện trở
trong nhiệt iện trở kim loại hay tia bức xạ nhiệt trong hỏa kế bức xạ.
Trong nhiều khả năng khác nhau, nhiệt ộ ược biến ổi bởi các phần tử cảm biến thành
ại lượng iện như : iện áp, dòng iện, iện trở hay iện dẫn. Trong ó các phần tử iện trở kim
loại hay bán dẫn, các phần tử nhiệt ngẫu … óng vai trò quan trọng trong kỹ thuật o lường và iều khiển.
Để o nhiệt ộ có hai phương pháp o : -
Phương pháp o tiếp xúc nhiệt : òi hỏi cảm biến phải tiếp xúc vật lý trực tiếp với
môi trường hay ối tượng o. Phương pháp này dùng kiểm tra nhiệt ộ chất rắn, chất lỏng
hay chất khí trong một phạm vi nhiệt ộ rất rộng. -
Phương pháp o không tiếp xúc : cảm nhận năng lượng bức xạ của nguồn nhiệt ở
dạng năng lượng thu nhận ược trong phần hồng ngoại của phổ iện từ. Phương pháp này
có thể dùng ể kiểm tra các chất rắn và chất lỏng, nhưng không có tác dụng với các chất
khí bởi bản chất trong suốt tự nhiên của chúng.
9.2.- Phương pháp o tiếp xúc.
9.2.1.- Nhiệt kế theo nguyên lý dãn nở. lOMoARcPSD| 38777299
9.2.1.1.- Nhiệt kế dãn nở.
Là dụng cụ o nhiệt ộ ược chế tạo dựa trên tính chất dãn nở khi nhiệt ộ tăng và co lại
khi nhiệt ộ giảm của một chất hoặc hai chất khác nhau (có thể là hai chất rắn : nhiệt kế
lưỡng kim , hoặc có thể là giữa chất lỏng và chất rắn như thủy tinh và thủy ngân hoặc
giữa một chất rắn và một chất khí).
a.- Nhiệt kế dãn nở chất lỏng.
Là dụng cụ o nhiệt ộ ược dùng sớm nhất và rất thông dụng hiện nay.
+ Nguyên tắc làm việc : dựa trên tính dãn nở của chất lỏng khi bị ốt nóng và co lại khi làm nguội, tức là : V = f ( t )
Nếu chọn to = 0 thì có công thức sau : Vt = Vo ( 1 + αt )
Phạm vi o nhiệt ộ từ -200 ÷ 1200 oC. + Cấu tạo :
Hình 9.1.- Cấu tạo nhiệt kế dãn nở chất lỏng.
1.- Bầu chứa chất lỏng ; 2.- Ống thủy tinh hình trụ ; 3.- Chất lỏng dãn nở ; + Ưu iểm :
- Đơn giản, ộ chính xác tương ối cao.
- Không cần thiết bị hỗ trợ.
- Không cần năng lượng ể hoạt ộng. + Nhược iểm :
- Dễ vỡ, dễ nhòe, ọc kết quả tại chỗ. - Quán tính nhiệt lớn. lOMoARcPSD| 38777299
- Không tự ghi kết quả, truyền kết quả i xa.
Trong công nghiệp phần lớn ược sản xuất loại nhiệt kế dùng chất lỏng Thủy ngân
(Hg). Tuy Hg có α không lớn nhưng nó có nhiều tính chất thích hợp, như : Ít lẫn tạp
chất, dẫn nhiệt tốt và nhanh chóng ạt tới trạng thái cân bằng nhiệt, không bám vào thủy
tinh, khó bị ôxy hóa, dễ chế tạo, nguyên chất, giữ dạng lỏng trong khoảng nhiệt ộ thông
thường (Hg ông ặc ở -39 oC và sôi ở 357 oC), phạm vi o nhiệt ộ rộng. Ở nhiệt ộ < 200
oC thì ặc tính dãn nở của Hg và t là quan hệ ường thẳng nên nhiệt kế thủy ngân ược
dùng nhiều hơn các loại khác.
Nhiệt kế thủy ngân nếu o nhiệt ộ < 100 oC thì trong ống thủy tinh không cần nạp
khí, khi o ở nhiệt ộ cao hơn và nhất là khi muốn nâng cao giới hạn o trên thì phải nâng
cao iểm sôi của nó bằng cách nạp khí trơ (N2) vào. Khí nén Nitơ có áp suất cao ảm bảo
cho Hg không bị bốc hơi bám dính vào thành ống thủy tinh khi nhiệt ộ vượt quá ộ sôi
của bản thân nó. Nhưng do Hg bị ông ặc ở -39 oC nên muốn o nhiệt ộ thấp hơn thường
thay Hg bằng những chất lỏng khác có nhiệt ộ ông ặc thấp hơn. Rượu ược dùng nhiều
nhất nhưng phải ược nhuộm màu ể dễ quan sát.
- Nếu nạp N2 với áp suất 20 bar thì o ến 500 oC.
- Nếu nạp N2 với áp suất 70 bar thì o ến 750 oC.
Người ta dùng loại này làm nhiệt kế chuẩn có ộ chia nhỏ, vạch chia ộ thường ến
0,1 oC (loại chính xác cao còn có vạch chia ến 0,01 oC) và thang o từ 0 ÷ 50° ; 50 ÷ 100
o và có thể o ến 600 oC. + Phân loại :
Nhiệt kế chất nước có rất nhiều hình dạng khác nhau nhưng :
- Xét về mặt thước chia ộ thì có thể chia thành 2 loại chính (hình 9.2) : . Hình chiếc ũa.
. Loại thước chia ộ trong. Hình 9.2.- lOMoARcPSD| 38777299
- Xét về mặt sử dụng thì có thể chia thành các loại sau :
. Nhiệt kế kỹ thuật : khi sử dụng phần uôi phải cắm ngập vào môi trường cần o
(có thể hình thẳng hay hình chữ L). Khoảng o - 30 ÷ 50°C ; 0 ÷ 50 ... 500
Độ chia : 0,5 oC , 1oC. Loại có khoảng o lớn ộ chia có thể 5 oC
. Nhiệt kế phòng thí nghiệm : có thể là 1 trong các loại trên nhưng có kích thước nhỏ hơn.
Chú ý : Khi o ta cần nhúng ngập ầu nhiệt kế vào môi chất ến mức ọc. *
Loại có khoảng o ngắn ộ chia 0,0001 ÷ 0,02 oC dùng làm nhiệt lượng
kế ể tính nhiệt lượng. *
Loại có khoảng o nhỏ 50 oC do ến 350 oC chia ộ 0,1 oC. *
Loại có khoảng o lớn 750 oC o ến 500 oC chia ộ 2 oC.
Ngoài ra : ta dùng nhiệt kế không dùng thủy ngân thang o - 190 oC ÷100 oC và
loại nhiệt kế ặc biệt o ến 600 oC
Trong tự ộng còn có loại nhiệt kế tiếp iểm iện. Các tiếp iểm làm bằng bạch kim (hình 9.3). Hình 9.3.-
Trong CN phải ặt nơi sáng sủa sạch sẽ ít chấn ộng thuận tiện cho ọc và vận hành.
Nhiệt kế có ường kính oạn ống hình trụ càng nhỏ thì ộ nhay càng cao. Ngoài ra
ộ nhạy còn phụ thuộc vào hệ số dãn nở thể tích của chất lỏng. Có thể tăng ộ nhạy bằng
cách tăng thể tích bình chứa chất lỏng nhưng cũng chỉ ến giới hạn nhất ịnh, ít khi ược
chế tạo nhiệt kế có thể tích bình chứa chất lỏng ến 1 cm3.
Do sản xuất hàng loạt lớn nên giá rẻ, ộ nhạy và ộ chính xác áp ứng yêu cầu o trong
công nghiệp nên nhiệt kế thủy tinh chất lỏng ược sử dụng rộng rãi. Nhưng do thủy tinh
rất giòn nên có hệ số dãn nở nhiệt thấp nên khi sử dụng cần tránh ưa vào nơi có nhiệt ộ
thay ổi ột ngột, trước khi ưa vào vị trí hay môi trường cần hơ nóng trước. Khi sử dụng
tránh va chạm hoặc làm rơi, sử dụng xong phải cho ngay vào ống hoặc hộp bảo vệ.
b.- Nhiệt kế dãn nở chất rắn. lOMoARcPSD| 38777299
Bất kỳ một vật chất khi bị ốt nóng thì nở ra. Ở ây không sử dụng sự thay ổi thể tích vì
rất khó xác ịnh ối với chất rắn mà sử dụng ộ dãn dài của chất rắn khi nhiệt ộ thay ổi, tức là :
Lt = Lto [ 1 + α ( t - to ) ] trong ó :
Lt và Lto - là ộ dài của vật ở nhiệt ộ t và to .
α - gọi là hệ số dãn nở dài của chất rắn.
Hệ số dãn nở dài của một số vật liệu : Vật liệu
Hệ số dãn nở dài α (1/ ộ) Nhôm (Al) ,238 . 0 10 4 ÷ 0,310 . 10 4 Đồng (Cu) ,183 . 0 10 4 ÷ 0,236 . 10 4 Cr - Mn 0 ,123 . 10 4 Thép không rỉ 0 ,009 . 10 4
H.kim Inva (64% Fe & 36% N) 0 ,00001 . 10 4
Đối với chất rắn ít dùng một kim loại mà dùng hai kim loại gọi là lưỡng kim, tức
là sử dụng hai kim loại khác nhau có ộ dãn dài theo nhiệt ộ là khác nhau.
Nhiệt kế dãn nở chất rắn thường có các dạng sau : - Nhiệt kế kiểu ũa.
Cấu tạo là một ống kim loại có α1 nhỏ và một chiếc ũa có α2 lớn (hình 9.4). Hình 9.4.- Nhiệt kế ũa.
- Nhiệt kế lưỡng kim (hình 9.5). lOMoARcPSD| 38777299
Hình 9.5.- Nhiệt kế lưỡng kim.
Giả sử : một nhiệt kế ược chế tạo bởi hai lá kim loại có hệ số dãn nở dài khác
nhau như hợp kim của Inva và Đồng. Hai lá kim loại ược ghép liền với nhau bằng cách
hàn hoặc cán ặc biệt thành một thanh lưỡng kim. Một ầu thanh lưỡng kim ược giữ cố
ịnh, ầu còn lại ể tự do và gắn với một tiếp iểm (hình 9.5). Khi nhiệt ộ tăng, do sự dãn
nở dài khác nhau của hai kim loại (Inva và ồng) nên thanh lưỡng kim bị cong về một
phía. Nhiệt ộ càng tăng thì ộ uốn cong càng lớn. Nếu bố trí trên ầu tự do một kim chỉ
thị và một bảng chia ộ ã ược xác ịnh bằng thực nghiệm ta sẽ ọc ược chính xác trị số
nhiệt ộ theo mũi tên của nhiệt kế.
Ngoài ra, nhiệt kế lưỡng kim còn ược chế tạo dưới dạng thanh uốn theo hình xoắn
ốc, ầu trong ược bắt cố ịnh vào thân dụng cụ o, còn ầu tự do ược gắn liền với uôi mũi
tên chỉ nhiệt ộ, mũi tên này quay trên một trục như kim ồng hồ (hình 9.6).
Hình 9.6.- Nhiệt kế lưỡng kim kiểu xoắn ốc.
Ưu iểm : sử dụng ơn giản, ộ chính xác áp ứng ược yêu cầu của công nghiệp nhưng
không nhạy bằng nhiệt kế chất lỏng.
Ví dụ : một thanh kim loại, có chiều dài lo , ở nhiệt ộ ban ầu to , sẽ bị dài ra một oạn ∆l
khi nhiệt ộ tăng lên một lượng ∆t . Độ tăng ∆l của thanh kim loại phụ thuộc vào chiều lOMoARcPSD| 38777299
dài ban ầu lo của thanh kim loại, ộ tăng nhiệt ộ ∆t và một hệ số ặc trưng cho mỗi kim loại theo quan hệ : ∆l = δ . lo . ∆t
trong ó : δ là hệ số ặc trưng cho từng kim loại, ở một nhiệt ộ nhất ịnh thì δ là hằng
số. Khi ó, chiều dài thanh kim loại ở nhiệt ộ nào ó có thể tính một cách ơn giản sau :
lt = lo + δ . lo . ∆t = lo . [ 1 + δ . ( t - to ) ]
∆t = t - to là ộ chênh lệch giữa nhiệt ộ ban ầu và nhiệt ộ thanh kim loại khi tăng nhiệt ộ.
Nếu chọn to = 0 oC thì hệ thức trên có dạng ơn giản quen thuộc : lt = lo ( 1 + δ . t )
khi ó δ chính là hệ số dãn nở dài của kim loại trên ơn vị chiều dài và ơn vị nhiệt ộ.
Với một khoảng chênh lệch nhiệt ộ lớn thì hệ số δ không thể coi như không ổi, vì thế
thay bằng hệ số dãn nở dài trung bình trong khoảng nhiệt ộ (to , t1) là : tb tt l t t 1o ol l 11 o o
Hệ số này phụ thuộc vào tính chất của kim loại. thực nghiệm ã o ược các giá trị của hệ
số dãn nở dài trung bình của một số kim loại thường gập ở nhiệt ộ từ 0 ÷ 100 oC như sau : Inva 1.10-6/oC Platin 8,8.10-6/oC Thép cacbon 11,7.10-6/oC Niken 13,3.10-6/oC Vàng 1404.10-6/oC Thép không rỉ 16.10-6/oC Bạc 19,19.10-6/oC Kẽm 32.10-6/oC
9.2.1.2.- Nhiệt kế áp lực.
a.- Cơ sở lý thuyết.
Thông qua việc o áp suất P trong môi trường kín tức là khi : V = const thì P = f ( t )
Nhiệt kế áp lực có các loại : chất lỏng, chất khí, hơi bão hòa. lOMoARcPSD| 38777299
Đối với nhiệt kế áp lực chất lỏng thì toàn bộ hệ thống ược ổ ầy chất lỏng, thường là Hg.
Đối với nhiệt kế áp lực hơi thì hệ thống ống kín ựng ầy chất lỏng dễ bay hơi như rượu êtylíc, ête êtylíc …
Đối với nhiệt kế áp lực khí thì trong nạp khí Nitơ hoặc Hêli.
Nhiệt kế áp lực hơi nước làm việc dựa vào sự thay ổi của áp suất hơi bão hòa theo nhiệt
ộ. Việc o nhiệt ộ chính là o áp suất và khoảng chênh lệch của áp suất lớn hơn khoảng
thay ổi nhiệt ộ nhiều. Nhiệt kế loại này rất nhạy và vạch khắc ộ trên thang chia ộ theo
một ường cong và khoảng cách các vạch chia càng lớn dần khi nhiệt ộ càng cao.
Đối với nhiệt kế áp lực chất lỏng hoặc chất khí thì mối quan hệ giữa áp suất (P) và
nhiệt ộ (t)o của môi trường o với chất lỏng hoặc chất khí ược diễn tả theo phương trình :
Pt - Po = β . Po . ( t - to )
trong ó : to = 20 oC po = 10 ÷ 30 Kg/cm2
Phương trình liên hệ giữa P và to của hơi bão hòa với môi trường là : dP L dt T( h l)
trong ó : L nhiệt hóa hơi γh
trọng lượng riêng của hơi γl
trọng lượng riêng của lỏng.
b.- Cấu tạo : Xem hình 9.7 lOMoARcPSD| 38777299
Hình 9.7.- Nhiệt kế áp lực. trong ó :
1.- Bầu nhiệt, chế tạo bằng hợp kim.
2.- Ống mao dẫn, chế tạo bằng ồng thau.
3.- Ống lò xo, chế tạo bằng ồng thau, có tiết diện enlíp. 4.- Thanh kim loại kép ;
5.- Hệ truyền ộng cơ học. 6.- Kim chỉ thị.
Toàn bộ 1, 2, 3 hợp thành một hệ thống kín hoàn toàn.
c.- Nguyên lý làm việc.
Khi cần o nhiệt ộ môi trường nào ó thì bầu nhiệt 1 ược ặt trong môi trường ó. Giả sử,
nhiệt ộ môi trường tăng lên, áp suất P trong hệ thống kín tăng lên. Do cấu tạo của ống
lò xo 3 có tiết diện enlíp nên ống 3 có su hướng biến thành tiết diện tròn khi áp suất
tăng, dẫn ến lò xo 3 sẽ cong hơn trước ể giữ vững chiều dài trong và ngoài tức là ể bảo
vệ chiều dài của lò xo 3, ầu tự do của lò xo 3 sẽ thay ổi vị trí của nó theo chiều cong
của lò xo và sẽ tác ộng lên hệ truyền ộng cơ học 5, làm cho kim chỉ thị 6 quay.
Sự thay ổi hình dáng của lò xo sẽ cho biết khi lực cản do biến dạng của lò xo cân bằng
với sự thay ổi áp suất tác ộng lên lên nó, lúc ó bộ phận chỉ thị se cho giá trị nhiệt ộ o ược.
Do hệ thống ược chế tạo khi nhiệt ộ môi trường là 20 oC nên khi nhiệt ộ môi trường
thay ổi, tức là khác so với iều kiện nhiệt ộ khi chế tạo thì thanh kim loại kép 4, sẽ bù lại
sự biến dạng do sự thay ổi của nhiệt ộ môi trường khác với khi chế tạo.
9.2.2.- Nhiệt kế iện trở.
Thiết bị dùng ể o, ếm, cảm nhận,…các ại lượng vật lý không iện thành các tín
hiệu iện gọi là cảm biến. Ví dụ nhiệt ộ là 1 tín hiệu không iện, qua cảm biến nó sẽ trở
thành 1 dạng tín hiệu khác ( iện áp, iện trở…). Sau ó các bộ phận xử lí trung tâm sẽ thu
nhận dạng tín hiệu iện trở hay iện áp ó ể xử lí.
Đối với các loại cảm biến nhiệt thì có 2 yếu tố ảnh hưởng trực tiếp ến ộ chính
xác ó là “Nhiệt ộ môi trường cần o” và “Nhiệt ộ cảm nhận của cảm biến”. Điều ó nghĩa
là việc truyền nhiệt từ môi trường vào ầu o của cảm biến nhiệt tổn thất càng ít thì cảm
biến o càng chính xác. Điều này phụ thuộc lớn vào chất liệu cấu tạo nên phần tử cảm
biến (cảm biến nhiệt ắt hay rẻ cũng do nguyên nhân này quyết ịnh). Đồng thời cũng rút
ra 1 nguyên tắc khi sử dụng cảm biến nhiệt ó là : Phải luôn ảm bảo sự trao ổi nhiệt giữa
môi trường cần o với phần tử cảm biến.
Một trong những tính chất lý học ược ứng dụng rộng rãi ể o nhiệt ộ là tính chất
của các dây dẫn và bán dẫn thay ổi iện trở theo nhiệt ộ, tùy chất liệu kim loại sẽ có ộ lOMoARcPSD| 38777299
tuyến tính trong một khoảng nhiệt ộ nhất ịnh. Bộ phận cơ bản của dụng cụ o dựa theo
nguyên tắc trên gọi là nhiệt kế iện trở.
Nguyên lý : Dựa trên sự thay ổi iện trở (trở kháng) của vật liệu theo nhiệt ộ.
Giã sử nhiệt kế iện trở có quan hệ giữa iện trở và nhiệt ộ là : Rt = Rto [ 1 + α( t - to )]
trong ó : α - Hệ số nhiệt iện trở ;
Rt và Rto - iện trở ở nhiệt ộ t và to.
Đó chính là một iện trở (bằng dây dẫn hay bán dẫn) mà sự phụ thuộc của iện trở
vào nhiệt ộ ta ã biết trước. Khi o, chỉ việc nhúng nhiệt kế iện trở vào môi trường o và
tiến hành o iện trở của nó là xác ịnh ược nhiệt ộ môi trường.
Nhiệt kế iện trở dùng o nhiệt ộ có thể o ược từ -200 oC ÷ 1000 oC với ộ chính xác cao.
Thực tế, khi nhiệt ộ o cao hơn 500 oC thường dùng cặp nhiệt iện.
Như vậy, chỉ cần căn cứ vào iện trở của nhiệt kế là có thể xác ịnh ược nhiệt ộ. Để ảm
bảo việc xác ịnh nhiệt ộ chính xác và chắc chắn thì vật liệu sử dụng ể chế tạo nhiệt kế
cần phải áp ứng ược một số yêu cầu cơ bản sau :
- Hệ số nhiệt iện trở phải lớn. Hệ số này tốt nhất là không ổi hoặc thay ổi theo nhiệt ộ
một cách ều ặn, không có ột biến. Trong khoảng nhiệt ộ làm việc, hệ số nhiệt iện trở
không ược phép triệt tiêu hoặc ổi dấu.
- Vật liệu chế tạo nhiệt iện trở phải có iện trở suất (ρ) lớn ể ảm bảo có iện trở ban ầu Ro
khá lớn mà kích thước nhiệt kế vẫn nhỏ.
- Vật liệu chế tạo nhiệt kế iện trở cần chịu ược tác ộng của môi trường xung quanh, ở
nhiệt ộ cao không thay ổi cơ tính, ặc biệt là diện tích.
- Dễ chế tạo, thay thế, dễ gia công cơ khí.
Chọn vật liệu làm NKĐT : ít chọn hợp kim vì hệ số nhiệt iện trở của nó nhỏ,
ngoài ra Ni và Fe mặc dù iện trở suất và α lớn nhưng ường ặc tính nhiệt ộ iện trở phức
tạp. Thường sử dụng Cu, Pt ường ặc tính nhiệt iện trở của chúng có dạng ường thẳng.
Đồng (Cu) có khoảng o từ -50 ÷ 80 oC,
Platin (Pt) có khoảng o từ - 200 ÷ 1000 oC. Ngoài ra còn sử dụng chất bán dẫn.
a.- Nhiệt kế iện trở Platin.
Platin là kim loại quý, bền hóa học, dễ chế tạo, nguyên chất.
Điện trở suất của Pt : ρo = 0,0981.10-6 Ωm
Platin cho phép nung ến 1200 oC mà không bị ôxy hóa hay nóng chảy. Platin có ộ nhạy
cao, dải o nhiệt ộ ược dài. Phương trình chuyển ổi (quan hệ nhiệt ộ - iện trở) của nhiệt
kế iện trở Platin phi tuyến và có dạng : -
Trong khoảng nhiệt ộ từ 0 ÷ 660 oC : lOMoARcPSD| 38777299 Rt = Ro ( 1 + A.t + B.t2 ) -
Trong khoảng nhiệt ộ từ -180 ÷ 0 oC :
Rt = Ro [ 1 + A.t + B.t2 + C.( 100 - t )3 ] trong
ó : Ro là iện trở ở 0 oC.
A, B, C là các hằng số, và có các giá trị : A = 3,97.10-3 1/oC B = -5,85.10-7 1/oC C = -4,22.10-22 1/oC
Đường kính dây Platin ược sử dụng ể chế tạo nhiệt kế là : d = 0,05 ÷ 0,07 mm, tương
ứng có ρ = 0,1 Ωmm2/m. Nhiệt ộ o cực ại là tmax = 500 oC. Nếu o nhiệt ộ lớn hơn thì
ường kính dây phải khác.
Độ nguyên chất Pt ược xác ịnh bằng tỷ số
Thường sử dụng Pt có ộ nguyên chất 1,3925 ÷ 1,390 ể làm nhiệt kế iện trở.
Nhiệt kế iện trở Pt trong công nghiệp ược sản xuất và chia ộ theo tiêu chuẩn và lấy Ro
ở nhiệt ộ 0 oC của Pt.
Ro = 1 ; 5 ; 10 ; 50 ; 100 ; 200 ; 500 ; 1000 Ω. Điện trở càng cao ộ nhạy càng cao. Ưu iểm của Platin : -
Không bị ăn mòn, dẻo nên cho phép tạo thành những sợi mảnh ến 1,25 μm
mà không có vật liệu nào có thể thay thế ược. -
Quan hệ Rt = f ( t ) phi tuyến nhưng ổn ịnh cao.
Platin không dùng ược trong các môi trường khử ôxy (than, hơi Silic, Kali, Natri …).
b.- Nhiệt kế iện trở ồng.
Cu là vật liệu dẫn iện tốt. Điện trở suất ρo = 0,0155.10-6 Ωm
Dễ kiếm, nguyên chất, dễ gia công, rẻ nhưng ở nhiệt ộ cao dễ bị oxy hóa.
Đồng thu ược bằng phương pháp iện phân cho phép ốt nóng ến 180 oC (không bị
ôxy hóa) và ó cũng là giới hạn sử dụng trên của nhiệt kế iện trở ồng.
Phương trình chuyển ổi của nhiệt kế iện trở ồng trong khoảng nhiệt ộ từ 50< t <
180°C thực tế là tuyến tính, có dạng : Rt = Ro ( 1 + α.t )
trong ó : α là hệ số nhiệt ộ của nhiệt iện trở và : α = 4,3.10-3 1/oC t là nhiệt ộ Ro là iện trở ở 0 oC. lOMoARcPSD| 38777299
Độ nguyên chất của Cu dùng làm NKĐT là = 1,426 , nó có ặc iểm chỉ o nhiệt ộ
môi trường không ăn mòn và không có hơi ẩm ể tránh oxy hóa.
Độ sai số cho phép là 1%.
Khi iện trở Ro chưa biết, dùng biểu thức sau : t ) ( 2 R2 = R1 . t1
trong ó : R1 , R2 là iện trở của nhiệt kế iện trở ở t1 , t2
τ = 1 là hằng số phụ thuộc vào vật liệu, ối với ồng thì τ = 234 oC.
Để tính toán iện trở R2 ở nhiệt ộ t2 bất kỳ theo công thức trên chỉ cần biết iện trở R1 ở nhiệt ộ t1 .
Đồng có iện trở suất nhỏ hơn Platin và ρ = 0,017 Ωmm2/m, do ó khi chế tạo nhiệt kế
iện trở phải có chiều dài khá lớn.
Độ bền cơ học của ồng cũng nhỏ hơn Platin nên ường kính dây phải lớn (thường d = 0,1 mm).
Đồng rẻ, dễ kéo dây, dễ chế tạo nguyên chất.
c.- Nhiệt kế iện trở Niken.
Niken thường ược dùng trong khoảng nhiệt ộ từ 250 ÷ 300 oC. Ở nhiệt ộ cao hơn, ặc
tính Rt = f ( t ) không ơn trị.
Trong khoảng nhiệt ộ từ 0 ÷ 100 oC ặc tính như của ồng, ứng với : α = 5.10-3 1/oC
Các tính chất của Niken phụ thuộc nhiều vào tạp chất, quá trình thoái nhiệt.
Ưu iểm của Niken : iện trở suất cao (gấp 5 lần ồng), hệ số nhiệt ộ lớn cho phép sử dụng
trong các việc chế tạo loại nhiệt kế iện trở có kích thước nhỏ.
d.- Cảm biến nhiệt iện trở bán dẫn.
Nguyên lý : sự phân cực của các chất bán dẫn bị ảnh hưởng bởi nhiệt ộ tức là dựa
trên mức ộ phân cực của các lớp P-N tuyến tính với nhiệt ộ môi trường.
Quan hệ nhiệt ộ - iện trở : RT = A.e /T trong ó : A - hằng số phụ thuộc vào
tính chất vật lý của bán dẫn, kích thước và hình lOMoARcPSD| 38777299 dáng của iện trở.
β - hằng số phụ thuộc vào tính chất vật lý của bán dẫn.
T - nhiệt ộ tuyệt ối.
e - cơ số logarit tự nhiên.
A và β ều không ổn ịnh nên ta có thể tính theo α = ( -2,5% + -4%)/oC.
Thiết bị cảm biến nhiệt bán dẫn là các loại cảm biến ược chế tạo từ những chất
bán dẫn (hình 9.8). Có các loại như : Diode, Transistor, IC.
Ưu iểm : Chất bán dẫn có ộ nhạy cao, chống nhiễu tốt, mạch iện xử lý ơn giản,
kích thước của ầu nhiệt kế iện trở nhỏ, dễ chế tạo, rẻ tiền nên ược sử dụng ngày càng nhiều.
Nhược : Khi cấu tạo òi hỏi nguyên chất cao (vì tránh sai số lớn), không chịu ược
nhiệt ộ cao và kém bền.
Hình 9.8.- Thiết bị cảm biến nhiệt bán dẫn.
Ứng dụng nhiều trong việc o nhiệt ộ không khí. Sử dụng trong các thiết bị o và
trong bảo vệ các mạch iện tử. Tầm o : - 50 ÷ < 150 oC. Lưu ý khi sử dụng : -
Vì ược chế tạo từ các thành phần bán dẫn nên cảm biến nhiệt Bán Dẫn kém
bền, không chịu nhiệt ộ cao. Nếu vượt ngưỡng bảo vệ có thể làm hỏng cảm biến. -
Cảm biến bán dẫn mỗi loại chỉ tuyến tính trong một giới hạn nào ó, ngoài
dải này cảm biến sẽ mất tác dụng. Hết sức quan tâm ến tầm o của loại cảm biến này ể ạt ược sự chính xác. -
Loại cảm biến này kém chịu ựng trong môi trường khắc nghiệt : Ẩm cao,
hóa chất có tính ăn mòn, rung sốc va chạm mạnh.
+ Mạch o và chống sai số (hình 9.9) : lOMoARcPSD| 38777299
Hình 9.9.- Mạch o và cách chống sai số của nhiệt iện trở bán dẫn. + Ứng dụng và sai số : -
Sai số của nhiệt iện trở bán dẫn chủ yếu là do sự thay ổi iện trở ường dây
khi nhiệt ộ môi trường thay ổi. -
Điện trở ường dây có thể ạt tới 5 Omh trong khi iện trở của chuyển ổi từ vài trăm Omh. -
Ngoài ra dòng iện chạy qua iện trở gây nóng cũng làm cho iện trở tăng và
gây ra sai số. Thường chọn dòng khoảng vài mA. -
Ứng dụng của nhiệt iện trở bán dẫn (loại NTD, RTD …) chủ yếu o nhiệt
ộ, o các ại lượng không iện như : o sự di chuyển, áp suất, nồng ộ một số chất khí.
.- Cảm biến nhiệt iện trở oxit kim loại (Thermistor).
Cấu tạo : Thông thường ược chế tạo từ hốn hợp các oxit kim loại : Mangan,
Nickel, Cobalt … (MgO, MgAl2O4, Mn2O3, Fe3O4, Co2O3, NiO, ZntiO4).
Được cấu tạo từ hổn hợp các bột ocid. Các bột này ược hòa trộn theo tỉ lệ và khối
lượng nhất ịnh sau ó ược nén chặt và nung ở nhiệt ộ cao. Mức ộ dẫn iện của hổn hợp
này sẽ thay ổi khi nhiệt ộ thay ổi. Các dây nối bằng kim loại ược hàn tại hai iểm trên bề
mặt và ược phủ bằng một lớp kim loại (hình 9.10). lOMoARcPSD| 38777299 -
Có hai loại thermistor : Hệ số nhiệt dương PTC- iện trở tăng theo nhiệt ộ;
Hệ số nhiệt âm NTC - iện trở giảm theo nhiệt ộ. Thường dùng nhất là loại NTC. -
Thermistor chỉ tuyển tính trong khoảng nhiệt ộ nhất ịnh 50 ÷ 150 oC, do
vậy người ta ít dùng ể dùng làm cảm biến o nhiệt. Chỉ sử dụng trong các mục ích bảo
vệ, ngắt nhiệt. Cái Block lạnh nào cũng có một vài bộ gắn chặt vào cuộn dây ộng cơ. Lưu ý khi sử dụng : -
Tùy vào nhiệt ộ môi trường nào mà chọn Thermistor cho thích hợp, lưu ý
hai loại PTC và NTC (PTC là thường óng/ NTC là thường hở ). Có thể test dễ dàng với ồng hồ VOM. -
Nên ép chặt vào bề mặt cần o. -
Tránh làm hỏng vỏ bảo vệ. -
Vì biến thiên iện trở nên không quan tâm chiều ấu dây.
Hình 9.10.- Thiết bị cảm biến nhiệt Thermistor.
Nguyên lý : thay ổi iện trở khi nhiệt ộ thay ổi.
Hình dáng của nhiệt kế iện trở ôxýt cho trên hình 9.11. -
Ưu iểm : Bền, rẽ tiền, dễ chế tạo. -
Khuyết iểm : Dãy tuyến tính hẹp. - Dải o : 50oC -
Ứng dụng : Làm các chức năng bảo vệ, ép vào cuộn dây ộng cơ, mạch iện tử. lOMoARcPSD| 38777299
Hình 9.11.- Hình dáng nhiệt kế iện trở oxit và mạch o.
e.- Chế tạo nhiệt kế iện trở.
Đối với các loại nhiệt kế iện trở trên thường ã chế tạo có iện trở ban ầu Ro lớn,
chính là ể giảm sai số trong quá trình o vì khi o nhiệt kế iện trở ược nối với mạch o
bằng dây dẫn ồng, bản thân dây dẫn ồng cũng có sự thay ổi iện trở theo sự thay ổi của nhiệt ộ.
Mặt khác, khi chế tạo mà có iện trở ban ầu quá lớn thì hạn chế ược sai số nhưng òi hỏi
dây phải nhỏ ể không làm tăng kích thước, nhưng như vậy sẽ làm giảm ộ bền cơ học
của cuộn dây và cuộn dây dễ bị nung nóng bởi dòng iện lại gây sai số phụ. lOMoARcPSD| 38777299
Hình 9.12.- Dạng nhiệt kế iện trở.
Vì vậy ể ảm bảo kết hợp các yêu cầu trên, thường chế tạo các nhiệt kế iện trở có iện trở ban ầu :
- Với ồng : Ro = 53 và 100 Ω
- Với Platin : Ro = 46 và 100 Ω.
Bộ phận chủ yếu của nhiệt kế iện trở là lõi. Lõi có hai dạng cơ bản là : loại dây
quấn và loại màng mỏng (hình 9.12 và 9.13). a) b) c)
Hình 9.13.- Các dạng nhiệt kế iện trở.
a) Cấu tạo nhiệt kế iện trở (bộ phận cảm biến) ; b) Lõi màng mỏng ; c) Lõi dây quấn.
l) Miếng ngăn mica ; m) Ống silica ; n) Lõi mica ; o) Dây chì ; p) Dây Platin. lOMoARcPSD| 38777299
1) Dây platin ; 2) Gốm cách iện ; 3) ống platin ; 4) Dây nối ; 5) Sứ cách iện ; 6) Trục gá ; 7)
Cách iện ; 8) Vỏ bọc ; 9) Xi măng.
Lõi dạng dây quấn là một trụ tròn trên ó quấn cuộn dây iện trở. Lõi phải có tính
cách iện cao, ộ bền cơ học lớn, chịu nóng và không gây ảnh hưởng có hại ến iện trở.
Lõi dạng màng mỏng ược chế tạo thành những phiến mỏng, loại trên ó gắn cuộn
dây iện trở hoặc trên rìa có răng cưa ể quấn dây iện trở.
Lõi thường ược chế tạo bằng : - Mica khi t < 500 oC.
- Thủy tinh khi t > 500 oC. - Nhựa khi t < 100 oC.
Các dây dẫn nối dây iện trở ở ầu nhiệt kế không ược gây ảnh hưởng có hại ối với
vật liệu làm iện trở, không ược phát sinh suất iện ộng với dây iện trở.
Chiều dài của nhiệt kế iện trở tùy thuộc vào kích thước cụ thể của nơi cần o nhiệt
ộ, nhưng chiều sâu nhúng vào môi trường o ối với tất cả các loại nhiệt kế iện trở không nhỏ hơn 150 mm.
Không ặt nhiệt kế ở nơi có chấn ộng, rung ộng, va chạm. Vị trí ặt tốt nhất là theo
hướng thẳng ứng. Khi buộc phải ặt theo hướng ngang thì phải quay ổ ấu dây xuống
dưới ể tránh nước lọt vào. Khi o ở ường ống có dòng khí hoặc nước chảy qua thì vị trí
ầu o cần ặt quá tâm ống từ 50 ÷ 70 mm (hình 9.14).
Bao nhiệt phải ặt ở tâm dòng chất lỏng với ộ sâu quy ịnh.
Nếu ường kính ống ựng môi chất lớn thì ta ặt nhiệt kế thẳng ứng.
Nếu o môi chất có nhiệt ộ và áp suất cao thì cần phải có vỏ bảo vệ.
Nếu nhiệt ộ t < 150 oC thì ta bơm dầu vào vỏ bảo vệ.
Nếu nhiệt ộ cao hơn thì ta cho mạt ồng vào. lOMoARcPSD| 38777299
Hình 9.14.- Lắp ặt nhiệt kế iện trở.
f.- Các cách o iện trở Rt .
f.1.- Dùng cầu cân bằng iện trở :
Sử dụng phương pháp gọi là o " Số không ".
Sơ ồ cầu có dạng : hình 9.15 .
trong ó : R1 là biến trở con chạy, dùng ưa cầu về trạng thái cân bằng,
R2 , R3 là iện trở cố ịnh, ược chế tạo bằng manganin,
Rt là nhiệt kế iện trở, thay ổi theo nhiệt ộ,
Rd là iện trở của dây nối nhiệt kế iện trở với dụng cụ o, Đo là Không kế.
Ở iều kiện cân bằng ta có biểu thức : Uab = 0
Lúc này Không kế chỉ iểm " 0 " và ta có thể viết : a R R 1 2 E n R 3 Ð b o R d Rd R t
Hình 9.15.- Sơ ồ cầu cân bằng iện trở hai dây dẫn. R1 . R3 = R2 ( Rt + Rd ) R R R Rút ra : R .( ) 2 t d 1 = R3 lOMoARcPSD| 38777299
Do R2 , R3 = const , Rd cũng cố ịnh nên R1 tương ứng với mỗi trị số của Rt . Vì thế
khi chế tạo, sao cho trị số R1 hay chính là Rt có thể phản ánh ược trên thang chia ộ vì
Rt là hàm số của nhiệt ộ. Muốn vậy thì iện trở R1 phải phân bố ều theo chiều dài của nó.
Trong mạch cầu do có Rd nên cũng làm cho iện trở của cầu thay ổi khi nhiệt ộ thay ổi
và dẫn ến kết quả o sai khác. Để hạn chế ảnh hưởng của Rd thường không chế tạo loại
cầu cân bằng hai dây dẫn mà chế tạo loại cầu cân bằng ba dây dẫn. Sơ ồ cầu ba dây dẫn cho trên hình 9.16 .
Hình 9.16.- Sơ ồ cầu cân bằng iện trở ba dây dẫn.
Khi cầu ở trạng thái cân bằng thì Uab = 0, ta sẽ có :
R3 . ( R1 + Rd ) = R2 . ( Rt + Rd ) Suy ra : R1 = R R R 2(t d)
R R3.d = R R2.d R R3.d R2.Rt R3 R3 R3
Khi chế tạo sao cho R2 . Rd = R3 . Rd ể cho tỷ số : R R R R . . 2 d 3 d ≈ 0 R3
Như vậy, R1 chỉ còn phụ thuộc vào Rt , lúc này sai số kết quả o ược loại trừ do ảnh hưởng của Rd .
Có các sơ ồ cầu có thể dùng.
f.1.1.- Cầu cân bằng 1 : hình 9.17. lOMoARcPSD| 38777299 E R d R 2 R 3 a b G R 1 R d R d R t Hình 9.17.-
Khi cầu ở trạng thái cân bằng : R R R R R 3(1 d) 2. d
R2 ( Rd + Rt ) = R3 ( R1 + Rd ) ⇒ Rt = R2
Ta thường lấy R2 = R3 ⇒ Rt = R R R R 3. 1 3.d R R2. d . R2 Vậy : Rt = R1
Người ta có thể xác ịnh R
, ảnh hưởng của dây dẫn là không t nhờ ọc biến trở R1 áng kể .
f.1.2.- Cầu cân bằng 2 : hình 9.15 .
Đối với mạch này ở iều kiện cân bằng ta có :
(r2 + R2).(Rd+Rt) = R3.(r1 + R1 + Rd) Suy ra : Rt = R r R R 3( 1 1 d) R rd( 2 R2) r2 R2 R r 3( 1 2
R RR1 2d) Rd Rt = r
Thường bố trí sao cho R3 và R2 >> r2max Rt = r1 + R1
Nhược : phải iều chỉnh biến trở r1 bằng tay, sau ó phải tính toán ra kết quả. lOMoARcPSD| 38777299
Do ó nên sử dụng sơ ồ 9.18 sẽ chính xác hơn nhưng tốn dây hơn. E R d c R 2 R 3 G b a r 2 r 1 R 1 R d R d R t d Hình 9.18.-
f.1.3.- Cầu không cân bằng : Hình 9.19. Hình 9.19.-
Khi tiến hành o ta óng cầu dao sang vị trí Đ => IM = Uab.R1.R3 - R2.Rt.K
Trong ó K = RM ( R1 + Rt ) ( R2+ R3) + R2 . R3 (R1 + Rt )+ R1 . Rt ( R2+ R3)
(ở công thức trên Rd không ảnh hưởng ến kết quả o nên không viết).
Nhận xét : Quan hệ IM & Rt là không phải ường thẳng. Muốn xác ịnh Rt phải cho
Uab là không ổi. Phải giữ Uab cố ịnh nên phải dùng R , trong thực tế ít dùng vì phức tạp
và hơn nữa cần có thêm mA.
f.1.4.- Cầu cân bằng iện tử tự ộng : hình 9.20 . lOMoARcPSD| 38777299 PD R p m R c 1 a U d R BKÐ 2 R 3 ÐT R d R d Rd b R t Hình 9.20.-
Sự cân bằng của cầu ược thực hiện bằng cách thay ổi Rp nằm trong nhánh cb có
chứa Rt nếu hiệu iện thế các ỉnh c,d của cầu không bằng nhau thì có dòng qua ường
chéo này và qua BKĐĐT tín hiệu ra từ BKĐ làm ộng cơ thuận nghịch ( ộng cơ ảo chiều)
quay và làm thay ổi vị trí cần gạt trên Rp cho ến khi cầu cân bằng, Rp ược tính toán và
chế tạo sao cho khi nhiệt ộ thay ổi trong khoảng o thì cần gạt chạy từ ầu này ến ầu kia của biến trở.
Đại lượng m xác ịnh vị trí cần gạt có thể xác ịnh theo công thức : m = ∆.R
=> m : Tỷ lệ với ộ biến ổi R t.R2.Rp.(R2 + R3) t . Nhận xét :
- Số chỉ cầu không phụ thuộc vào iện áp U.
- Số chỉ phụ thuộc tuyến tính vào sự biến ổi của tham số cần o.
- Thực hiện phép o tự ộng.
- Sơ ồ mắc 3 dây cho phép loại bỏ iện trở của dây dẫn.
- Có thêm các bộ KĐĐT và ộng cơ thuận nghịch ( ảo chiều).
- Khó o ược iện trở nhỏ.
f.2.- Dùng Lôgômmét ( Tỷ số kế ).
f.2.1.- Sơ ồ cấu tạo : hình 9.21 . Trong sơ ồ :
1, 2 là khung dây, ược gắn chặt vào nhau dưới một góc nhọn θ . Hai khung dây
có thể ồng thời quay xung quanh một trục, trên trục có gắn một lò so (lực cản của lò so
rất yếu). Hai khung dây ược ặt trong một từ trường không ều của một nam châm vĩnh
cửu. Cường ộ từ trường B giảm dần từ tâm ra hai bên. lOMoARcPSD| 38777299 I M 1 1 I 2 N S R1R2 M 2 E n R d R t Hình 9.21.-
R1 , R2 là iện trở phụ.
Rd là iện trở dây ; Rt là nhiệt kế iện trở.
En là iện áp nguồn. Thường là pin khô hay ắc quy có U = 4 V.
f.2.2.- Nguyên tắc làm việc :
Khi hai khung dây ặt trong từ trường thì trong mỗi khung có một dòng iện chạy
qua. Mỗi khung sẽ sinh ra một moment quay và ược tính :
M1 = C . n1 . S1 . B1 . I1 . cosα1
M2 = C . n2 . S2 . B2 . I2 . cosα2
trong ó : α là góc tạo bởi giữa ường sức từ và khung dây.
Thường chế tạo hai khung dây như nhau nên :
C . n1 . S1 = C . n2 . S2 = C
Do ó : M1 = C . B1 . I1 . cosα1 M2 = C . B2 . I2 . cosα2
Khi chế tạo sao cho hai môment có chiều ngược nhau. Giả sử có M1 > M2 thì hai khung
dây ều quay theo chiều kim ồng hồ, như vậy, khung dây 1 i về hướng giảm cường ộ từ
trường, còn khung dây 2 i về hướng tăng cường ộ từ trường, do ó mà M1 giảm, còn M2
tăng. Đến một lúc nào ó thì M1 = M2 và ây chính là iều kiện cân bằng của hai khung
dây trong từ trường và lúc này hai khung dây ngừng quay. Điều kiện cân bằng : lOMoARcPSD| 38777299
C . B1 . I1 . cosα1 = C . B2 . I2 . cosα2 I 1 B2.cos 2 .cos I2 B1 1 B .cos 2
2 là hàm số phụ thuộc vào giá trị góc quay của hai khung dây so với vị trí B .cos 1 1
ban ầu của nó, tức là : I B .cos 1 2 2 = f ( φ ) .cos I2 B1 1
Nhưng cos 2 phụ thuộc vào góc quay φ rất ít. cos 1 I
Hay φ = f ( 1 ) mà ta lại biết : I2 E I n 1 = Rk R1 E I n 2 = Rk R2 Rd Rt
Thay vào có : I1 = Rk R2 Rd Rt ( * ) I2 Rk R1
Trong biểu thức ( * ) thì Rk , R1 , R2 , Rd là không thay ổi, chỉ có Rt thay ổi theo nhiệt ộ. Do ó : I
φ = f ( 1 ) = f ( Rt ) = f ( t ) I2
Từ kết luận trên ta nhận thấy góc quay φ không phụ thuộc vào En nên sự thay ổi của
nguồn ít ảnh hưởng ến kết quả o. lOMoARcPSD| 38777299
Nếu En thay ổi nhiều quá thì không ược, vì trên khung dây có bố trí hai lò so ể kéo
khung dây về vị trí ban ầu nên khi nhiệt ộ thay ổi thì M1 , M2 cũng thay ổi và M1 , M2
>> Mc và ít ảnh hưởng, nhưng còn nhiệt ộ thay ổi nhiều thì M1 , M2 sẽ thay ổi nhiều,
do ó sẽ làm ảnh hưởng tới kết quả o.
Ta nhận thấy Rd cũng sẽ thay ổi khi nhiệt ộ thay ổi khi mà ta có sơ ồ như trên. Để giảm
sự thay ổi của Rd ta dùng sơ ồ ba ầu dây (hình 9.22). Việc bố trí như vậy, khi có sự thay
ổi của Rd thì sự thay ổi này sẽ ồng thời i về cả hai khung dây, nên ảnh hưởng của sự
thay ổi của Rd sẽ giảm.
Thường chế tạo sao cho Rk của hai khung dây như nhau ể khi có sự thay ổi của
Rk và sự thay ổi của nhiệt ộ thì sẽ không làm ảnh hưởng tới kết quả o. E n R d R t Hình 9.22.-
f.2.3.- Sơ ồ lôgômmét (tỷ số kế) ặt trong cầu không cân bằng : hình 9.23 . d b
Hình 9.23.- Sơ ồ tỷ số kế ặt trong cầu không cân bằng. lOMoARcPSD| 38777299
Phối hợp tỷ số kế với cầu iện không cân bằng thì sẽ ược một công cụ o có nhiều
tính năng tốt hơn loại tỷ số kế ơn giản trên ể dùng trong công nghiệp. R ). Nhậ
KT dùng ể kiểm tra sự chính xác ban ầu của lôgômmét ( RKT = Rt n xét :
Dùng cầu không cân bằng nhằm tăng tỷ số dòng qua 2 khung i1’ và i1’’ . (Do khi
các dòng i1’ và i1’’ thay ổi theo nhiệt ộ ) => ộ nhạy cao hơn.
Nhờ cầu iện cho dòng iện không cân bằng i qua nên khi i1’ và i1’’ thay ổi thì tổng
số i1’ và i1’’ tăng.
f.3.- Dùng iện thế kế và iện trở chuẩn : hình 9.24.
Trong sơ ồ o hình 9.21, iện trở chuẩn Rc và iện trở o Rt ược mắc nối tiếp và dùng
iện thế kế ể o iện áp Uc và Ut. E R d R c R t ÐTK Hình 9.24.-
Uc = Rc.i ; Ut = Rt.i => Rt = Ut.Uc.Rc
Phương pháp này tương ối chính xác ược dùng trong phòng thí nghiệm.
9.2.3.- Nhiệt kế nhiệt iện. a.- Nguyên lý.
Biến tín hiệu nhiệt thành tín hiệu iện dựa trên hiện tượng nhiệt iện.
Hiện tượng nhiệt iện : nếu có hai dây dẫn A, B có bản chất khác nhau, ược nối
lại với nhau tại hai ầu thành một mạch tròn (hình 9.25.a) thì trong mạch tròn sẽ xuất
hiện dòng iện, hiện tượng này là do có sự khuếch tán iện tử sang nhau. Giả sử nhiệt ộ lOMoARcPSD| 38777299
tại hai ầu nối lần lượt là t , t (t ≠ t ) sẽ sinh ra hai sức iện ộng là e o o
AB(t) và eAB(to). Trên
bản thân từng dây dẫn cũng có sự khuếch tán iện tử nên cũng sinh ra sức iện ộng và ký
hiệu là eA(t, to) và eB(t, to). Nếu coi chiều dòng iện chạy trong hai dây dẫn A, B như
hình 9.25.a thì theo ịnh luật Kirhof ta viết ược biểu thức : E ) hoặc
AB(t, to) = eAB(t) - eA(t, to) - eAB(to) + eB(t, to) = eAB(t) - eAB(to
có thể viết tổng quát lại là : E(t, to) = e(t) - e(to) a) b)
Hình 9.25.- Hiện tượng nhiệt iện.
Mạch như vậy gọi là chuyển ổi nhiệt iện hay là cặp nhiệt iện.
Nếu ta giữ to = const thì E(t, to) chỉ còn phụ thuộc vào nhiệt ộ ầu làm việc hay còn
gọi là ầu nóng t tức là E(t, to) = f(t) và nó không phụ thuộc vào cách nối các iện cực
nhiệt (hàn chẩy, hàn ắp, …). Do ó khi o nhiệt ộ môi trường chỉ cần nhúng ầu nóng vào
và giữ sao cho ầu to cố ịnh và dùng một dụng cụ nào ó ể o sức iện ộng ó (9.25.b).
Dụng cụ dùng o sức iện ộng có thể lắp theo hai cách : hình 9.26. a) b)
Hình 9.26.- Lắp dụng cụ o sức iện ộng. lOMoARcPSD| 38777299 -
Lắp dụng cụ o trực tiếp ở vị trí của ầu tự do to (hình 9.25b). Việc lắp
như vậy không có ảnh hưởng gì ến kết quả o. Điều này ược chứng minh như sau :
Giả sử thay dụng cụ o bằng một oạn dây (hình 9.26b), theo ịnh luật Kirhof ta viết :
EABC (t, to) = eAB(t) + eBC (to) + eCA( to)
mà eBC (to) + eCA (to) = - eAB (to) = eBA (to) ⇒ E ). Vậy s ABC ( t, to) = EAB ( t, to
sinh ra không phụ thuộc vào dây dẫn thứ 3.
Khi nối vào hai ầu của hai dây kia có nhiệt ộ không ổi (to). -
Lắp dụng o ở giữa (hình 9.26a). Thực tế thì sử dụng bất kỳ ở dây
nào cũng ược. Điều này ược chứng minh như sau :
EABC ( t, to) = eAB (t) + eBC ( t1) + eCB ( t1) + eBA (to) = EAB (t ,to)
Chú ý : - Khi nối cặp nhiệt với dây dẫn thứ 3 thì những iểm nối phải có nhiệt ộ bằng nhau. -
Vật liệu cặp nhiệt phải ồng nhất theo chiều dài.
b.- Các cực nhiệt iện.
Một dây dẫn trong một cặp nhiệt iện gọi là cực nhiệt iện. Tất cả các dây dẫn ều
có thể dùng làm cực nhiệt iện. Việc dùng vật liệu ể chế tạo cặp nhiệt iện cần ảm bảo các yêu cầu sau : -
Quan hệ giữa nhiệt ộ và sức iện ộng nhiệt iện là một hàm ơn trị tức
suất iện ộng sinh ra biến ổi theo ường thẳng ối với nhiệt ộ. -
Có tính chất nhiệt iện không ổi theo thời gian, chịu ược nhiệt ộ cao
có ộ bền hóa học, không bị khuyếch tán và biến chất. -
Độ dẫn iện lớn, hệ số nhiệt ộ iện trở nhỏ. -
Có trị số sức iện ộng nhiệt iện lớn. -
Phải ồng chất và dễ chế tạo. -
Dễ kéo dây hay dễ chế tạo cơ học ể có khả năng sản xuất hàng loạt. - Rẻ tiền.
Có nhiều loại dây áp ứng ược các yêu cầu trên. Dây có ưu iểm nhiều hơn cả là Bạch kim (Platin).
Các loại dây thường ược sử dụng làm cực nhiệt iện là : lOMoARcPSD| 38777299 -
Bạch kim (Pt) : dễ chế tạo ồng chất, chịu ược nhiệt ộ cao, thường sử
dụng làm dây chuẩn. Khi chế tạo cặp nhiệt phải dựa vào phương trình E = f ( t ),
vì thế dung dây Bạch kim làm chuẩn và em các dây khác so với dây chuẩn. -
Dây Crômen (98% Ni, 10% Cr, 1% Fe). -
Dây Platinôrô i (90% Pt, 10% Rd). -
Dây Alumen (94% Ni, 2% Al, 2,5% Mn, 1% Si, 0,5% Fe). - Dây Côpen (57% Cu, 43% Ni). -
Dây Constantan (60% Cu, 40% Ni).
Có thể chế tạo bất kỳ cặp nhiệt iện nào ó tức là lấy hai dây cực ghép lại với nhau.
Một số cặp nhiệt iện thông thường : -
Cặp Platin - Platinôrô i (Pt - PtRh) : là hợp kim quý, ắt tiền, có ộ
chính xác cao vì chế tạo ược ồng chất, chịu ược nhiệt ộ cao, thực tế dung làm cặp nhiệt mẫu.
Nếu o với thời gian ngắn hạn là 1600oC. Nếu o với thời gian dài hạn là 1300oC.
Suất iện ộng sinh ra ở 1600oC là 16,71 mV.
Có thể o ược ở môi trường ôxy hóa và trung tính. Không o ược ở môi trường khử vì iện cực này nóng.
Đường ặc tính là phi tuyến → nên thường sử dụng ể o nhiệt ộ lớn.
Sai số của cặp nhiệt này khi to < 300oC là 0,01 mV. Khi nhiệt ộ ˃ 300oC thì sai số ược xác ịnh :
∆ε = ± [ 0,01 + 2,2 . 10-5 ( t - 300 ) ]
Dây dùng chế tạo cặp nhiệt thường có ường kính 0,5 mm. Thời gian sử dụng 1000 ến 2000 giờ.
Giá thành cao. Có thể phục hồi và chế tạo lại. -
Cặp Crômen - Alumen : ây là loại cặp nhiệt ược sử dụng nhiều nhất trong thực tế.
Điện cực dương ( + ) ược chế tạo là Crômen, iện cực âm ( - ) là Alumen. Do
Alumen có từ tính, Crômen không có từ tính, nhờ vậy dễ dàng phân biệt iện cực.
Giới hạn o ngắn hạn : 1300oC. Giới hạn o dài hạn : 1000 ÷ 1100oC.
Rất bền trong môi trường ôxy hóa. Môi trường hoàn nguyên không bền.
Suất iện ộng sinh ra ở to = 1300oC laf 52,4 mV.
Đường ặc tính là gần tuyến tính nên dung o hiệu nhiệt ộ.
Dây chế tạo cặp nhiệt có ường kính 3 mm.
Sai số cặp nhiệt khi to < 300oC là 0,16 mV. Khi to ˃ 300oC thì sai số ược tính : lOMoARcPSD| 38777299
∆ε = ± [ 0,16 - 2,0 . 10-4 ( t - 300 ) ] -
Cặp Crômen - Coopen : Cực dương ( + ) là Crômen, cực âm ( - ) là Coopen.
Do tính bền nóng của Côpen bị hạn chế nên loại cặp nhiệt này chỉ ược phép o ở to =
800oC trong thời gian ngắn. Khi dùng lâu dài là ở to = 600oC.
Suất iện ộng sinh ra ở to = 800oC là 66,4 mV.
Đường ặc tính là phi tuyến. Đường kính dây làm cặp nhiệt là 3 mm.
Chịu ựng tốt trong môi trường ôxy hóa hơn môi trường hoàn nguyên, không bị
ăn mòn khi to < 0oC. Nhiệt ộ âm cho phép o tới -50oC.
Sai số khi to < 300oC là ± 0,2 mV. Sai số khi to ˃ 300oC ược xác ịnh :
∆ε = ± [ 0,2 + 6,0 . 10-4 ( t - 300 ) ]
Ngoài ra trong công nghiệp còn dùng các loại cặp nhiệt phi tiêu chuẩn sau : -
Cặp nhiệt Sắt - Coopen : o với thời gian dài hạn là 600oC, o với thời gian ngắn hạn là 800oC. -
Cặp nhiệt Đồng - Côpen : o với thời gian dài hạn là 300oC, o với thời gian ngắn hạn là 500oC. -
Cặp nhiệt Đồng - Constantan và Sắt - Constantan : o trong môi trường ôxy
hóa và hoàn nguyên tới 350oC. Riêng cặp nhiệt Sắt - Constantan chịu ược tới 700oC trong thời gian ngắn.
c.- Chế tạo cặp nhiệt iện.
Dây dẫn làm cặp nhiệt iện thường có ường kính 0,5 mm (ít khi dùng dây lớn
hơn), có ộ bền cơ học tốt. Khi chế tạo loại cặp nhiệt nhỏ dùng dây có ường kính 0,2 mm.
Dây kim loại cần ược kéo thẳng (dùng tay hoặc hai miếng gỗ nhỏ dể kẹp miết
cho dây thẳng), không có các vết gấp khúc, hai dây ược cắt theo chiều dài thích hợp.
Chiều dài nhất của cặp nhiệt là 1600 mm.
Hình 9.27.- Chế tạo cặp nhiệt. lOMoARcPSD| 38777299
Đầu nóng của cặp nhiệt thường xoắn lại với nhau. Đường kính dây cực từ 0,35
÷ 3 mm thì số vòng xoắn từ 2 ÷ 4 vòng ( ối với dây Platin - Platinôrô i không cần xoắn
vì loại cặp nhiệt này có khả năng tự hàn với nhau). Sau ó em hàn ể tạo thành ầu o ( ầu
nóng) sao cho ầu o có hình dáng quả cầu (có thể hàn ầu o bằng èn xì hoặc hàn bằng hồ quang).
Hình 9.28.- Sử dụng ống cách lý và vỏ bảo vệ cặp nhiệt iện.
1.- Vỏ bảo vệ ; 2.- Quả cầu ( ầu o) ; 3.- Dây iện cực ; 4.- Sứ cách iện ;
5.- Bộ phận lắp ặt ; 6.- Vít nối dây ; 7.- Dây nối ; 8.- Đấu nối dây.
Giữa hai dây dẫn có những ống cách ly lắp vào nhau. Ống cách ly dùng cách ly
hai dây dẫn ể tạo cho quá trình o ược chính xác (hình 9.28). Hoặc sử dụng vật liệu
cách nhiệt ể cách ly hai dây dẫn như : cao su, tơ nhân tạo (100oC ÷ 130 oC), hổ phách
(250 oC), thủy tinh (500 oC), thạch anh (1000 oC), ống sứ (1500 oC).
Ngoài cùng là vỏ bảo vệ ể chống sự xâm thực của các chất trong môi trường o
(như ăn mòn hóa học) có thể gây hỏng cực nhiệt. Khi sử dụng trong phòng thí nghiệm
thì không cần vỏ bảo vệ, còn trong công nghiệp phải có vỏ bảo vệ.
Dây bù nối từ cặp nhiệt i phía trên cần có hộp bảo vệ.
Yêu cầu của vỏ bảo vệ - Đảm bảo ộ kín.
- Chịu nhiệt ộ cao và biến ổi ột ngột của nhiệt ộ.
- Chống ăn mòn cơ khí và hóa học.
- Hệ số dẫn nhiệt cao.
Vỏ bảo vệ thường là các ống ược chế tạo bởi thép ặc biệt. Đối với cặp nhiệt iện
quý, ống bảo vệ ược chế tạo bởi thạch anh và gốm. Để cách iện thường dùng amiăng
(300 oC), ống thạch anh (1000 oC) hoặc ống xứ (1400 oC).
d.- Cách mắc cặp nhiệt.
Khi tiến hành o, phải nối cặp nhiệt với dụng cụ o, do iều kiện dụng cụ o ặt rất xa mà
ầu tự do lại có nhiệt ộ không phải là 0 oC. Nếu dùng dây nối cặp nhiệt với dụng cụ o lOMoARcPSD| 38777299
cũng chính là dây chế tạo cặp nhiệt thì quá ắt. Nếu dùng các loại dây dẫn khác thì gây
nên sai lệch kết quả o. Để khắc phục, nối thêm vào ầu tự do của cặp nhiệt một oạn dây
có tính chất về iện gần giống vật liệu làm cặp nhiệt nhưng giá rẻ hơn nhiều. Dây này có
tác dụng iều hòa những dao ộng nhiệt tại iểm o và giữ cho ầu tự do duy trì ược nhiệt ộ
quy ịnh. Đoạn dây ó gọi là " dây bù " hay dây bù cũng chính là một loại cặp nhiệt mà
sức iện ộng do nó sinh ra trong khoảng nhiệt ộ từ 0 ÷ 100 oC cũng bằng úng bản thân
sức iện ộng do cặp nhiệt sinh ra, tức là : Ebù ( t ) = Eo ( t )
Mỗi loại cặp nhiệt có một loại dây bù riêng cho nó (xem bảng).
Các loại cặp nhiệt
Vật liệu và màu sơn dây bù Cực dương Màu sơn Cực âm Màu sơn Đồng - Constantan Đồng Đỏ Constantan Nâu Crômen - Alumen Đồng Đỏ Côpen Vàng Hợp kim Platin - Platinôrô i Đồng Đỏ Xanh lá cây 99,4%Cu+0,6%Ni Sắt - Co nstantan Sắt Trắng Constantan Nâu Sắt - Cô pen S ắt Trắng Côpen Vàng Crômen - Côpen Crômen Tím Côpen Vàng
Một số kết hợp của các hợp kim ã trở nên phổ biến như là tiêu chuẩn công nghiệp
(E, J, K, R, S, T…) khi sử dụng cặp nhiệt iện. lOMoARcPSD| 38777299
Những chú ý khi sử dụng : Lựa chọn Cặp nhiệt iện ngoài việc chọn úng loại
phù hợp dải o nhiệt, phù hợp môi trường lắp ặt thì cần ặc biệt chú ý ến dân dẫn tín hiệu:
Dây nối từ ầu o ến bộ iều khiển càng ngắn càng tốt (vì tín hiệu truyền i dưới dạng
iện áp mV nên nếu dây dài sẽ dẫn ến sai số nhiều).
Thực hiện việc cài ặt giá trị bù nhiệt (Offset) ể bù lại tổn thất mất mát trên ường
dây. Giá trị Offset lớn hay nhỏ tùy thuộc vào ộ dài, chất liệu dây và môi trường lắp ặt.
Không ể các ầu dây nối của Cặp nhiệt iện tiếp xúc với môi trường cần o.
Đấu nối úng chiều âm, dương cho Cặp nhiệt iện.
Cặp nhiệt iện là một loại ược sử dụng rộng rãi của các bộ cảm biến nhiệt ộ ể o lường và iều khiển.
Trong khoa học và công nghiệp : các ứng dụng bao gồm o nhiệt ộ cho lò nung,
xả tuabin khí, ộng cơ diesel, và các quá trình công nghiệp khác. Cặp nhiệt iện cũng ược
sử dụng trong nhà, văn phòng, kinh doanh theo các cảm biến nhiệt ộ trong nhiệt, và
cũng như các cảm biến ngọn lửa trong các thiết bị an toàn cho các thiết bị lớn chạy bằng khí.
f.- Mạch o "nhiệt ộ" khi ầu o là cặp nhiệt.
f.1.- Sử dụng Milivol kế.
f.1.1.- Nguyên lý làm việc.
Khung dây ặt trong từ trường nam châm khi có dòng iện chạy qua thì có lực tác
dụng vào khung dây phương chiều ược xác ịnh bằng qui tắc bàn tay trái => tạo nên mô
men quay và làm khung dây quay.
f.1.2.- Cấu tạo : hình 9.29 . lOMoARcPSD| 38777299 Hình 9.29.-
Gồm một khung dây ặt trong từ trường của một nam châm vĩnh cửu. Hệ thống
khung dây nằm trên một giá ỡ, trục của khung dây gắn với một lò so phẳng hình xoắn
ốc làm bằng vật liệu không có từ tính (như ồng) và có dụng cụ dẫn iện vào.
Khi có dòng iện chạy qua khung dây, do tác dụng tương hỗ giữa dòng iện và từ
trường sinh ra một lực tác dụng vào khung dây và có khuynh hướng làm khung dây
quay theo chiều kim ồng hồ khi nhìn từ trên xuống : F = n . C . B . I . l
trong ó : l chiều dài của vòng dây nằm trong từ trường, n số vòng dây, C hệ số tỷ lệ,
B cường ộ từ trường,
Lực này sẽ sinh ra môment quay :
Mq = 2 . F . r = 2 . r . n . C . B . I . l
trong ó : r bán kính của khung dây,
Ta nhận thấy : r, n, B, l = const nên có thể viết : Mq = C1 . I
Khi khung dây quay, lò so phẳng (hình xoắn ốc) sẽ sinh ra một môment ngược chiều
với môment quay của khung dây và tỷ lệ với góc quay của khung dây φ, tức là : Mc = C2 . φ
và ến một giá trị nào ó thì Mq = Mc thì khung dây ngừng quay, lúc ó ta có thể viết : C C 1 1 . I = C2 . φ → φ = . I = C . I C2 lOMoARcPSD| 38777299
Tổng quát : φ = f ( I )
Đây chính là nguyên lý làm việc của milivol kế.
f.1.3.- Milivol kế o nhiệt ộ.
Nguyên lý làm việc của milivol kế là góc quay φ phụ thuộc vào dòng iện chạy qua tức là φ = f ( I ) .
Ta biết một cặp nhiệt iện khi ặt vào môi trường o sẽ sinh ra một suất nhiệt iện ộng. Nếu
muốn tính I qua milivol (khi lắp nối cặp nhiệt vào milivol) ta có thể viết ược : E I = t R
Đối với milivol kế khi ∑R là không ổi thì kết quả o mới ổn ịnh.
Giá trị của ∑R bao gồm : ∑R = Rt + Rn trong
ó : Rt là iện trở trong của milivol kế,
Rn = Rcặp nhiệt + Rdây dẫn
Muốn ∑R = const thì lần lượt phải giữ Rn = const và Rt = const.
Đối với bất kỳ một milivol kế nào trên mặt chỉ thị số ều ược ghi giá trị Rn, ó chính là
trị số ể khắc ược khoảng chia trên ó. Vì thế khi sử dụng phải kiểm tra xem Rn có úng
với giá trị ã cho tức là phải kiểm tra Rcặp nhiệt và Rdây dẫn có úng với giá trị ã cho không.
Mặt khác, khi nhiệt ộ (t) thay ổi thì gây nên R thay ổi, gây nên sai số khi o. Vì thế khi
chế tạo milivol kế thường phải tìm cách hiệu chỉnh sai số ó. Khi chế tạo thường chế tạo
sao cho Rt lớn và ít chịu ảnh hưởng của nhiệt ộ. Như vậy chỉ còn Rn phụ thuộc nhiệt ộ mà thôi.
Để ộ chính xác của milivol kế tăng lên thì khung dây ược quấn nhiều vòng dây, các
vòng dây này ược làm bằng ồng. Để sao cho nhiệt ộ khỏi ảnh hưởng ến các vòng dây
ồng, thường mắc thêm khung dây với một iện trở phụ, ược chế tạo bằng manganin (hình
9.30) và chế tạo sao cho Rphụ >> Rkhung dây. Lúc này Rt = Rphụ + Rkhung dây . Như thế, khi
nhiệt ộ thay ổi thì Rkhung dây cũng thay ổi, nhưng do Rkhung dây << Rphụ nên sự thay ổi của
Rkhung dây ít gây ảnh hưởng ến Rt .
Khi khắc vạch chia trên milivol kế, iện trở cặp nhiệt iện ược o ở nhiệt ộ to =
20 oC. Khi sử dụng o thì nhiệt ộ môi trường khác với iều kiện khắc vạch nên làm cho
Rn thay ổi. Do các loại cặp nhiệt ược chế tạo bởi các kim loại có iện trở nhỏ và hệ số
nhiệt của iện trở thay ổi không áng kể nên ảnh hưởng của sự thay ổi Rcặp nhiệt có thể bỏ
qua. Như vậy chỉ còn sự thay ổi của Rdây dẫn theo nhiệt ộ xung quanh nơi ặt thiết bị. RmV lOMoARcPSD| 38777299 Rdd mV R R dd E R (t, to) c Hình 9.30.-
Trong trường hợp mà Rn = Rcặp nhiệt + Rdây dẫn nhỏ hơn Rn cho trên milivol kế thì
phải bố trí thêm iện trở Rphụ bằng manganin.
f.1.4.- Phương pháp hiệu chỉnh ầu tự do của cặp nhiệt.
Một nguyên nhân khác gây nên sai số kết quả o là ảnh hưởng của nhiệt ộ ầu tự
do lên suất nhiệt iện ộng E ( t , to ).
f.1.4.1.- Bằng tính toán.
Ta biết rằng,nhiệt ộ ầu tự do của cặp nhiệt to thường quy ịnh to = 0. Khi o nhiệt
ộ của môi trường cần o thì to = txq , do ó :
E ( t , to ) = E ( t , txq ) + E ( txq , to )
tức là suất nhiệt iện ộng của cặp nhiệt sinh ra ở iều kiện thực tế ( t ) sẽ nhỏ hơn ở o = txq
iều kiện chuẩn một lượng bằng suất nhiệt iện ộng do cặp nhiệt sinh ra khi nhiệt ộ ầu
nóng là txq và ầu tự do là to = 0.
Để giữ cho to = const, có thể nhúng ầu tự do vào cốc nước á hoặc chon ầu tự do
xuống ất sâu từ 2 ÷ 3 mét, sau ó tính giá trị thực của ầu tự do.
Giá trị thực có thể ược tính theo công thức :
tthực = txung quanh + K . ( txung quanh - to ) trong ó : to nhiệt ộ chuẩn, K hệ số hiệu chỉnh.
Sau ó ta tiến hành iều chỉnh ở milivol kế sao cho có giá trị ban ầu bằng ∆t
= K . ( txung quanh - to ) và lúc ó ta ược ngay giá trị thực.
f.1.4.2.- Bằng cầu cân bằng. Sơ ồ o như hình 9.31. lOMoARcPSD| 38777299 Hình 9.31.-
Trong cầu cân bằng có ba iện trở R2 , R3 , R4 ược chế tạo bằng manganin, còn
iện trở R1 ược chế tạo bằng ồng.
Khi t = to thì cầu ở trạng thái cân bằng, tức Uab = 0
Khi nhiệt ộ t thay ổi, do R1 làm bằng ồng nên R1 sẽ thay ổi làm cho cầu mất cân
bằng. Phải tính toán cầu sao cho khi nhiệt ộ t thay ổi thì iện áp do cầu sinh ra phải
ngược lại với iện áp do cặp nhiệt sinh ra.
Nhược iểm : quá trình o luôn tồn tại cường ộ dòng iện mạch ngoài nên làm cho
ộ chính xác phép o kém do nhiệt ộ t thay ổi.
Ưu iểm : cấu tạo ơn giản.
f.2.- Sử dụng iện thế kế.
Nhược iểm chính của milivol kế là trong mạch o có dòng iện chạy qua, nên không
chỉ riêng sức iện ộng mà cả iện trở của mạch cũng ảnh hưởng ến kết quả
o. Vì thế mà sai số khi sử dụng milivol kế có thể lên tới vài chục ộ. Thực tế sử dụng
ngày càng òi hỏi ộ chính xác cao nên thiết bị o rộng rãi là iện thế kế.
Nguyên lý : Dựa trên sự cân bằng sức iện ộng cần o với ộ giảm iện thế trên một
iện trở mà ta ã biết tức là so sánh iện áp bù trừ sao cho dòng iện mạch ngoài bằng 0.
f.2.1.-Sơ ồ nguyên tắc của iện thế kế : hình 9.32 .
trong ó : Rp là biến trở, ược cấu tạo sao cho iện trở phân bố ều theo chiều
dài, dùng làm iện trở so sánh, E lOMoARcPSD| 38777299 n I R o o R a p I I b p n Ðo Rd Rd E(t,to)
Hình 9.32.- Sơ ồ nguyên tắc của iện thế kế.
Ro là biến trở dung iều chỉnh dòng Io ,
En là nguồn iện một chiều,
Đo là ồng hồ chỉ iểm " 0 " hay gọi là Không kế,
E ( t , to ) là nguồn iện áp cần o.
Nếu theo ịnh luật Kirhof ta có thể viết : Ip = Io + In (1)
E ( t , to ) = In . ( R + Rd + Rc ) + Rab . Ip (2) Thay (1) vào (2) ta có :
E ( t , to ) - Io.Rab = In . ( R + Rd + Rc + Rab )
In = E t( ,to) I Roab = E t( ,to I Ro ab R Rd Rc Rab R
trong ó : In là cường ộ dòng iện i qua Không kế, Io.Rab
là iện áp trên ó bù lại sức iện ộng cần o,
E(t,to) - Io.Rab là iện thế trong mạch dụng cụ Không kế.
Khi cân bằng sức iện ộng của cặp nhiệt với ộ giảm áp Io.Rab nghĩa là E(t, to) =
Io.Rab ta sẽ có dòng iện và iện thế trong mạch Không kế bằng 0. Nếu giữ dòng iện I
) sẽ tỷ lệ với chiều dài ab tức là E(t,
o = const thì iện áp cần o E(t, to
to) = e1.lab . Như vậy, chỉ cần o chiều dài oạn ab trên iện trở Rp là biết ược giá trị E(t, to)
tức là biết ược sức iện ộng của cặp nhiệt.
f.2.2.- Điện thế kế xách tay. lOMoARcPSD| 38777299
Sơ ồ nguyên lý nêu ở trên mang tính lý thuyết. Thực tế khi sử dụng mạch như vậy sẽ
có sai số là do sức iện ộng của nguồn En sẽ suy giảm theo thời gian nên dòng Io trong
mạch biến trở cũng thay ổi. Vì thế mà dòng Io cần kiểm tra thường xuyên theo chu kỳ
nhất ịnh. Vì vậy sơ ồ iện thế kế sẽ có thêm mạch so sánh, cụ thể như hình 9.33 . E n I Ro o R m R p a b E n Ðo K Ð Rd E(t,to)
Hình 9.33.- Sơ ồ iện thế kế xách tay.
trong ó : Em là pin mẫu, có ộ chính xác lớn,
Rm là iện trở mẫu, gọi là iện trở so sánh, chế tạo bằng manganin.
Giả sử khi o, ầu tiên óng công tác sang iểm K, tức là lúc này so sánh Em - Rm.Io . Nếu
giá trị Io là chuẩn thì Em bằng iện áp rơi trên iện trở Rm và Không kế chỉ iểm 0. Nếu Io
thay ổi thì Không kế sẽ lệch khỏi iểm 0, lúc này phải iều chỉnh biến trở Ro sao cho
Không kế trở về iểm 0, lúc này giá trị Io ã về chuẩn mới, có thể tiến hành o ược.
Khi cần o, ta óng công tác sang vị trí Đ, nghĩa là nối cặp nhiệt iện E(t, t ) vào mạch iện o
thế kế. Ta iều chỉnh con chạy trên biến trở Rp sao cho kim của Không kế chỉ 0. Lúc ó
E(t, t ) bằng úng chiều dài ab trên R o p .
Độ chính xác của phép o phụ thuộc vào ộ chính xác khi iều chỉnh Io . Cấp chính xác
của thiết bị ạt ược từ 0,5 ến 0,1 .
9.3.- Phương pháp o không tiếp xúc (gián tiếp).
Qúa trình trao ổi nhiệt giữa các vật có thể diễn ra dưới hình thức bức xạ nhiệt,
không cần các vật ó trực tiếp tiếp xúc với nhau. Bức xạ nhiệt chính là sự truyền nội
năng của vật bức xạ i bằng sóng iện từ. Khi một vật khác hấp thụ sóng iện từ của vật
bức xạ thì sóng iện từ ó lại ược chuyển thành nhiệt năng. Bất kỳ một vật nào sau khi
nhận nhiệt thì cũng có một phần nhiệt năng chuyển ổi thành năng lượng bức xạ, số
lượng ược chuyển ổi ó có quan hệ với nhiệt ộ . Vậy từ năng lượng bức xạ người ta sẽ
biết ược nhiệt ộ của vật. Dụng cụ dựa vào tác dụng bức xạ nhiệt ể o nhiệt ộ của vật gọi
là hỏa kế bức xạ, chúng thường ược dùng ể o nhiệt ộ trên 600 0C .
9.3.1.- Hỏa kế bức xạ toàn phần. lOMoARcPSD| 38777299
a.- Nguyên lý làm việc : ứng dụng ịnh luật bức xạ toàn phần của Boltzman.
Tức là dựa vào mối liên hệ của cường ộ bức xạ của vật với nhiệt ộ vật. Đối
với những vật en tuyệt ối thì cường ộ bức xạ ược xác ịnh : Eo = σo . T4
Vậy, nếu o ược cường ộ bức xạ của vật Eo thì thông qua Eo có thể biết ược nhiệt ộ của vật.
Vì thế khi chế tạo, hỏa kế ược chế tạo cho vật en tuyệt ối. Thực tế o phải hiệu
chỉnh ộ en của vật so với vật en tuyệt ối.
b.- Cấu tạo : hình 9.34.
Nguồn bức xạ ược thấu kính 2 hoặc gương phản xạ 3 hội tụ năng lượng lên trên
bộ phận thu năng lượng 4 (nhiệt kế iện trở) và ốt nóng nó. Bộ phận thu năng lượng 3 có
thể là một vi Nhiệt kế iện trở hoặc là một tổ hợp ặc biệt của cặp nhiệt Crômen - Côpen
có ường kính dây d = 0,07 mm, ược mắc nối tiếp nhau, phân bố thành hình tròn (thường lOMoARcPSD| 38777299
có từ 8 ến 10 cặp) - hình 9.32, sau ược mắc vào một nhánh cầu tự cân bằng, cung cấp
từ nguồn iện xoay chiều tần số 50 HZ và nối với dụng cụ o thứ cấp 5.
Hình 9.34.- Cấu tạo hỏa kế bức xạ toàn phần.
a) Loại có ống kính hội tụ ; b) Loại có kính phản xạ.
1.- Nguồn bức xạ ; 2.- Thấu kính hội tụ ; 3.- Gương phản xạ ; 4.-
Bộ phận thu năng lượng ; 5.- Dụng cụ o thứ cấp.
Hình 9.35.- Bộ phận thu năng lượng.
1.- Cặp nhiệt ; 2.- Lớp phủ bột Platin.
Để tăng ộ en của tổ hợp cặp nhiệt thường ở các ầu của cặp nhiệt ược sơn en hoặc
phủ bằng lớp bột Platin.
Nhiệt ộ o ược của vật T bao giờ cũng nhỏ hơn nhiệt ộ tính toán Tt , ể hạn chế sai
số tấm nhận bức xạ ược mạ en. lOMoARcPSD| 38777299 Theo ịnh luật Stefan -Boltzman ta có :
σ.T 4 = ε .σ.T 4 ≥ T = T . T T d d T trong ó : ε
T - hệ số bức xạ tổng, xác ịnh tính chất của vật và nhiệt ộ của nó.
Mặt khác, suất iện ộng do cặp nhiệt sinh ra không chỉ phụ thuộc vào nhiệt ộ cần
o mà nó còn phụ thuộc vào nhiệt ộ môi trường xung quanh tức suất iện ộng của cặp
nhiệt E = E ( t , to ). Vì thế ể giảm ảnh hưởng của nhiệt ộ môi trường xung quanh lên
kết quả o người ta phải chế tạo them một số thiết bị phụ.
c.- Phương pháp giảm ảnh hưởng của nhiệt ộ lên ầu tự do của cặp nhiệt trong hỏa kế.
c.1.- Phương pháp mắc sun : hình 9.36.
Hình 9.36.- Phương pháp mắc sun.
Tiến hành mắc song song với cặp nhiệt một iện trở bằng ồng (Cu). lOMoARcPSD| 38777299 Ta có thể tính ược : E t( ) E t( ) E t( ) I =
mà Uab = I . r hay Uab = r . = R r R r R 1 r
Nên khi nhiệt ộ tăng lên thì suất iện ộng của tổ hợp cặp nhiệt giảm, nhưng r R R tăng thì
lại giảm. Vì thế phải tính toán sao cho hai giá trị E(t) và giảm có sự bù r r
trừ cho nhau mà dãn ến Uab = const.
Phương pháp này ược áp dụng khi nhiệt ộ ầu tự do của tổ hợp cặp nhiệt từ 0 ến 100oC.
c.2.- Phương pháp dùng màn che (phương pháp dùng thanh kim loại kép). lOMoARcPSD| 38777299
Hình 9.37.- Phương pháp dùng màn che.
Từ hình 9.37 cho thấy, khi nhiệt ộ tăng thì nhiệt ộ ầu tự do của tổ hợp cặp nhiệt
cũng tăng, iều này làm cho thanh kim loại kép bị nung nóng, dẫn ến sẽ bị uốn cong
xuống phía dưới làm cho màn che mở ra nhiều hơn nên dòng năng lượng bức xạ hướng
vào tổ hợp cặp nhiệt tăng nên làm cho nhiệt ộ ầu làm việc của tổ hợp cặp nhiệt tăng.
Vì thế phải tính toán sao cho khi dòng năng lượng bức xạ tăng thì nhiệt ộ ầu làm
việc cũng tăng lên và có tính bù trừ nhau.
Phương pháp này ược áp dụng khi ầu tự do của tổ hợp cặp nhiệt tăng lên ến 200oC.
c.3.- Phương pháp sử dụng. lOMoARcPSD| 38777299
Khi lắp ráp hỏa kế bức xạ toàn phần cần ảm bảo : từ nguồn bức xạ cần o ến hỏa
kế bức xạ phải theo ứng sự chỉ dẫn của nhà chế tạo hỏa kế. Có thể ặt xa hơn hoặc nhỏ
hơn cũng ược nhưng phải có giới hạn. Khi ặt gần thì góc nhìn của hỏa kế ít hơn, còn
khi ặt xa thì góc nhìn lớn hơn.
Khi vỏ hỏa kế bị nóng quá thì phải ặt hỏa kế bức xạ trong thiết bị làm mát.
Khi bề mặt bức xạ bé nếu ặt hỏa kế bức xạ thì khi nhìn qua thị kính của hỏa kế
phải iều chỉnh sao cho ánh sang của vật cần o bao trùm cái ường giới hạn của hỏa kế. c.4.- Ưu iểm.
Đo ược nhiệt ộ cao mà không cần tiếp xúc, nhiệt ộ o ược (trừ vật en tuyệt ối) bao
giờ cũng nhỏ hơn vật en tuyệt ối (ε < 1), vì thế khi xác ịnh nhiệt ộ thực của nguồn bức
xạ phải xác ịnh ộ en của nguồn bức xạ. Nhiệt ộ thực của nguồn bức xạ ược xác ịnh : 1 Tthực = To . 4 lOMoARcPSD| 38777299
Thông thường xác ịnh theo công thức : Tthực = To + ∆T trong ó : ∆T là lượng
hiệu chỉnh phụ thuộc vào To và ộ en của vật o (xem biểu ồ hình 9.38).
Hình 9.38.- Hiệu chỉnh nhiệt ộ theo ộ en. c.5.- Nhược iểm.
Sai số thường không vượt quá 27oC, trong iều kiện :
- Vật o phải có ộ en xấp xỉ bằng 1.
- Tỷ lệ giữa ường kính vật bức xạ và khoảng cách o theo quy ịnh của nhà
sản xuất hỏa kế (khoảng cách o tốt nhất là 1 ± 0,2 m).
9.3.2.2.- Hỏa kế quang học.
a) Cơ sở lý thuyết.
Dựa trên mối liên hệ của cường ộ sang ơn sắc của vật bức xạ phụ thuộc vào nhiệt
ộ của nó ược mô tả bằng Định luật Plăng. lOMoARcPSD| 38777299
Đối với Định luật Plăng khi xét cho vật en tuyệt ối : E oT CC12 ( e T 1) 5 trong ó : C 1 , C2 là các hệ số.
λ là bước song của ánh sáng ơn sắc.
T là nhiệt ộ của vật. C 2
Thực tế tính toán ít sử dụng Định luật Plăng vì λT khi rất bé thì e T ˃˃˃˃ 1 rất C2 nhiều.
Cụ thể là khi λT < 2000 MK oK thì e T ˃ 1000.
Vì thế khi dùng với ộ chính xác lớn hơn 0,1 % , thường dùng công thức Vil : E oT C1C2 5 . T e
Khi lấy với ánh sáng màu ỏ thì λ = 0,65 MK và sử dụng công thức Vil tính cho
nhiệt ộ lên ến 3000oC. Còn nếu nhiệt ộ lớn hơn 3000oC thì dung công thức Plăng.
Từ công thức trên nhận thấy nếu λ = const ối với một loại ánh sáng thì công
thức trên chỉ còn phụ thuộc vào nhiệt ộ T.
b.- Nguyên lý làm việc : so sánh cường ộ sáng ơn sắc của vật cần o với cường ộ
sáng ơn sắc của một nguồn sáng chuẩn ó là bóng èn sợi ốt vonfram sau khi ã ược già
hóa trong khoảng 100 giờ với nhiệt ộ 2000oC, sự phát sáng của èn ổn ịnh nếu sử dụng
ở nhiệt ộ 400 ÷ 1500oC. lOMoARcPSD| 38777299
c.- Cấu tạo : hình 9.39.
Hình 9.39.- Cấu tạo hỏa kế quang học.
1.- Vật cần o nhiệt ộ (nguồn bức xạ) ; 2.- Thấu kính (kính vật) ; 3.- Kính lọc ; 4 & 6.- Thành ngăn ;
5.- Bóng èn mẫu ; 7.- Kính lọc ánh sáng ỏ (bộ lọc ơn sắc) ; 8.- Kính mắt (ống nhòm) ; Rb.- Biến trở.
Nhiệt ộ dây tóc èn mẫu phụ thuộc vào iện áp rơi trên dây tóc, vì thế cường ộ sáng
èn 5 có thể ược iều chỉnh bằng cách thay ổi dòng ốt hoặc dùng bộ lọc ánh sáng.
Đầu tiên hướng ống kính về phía ối tượng cần o, iều chỉnh kính vật ể ảnh thật của
vật nằm trên mặt phẳng của dây tóc bóng èn, iều chỉnh kính mắt ể nhìn rõ ảnh vật và
dây tóc bóng èn. Ấn nút ấn K ể ốt nóng dây tóc èn mẫu, sẽ xẩy ra các trường hợp sau :
. Dây tóc èn mẫu en hơn so với ảnh của vật (b) → nhiệt ộ dây tóc èn mẫu < nhiệt
ộ vật cần o → iều chỉnh biến trở con chạy ể tăng dòng iện qua èn mẫu ể sao cho dây tóc
èn mẫu nhòa vào ánh sáng của vật cần o (c), lúc này trên mA sẽ ọc ược nhiệt ộ của vật cần o. lOMoARcPSD| 38777299
. Dây tóc èn mẫu sáng hơn ảnh của vật cần o (a) → giảm cường ộ dòng iện ể sao
cho dây tóc èn mẫu nhòa hoàn toàn vào ánh sáng vật cần o. d.- Ưu iểm. -
Giống như hỏa kế bức xạ toàn phần. -
Khoảng cách từ vật cần o ến hỏa kế hầu như không ảnh hưởng ến kết quả o. -
Nhưng ở ây có sai số chủ quan do con người sử dụng vì sự phân biệt ánh
sáng của mắt người là khác nhau. -
Không o ược nhiệt ộ thực của vật cần o mà phải biết ược ộ en của vật ối
với bước sóng mà trong hỏa kế sử dụng. Để hiệu chỉnh ộ en của vật thường dung ồ thị hay công thức sau : C
. Đối với vật en tuyệt ối : E = 1 5 C . e 2 T C . Đối với vật o : E = . 1 5 C . e 2 T lOMoARcPSD| 38777299 Suy ra :
1 = eC T2 CT2 → ln 1 = C2 ( 1 1 ) T T 1 1 T = hay Tthực = ln 1 ln 1 1 1 C T 2 To C2
9.3.2.3.- Hỏa kế quang iện.
a.- Nguyên lý làm việc :
Nguyên tắc o nhiệt ộ của hỏa kế quang iện cũng tương tự như hỏa kế quang học
song nhờ dùng èn quang iện làm bộ phận nhạy cảm và thực hiện iều chỉnh ộ sáng của
bóng èn một cách tự ộng nên hỏa kế quang iện là dụng cụ tự ộng o ược nhiệt ộ các quá
trình biến ổi nhanh có thể tự ghi số o một cách liên tục và dùng trong các hệ thống tự
ộng iều chỉnh nhiệt ộ .
b.- Cấu tạo : hình 9.40.
Phạm vi o 600÷2000 oC ặc biệt khi sử dụng kính mờ có thể o ến 4000 oC. lOMoARcPSD| 38777299
Hình 9.40.- Cấu tạo hỏa kế quang iện.
1.- Đèn quang iện ; 2.- Kính vật ; 3.- Kính lọc ; 4.- Máy iều biến sóng ánh sáng kiểu chấn ộng iện từ ;
5.- Màng iều tiết ; 6.- Bóng èn ; 7.- Vật cần o ; 8.- Bộ khuếch ại iện tử ; 9.- Gương phản xạ ;
10.- Kính mắt ; 11.- Bộ phận chứa èn quang iện ; 12.- Hộp iện ; 13.- Bộ phận ổn áp ; 14.- Điện
thế kế iện tử ; 15.- Biến áp cách ly.
9.3.2.4.- Hỏa kế mầu.
So sánh cường ộ bức xạ hoặc ộ sáng ối với hai sóng bức xạ khác nhau. Nhiệt ộ o
trong trường hợp này gọi là nhiệt ộ so ộ sắc.
a.- Nguyên lý làm việc :
Không trực tiếp o cường ộ bức xạ mà o ộ phân chia quang phổ của ánh sang theo nhiệt ộ.
Giả sử ta có 2 sóng ánh sáng có bước sóng λ1 và λ2 . Theo Định luật Vil có :
E o 1 = 5C1C2 và E 0 2 = 5C1C2 . . 1 e e 1T 2 2T o E C o 1 = 2
525 . e 2T2 C1T2 lOMoARcPSD| 38777299 E 1
hay ln E 1 = 5.ln 2 + C2. 1 ( 1 - 1 ) T E 2 1 2 1
Từ biểu thức trên ta thấy : logarit của hai cường ộ sang tỷ lệ nghịch với nhiệt ộ T.
Vậy : Nguyên lý hỏa kế mầu là xác ịnh ln E 1 thì xác ịnh ược nhiệt ộ T E 2
tức là xác ịnh tỷ số cường ộ sang của hai ánh sáng có λ khác nhau thì nó sẽ tỷ lệ nghịch
bậc nhất với nhiệt ộ.
b.- Cấu tạo : hình 9.41.
Hình 9.41.- Cấu tạo của hỏa kế màu.
1.- Vật cần o ; 2.- Thấu kính hội tụ ; 3.- Vòng iều chỉnh ;
4.- Đĩa quay có 2 lỗ tròn lắp kính lọc màu ỏ và màu xanh. Đĩa quay 50 vòng/giây do ộng cơ ồng bộ thực hiện ;
5.- Phần tử quang iện ; 6.- Bộ khuếch ại và giải thuật toán; 7.- Điện thế kế tự ộng.
c.- Nguyên tắc làm việc :
Cường ộ bức xạ từ vật o 1 hướng về thấu kính hội tụ 2 và tập trung ánh sáng về
tế bào quang iện 5. Nhưng do ĩa quay 4 có 2 lỗ tròn lắp kính lọc màu ỏ và màu xanh,
quay với tốc ộ 50 vòng/giây nên chỉ có từng thời iểm mới có ánh sáng tác dụng lên tế
bào quang iện. Tế bào quang iện nhận ược ánh sáng xanh, ỏ nối tiếp nhau. Những xung lOMoARcPSD| 38777299
ánh sáng này biến thành xung iện mà biên ộ của nó tỷ lệ với cường ộ ánh sáng. Dòng
xung quang iện ược ưa vào bộ khuếch ại và giải thuật toán 6. Đồng thời tín hiệu từ bộ
chuyển mạch ồng bộ CM cũng ược chuyển vào bộ khuếch ại và giải thuật toán 6. Tại 6
các tín hiệu ược khuếch ại và xác ịnh tỷ lệ
của nó và sau ó ược lấy logarit. Tín hiệu ra sẽ tỷ lệ với ln E 1 . Cơ cấu o 7 sẽ o E 2
dòng iện áp hay là tùy thuộc vào cơ cấu o 7 việc o dòng hay áp sẽ tỷ lệ với nhiệt
ộ. Trên cơ cấu o 7 sẽ chỉ ra nhiệt ộ cần o.
Đối với trường hợp vật thực : .C .C E 1T =
5 1 C12 ; E 2T = 5 2 C12 (1) . . 1 e e 1T 2 2T E 1 1 1 ln T 1 = 5.ln 2 + C2. .( - ) + ln 1 (2) T E 2T 1 2 1 2
Nếu so sánh (1) và (2) ta rút ra ược quan hệ của vật o ược và vật thực : ln 1 1 = 1 + 2 (3) T 1 T 1 thuc C2( ) 2 1 Để cho vật xám thì
. Nếu xét biểu thức (3) ta thấy nhiệt ộ o ược bằng 1 = 2
nhiệt ộ thực không những dùng cho vật en tuyệt ối mà còn dùng cho vật xám.
Độ en của vật phụ thuộc rất ít vào bước sóng của ánh sáng, nên lấy bước sóng
của ánh sáng xanh, ỏ thì tỷ số 2 giá trị thực tế. lOMoARcPSD| 38777299
Khi không xác ịnh ược ộ en của vật thì dùng hỏa kế màu chính xác hơn nhiều so
với các loại hỏa kế khác.
Khi tính chất bề mặt thay ổi thì ộ en vật thay ổi rất nhiều, nếu o bằng các loại hỏa
kế khác thì sai số rất lớn, nhưng khi dùng hỏa kế màu thì 1 và 2 ồng
thời thay ổi và tỷ lệ
1 hầu như không thay ổi nên kết quả o có ộ chính xác tốt. 2
Việc chế tạo hỏa kế màu phức tạp.
Khoảng o từ 1400 ÷ 2800°C. Ưu iểm : -
Nhiệt ộ so màu sắc gần giống nhiệt ộ thực hơn so với nhiệt ộ ộ sáng và nhiệt ộ bức xạ . - Việc xác ịnh
1 ối với các ối tượng rất khó, trái lại xác ịnh tỷ số ộ en của 2 sóng bức xạ
1 dễ dàng và khá chính xác nên số bổ chính tìm ược áng tin 2
cậy hơn, và sai số sẽ giảm i nhiều. -
Ảnh hưởng do hấp thụ bức xạ của môi trường giảm rất nhỏ so với các hỏa kế khác.
9.3.2.4.- Đo nhiệt ộ từ xa bằng hồng ngoại. lOMoARcPSD| 38777299
Hồng ngoại là sóng có bước sóng dài hơn ánh sáng nhìn thấy. Mắt người bình
thường có thể thấy ánh sáng có bước sóng khoảng từ 0.36µm tới 0.72µm.
Các bước sóng từ 0.7µm - 14µm rất quan trọng việc o nhiệt ộ bằng công nghệ
hồng ngoại. Các bước sóng lớn hơn thì năng lượng quá thấp, cảm biến hồng ngoại
không thể nhận ra ược nên tại thời iểm hiện hầu như tất cả các thiết bị o nhiệt ộ hồng
ngoại trên thị trường như Eurotron, Flir, Kimo, IRTEK, Fluke …. ều sử dụng công
nghệ cảm biến hồng ngoại 0.7µm - 14µm .
Về vấn ề bước sóng và mức năng lượng, như chúng ta ã biết ở chương trình
vật lý phổ thông theo ịnh luật Flanck : ε = h . f = h . 1 = h . 1 T C.
trong ó : ε - Mức năng lượng, h - hằng số Flanck, f - tần số, C - vận tốc ánh sáng, λ - bước sóng.
Bất kể một vật nào có nhiệt ộ trên -273oC ều phát ra bức xạ iện tử. Nếu bố trí một
cảm biến hồng ngoại thì sẽ o ược mức năng lượng của vật, từ ó sẽ tính toán ra nhiệt ộ. lOMoARcPSD| 38777299
+ Nguyên lý : Dựa trên hiệu ứng bức xạ nhiệt dưới dạng hồng ngoại của các vật nóng.
Ta biết rằng mọi vật thể ều phát ra năng lượng hồng ngoại khi ở nhiệt ộ trên iểm
không tuyệt ối (o K) và giữa năng lượng hồng ngoại và nhiệt ộ của vật thể có sự tương quan với nhau.
Nhiệt kế hồng ngoại o năng lượng hồng ngoại phát ra từ vật thể và chuyển thành
tín hiệu iện → xác ịnh ược nhiệt ộ của vật.
Nhiệt kế hồng ngoại ược tích hợp camera cho phép ghi lại ảnh nhiệt, mang lại
hiệu quả công việc trong việc giám sát, bảo trì và chẩn oán sớm sự cố : Đo nhiệt ộ nhiều
iểm cùng lúc cùng khả năng lưu trữ nhanh chóng bằng thẻ nhớ.
Năng lượng và bước sóng có mối quan hệ mật thiết với nhau. Bước sóng càng
nhỏ thì năng lượng càng lớn. Nhiệt kế hồng ngoại o nhiệt ộ của vật bằng cách xác ịnh
năng lượng mà vật bức xạ ra dưới dạng sóng.
Năng lượng bức xạ ược xác ịnh theo biểu thức : ET = KT . Ebx = KT . σ . T4
Để thu năng lượng bức xạ dùng iốt hồng ngoại ể thu năng lượng ó. lOMoARcPSD| 38777299
+ Sơ ồ khối cấu tạo của nhiệt kế hồng ngoại : hình 9.42.
Nhiệt kế hồng ngoại còn ược gọi "Súng Đo Nhiệt Độ Từ Xa" sử dụng công
nghệ cảm ứng bức xạ hồng ngoại nên có thể o ược các nguồn nhiệt từ xa mà không cần
tiếp xúc trực tiếp, vẫn cho ộ chính xác cao và nhanh chóng cho kết quả (thường gọi là
súng o nhiệt ộ hồng ngoại hay súng bắn nhiệt ộ)
Phương pháp này sử dụng khi o nhiệt ộ bề mặt của vật ở xa, cao, khó tiếp cận hay
trong môi trường khắc nghiệt, nhiệt ộ khu vực quá nóng và nguy hiểm ến tinh mạng con người.
Hình 9.42.- Sơ ồ khối cấu tạo của nhiệt kế hồng ngoại.
1.- Thấu kính hội tụ ; 2.- Chuyển ổi năng lượng hồng ngoại thành tín hiệu iện ; 3.-
Mạch o ; 4.- Khuếch ại ; 5.- Bộ số hóa (chuyển ổi ADC) ; lOMoARcPSD| 38777299
Sử dụng Súng o nhiệt ộ lazer rất dễ dàng, an toàn cho mọi người sử dụng. Chỉ
cần ngắm và bóp cò, màn hình LCD ngay lập tức hiển thị nhiệt ộ. Tia laser màu ỏ giúp
bạn nhắm vào các mục tiêu cả gần và xa.
Hình 9.43 .- Hình dáng nhiệt kế hồng ngoại.
+ Các thông số cần quan tâm khi sử dụng nhiệt kế hồng ngoại : - Khoảng o, - Kích thước vật o, - Khoảng cách o,
- Đối tượng di chuyển hay cố ịnh.
+ Để lựa chọn ược tầm xa o chính xác nên căn cứ vào Tỉ số quang học D/S, ó là
tỉ số giữa khoảng cách từ máy o với diện tích khu vực cần o. Tỷ số này càng lớn thì
càng cho phép o chính xác và o ược vật ở xa càng nhỏ. lOMoARcPSD| 38777299
Hình 9.44.- Các khoảng o khi sử dụng nhiệt kế hồng ngoại.
Để o ược chính xác, thiết bị o thường sử dụng 2 tia Laser, một tia ể thu năng
lượng bức xạ, tia còn lại sử dụng một iốt laser phát ra chùm tia hẹp song song với trục
của thiết bị o, vòng tròn sáng của laser chỉnh vào vùng ta o nhiệt ộ (hình 9.39), iều này
giúp người dùng dễ dàng xác ịnh ược khoảng cách o hợp lý mà không phải ước lượng.
Hình 9.45.- Cách chỉnh vùng o.
+ Ưu iểm khi sử dụng nhiệt kế hồng ngoại :
- Đo nhiệt ộ ở những nơi khó dung cảm biến tiếp xúc.
- Không bị hao mòn, ma sát → làm việc ược lâu hơn. + Nhược iểm :
- Bị ảnh hưởng bởi các bức xạ hồng ngoại khác.
. Các nút chỉnh trên máy : Tựu chung lại thì phím bấm cho phép bạn bật – tắt èn
chiếu sáng nền. Bật tắt tia laser. Chuyển thang o ộ C hay ộ F. Giữ kết quả o HOLD, lưu
trữ kết quả o. Các giá trị o như MIN – MAX – AVG (trung bình) – DIF (vi sai)… sẽ
có giá trị với người cần thống kê. lOMoARcPSD| 38777299
. Vệ sinh máy : Thỉnh thoảng nên kiểm tra phần ống kính của máy, giữ luôn sạch
như kính eo mắt là tốt. Không dùng cồn hay aceton hay bất cứ hoá chất nào ể lau kính.
Nên dùng khăn mềm, ẩm nước vừa phải, lau ơn giản. Kết quả o phụ thuộc rất nhiều vào
ống kính này. Nó như con ngươi của mình, mù loà thì sẽ lạc lối.