Bài 2: Cảm biến đo áp suất 1
Định nghĩa và đơn vị đo áp suất • Định nghĩa: Áp suất
ấ được định nghĩa bởi ở lực tác dụng lên
một đơn vị diện tích, thông thường được coi là trên bề mặt ặ phẳng. P = Áp su ất; ấ A = Di ệ Di n tích; Áp suất của hệ đo F = Lực Chuẩn • 101.32 kP a t ệ uy t ệ đối Áp suất Áp suất • 1 atm tuyệt đối Tham khảo • định xứ x 14.696 lb/in.2 lb/in. Áp suất Áp suất
tuyệt đối (written as psia) tiêu chuẩn của hệ tuyệt đối • 1.013 bar tuyệt đối (với 1 bar = 100 kPa) Áp suất tham khảo tuyệ tuy t ệ đố i Đo Áp suất ấ được hiể hi u so sánh vớ v i áp suất định chuẩn Áp suất 2 chân không
Đơn vị áp suất và đo áp suất
Áp suất ở chiều sâu bất kỳ: Mặt thoáng
equivalent head of fluid at depth h Bề mặt có diện
* at one standard atmosphere tích A, chiều sâu h (p0 = 0 absolute)
760 mm Hg tuyệt đối = 760 torr tuyệt đối γ: kh ố kh i l ượ l ng ượ riêng = 1 atm at tuyệ tuy t ệ đối đố = 10.350,8 mm H O 2 của chất lỏng
tuyệt đối = 29.92 in Hg tuyệt đối
= 407,513 in H2O tuyệt đối Pas Pa c l a = = Newt Ne / 2 l / on m m2 Pasc l a = Newt / 2 on/m Áp s ấ u t khí ể quy n kỹ k h t ậ u t: 1 at 1mbar 1 = mbar =102 102N/m2 N/m = 2 =102 10 Pa 2 Pa
1 bar = 105 N/m2 = 105 Pa
= 0,980665 bar = 1kp/cm2 Chuẩn sử s dụng thuỷ ngân ng (Hg) có khối ố lượng ượ riêng 0.0135951 kg/c / m3 m ở 00 0 C và
nước, có khối lượng riêng 0.000998207 kg/cm3 ở 200C. 3 BẢNG CHUY ỂN ĐỔI ĐƠ N VỊ ÁP SU ẤT 4 CẢM BIẾN ÁP SUẤT • Một ộ thiết ế bị có thể chuyể chuy n ể đổi áp suất ấ đo sang tín hiệu ệ cơ c hoặc điện. ệ
• Cũng có những đầu đo tổ hợp cả cảm biến và bộ chuyển đổi
• Đầu tiên cảm biến thường là phần tử biến dạng sẽ bị biến dạng hoặc lệch hướng dưới tác độn ộ g
g của áp suất đo tương đ
g ối so với áp suất tham chiếu.
• Thứ hai, cảm biến chuyển đổi lượng sai lệch của phần tử đàn hồi thành tín hiệu sẵn sàng đo lường được. Sai s ố:
• Cảm biến áp suất: .
Độ phân giải, trôi điểm 0, sai ố s t ế uy n tí nh, sai ố s đ ộ độ
nhạy, sai số hệ thống,
nhiễu, trôi do nhiệt độ ống B d
our on dạng C ống xi phông /bình / xế x p Lò so à m ng môi trường thay đổi. • Bộ truyền:
Sai số do tải giữa đầu ra
của bộ truyền và bộ chỉ thị Lò so màng kép ống hình con nhộng 5
Các phần tử biến dạng dùng làm cảm biến áp suất
Cảm biến áp suất loại cơ học Bình dãn nở Lò so ống Lò so màng 6
Ống Bourdon (lò so ống)
Một ống kim loại uốn cong có tiết diện hình elip có thể bị biến dạng cơ học dưới tác
động của áp suất: Một đầu ống được giữ cố định và áp suất đo được đưa vào từ đầu này. ống burdon Chênh lệch áp suất Cuố Cu i hành trình [tr [ ong:ng tr oài ong:ng ] làm cho ống ố
bị biến dạng và đầu tự do của ống bị lệch đi Khớp nố n i Bảng số Em thấy Mở cho áp ấ su t ấ à v o dụng cụ Áp suất này ở đâu? vào 7 Lò so màng
Một đĩa tròn đàn hồi mỏng được cố định ch ặ ch t ặ theo chu vi .
Hoạt động: Chênh lệch áp suất tác động
vào đỉnh đến đáy của màng và làm cho màng bị biến dạng Lò so màng Lò so màng kép
Tần số (rad/s) của màng tròn Độ lệch lớn nhất 8 Phạm vi hoạt động: Lò so ống: Lò so màng: Lò so bình dãn ở n : 1,6 ÷ 1600 bar 0,25 ÷ 25 bar 16 mbar ÷ 600 mbar 9
ĐO ÁP SUẤT VỚI TÍN HIỆU ĐIỆN Biến thế vi sai Điện dung 10
PHẦN TỬ ĐO BIẾN DẠNG – Ten Te s n or ‐ Màng s ọc co dãn kim lo ạ lo i Mạch điện màng sọc co dãn và nguyên lý
Dây dẫn điện bị kéo/nén:
chiều dài, mặt cắt, điện trở suất thay tha đổi => điệ i n trở tr thay tha đổi 11 Tensor
Tính sự thay đổi tương đối của điện trở R qua tính sai số
• Thay vì tính với A, tính qua đường kính D Chi h th đổi hiề K=
• Chia cho thay đổi chiề K u dài tương đối (độ dãn nở)
• Vế trái: Tỷ lệ giữa sự thay đổi tương đối
của điện trở và độ dãn nở => Độ nhạy K của Tensor T
• Vế phải: Hệ số Poisson μ: tỷ
t lệ giữa sự co ngang và K= à thay đổi chiều dài 12 Tensor thay tha đổ i ít Hệ số s Poi Po so s n o μ = 0 2 , ÷ 0 5 ,
K có trị số lớn nhất = 2 K = 1+ 2μ 2 ≅ 1 + 2 0 . 5 , = 2 • Sự thay tha đổi tương đối lớ l n ớ nhất ấ củ c a điệ i n trở tr ~
gấp 2 lần độ dãn nở ε: = Kε =2ε ố 6 3
• ε có trị số 10‐6 ÷ 10‐
• Điện trở ban đầu R0, sai số • Viết lại: 13
SỬ DỤNG CÁC PHẦN TỬ ĐO BIẾN DẠNG CHUẨN
•Dán trực tiếp lên các phần ử
t biến dạng/diaphragm sao cho biến dạng tác động trực tiếp lên diaphragm
• Điện trở tỷ lệ tuyến tính với khảong biến dạng rộng (liên hệ trực tiếp với áp suất thay đổi) Thể tích chết Điện trở biến dạng diaphram biến dạng diaphr chuẩn Tín hiệu điện chuẩn hoá Dây dẫn Điện áp kích đầu vào Tín hiệu điện đầu ra MẠ M CH Ạ CẦ C U Ầ ĐỂ ĐO ÁP SUẤ SU T Ấ KiỂU MÀNG (diaphram) P ref 14 SƠ ĐỒ ĐO CÁC L OẠ LO I TENSOR TRONG CÔNG NGHIỆP Ệ 15
CÁC LOẠI TENSOR TRONG CÔNG NGHIỆP 16 Tensor ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT 17 Tensor ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT ???????? 18
MÀNG SỌC CO DÃN LOẠI MÀNG MỎNG Đặc tính: ầ
C u điện trở có độ nhạy cao, ít phụ thuộc vào nhiệt độ Bia catot Dụng cụ đo Khí vào
tạo MM bằng phún xạ 19
MÀNG SỌC CO DÃN LOẠI MÀNG MỎNG 20