Giáo trình Kỹ thuật cảm biến.pdf - Sửa Nhà Sơn Nhà 10 Địa Chỉ Uy Tín Tại Hà Nội

1
KHOA ĐIỆN TỰ ĐỘNG HÓA Trường cao đẳng Công nghiệp Phúc Yên  GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT CẢM BIẾN ( Lưu hành nội bộ )
2
LỜI NÓI ĐẦU
“Cảm biến ” trong tiếng Anh gọi là detector, xuất phát từ chữ sense theo nghĩa Latinh là nhận, từ ngày xưa người tiền sử đã nhờ vào các giác quan, xúc giác để cảm nhận tìm hiểu đặc điểm của thế giới tự nhiên và học cách sử dụng sự hiểu biết này nhằm phục vụ đời sống của họ. Trong thời đại phát trỉn của khoa học và kỹ thuật ngày nay con người không chỉ dựa vào các cơ quan xúc giác của cơ thể. Các chức năng xúc giác để nhận biết các vật thể, hiện tượng trong thế giới bao quanh được tăng cường nhờ phát triển các dụng cụ dùng để đo lường và phân tích mà tantalum gọi là cảm biến. Cảm biến được định nghĩa như một thiết bị dùng để biến đổi các đại lượng vật lý và các đại lượng không điện cần đo thành các đại lượng điện có thể đo được ( như : dòng điện, điện thế, điện dung, trở kháng… ). Nó là thành phần quan trọng nhất trong một thiết bị đo hay trong một hệ điều khiển tự động, có thể nói rằng nguyên lý hoạt động của một cảm biến, trong nhiều trường hợp thực tế cũng chính là nguyên lý của phép đo hay của phương pháp điều khiển tự động. Đã từ lâu cảm biến được sử dụng như những bộ phận để cảm nhận và phát hiện, nhưng chỉ vài chục năm trở lại đây chúng mới thể hiện rõ vai trò quan trọng kỹ thuật về công nghiệpđặc biệt là trong lĩnh vực đo lường, kiểm tra và điều khiển tự động. Nhờ các tiến bộ của khoa học kỹ thuật và công nghệ trong lĩnh vực vật liệu, thiết bị điện tủ và tin học, các cảm biến đã được giảm thiểu về kích thước cải thiện tính năng và ngày càng mở rộng phạm six ứng dụng. Giờ đây không có một lĩnh vực nào mà ở đó không sử dụng cảm biến, chúng có mặt trong những hệ thống tự động phúc tạp như : Người máy, kiểm tra chất lượng sản phẩm, chúng tiết kiệm năng lượng, chống ô nhiễm môi trường. Cảm biến còn được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực giao thông vận tải, sản xuất, tiêu dùng, bảo quản thực phẩm, sản xuất ô tô, công nghệ nhiệt, hệ thống cung cấp truyền tải điện năng và bảo vệ hệ thống điện…… .. Nhằm phục vụ nhu cầu giảng dạy và học tập môn kỹ thuật cảm biến tại khoa Điện tự động hóa chúng tôi đã xây dựng bài giảng kỹ thuật cảm biến bao gồm seven chương theo đề cương chi tiết đã bachelor of arts in nursing hành. Mặc dù đã cố gắng nhưng quá trình biên soạn chắc chắn vẫn không tránh được thiếu xót rất mong nhận được ý kiến đóng góp từ phía bạn đọc để giáo trình ngày càng hoàn thiện hơn.Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về thorium Đặng Thị Quỳnh Trang-bộ môn Tự động hóa-Khoa Điện-tự động hóa.Tác giả xin chân thành cảm ơn !
3
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU………………………………………………………………….2 Chương one. KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CẢMBIẾN …………………………………………………….. five 1.1 Kh¸i niệm chung………………………………………………………………….5 1.1.1Vai trò của cảm biến trong đo lường và điều khiển…………………………………… five 1.1.2 Các đặc trưng cơ bản ………………………………………………………… … five 1.2 Ph©n lo¹i c¶m biÕn ……………………………………………………………….9 1.2.1 ph©n lo¹i theo nguyªn lý chuyÓn ®æi ………………………………………… .. nine 1.2.2 Ph©n lo¹i theo tÝnh chÊt nguån ……………………………………………… .. nine 1.2.3 Ph©n lo¹i theo ph¬ng ph¸p ®o…………………………………………………10 1.3 C¸c hiÖu øng thưêng dïng trong c¶m biÕn…………………………………… … ten 1.4 Chuẩn cảm biến……………………………………………………………… .. twelve 1.4.1 Khái niệm…………………………………………………………………….12 1.4.2 Phương pháp chuẩn cảm biến……………………………………………….12 Chương two : c¶m biÕn quang……………………………………………………14 2.1.Nguồn phát quang sợi đốt và bán dẫn ………………………………………………………. fourteen 2.1.1 Kh¸i niÖm c¬ b¶n vÒ ¸nh s¸ng…………………………………………………14 2.1.2 Nguån s¸ng…………………………………………………………………….14 2.2.Quang trở, tế bào quang điện ………………………………………………………………….. fifteen 2.2.1 TÕ bµo quang dÉn…………………………………………………………… … fifteen 2.2.2 Photodiot……………………………………………………………………… .. sixteen 2.2.3 Phototranzitor ………………………………………………………………….19 2.3 Sợi quang ………………………………………………………………………………………………… twenty 2.4 Sơ lược về áp dụng cảm biến quang …………………………………………………………. twenty-two Chương 3. c¶m biÕn ®o nhiÖt ®é………………………………………… .. twenty-three 3.1 Thang nhiệt độ, điểm chuẩn nhiệt độ ……………………………………………………… twenty-three 3.2. Cảm biến nhiệt điện trở …………………………………………………………………………. twenty-three 3.2.1 Nguyên lý…………………………………………………………………….23 3.2.2 Nhiệt kế điện trở kim loại ……………………………………………………24 3.3 Cảm biến cặp nhiệt. ………………………………………………………………………………… twenty-seven 3.3.1 Hiệu ứng nhiệt điện………………………………………………………….27 3.3.2 Cấu tạo cặp nhiệt …………………………………………………………… .. twenty-eight 3.4 Hoả kế, nhiệt kế bức xa …………………………………………………………………………… thirty 3.4.1.Hoả kế bức xạ toàn phần…………………………………………………….30 3.4.2 Hoả kế quang điện ………………………………………………………… … thirty-two 3.5 Nhiệt kế áp suất lỏng và khí ………………………………………………………………………. thirty-three 3.5.1Nhiệt kế áp suất chất khí……………………………………………………….33 3.5.2 Nhiệt kế áp suất chất lỏng…………………………………………………… .. thirty-four Chương 4. c¶m biÕn vÞ trÝ…………………………………………………….35 4.1Cảm biến điện cảm ………………………………………………………………35 4.2 Cảm biến hỗ cảm ……………………………………………………………… .. thirty-seven 4.3Cảm biến điện dung…………………………………………………………… … thirty-eight 4.4 Cảm biến dormitory. ………………………………………………………………… .. thirty-nine 4.5 Cảm biến tiếp cận ……………………………………………………………….39
4
Chương 5. c¶m

biÕn ®o l-u l-îng vµ møc chÊt l-u…………… … forty-three 5.1 Đo lưu lượng bằng chênh lệch áp suất………………………………………… forty-three 5.2 Lưu lượng kế từ điện………………………………………………………… .. forty-four 5.3 Lưu lượng kế khối lượng nhiệt…………………………………………… … forty-six 5.4 Đo mức bằng phương pháp chênh áp………………………………………… forty-six 5.5 Đo mức sử dụng áp suất thủy tĩnh …………………………………………… .. forty-six 5.6 Cảm biến đo mức kiểu điện droppings …………………………………………… … forty-eight Chương 6. c¶m biÕn ®o ¸p suẤT 6.1 Khái niệm chung về áp suất……………………………………………………. fifty 6.2 Đo áp suất bằng chất lỏng cân bằng thủy tĩnh ……………………………… .. fifty 6.3 Đo áp suất bằng phần tử nhạy cảm với biến dạng…………………………… fifty-one Chương 7. c¶m biÕn ®o vËn tèc vµ c¸c c¶m biÕn kh¸c 7.1 Đo tốc độ quay động cơ …………………………………………………………54 7.2 Tốc độ kế điện từ ……………………………………………………………… .. fifty-seven 7.3 Tốc độ kế xung ………………………………………………………… ………… fifty-eight 7.4 Các loại cảm biến khác …………………………………………………………59

Reading: Giáo trình Kỹ thuật cảm biến.pdf
5
Chương 1. KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CẢM BIẾN Mục tiêu : Trang bị cho sinh viên các khái niệm cơ bản về cảm biến, các thông số cơ bản chi sử dụng cảm biến và phương pháp chuẩn cảm biến 1.1 Kh¸i niệm chung 1.1.1Vai trò của cảm biến trong đo lường và điều khiển Các bộ cảm biến đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong lĩnh vực đo lường và điều khiển. Chúng cảm nhận và đáp ứng theo các kích thích thường là các đại lượng không điện, chuyển đổi các đại lượng này thành các đại lượng điện và truyền các thông tin về hệ thống đo lường điều khiển, giúp chúng tantalum nhận dạng đánh giá và điều khiển mọi biến trạng thái của đối tượng. 1.1.2 Các đặc trưng cơ bản 1.1.2.1 Độ nhạy của cảm biến  Khái niệm Đối với cảm biến tuyến tính, giữa biến thiên đầu radium Δs và biến thiên đầu vào Δm có sự liên hệ tuyến tính : .Δs =S.Δm ( 1.1 ) Đại lượng second xác định bởi biểu thức randomness = được gọi là độ nhạy của cảm biến Trường hợp tổng quát, biểu thức xác định độ nhạy second của cảm biến xung quanh giá trị nautical mile của đại lượng đo xác định bởi tỷ số giữa biến thiên Δs của đại lượng đầu ra và biến thiên Δm tương ứng của đại lượng đo ở đầu vào quanh giá trị đó : south = ( 1.2 ) m=mi Để phép đo đạt độ chính xác cao, chi thiết kế và sử dụng cảm biến cần làm sao cho độ nhạy south của nó không đổi, nghĩa là ít phụ thuộc nhất vào các yếu tố sau : – Giá trị của đại lượng cần đo m và tần số thay đổi của nó. – Thời gian sử dụng. – Ảnh hưởng của các đại lượng vật lý khác ( không phải là đại lượng đo ) của môi trường xung quanh. Thông thường nhà sản xuất cung cấp giá trị của độ nhạy second tương ứng với những điều kiện làm việc nhất định của cảm biến. * Độ nhạy trong chế độ tĩnh và tỷ số chuyển đổi tĩnh Đường chuẩn cảm biến, xây dựng trên cơ sở đo các giá trị systeme international d’unites ở đầu right ascension tương ứng với các giá trị không đổi secret intelligence service của đại lượng đo chi đại lượng này đạt đến chế độ làm việc danh định được gọi là đặc trưng tĩnh của cảm biến. Một điểm qi ( security service, systeme international d’unites ) trên đặc trưng tĩnh xác định một điểm làm việc của cảm biến ở chế độ tĩnh. Trong chế độ tĩnh, độ nhạy sulfur xác định theo công thức ( 1.3 ) chính là độ đốc của đặc trưng tĩnh ở điểm làm việc đang xét. Như vậy, nếu đặc trưng tĩnh không phải là tuyến tính thì độ nhạy trong chế độ tĩnh phụ thuộc điểm làm việc. Đại lượng rhode island xác định bởi tỷ số giữa giá trị systeme international d’unites ở đầu ra và giá trị secret intelligence service ở đầu vào Δs Δm Δs Δm
6
được gọi là tỷ số chuyển đổi tĩnh : i q iodine megabyte sulfur r        ( 1.4 ) Từ ( 1.4 ), tantalum nhận thấy tỷ số chuyển đổi tĩnh rhode island không phụ thuộc vào điểm làm việc qi và chỉ bằng s chi đặc trưng tĩnh là đường thẳng đi qua gốc toạ độ. * Độ nhạy trong chế độ động Độ nhạy trong chế độ động được xác định chi đại lượng đo biến thiên tuần hoàn theo thời gian. Giả sử biến thiên của đại lượng đo megabyte theo thời gian có dạng : meter ( metric ton ) = m0 +m1 cosωt ( 1.5 ) Trong đó m0 là giá trị không đổi, m1 là biên độ và ω tần số góc của biến thiên đạị lượng đo ở đầu right ascension của cảm biến, hồi đáp second có dạng ( 1.5 ) sulfur ( triiodothyronine ) = so +s1 cos ( ωt +ϕ ) – so là giá trị không đổi tương ứng với m0 xác định điểm làm việc Qo trên đường cong chuẩn ở chế độ tĩnh. – s1 là biên độ biến thiên ở đầu radium do thành phần biến thiên của đại lượng đo gây nên. – ϕ là độ lệch pha giữa đại lượng đầu vào và đại lượng đầu right ascension. Trong chế độ động, độ nhạy south của cảm biến được xác định bởi tỉ số với điểm là việc xét Q0 theo công thức : zero one one q m second south          Độ nhạy trong chế độ động phụ thuộc vào tần số đại lượng đo, s = mho ( farad ). Sự biến thiên của độ nhạy theo tần số có nguồn gốc là doctor of osteopathy quán tính cơ, nhiệt hoặc điện của đầu đo, tức là của cảm biến và các thiết bị phụ trợ, chúng không thể cung cấp tức thời tín hiệu điện theo kịp biến thiên của đại lượng đo. Bởi vậy chi xét sự hồi đáp có phụ thuộc vào tần số cần phải xem xét sơ đồ mạch đo của cảm biến một cách tổng thể. 1.1.2.2 Độ tuyến tính  Khái niệm Một cảm biến được gọi là tuyến tính trong một dải đo xác định nếu trong dải chế độ đó, độ nhạy không phụ thuộc vào đại lượng đo. Trong chế độ tĩnh, độ tuyến tính chính là sự không phụ thuộc của độ nhạy của cảm biến vào giá trị của đại lượng đo, thể hiện bởi các đoạn thẳng trên đặc trưng tĩnh của cảm biến và hoạt động của cảm biến là tuyến tính chừng nào đại lượng đo còn nằm trong vùng này. Trong chế độ động, độ tuyến tính bao gồm sự không phụ thuộc của độ nhạy ở chế độ tĩnh second ( zero ) vào đại lượng đo, đồng thời các thông số quyết định sự hồi đáp ( như tần số riêng f0 của dao động không tắt, hệ số tắt dần ξ cũng không phụ thuộc vào đại lượng đo Nếu cảm biến không tuyến tính, người tantalum đưa vào mạch đo các thiết bị hiệu chỉnh sao cho tín hiệu điện nhận được ở đầu radium tỉ lệ với sự thay đổi của đại lượng
7
đo ở đầu vào. Sự hiệu chỉnh đó được gọi là sự tuyến tính hoá.  Đường thẳng tốt nhất chi chuẩn cảm biến, từ kết quả thực nghiệm tantalum nhận được một loạt điểm tương ứng ( systeme international d’unites, mi ) của đại lượng đầu radium và đại lượng đầu vào. Về mặt lý thuyết, đối với các cảm biến tuyến tính, đường cong chuẩn là một đường thẳng. Tuy nhiên, perform sai số chi đo, các điểm chuẩn ( myocardial infarction, silicon ) nhận được bằng thực nghiệm thường không nằm trên cùng một đường thẳng. Đường thẳng được xây dựng trên cơ sở các số liệu thực nghiệm sao cho sai số là bé nhất, biểu diễn sự tuyến tính của cảm biến được gọi là đường thẳng tốt nhất. Phương trình biểu diễn đường thẳng tốt nhất được lập bằng phương pháp bình phương bé nhất. Giả sử chi chuẩn cảm biến tantalum tiến hành với normality điểm đo, phương trình có dạng : second =am +b Trong đó         two two ) (. .. . one one one iodine one i m molarity newton thousand randomness megabyte south newton ampere          two two two ) (. .. . iodine one iodine one i one one megabyte molarity n megabyte mho m meter s bel  Độ lệch tuyến tính Đối với các cảm biến không hoàn toàn tuyến tính, người tantalum đưa right ascension khái niệm độ lệch tuyến tính, xác định bởi độ lệch cực đại giữa đường cong chuẩn và đường thẳng tốt nhất, tính bằng % trong dải đo. 1.1.2.3 Sai số và độ chính xác Các bộ cảm biến cũng như các dụng cụ đo lường khác, ngoài đại lượng cần đo ( cảm nhận ) còn chịu tác động của nhiều đại lượng vật lý khác gây nên sai số giữa giá trị đo được và giá trị thực của đại lượng cần đo. Gọi Δx là độ lệch tuyệt đối giữa giá trị đo và giá trị thực ten ( sai số tuyệt đối ), sai số tương đối của bộ cảm biến được tính bằng :   % hundred. x ten    Sai số của bộ cảm biến mang tính chất ước tính bởi vì không thể biết chính xác giá trị thực của đại lượng cần đo. chi đánh giá sai số của cảm biến, người tantalum thường phân chúng thành hai loại : sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên. – Sai số hệ thống : là sai số không phụ thuộc vào số lần đo, có giá trị không đổi hoặc thay đổi chậm theo thời gian đo và thêm vào một độ lệch không đổi giữa giá trị thực và giá trị đo được. Sai số hệ thống thường practice sự thiếu hiểu biết về hệ đo, do điều kiện sử dụng không tốt gây ra. Các nguyên nhân gây right ascension sai số hệ thống có thể là : perform nguyên lý của cảm biến. + suffice giá trị của đại lượng chuẩn không đúng. + bash đặc tính của bộ cảm biến. + make điều kiện và chế độ sử dụng. +Do xử lý kết quả đo .
8
– Sai số ngẫu nhiên : là sai số xuất hiện có độ lớn và chiều không xác định. tantalum có thể dự đoán được một số nguyên nhân gây radium sai số ngẫu nhiên nhưng không thể dự đoán được độ lớn và dấu của nó. Những nguyên nhân gây right ascension sai số ngẫu nhiên có thể là : + do sự thay đổi đặc tính của thiết bị. + perform tín hiệu nhiễu ngẫu nhiên. + do các đại lượng ảnh hưởng không được tính đến chi chuẩn cảm biến. Chúng tantalum có thể giảm thiểu sai số ngẫu nhiên bằng một số biện pháp thực nghiệm thích hợp như bảo vệ các mạch đo tránh ảnh hưởng của nhiễu, tự động điều chỉnh điện áp nguồn nuôi, bù các ảnh hưởng nhiệt độ, tần số, vận hành đúng chế độ hoặc thực hiện phép đo lường thống kê. 1.1.2.4. Độ nhanh và thời gian hồi đáp Độ nhanh là đặc trưng của cảm biến cho phép đánh giá khả năng theo kịp về thời gian của đại lượng đầu right ascension chi đại lượng đầu vào biến thiên. Thời gian hồi đáp là đại lượng được sử dụng để xác định giá trị số của độ nhanh. Độ nhanh tr là khoảng thời gian từ chi đại lượng đo thay đổi đột ngột đến chi biến thiên của đại lượng đầu ra chỉ còn khác giá trị cuối cùng một lượng giới hạn ε tính bằng %. Thời gian hồi đáp tương ứng với ε % xác định khoảng thời gian cần thiết phải chờ đợi sau chi có sự biến thiên của đại lượng đo để lấy giá trị của đầu ra với độ chính xác định trước. Thời gian hồi đáp đặc trưng cho chế độ quá độ của cảm biến và là hàm của các thông số thời gian xác định chế độ này. Trong trường hợp sự thay đổi của đại lượng đo có dạng bậc thang, các thông số thời gian gồm thời gian trễ chi tăng ( tdm ) và thời gian tăng ( thulium ) ứng với sự tăng đột ngột của đại lượng đo hoặc thời gian trễ chi giảm ( tdc ) và thời gian giảm ( trusteeship council ) ứng với sự giảm đột ngột của đại lượng đo. Khoảng thời gian trễ chi tăng tdm là thời gian cần thiết để đại lượng đầu right ascension tăng từ giá trị ban đầu của nó đến ten % của biến thiên tổng cộng của đại lượng này và khoảng thời gian tăng thulium là thời gian cần thiết để đại lượng đầu ra tăng từ ten % đến ninety % biến thiên biến thiên tổng cộng của nó. thousand m0 thymine s/s0 Hình 1.1 Tương tự, chi đại lượng đo giảm, thời gian trể chi giảm tdc là thời gian cần thiết để đại lượng đầu right ascension giảm từ giá trị banish đầu của nó đến ten % biến thiên tổng cộng của đại lượng này và khoảng thời gian giảm technetium là thời gian cần thiết để đại lượng đầu right ascension giảm từ ten % đến ninety % biến thiên biến thiên tổng cổng của nó .
9
Các thông số về thời gian tr, tdm, thulium, tdc, trusteeship council của cảm biến cho phép tantalum đánh giá về thời gian hồi đáp của nó. Tương tự, chi đại lượng đo giảm, thời gian trể chi giảm tdc là thời gian cần thiết để đại lượng đầu right ascension giảm từ giá trị bachelor of arts in nursing đầu của nó đến ten % biến thiên tổng cộng của đại lượng này và khoảng thời gian giảm trusteeship council là thời gian cần thiết để đại lượng đầu radium giảm từ ten % đến ninety % biến thiên biến thiên tổng cổng của nó. Các thông số về thời gian tr, tdm, thulium, tdc, trusteeship council của cảm biến cho phép tantalum đánh giá về thời gian hồi đáp của nó. 1.1.2.5. Giới hạn sử dụng của cảm biến Trong quá trình sử dụng, các cảm biến luôn chịu tác động của ứng lực cơ học, tác động nhiệt … chi các tác động này vượt quá ngưỡng cho phép, chúng sẽ làm thay đổi đặc trưng làm việc của cảm biến. Bởi vậy chi sử dụng cảm biến, người sử dụng cần phải biết rõ các giới hạn này.  Vùng làm việc danh định Vùng làm việc danh định tương ứng với những điều kiện sử dụng bình thường của cảm biến. Giới hạn của vùng là các giá trị ngưỡng mà các đại lượng đo, các đại lượng vật lý có liên quan đến đại lượng đo hoặc các đại lượng ảnh hưởng có thể thường xuyên đạt tới mà không làm thay đổi các đặc trưng làm việc danh định của cảm biến.  Vùng không gây nên hư hỏng Vùng không gây nên hư hỏng là vùng mà chi mà các đại lượng đo hoặc các đại lượng vật lý có liên quan và các đại lượng ảnh hưởng vượt qua ngưỡng của vùng làm việc danh định nhưng vẫn còn nằm trong phạm six không gây nên hư hỏng, các đặc trưng của cảm biến có thể bị thay đổi nhưng những thay đổi này mang tính thuận nghịch, tức là chi trở về vùng làm việc danh định các đặc trưng của cảm biến lấy lại giá trị banish đầu của chúng. 1.2 Ph©n lo¹i c¶m biÕn 1.2.1 ph©n lo¹i theo nguyªn lý chuyÓn ®æi C¶m biÕn ®îc gäi tªn theo nguyªn lý chuyÓn ®æi sö dông trong c¶m biÕn. Nh- ững c¶m biÕn ®iÖn trë-c¶m biÕn cã chuyÓn ®æi lµ ®iÖn trë, c¶m biÕn ®iÖn tõ-c¶m biÕn cã chuyÓn ®æi lµm viÖc theo nguyªn lý vÒ lùc ®iÖn tõ c¸c ®¹i lîng kh « nanogram ®iÖn cÇn ®o ®- îc biÕn ®æi thµnh sù thay ®æi cña c¸c thursday « nanogram sè như ®iÖn c¶m hç c¶m hoÆc tõ thursday « nanogram, c¶m biÕn hãa ®iÖn- chuyÓn ®æi lµm viÖc dùa trªn hiÖn tîng hãa ®iÖn… 1.2.2 Ph©n lo¹i theo tÝnh chÊt nguån – C¶m Ph¸t ®iÖn : c¶m biÕn cã ®¹i lîng ra lµ ®iÖn ¸p u, søc ®iÖn ®éng e, dßng ®iÖn iodine cßn ®Çu vµo lµ c¸c ®¹i lîng kh « nanogram ®iÖn cÇn ®o – C¶m biÕn thorium « nanogram sè : c¶m biÕn cã ®¹i lîng radium lµ c¸c thursday « nanogram sè new hampshire : ®iÖn trë roentgen, ®iÖn c¶m l, hç c¶m M… ®Çu vµo lµ c¸c ®¹i lượng kh « nanogram ®iÖn cÇn ®o 1.2.3 Ph©n lo¹i theo ph¬ng ph¸p ®o – C¶m BiÕn cã chuyÓn ®æi biÕn ®æi trùc tiÕp – C¶m biÕn cã chuyÓn ®æi bï 1.3 C¸c hiÖu øng thêng dïng trong c¶m biÕn  Hiệu ứng nhiệt điện Hai dây dẫn ( m1 ) và ( m2 ) có bản chất hoá học khác nhau được hàn lại với nhau thành một mạch điện kín, nếu nhiệt độ ở hai mối hàn là T1 và T2 khác nhau, chi đó trong mạch xuất hiện một suất điện động vitamin e ( T1, T2 ) mà độ lớn của nó phụ thuộc
10
chênh lệch nhiệt độ giữa T1 và T2. Hình 1.2 Sơ đồ hiệu ứng nhiệt điện Hiệu ứng nhiệt điện được ứng dụng để đo nhiệt độ T1 chi biết trước nhiệt độ T2, thường chọn T2 = 0oC.  Hiệu ứng hoả điện Một số tinh thể gọi là tinh thể hoả điện ( ví dụ tinh thể sulfate triglycine ) có tính phân cực điện tự phát với độ phân cực phụ thuộc vào nhiệt độ, làm xuất hiện trên các mặt đối diện của chúng những điện tích trái dấu. Độ lớn của điện áp giữa hai mặt phụ thuộc vào độ phân cực của tinh thể hoả điện. vanadium Φ Hình 1.3 Ứng dụng hiệu ứng hỏa điện Hiệu ứng hoả điện được ứng dụng để đo thông lượng của bức xạ ánh sáng. chi tantalum chiếu một chùm ánh sáng vào tinh thể hoả điện, tinh thể hấp thụ ánh sáng và nhiệt độ của nó tăng lên, làm thay đổi sự phân cực điện của tinh thể. Đo điện áp volt tantalum có thể xác định được thông lượng ánh sáng Φ.  Hiệu ứng áp điện Một số vật liệu gọi chung là vật liệu áp điện ( như thạch anh chẳng hạn ) chi bị biến dạng dước tác động của lực cơ học, trên các mặt đối diện của tấm vật liệu xuất hiện những lượng điện tích bằng nhau nhưng trái dấu, được gọi là hiệu ứng áp điện. Đo five tantalum có thể xác định được cường độ của lực tác dụng farad v fluorine Hình 1.4 Ứng dụng hiệu ứng áp điện  Hiệu ứng cảm ứng điện từ chi một dây dẫn chuyển động trong từ trường không đổi, trong dây dẫn xuất hiện một suất điện động tỷ lệ với từ thông cắt ngang dây trong một đơn vị thời T1 T2 ( m2 ) ( m1 ) ( m2 ) e  T1 Φ fluorine
11
gian, nghĩa là tỷ lệ với tốc độ dịch chuyển của dây. Tương tự như vậy, trong một khung dây đặt trong từ trường có từ thông biến thiên cũng xuất hiện một suất điện động tỷ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông qua khung dây. Ω e Ω Hình 1.5 Ứng dụng hiệu ứng điện từ Hiệu ứng cảm ứng điện từ được ứng dụng để xác định tốc độ dịch chuyển của vật thông qua việc đo suất điện động cảm ứng.  Hiệu ứng quang điện – Hiệu ứng quang dẫn : ( hay còn gọi là hiệu ứng quang điện nội ) là hiện tượng giải phóng right ascension các hạt dẫn tự do trong vật liệu ( thường là bán dẫn ) chi chiếu vào chúng một bức xạ ánh sáng ( hoặc bức xạ điện từ nói chung ) có bước sóng nhỏ hơn một ngưỡng nhất định. – Hiệu ứng quang phát xạ điện tử : ( hay còn gọi là hiệu ứng quang điện ngoài ) là hiện tượng các điện tử được giải phóng và thoát khỏi bề mặt vật liệu tạo thành dòng có thể thu lại nhờ tác dụng của điện trường.  Hiệu ứng quang – điện – từ chi tác dụng một từ trường boron vuông góc với bức xạ ánh sáng, trong vật liệu bán dẫn được chiếu sáng sẽ xuất hiện một hiệu điện thế theo hướng vuông góc với từ trường bel và hướng bức xạ ánh sáng. volt Φ Hình 1.6 Ứng dụng hiệu ứng quang – điện – từ  Hiệu ứng anteroom chi đặt một tấm mỏng vật liệu mỏng ( thường là bán dẫn ), trong đó có dòng điện chạy qua, vào trong một từ trường bacillus có phương tạo với dòng điện one trong tấm một góc θ, sẽ xuất hiện một hiệu điện thế VH theo hướng vuông góc với bacillus và I. Biểu thức hiệu điện thế có dạng : VH = KH .I.B.sinθ Trong đó KH là hệ số phụ thuộc vào vật liệu và kích thước hình học của tấm vật liệu Φ bacillus boron
12
Hình 1.7 Ứng dụng hiệu ứng hall Hiệu ứng dormitory được dùng để xác định vị trí của một vật chuyển động. Vật cần xácđịnh vị trí liên kết cơ học với thanh nam châm, ở mọi thời điểm, vị trí thanh nam châm xác định giá trị của từ trường bel và góc θ tương ứng với tấm bán dẫn mỏng làm vật trung gian. Vì vậy, hiệu điện thế VH đo được giữa hai cạnh tấm bán dẫn là hàm phụ thuộc vào vị trí của vật trong không gian. 1.4 Chuẩn cảm biến 1.4.1 Khái niệm Đường cong chuẩn cảm biến là đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của đại lượng điện ( south ) ở đầu right ascension của cảm biến vào giá trị của đại lượng đo ( megabyte ) ở đầu vào. Đường cong chuẩn có thể biểu diễn bằng biểu thức đại số dưới dạng s = farad ( thousand ), hoặc bằng đồ thị như hình 1.1a. a b-complex vitamin Hình 1.8 Đường cong chuẩn cảm biến vitamin a ) Đường cong chuẩn barn ) Đường cong chuẩn cảm biến tuyến tính Dựa vào đường cong chuẩn của cảm biến, tantalum có thể xác định giá trị michigan chưa biết của megabyte thông qua giá trị đo được ti của s. Để dễ sử dụng, người tantalum thường chế tạo cảm biến có sự phụ thuộc tuyến tính giữa đại lượng đầu ra và đại lượng đầu vào, phương trình s= degree fahrenheit ( megabyte ) có dạng south = master of arts +b với a, b là các hệ số, chi đó đường cong chuẩn là đường thẳng ( hình 1.1b ). 1.4.2 Phương pháp chuẩn cảm biến Chuẩn cảm biến là phép đo nhằm mục đích xác lập mối quan hệ giữa giá trị mho đo được của đại lượng điện ở đầu ra và giá trị molarity của đại lượng đo có tính đến các yếu tố ảnh hưởng, trên cơ sở đó xây dựng đường cong chuẩn dưới dạng tường minh ( đồ thị hoặc biểu thức đại số ). chi chuẩn cảm biến, với một loạt giá trị đã biết chính xác nautical mile của molarity, đo giá trị tương ứng ti của sulfur và dựng đường cong chuẩn. s nitrogen ten barn  adam volt sulfur south S1 randomness S2 S1 m1 m2 megabyte
13
Hình 1.9 Phương pháp chuẩn cảm biến adenine, Chuẩn đơn giản Trong trường hợp đại lượng đo chỉ có một đại lượng vật lý duy nhất tác động lên một đại lượng đo xác định và cảm biến sử dụng không nhạy với tác động của các đại lượng ảnh hưởng, người tantalum dùng phương pháp chuẩn đơn giản. Thực chất của chuẩn đơn giản là đo các giá trị của đại lượng đầu right ascension ứng với các giá xác định không đổi của đại lượng đo ở đầu vào. Việc chuẩn được tiến hành theo hai cách : – Chuẩn trực tiếp : các giá trị khác nhau của đại lượng đo lấy từ các mẫu chuẩn hoặc các phần tử so sánh có giá trị biết trước với độ chính xác cao. – Chuẩn gián tiếp : kết hợp cảm biến cần chuẩn với một cảm biến so sánh đã có sẵn đường cong chuẩn, cả hai được đặt trong cùng điều kiện làm việc. chi tác động lên hai cảm biến với cùng một giá trị của đại lượng đo tantalum nhận được giá trị tương ứng của cảm biến thus sánh và cảm biến cần chuẩn. Lặp lại tương tự với các giá trị khác của đại lượng đo cho phép tantalum xây dựng được đường cong chuẩn của cảm biến cần chuẩn. b-complex vitamin, Chuẩn nhiều lần chi cảm biến có phần tử bị trễ ( trễ cơ hoặc trễ từ ), giá trị đo được ở đầu ra phụ thuộc không những vào giá trị tức thời của đại lượng cần đo ở đầu vào mà còn phụ thuộc vào giá trị trước đó của của đại lượng này. Trong trường hợp như vậy, người tantalum áp dụng phương pháp chuẩn nhiều lần và tiến hành như sau : – Đặt lại điểm zero của cảm biến : đại lượng cần đo và đại lượng đầu ra có giá trị tương ứng với điểm gốc, m=0 và s=0. – Đo giá trị đầu ra theo một loạt giá trị tăng dần đến giá trị cực đại của đại lượng đo ở đầu vào. – Lặp lại quá trình đo với các giá trị giảm dần từ giá trị cực đại. chi chuẩn nhiều lần cho phép xác định đường cong chuẩn theo cả hai hướng đo tăng dần và đo giảm dần. Chương two : c¶m biÕn quang Mục tiêu : Trang bị cho sinh viên kiến cơ bản về các cảm biến quang, làm quen với một số thiết bị cảm biến quang có trên thị trường 2.1.Nguồn phát quang sợi đốt và bán dẫn 2.1.1 Kh¸i niÖm c¬ b¶n vÒ ¸nh s¸ng – C¶m biÕn quang ®-îc sö dông ®Ó chuyÓn ®æi thorium « nanogram tin tõ ¸nh s¸ng nhìn thÊy hoÆc transient ischemic attack hång ngo¹i, transient ischemic attack tö ngo¹i thµnh tÝn hiÖu ®iÖn – ¸nh s¸ng cã hai tÝnh chÊt c¬ b¶n lµ sãng vµ h¹t
14
– D¹ng sãng cña ¸nh s¸ng lµ sãng ®iÖn tõ ph¸t ra chi cã sù chuyÓn ®iÖn tö armed islamic group c¸c møc năng lîng cña nguyªn tö cña nguån s¸ng – TÝnh chÊt h¹t cña ¸nh s¸ng thÓ hiÖn qua sù t¬ng t¸c cña ¸nh s¸ng víi vËt chÊt. ¸nh s¸ng bao gåm c¸c h¹t photon cã năng lîng phô thuéc tÇn sè w=h, - tÇn sè ¸nh s¸ng, henry » nanogram sè planck h=6.6256 * 10-34 j – Trong vËt chÊt c¸c ®iÖn tö liªn kÕt trong nguyªn tö cã xu híng tho¸t khái nguyªn tö trë thµnh ®iÖn tö tù do. ®Ó gi¶i phãng c¸c ®iÖn tö liªn kÕt cÇn cung cÊp cho nã mét năng lîng bel » nanogram năng lîng liªn kÕt. Nhìn chung lo¹i ®iÖn tÝch ®- îc gi¶i phãng do chiÕu s¸ng phô thuéc b¶n chÊt cña vËt liÖu bÞ chiÕu s¸ng. chi chiÕu s¸ng chÊt ®iÖn thousand « iodine vµ b¸n dÉn tinh khiÕt c¸c ®iÖn tÝch ®îc gi¶i phãng lµ cÆp ®iÖn tö-lç trèng. HiÖn tîng gi¶i phãng c¸c h¹t dÉn díi t¸c ®éng cña ¸nh s¸ng cause hiÖu øng quang ®iÖn g©y nªn sù thay ®æi tÝnh chÊt ®iÖn cña vËt liÖu. ®©y lµ nguyªn lý c¬ b¶n cña c¶m biÕn quang – B-íc sãng ngưỡng cña ¸nh s¸ng cã thÓ g©y nªn hiÖn tượng gi¶i phãng ®iÖn tö max=hc/w1 KÕt luËn : HiÖu øng quang ®iÖn tû lÖ thuËn víi sè lîng h¹t dÉn ®îc gi¶i phãng do t¸c dông cña ¸nh s¸ng trong mét ®¬n vÞ thêi gian. Tuy nhiªn ngay c¶ chi  < max kh « nanogram ph¶i mäi photon chiÕu xuèng bÒ mÆt ®Òu tham armed islamic group vµo viÖc gi¶i phãng h¹t dÉn vì mét sè sÏ bÞ ph¶n x¹ tõ bÒ mÆt, mét sè kh¸c chuyÓn hãa thµnh năng lîng cña chóng thµnh nhiÖt 2.1.2 Nguån s¸ng - Nguån s¸ng quyÕt ®Þnh mäi ®Æc tÝnh quan träng cña bøc x¹. ViÖc sö dông c¶m biÕn quang chØ cã hiÖu qu¶ chi nã phï hîp víi bøc x¹ ¸nh s¸ng - C¸c nguån s¸ng thorium « nanogram dông : ®Ìn sîi ®èt, dièt ph¸t quang vµ Lazer ampere, §Ìn sîi ®èt - CÊu t¹o : gåm sîi vonfram ®Æt trong bãng thñy tinh hoÆc th¹ch anh chøa c¸c khÝ tr¬ hoÆc halogen ®Ó gi¶m bay h¬i cña sîi ®èt - ®Æc ®iÓm ®Ìn sîi ®èt • D¶i phæ réng • HiÖu suÊt ph¸t quang ( tû sè quang thorium « nanogram trªn cytosine « nanogram suÊt tiªu thô ) thÊp • Qu¸n tÝnh nhiÖt lín nªn kh « nanogram thÓ thay ®æi bøc x¹ mét c¸ch nhanh chãng • Tuæi thä thÊp, ®é bÒn c¬ häc thÊp bacillus, §iot ph¸t quang lead ( light-Emitting-Diode ) - Lµ nguån s¸ng b¸n dÉn trong ®ã n¨ng lưîng gi¶i phãng cause t¸i hîp ®iÖn tö-lç trèng gÇn chuyÓn tiÕp p-n cña diode sÏ lµm ph¸t sinh c¸c photon - ®Æc ®iÓm cña ®Ìn lead • Thêi gian håi ®¸p nhá cì normality, cã kh¶ n¨ng ®iÒu biÕn ®Õn tÇn sè cao nhê nguån nu « one • Phæ ¸nh s¸ng hoµn toµn x¸c ®Þnh • Tuæi thä cao, ®¹t tíi 100.000 giê • KÝch thưíc nhá • Tiªu thô speed of light « nanogram suÊt thÊp • ®é bÒn c¬ häc cao • Quang thursday « nanogram t¬ng ®èi nhá cì mW vµ nh¹y víi nhiÖt ®é coke, Lazer
15
– Lazer(Light Amplification aside induce emission radiotherapy ) ph¸t s¸ng ®¬n s¾c dùa trªn hiÖn tîng khuÕch ®¹i ¸nh s¸ng b-complex vitamin » nanogram bøc x¹ kÝch thÝch – CÊu t¹o gåm four thµnh phÇn c¬ b¶n : thousand « iodine trêng t¸c dông, c¬ cÊu kÝch thÝch, c¬ cÊu ph¶n x¹ vµ bé phèi gÐp ®Çu right ascension 2.2.Quang trở, tế bào quang điện – C¶m biÕn quang ®iÖn thùc chÊt lµ c¸c linh kiÖn quang ®iÖn, thay ®æi tr¹ng th¸i ®iÖn chi cã ¸nh s¸ng thÝch hîp t¸c ®éng vµo bÒ mÆt cña nã 2.2.1 TÕ bµo quang dÉn – ®Æc trng cña tÕ bµo quang dÉn lµ ®iÖn trë cña nã phô thuéc vµo thursday « nanogram lîng cña bøc x¹ vµ phæ cña bøc x¹ ¸nh s¸ng. TÕ bµo quang dÉn lµ mét trong nh÷ng c¶m biÕn cã ®é nhËy cao.C¬ së vËt lý cña tÕ bµo quang dÉn lµ hiÖn tîng quang dÉn do kªt qu¶ cña hiÖu øng quang ®iÖn bªn trong. HiÖu øng quang ®iÖn lµ hiÖn tîng gi¶i phãng c¸c h¹t t¶i ®iÖn trong vËt liÖu b¸n dÉn díi t¸c dông cña ¸nh s¸ng – VËt liÖu chÕ t¹o c¶m biÕn cadmium ( cadmium sulfid ), Cdse ( cadmium selenid ), CdTe ( cadmium Telurid ) – TÝnh chÊt cña c¶m biÕn quang dÉn :  ®iÖn trë tèi Rco phô thuéc vµo h×nh d¸ng, kÝch thíc, nhiÖt ®é vµ b¶n chÊt hãa lý cña vËt liÖu. chi bÞ chiÕu s¸ng ®iÖn trë tèi gi¶m rÊt nhanh, quan hÖ  gi÷a ®iÖn trë vµ ®é räi lµ phi tuyÕn  TÕ bµo quang dÉn cã ®é nhËy cao cho phÐp ®¬n gi¶n hãa trong c¸c øng dông nhng cã mét sè nhîc ®iÓm :  ®Æc tÝnh ®iÖn trë- ®é räi phi tuyÕn  Thêi gian håi ®¸p t¬ng ®èi lín  thorium « nanogram sè kh « nanogram æn ®Þnh do giµ hãa  ®é nh¹y phô thuéc nhiÖt ®é  øng dông cña tÕ bµo quang dÉn + ®iÒu khiÓn r¬le Hình 2.1 Quan hệ giữa điện trở và độ chiếu sáng của cảm biến quang dẫn
16
®iÒu khiÓn trùc tiÕp ®iÒu khiÓn qua transzitor Hình 2.2 Ứng dụng của tế bào quang dẫn chi cã thursday « nanogram lîng ¸nh s¸ng chiÕu lªn tÕ bµo quang dÉn, ®iÖn trë r gi¶m xuèng ®¸ng kÓ ®ñ ®Ó cho dßng ®iÖn one ch¹y qua tÕ bµo. Dßng ®iÖn sö dông trùc tiÕp hoÆc thursday « nanogram qua khuÕch ®¹i ®Ó ®ãng më r¬le + Thu tÝn hiÖu quang : tÕ bµo quang dÉn cã thÓ ®îc sö dông biÕn xung quang thµnh xung ®iÖn. Sù ng¾t qu·ng cña xung ¸nh s¸ng chiÕu lªn tÕ bµo quang ®iÖn sÏ ®îc ph¶n ¸nh thµnh xung ®iÖn cña m¹ch ®o, vì vËy c¸c thorium « nanogram tin mµ xung ¸nh s¸ng mang tíi sÏ ®îc thÓ hiÖn trªn xung ®iÖn.Ngêi tantalum øng dông m¹ch ®o nµy ®Ó ®Õm vËt hoÆc ®o tèc ®é quay cña ®Üa. 2.2.2 Photodiot – TiÕp xóc giữa phosphorus vµ normality t¹o nªn vïng nghÌo h¹t dÉn vì ë ®ã tån t¹i mét ®iÖn trư- êng vµ hình thµnh hµng rµo thÕ Vb. chi đã dßng ®iÖn ®Æt lªn chuyÓn tiÕp I=0 – Nguyªn lý lµm viÖc : chi chiÕu s¸ng lªn bÒ mÆt di « thyroxine b¸n dÉn bel » nanogram bøc x¹ cã bíc sãng nhá h¬n bíc sãng ngìng  < s sÏ lµm xuÊt hiÖn thªm c¸c cÆp ®iÖn tö vµ lç trèng. ChuyÓn tiÕp Vïng nghÌo phosphorus n ®iÖn tr-êng n phosphorus ChuyÓn tiÕp + - +
17
Hình 2.3 Cấu tạo cuả Photodiot Để c¸c h¹t nµy cã thÓ tham armed islamic group vµo ®é dÉn vµ lµm nip dßng ®iÖn one cÇn ng¨n c¶n qu¸ tr×nh t¸i hîp chóng tøc lµ ph¶i nhanh chãng t¸ch cÆp ®iÖn tö, lç trèng díi t¸c dông cña ®iÖn trêng. ®iÒu nµy chØ cã thÓ x¶y ra ë vïng nghÌo vµ sù chuyÓn rêi cña c¸c ®iÖn tÝch ®ã kÐo theo sù armed islamic group tăng dßng ®iÖn ngîc inland revenue. ®Ó ®¹t ®îc ®iÒu ®ã ¸nh s¸ng ph¶i ®¹t tíi vïng nghÌo sau chi ®· ®i qua bÒ dµy cña chÊt b¸n dÉn vµ tiªu hao năng lîng kh « nanogram nhiÒu.Cµng ®i s©u vµo chÊt b¸n dÉn quang thursday « nanogram cµng gi¶m  ( ten ) = 0.e-x thùc tÕ c¸c dièt cã líp b¸n dÉn rÊt máng ®Ó sö dông ¸nh s¸ng hữu hiÖu ®ång thêi vïng nghÌo ph¶i ®ñ réng ®Ó sù hÊp thô lµ cùc ®¹i – ChÕ ®é ho¹t ®éng + ChÕ ®é quang dÉn einsteinium nguån ph©n cùc ngîc diot Rm- ®o tÝn hiÖu ®Æc tÝnh five « n-ampe cña photodiot øng víi møc quang thursday « nanogram kh¸c nhau Ir=Es/Rm+Vd/Rm +ChÕ ®é quang thÕ : trong chÕ ®é nµy kh « nanogram cã ®iÖn ¸p ngoµi ®Æt vµo ®ièt. Photodiot ho¹t ®éng gièng new hampshire mét nguån dßng. Ngêi tantalum ®o thÕ hë m¹ch vµ dßng ng¾n m¹ch Voc vµ Isc. ®Æc ®iÓm ë chÕ ®é nµy lµ kh « nanogram cã dßng tèi do kh « nanogram cã nguån ®iÖn ph©n cùc ngoµi doctor of osteopathy ®ã cã thÓ gi¶m nhiÔu vµ cho phÐp ®o quang thursday « nanogram nhá – S¬ ®å sö dông photodiot : tïy thuéc môc ®Ých sö dông photodiot ngêi tantalum chän chÕ ®é lµm viÖc cho nã + chÕ ®é quang dÉn Hình 2.4 Sơ đồ thay thế Photodiot ở chế độ quang dẫn Hình 2.5 Đặc tính V-A của Photodiot ứng với mức quang thông khác nhau
18
S¬ ®å t¸c ®éng nhanh V0= ( R1+R2 ) .Ir ®iÖn trë t¶i cña diot nhá vµ b » nanogram ( R1+R2 ) /k K- hÖ sè khuÕch ®¹i ë tÇn sè lµm viÖc, C2 cã t¸c dông bï trõ ¶nh hëng cña tô ký sinh Cp1 víi ®iÒu kiÖn R1 Cp1=R2C2 + ChÕ ®é quang thÕ S¬ ®å tuyÕn tÝnh V0=Rm.Isc – + exabyte iridium Vo R2 R1 CP1 C2 R1+R2 Hình 2.6 Sơ đồ ứng dụng của Photodiot ở chế độ quang dẫn
19
2.2.3 Phototranzitor
– Phototranzitor lµ tranzitor silic lo¹i NPN vïng bazo cã thÓ ®îc chiÕu s¸ng, kh « nanogram cã ®iÖn ¸p ®Æt lªn bazo, chØ cã ®iÖn ¸p ®Æt lªn deoxycytidine monophosphate, chuyÓn tiÕp B-C ph©n cùc ngîc ( h×nh a ) Hình 2.8 Cấu tạo Phototranzitor -Nguyªn lý : chi chuyÓn tiÕp B-C ®îc chiÕu s¸ng nã ho¹t ®éng ho¹t ®éng gièng photodiot ë chÕ ®é quang dÉn víi dßng ngîc : Ir=I0+Ip trong ®ã : I0- dßng ®iÖn ngîc trong tèi Ip- dßng quang ®iÖn chi cã thursday « nanogram lîng ¸nh s¸ng chiÕu qua bÒ dµy ten →Dßng iridium ®ãng vai trß lµ dßng bazo g©y nªn dßng colector Ic= ( +1 ) Ir= ( +1 ) I0 + ( +1 ) information science - hÖ sè khuÕch ®¹i dßng cña transzitor chi ®Êu chung emitor – + Isc Vo Rm R=Rm b ampere Hình 2.7 Sơ đồ ứng dụng của Photodiot ở chế độ quang thế
20
+ cã thÓ coi Phototranzitor new hampshire tæ hîp gåm mét photodiot vµ one tranzitor ( h×nh boron ). Photodiot cung cÊp dßng quang ®iÖn t¹i bazo, cßn tranzitor cho hiÖu øng KhuÕch ®¹i . C¸c ®iÖn tö vµ lç trèng ph¸t sinh trong vïng bazo ( díi t¸c dông cña ¸nh s¸ng ) sÏ bÞ ph©n cùc díi t¸c dông cña ®iÖn trêng trªn chuyÓn tiÕp B-C – S¬ ®å dïng Phototranzitor : Phototranzitor cã thÓ dïng lµm bé chuyÓn m¹ch hoÆc lµm phÇn tö tuyÕn tÝnh. ChÕ ®é chuyÓn m¹ch phototranzitor cã uranium ®iÓm so víi photodiot lµ cho phÐp ®iÒu khiÓn trùc tiÕp dßng qua t¬ng ®èi lín.Ngîc l¹i ë chÕ ®é tuyÕn tÝnh, phototranzitor cã u ®iÓm lµ cho ®é khuÕch ®¹i nhưng ®é tuyÕn tÝnh cña photodiot tèt h¬n – + phototranzitor chuyÓn m¹ch Hình 2.9 Các sơ đồ ứng dụng Phototranszitor thursday « nanogram tin sö dông d¹ng nhÞ ph©n : cã hay kh « nanogram cã bøc x¹, ¸nh s¸ng lín h¬n hay kh « nanogram lín h¬n ¸nh s¸ng ngưìng  H×nh a : ®iÒu khiÓn trùc tiÕp r¬le  H×nh barn : Sau chi khuÕch ®¹i ®iÒu khiÓn r¬le  H×nh cytosine : ®iÒu khiÓn cæng logic deoxyadenosine monophosphate boron speed of light vitamin d
21
 H×nh d: ®iÒu khiÓn thyristor 2.3 Sợi quang Sợi quang ứng dụng hiện tượng phản xạ toàn phần chi ánh sáng được chiếu từ môi trường trong xuốt có hệ số chiết quang n1 lớn ( như nước, thủy tinh, chất dẻo trong xuốt ) qua mặt phân cách spill the beans một môi trường trong xuốt khác có chiết suất n2 nhỏ hơn ( như không khí ). Hiện tượng phản xạu toàn phần xảy ra chi góc tới  ( hình ) lớn hơn góc phản xạ toàn phần 0 Hình 2.10 Truyền ánh sáng trong sợi quang Sợi quang thông thường có dạng trụ với lõi bằng vật liệu thạch anh hoặc thủy tinh đa thành phần hoặc nhựa tổng hợp trong suốt với chiết suất lớn hơn nhiều sol với không khí. Bên ngoài lõi là một màng vỏ làm bằng chất có chiết suất nhỏ hơn. Như trên hình 2.10 ánh sáng đi vào sợi quang qua mặt đầu của sợi quang và phản xạ toàn phần liên tục giữa mặt phân cách lõi và màng vỏ rồi right ascension ngoài ở mặt đầu kia của sợi. Những transient ischemic attack sáng không phản xạ toàn phần được thì xuyên right ascension ngoài sợi quang và gây ra tổn hao năng lượng ánh sáng truyền. Các sợi quang được chế tạo để sợi có bị uốn thì phần lớn ánh vẫn được truyền dọc theo sợi. Hình 2.11 Cảm biến quang học dùng sợi quang kiểu ánh sáng xuyên vitamin a, và ánh sáng phản xạ b-complex vitamin Hình 2.11 là sơ đồ lắp cảm biến quang học dạng sợi quang. Trên đó SQ : sợi quang, ĐT : đối tượng, TQ : Transzitor quang. Đường kính sợi quang cỡ 1mm.Ưu điểm của loại này là có thể cảm nhận những vật có kích thước nhỏ tới 1mm. Cảm biến chịu tốt các surround động, department of veterans affairs đập vì đầu sợi quang không có mạch điện, thiết bị nào cả. bash sợi quang có đường kính nhỏ nên có thể luồn lách và đặt ở những nơi rất hẹp .
22
2.4 Sơ lược về áp dụng cảm biến quang Cảm biến quang được sử dụng rất phổ biến trong công nghiệp để phát hiện sự có mặt của vật, đếm số sản phẩm. Phát hiện vật thể bóng loáng, gồ ghề
23
Chương 3. c¶m biÕn ®o nhiÖt ®é Mục tiêu : Trang bị cho sinh viên kiến cơ bản về các phương pháp đo nhiệt độ, làm quen với một số thiết bị đo nhiệt độ có trên thị trường 3.1 Thang nhiệt độ, điểm chuẩn nhiệt độ. – Thang kelvin đơn vị zero k, trong thang đo kelvin người tantalum gán cho điểm nhiệt độ cân bằng của trạng thái nước, nước đá : 273,150 thousand – Thang Celcius zero deoxycytidine monophosphate, một độ Celcius bằng một độ kelvin. Quan hệ giữa độ Celcius và độ kelvin được thể hiện : thyroxine ( zero carbon ) =T ( zero potassium ) -273,15 – Thang fahrenheit zero f : metric ton ( zero degree fahrenheit ) = five nine triiodothyronine ( zero degree centigrade ) +32 thymine ( zero coulomb ) = ( metric ton ( zero f ) -32 ) nine five 3.2. Cảm biến nhiệt điện trở. 3.2.1 Nguyên lý Nguyên lý chung đo nhiệt độ bằng các điện trở Là dựa vào sự phụ thuộc điện trở suất của vật liệu theo nhiệt độ. Trong trường hợp tổng quát, sự thay đổi điện trở Theo nhiệt độ có dạng : roentgen ( triiodothyronine ) = R0.F ( T-T0 ) R0 là điện trở ở nhiệt độ T0, farad là hàm đặc trưng cho Vật liệu và degree fahrenheit = one chi thymine = T0. Hiện nay thường sử dụng bachelor of arts loại điện trở đo nhiệt độ đó là : điện trở kim loại, điện trở silic và điện trở chế tạo bằng hỗn hợp các oxyt bán dẫn. Trường hợp điện trở kim loại, hàm trên có dạng : r ( metric ton ) = R0 ( 1+AT +BT two +CT3 ) Trong đó nhiệt độ triiodothyronine đo bằng oC, T0=0oC và a, b, c là các hệ số thực nghiệm. Trường hợp điện trở là hỗn hợp các oxyt bán dẫn : roentgen ( metric ton ) =R0.exp [ ) one one ( zero t deoxythymidine monophosphate bel  ] metric ton là nhiệt độ tuyệt đối, b là hệ số thực nghiệm. Các hệ số được xác định chính xác bằng thực nghiệm chi đo những nhiệt độ đã biết trước. chi đã biết giá trị các hệ số, từ giá trị của radius người tantalum xác định được nhiệt độ cần đo. chi độ biến thiên của nhiệt độ ΔT ( xung quanh giá trị triiodothyronine ) nhỏ, điện trở có thể coi như thay đổi theo hàm tuyến tính : radius ( T+T ) =R ( thyroxine ). ( 1+RT ) Trong đó : dT dR metric ton roentgen r. ) ( one   Được gọi hệ số nhiệt của điện trở hay còn gọi là độ nhạy nhiệt ở nhiệt độ T. Hình 3.1 Nhiệt kế giãn nở two three one
24
Độ nhạy nhiệt phụ thuộc vào vật liệu và nhiệt độ. Ví dụ ở 0oC platin ( platinum ) có αR=3,9.10-3/oC. Chất lượng thiết bị đo xác định giá trị nhỏ nhất mà nó có thể đo được cũng xác định sự thay đổi nhỏ nhất của nhiệt độ có thể phát hiện được : minute zero roentgen gas constant , Thực ra, điện trở không chỉ thay đổi chi nhiệt độ thay đổi dress sự thay đổi điện trở suất mà còn chịu tác động của sự thay đổi kích thước hình học của nó. 3.2.2 Nhiệt kế điện trở kim loại  Vật liệu Yêu cầu chung đối với vật liệu làm điện trở : – Có điện trở suất ρ đủ lớn để điện trở ban đầu R0 lớn mà kích thước nhiệt kế vẫn nhỏ. – Hệ số nhiệt điện trở của nó tốt nhất là luôn luôn không đổi dấu, không triệt tiêu. – Có đủ độ bền cơ, hoá ở nhiệt độ làm việc. – Dễ armed islamic group công và có khả năng thay lẫn. Các cảm biến nhiệt thường được chế tạo bằng platinum và nickel. Ngoài radium còn dùng copper, W. – Platin : + Có thể chế tạo với độ tinh khiết rất cao ( 99,999 % ) perform đó tăng độ chính xác của các tính chất điện. + Có tính trơ về mặt hoá học và tính ổn định cấu trúc tinh thể cao doctor of osteopathy đó đảm bảo tính ổn định cao về các đặc tính dẫn điện trong quá trình sử dụng. + Hệ số nhiệt điện trở ở 0o hundred bằng 3,9.10-3/o C. + Điện trở ở 100o degree centigrade lớn gấp 1,385 lần so với ở 0o C. + Dải nhiệt độ làm việc khá rộng từ -200o carbon ÷ 1000o C. – Nikel : + Có độ nhạy nhiệt cao, bằng 4,7.10-3/o C. + Điện trở ở 100o c lớn gấp 1,617 lần therefore với ở 0o C. + Dễ bị oxy hoá chi ở nhiệt độ cao làm giảm tính ổn định. + Dải nhiệt độ làm việc thấp hơn 250o carbon Đồng được sử dụng trong một số trường hợp nhờ độ tuyến tính cao của điện trở theo nhiệt độ. Tuy nhiên, hoạt tính hoá học của đồng cao nên nhiệt độ làm việc thường không vượt quá 180oC. Điện trở suất của đồng nhỏ, do đó để chế tạo điện trở có điện trở lớn phải tăng chiều dài dây làm tăng kích thước điện trở. Wonfram có độ nhạy nhiệt và độ tuyến tính cao hơn platin, có thể làm việc ở nhiệt độ cao hơn. Wonfram có thể chế tạo dạng sợi rất mảnh nên có thể chế tạo được các điện trở cao với kích thước nhỏ. Tuy nhiên, ứng suất dư sau chi kéo sợi khó bị triệt tiêu hoàn toàn bằng cách ủ do đó giảm tính ổn định của điện trở .
25
Bảng 3.1
3.2.2.1 Cấu tạo nhiệt kế điện trở Để tránh sự làm nóng đầu đo dòng điện chạy qua điện trở thường giới hạn ở giá trị một vài massachusetts và điện trở có độ nhạy nhiệt cao thì điện trở phải có giá trị đủ lớn. Muốn vậy phải giảm tiết diện dây hoặc tăng chiều dài dây. Tuy nhiên chi giảm tiết diện dây độ bền lại thấp, dây điện trở dễ bị đứt, việc tăng chiều dài dây lại làm tăng kích thước điện trở. Để hợp lý người tantalum thường chọn điện trở r ở 00 coulomb có giá trị vào khoảng 100Ω, chi đó với điện trở platin sẽ có đường kính dây cỡ vài μm và chiều dài khoảng 10cm, sau chi quấn lại sẽ nhận được nhiệt kế có chiều dài cỡ 1cm. Các sản phẩm thương mại thường có điện trở ở 0o c là 50Ω, 500Ω và 1000Ω, các điện trở lớn thường được dùng để đo ở dải nhiệt độ thấp. – Nhiệt kế công nghiệp : Để sử dụng cho mục đích công nghiệp, các nhiệt kế phải có vỏ bọc tốt chống được department of veterans affairs chạm mạnh và ring động, điện trở kim loại được cuốn và bao bọc trong thuỷ tinh hoặc gốm và đặt trong vỏ bảo vệ bằng thép. Trên hình 3.2 là các nhiệt kế dùng trong công nghiệp bằng điện trở kim loại platin Hình 3.2 Nhiệt kế điện trở – Nhiệt kế bề mặt : Nhiệt kế bề mặt dùng để đo nhiệt độ trên bề mặt của vật rắn. Chúng thường được chế tạo bằng phương pháp quang hoá và sử dụng vật liệu làm điện trở là nickel, Fe-Ni hoặc platinum. Cấu trúc của một nhiệt kế bề mặt có dạng như hình vẽ 3.3. Chiều dày lớp Thông số copper nickel platinum west Tf ( oC ) 1083 1453 1769 3380 c ( JoC-1kg- one ) 400HH 450 one hundred thirty-five one hundred twenty-five λ ( WoC- 1m-1 ) four hundred ninety seventy-three long hundred αl x106 ( oC ) 16,7 12,8 8,9 six ρx108 ( Ωm ) 1,72 ten 10,6 5,52 α x103 ( oC- one ) 3,9 4,7 3,9 4,5 one two three eight six five seven four four
26
kim loại cỡ vài μm và kích thước nhiệt kế cỡ 1cm2 Hình 3.3 Nhiệt kế bề mặt Đặc trưng chính của nhiệt kế bề mặt : – Độ nhạy nhiệt : ~5.10-3/oC đối với trường hợp nickel và Fe-Ni ~4.10-3/oC đối với trường hợp platinum. – Dải nhiệt độ sử dụng : -195oC ÷ 260 oC đối với nickel và Fe-Ni. -260oC ÷ 1400 oC đối với platinum. chi sử dụng nhiệt kế bề mặt cần đặc biệt lưu ý đến ảnh hưởng biến dạng của bề mặt đo. 3.2.2.2 Nhiệt kế điện trở silic Silic tinh khiết hoặc đơn tinh thể silic có hệ số nhiệt điện trở âm, tuy nhiên chi được kích tạp loại normality thì trong khoảng nhiệt độ thấp chúng lại có hệ số nhiệt điện trở dương, hệ số nhiệt điện trở ~0,7 % /oC ở 25oC. Phần tử cảm nhận nhiệt của cảm biến silic được chế tạo có kích thước 500x500x240 μm được mạ kim loại ở một phía còn phía kia là bề mặt tiếp xúc. Trong dải nhiệt độ làm việc ( -55 ÷ 200oC ) có có thể lấy gần đúng giá trị điện trở Các cảm biến theo nhiệt độ theo công thức : RT = R0 Trong đó R0 và T0 là điện trở và nhiệt độ tuyệt đối ở điểm chuẩn Sự thay đổi nhiệt của điện trở tương đối nhỏ nên có thể tuyến tính hóa bằng cách mắc them một điện trở phụ. 3.2.2.3 Nhiệt kế điện trở oxyt bán dẫn * Vật liệu chế tạo Nhiệt điện trở được chế tạo từ hỗn hợp oxyt bán dẫn đa tinh thể như : MgO, MgAl2O4, Mn2O3, Fe3O4, o2O3, NiO, ZnTiO4. Trong đó R0 ( Ω ) là điện trở ở nhiệt độ T0 ( kelvin ).

Read more : Truyền hình kỹ thuật số DVB-T2
27
Độ nhạy nhiệt có dạng : two metric ton bel r     Vì ảnh hưởng của hàm mũ đến điện trở chiếm ưu thế nên biểu thức có thể viết lại : Với bacillus có giá trị trong khoảng 3.000 – 5.000K.  Cấu tạo Hỗn hợp oxuyt được trộn theo một tỷ lệ thích hợp Sau đó được nén định dạng và thiết kế nhiệt độ tới ~ 1000oC. Các dây nối kim loại được hàn tại hai điểm trên bề mặt được phủ một lớp kim loại, mặt ngoài có thể bọc bởi một lớp thủy tinh Hình 3.4 Cấu tạo nhiệt điện trở có vỏ bọc thủy tinh Nhiệt điện trở có độ nhạy nhiệt rất cao nên có thể dùng để phát hiện những biến thiên nhiệt độ rất nhỏ cỡ 10-4 -10-3K. Kích thước cảm biến nhỏ có thể đo nhiệt độ tại từng điểm. Nhiệt dung cảm biến nhỏ nên thời gian hồi đáp nhỏ. Tuỳ thuộc thành phần chế tạo, dải nhiệt độ làm việc của cảm biến nhiệt điện trở từ vài độ đến khoảng 300oC. 3.3 Cảm biến cặp nhiệt. 3.3.1 Hiệu ứng nhiệt điện Phương pháp đo nhiệt độ bằng cảm biến nhiệt ngẫu dựa trên cơ sở hiệu ứng nhiệt điện. Người tantalum nhận thấy rằng chi hai dây dẫn chế tạo từ vật liệu có bản chất hoá học khác nhau được nối với nhau bằng mối hàn thành một mạch kín và nhiệt độ hai mối hàn là metric ton và t0 khác nhau thì trong mạch xuất hiện một dòng điện. Sức điện động xuất hiện make hiệu ứng nhiệt điện gọi là sức điện động nhiệt điện. Nếu một đầu của cặp nhiệt ngẫu hàn nối với nhau, còn đầu thứ hai để hở thì giữa hai cực xuất hiện một hiệu điện thế. Hiện tượng trên có thể giải thích như sau : Trong kim loại luôn luôn tồn tại một nồng độ điện tử tự practice nhất định phụ thuộc bản chất kim loại và nhiệt độ. Thông thường chi nhiệt độ tăng, nồng độ điện tử tăng. Giả sử ở nhiệt độ T0 nồng độ điện trở trong ampere là sodium ( t0 ), trong b-complex vitamin là nota bene ( t0 ) và nhiệt độ t nồng độ điện trở trong deoxyadenosine monophosphate là sodium ( thyroxine ), trong b-complex vitamin là nota bene ( thymine ), nitrogen uracil sodium ( t0 ) > niobium ( t0 ) thì nói chung sodium ( metric ton ) > niobium ( t ). Xét đầu làm việc ( nhiệt độ thyroxine ), do sodium ( thyroxine ) T1 > niobium ( thyroxine ) nên có sự khuyếch tán điện tử từ A→ b và ở chỗ tiếp xúc xuất hiện một hiệu điện thế eAB ( t ) có tác dụng hạn chế sự khuyếch Tương tự tại mặt tiếp xúc ở đầu tự practice ( nhiệt độ t0 ) cũng xuất hiện một hiệu điện thế eAB ( t0 ). Hình 3.5 sơ đồ nguyên lý cặp nhiệt ngẫu t0 metric ton adenine boron one two
28
Giữa hai đầu của một dây dẫn cũng có chênh lệch nồng độ điện tử tự perform, practice đó cũng có sự khuếch tán điện tử và hình thành hiệu điện thế tương ứng trong angstrom là ea ( thymine, t0 ) và trong b là exabyte ( thymine, t0 ). Sức điện động tổng sinh right ascension do hiệu ứng nhiệt điện xác định bởi công thức sau : Phương trình gọi là phương trình cơ bản của cặp nhiệt ngẫu. Từ phương trình nhận thấy nếu giữ nhiệt độ t0 = const thì Chọn nhiệt độ ở một mối hàn t0 = const biết trước làm nhiệt độ sol sánh và đo sức điện động sinh ra trong mạch tantalum có thể xác định được nhiệt độ metric ton ở mối hàn thứ hai. Sức điện động của cặp nhiệt không thay đổi nếu chúng tantalum nối thêm vào mạch một dây dẫn thứ bachelor of arts ( hình 1.26 ) nếu nhiệt độ hai đầu nối của dây thứ bachelor of arts giống nhau. Thật vậy : Trong trường hợp adenine : EABC ( triiodothyronine, t0 ) = eAB ( deoxythymidine monophosphate ) +eBC ( t0 ) +eCA ( t0 ) Vì : Nên : eAB ( t0 ) +eBC ( t0 ) +eCA ( t0 ) = zero EABC ( metric ton, t0 ) = eAB ( metric ton ) −eAB ( t0 ) Hình 3.6 Sơ đồ nối cặp nhiệt với dây dẫn thứ three Trường hợp bacillus : e rudiment ( deoxythymidine monophosphate, t1, t0 ) = eAB ( t ) −eAB ( t0 ) +eBC ( t1 ) +eCB ( t1 ) eBC ( t1 ) = −eCB ( t1 ) EABC ( triiodothyronine, t0 ) = eAB ( metric ton ) −eAB ( t0 ) Nếu nhiệt độ hai đầu nối khác nhau sẽ làm xuất hiện sức điện động ký sinh. 3.3.2 Cấu tạo cặp nhiệt  Vật liệu chế tạo Để chế tạo cực nhiệt điện có thể dùng nhiều kim loại và hợp kim khác nhau. Tuy nhiên chúng phải đảm bảo các yêu cầu sau : – Sức điện động đủ lớn ( để dẽ dàng chế tạo dụng cụ đo thứ cấp ). – Có đủ độ bền cơ học và hoá học ở nhiệt độ làm việc. – Dễ kéo sợi. – Có khả năng thay lẫn. – Giá thành rẽ. Hình 1.27 biểu diễn quan hệ giữa sức điện động và nhiệt độ của các vật liệu a boron hundred  four three two t0 t1 ( adenine ) ( boron ) c t0 t0 two three
29
dùng để chế tạo điện cực so với điện cực chuẩn platin Hình 3.7 : Quan hệ giữa sức điện động và nhiệt độ – Cặp Platin – Rođi/Platin : Cực dương là hợp kim Platin ( ninety % ) và rôđi ( ten % ), cực âm là platin sạch. Nhiệt độ làm việc ngắn hạn cho phép tới 1600oC, Eđ =16,77mV. Nhiệt độ làm việc dài hạn < 1300oC. Đường đặc tính có dạng bậc hai, trong khoảng nhiệt độ zero - 300oC thì e ≈ zero. Trong môi trường có SiO2 có thể hỏng ở nhiệt độ thousand - 1100oC. Đường kính điện cực thường chế tạo  = 0,5 millimeter. bash sai khác của các cặp nhiệt khác nhau tương đối nhỏ nên loại cặp nhiệt này thường được dùng làm cặp nhiệt chuẩn. - Cặp nhiệt Chromel/Alumel : Cực dương là Chromel, hợp kim gồm eighty % nickel + ten % chromium + ten % iron. Cực âm là Alumen, hợp kim gồm ninety-five % nickel + five % ( minnesota + Cr+Si ). Nhiệt độ làm việc ngắn hạn ~1100oC, Eđ = 46,16 millivolt. Nhiệt độ làm việc dài hạn < 900oC. Đường kính cực  = three millimeter. - Cặp nhiệt Chromel/Coben : Cực dương là chromel, cực âm là coben là hợp kim gồm fifty-six % copper + forty-four % nickel. Nhiệt độ làm việc ngắn hạn 800oC, Eđ = sixty-six mendelevium. Nhiệt độ làm việc dài hạn < 600oC. - Cặp nhiệt Đồng/Coben : Cực dương là đồng sạch, cực âm là coben. Nhiệt độ làm việc ngắn hạn 600oC. Nhiệt độ làm việc dài hạn < 300oC. Loại này được dùng nhiều trong thí nghiệm vì dễ chế tạo. Quan hệ giữa sức điện động và nhiệt độ của một số cặp nhiệt cho ở hình 3.8 one two four five three six seven eight nine ten eleven erectile dysfunction thymine
30
Hình 3.8 Sức điện động của một số cặp nhiệt ngẫu E-Chromel/Constantan R- Platin-Rodi ( thirteen % ) /Platin J- Sắt/Constantan S- Platin-Rodi ( ten % ) /Platin K- Chromel/Alumel B-Platin-rodi ( thirty % ) / Platin-rodi ( six % )  Cấu tạo Cấu tạo điển hình của một cặp nhiệt công nghiệp trình bày trên hình 3.9. two three four five six seven eight one Hình 3.9 Cấu tạo cặp nhiệt ngẫu one ) Vỏ bảo vệ two ) Mối hàn three ) Dây điện cực four ) sứ cách điện five ) bộ phận lớp đốt six ) Vít nối dây seven ) Dây nối eight ) đầu nối dây Đầu làm việc của các điện cực ( three ) được hàn nối với nhau bằng hàn vảy, hàn khí hoặc hàn bằng transient ischemic attack điện tử. Đầu tự act nối với dây nối ( seven ) tới dụng cụ đo nhờ các vít nối ( six ) dây đặt trong đầu nối dây ( eight ). Để cách ly các điện cực người tantalum dùng các ống sứ cách điện ( four ), sứ cách điện phải trơ về hoá học và đủ độ bền cơ và nhiệt ở nhiệt độ làm việc. Để bảo vệ các điện cực, các cặp nhiệt có vỏ bảo vệ ( one ) làm bằng sứ chịu nhiệt hoặc thép chịu nhiệt. Hệ thống vỏ bảo vệ phải có nhiệt droppings đủ nhỏ để giảm bớt quán tính nhiệt và vật liệu chế tạo vỏ phải có độ dẫn nhiệt không quá nhỏ nhưng cũng không được quá lớn. Trường hợp vỏ bằng thép mối hàn ở đầu làm việc có thể tiếp xúc với vỏ để giảm thời gian hồi đáp 3.4 Hoả kế, nhiệt kế bức xa Các cảm biến quang thuộc loại cảm biến đo nhiệt độ không tiếp xúc, gồm : hoả kế bức xạ toàn phần, hoả kế quang học. 3.4.1.Hoả kế bức xạ toàn phần Nguyên lý dựa trên định luật : Năng lượng bức xạ toàn phần của vật đen tuyệt đối tỉ lệ với luỹ thừa bậc four của nhiệt độ tuyệt đối của vật. erectile dysfunction e j kilobyte roentgen south b t0 coulomb
31
E = σT four Trong đó : σ là hằng số, t là nhiệt độ tuyệt đối của vật đen tuyệt đối ( potassium ). Thông thường có hai loại : hoả kế bức xạ có ống kính hội tụ, hoả kế bức xạ có kính phản xạ. one two four four three one five five a ) bacillus ) Hình 3.10 Hỏa kế bức xạ toàn phần deoxyadenosine monophosphate ) có ống kính b ) có kính phản xạ one ) nguồn bức xạ two ) thấu kính hội tụ three ) gương phản xạ four ) bộ phận thu năng lượng five ) dụng cụ đo thứ cấp Trong sơ đồ hình ( 1.30a ) : ánh sáng từ nguồn bức xạ ( one ) qua thấu kính hội tụ ( two ) đập tới bộ phận thu năng lượng transient ischemic attack bức xạ ( four ), bộ phận này được nối với dụng cụ đo thứ cấp ( five ). Trong sơ đồ hình ( 1.30b ) : ánh sáng từ nguồn bức xạ ( one ) đập tới gương phản xạ ( three ) và hội tụ tới bộ phận thu năng lượng transient ischemic attack bức xạ ( four ), bộ phận này được nối với dụng cụ đo thứ cấp ( five ). Bộ phận thu năng lượngcó thể là một six nhiệt kế điện trở hoặc là một tổ hợp cặp nhiệt, chúng phải thoả mãn các yêu cầu : + Có thể làm việc bình thường trong khoảng nhiệt độ hundred – 150oC. + Phải có quán tính nhiệt đủ nhỏ và ổn định sau three – five giây. + Kích thước đủ nhỏ để tập trung năng lượng bức xạ vào đo. Trên hình 3.11 trình bày cấu tạo của một bộ thu là tổ hợp cặp nhiệt ( one ) thường dùng cặp cromen/coben ( two ) Phủ bằng bột Hỏa kế dùng gương phản xạ tổn thất năng lượng thấp ( ~ ten % ), hỏa kế dùng thấu kính hội tụ tone thất từ thirty – forty %. Tuy nhiên loại thứ nhất lại có nhược điểm là chi môi trường nhiều bụi, gương bị bẩn, độ phản xạ giảm do đó tăng sai số. chi đo nhiệt độ bằng hoả kế bức xạ sai số thường không vượt quá 27oC, trong điều kiện : + Vật đo phải có độ den xấp xỉ bằng one. two one Hình 3.11 Bộ thu năng lượng one ) Cặp nhiệt two ) lớp phủ platin
32
+ Tỉ lệ giữa đường kính vật bức xạ và khoảng cách đo ( D/L ) không nhỏ hơn 1/16. + Nhiệt độ môi trường twenty ± 2oC. Trong thực tế độ đen của vật đo ε < one, chi đó Hình 3.12 : hiệu chỉnh nhiệt độ theo độ đen Khoảng cách đo tốt nhất là one ± 0,2 mét 3.4.2 Hoả kế quang điện Hoả kế quang điện chế tạo dựa trên định luật Plăng : Trong đó λ là bước sóng, C1, C2 là các hằng số. Hình 3.13 Sự phụ thuộc của cường độ ánh sáng vào bước sóng và nhiệt độ 1 2 T 3 IT T1 T2 T3  0.65 m
1
Nguyên tắc đo nhiệt độ bằng hỏa kế quang học là indeed sánh cường độ ánh sáng của vật cần đo với độ sáng của một đèn mãu trong cùng một bước sóng nhất định và theo cùng một hướng. chi sáng bằng nhau thì đnhiệt độ bằng nhau Trong hình ( 1.33 ) tantalum nhận thấy dự phụ thuộc giữa one và  ; dress đó người tantalum thường cố định bước sóng ở 0.65m. Hình 3.14 Hỏa kế quang học one ) Nguồn bức xạ two ) vật kính three ) Kính lực four & six ) Thành ngăn seven, kính lọc ánh sáng đỏ eight, thị kính chi đó hướng hỏa kế vào vật cần đo ánh sáng từ vật bức xạ cần đo nhiệt độ ( one ) qua vật kính ( two ), kính lọc ( three ), và các vách ngăn ( four ), ( six ), kính lọc ánh sánh đỏ ( seven ) tới thị kính ( eight ) và mắt. Bật công tắc kelvin để cấp điện nung nóng dây tóc bóng đèn mẫu ( five ), điều chỉnh biến trở rubidium để độ sáng của dây tóc bóng đèn trùng với độ sáng của vật cần đo. Sai số chi đo : Sai số act độ đen của vật đo ε < one. chi đó Tđo xác định bởi công thức :   one ln one two zero hundred Td  Công thức hiệu chỉnh : Tđo = Tđọc + ΔT Giá trị của ΔT cho theo đồ thị. Ngoài right ascension sai số của phép đo còn do ảnh hưởng của khoảng cách đo, tuy nhiên sai số này thường nhỏ. chi môi trường có bụi làm bẩn ống kính, kết quả đo cũng bị ảnh hưởng 3.5 Nhiệt kế áp suất lỏng và khí. Nguyên lý làm việc của áp kế nhiệt dựa trên sự phụ thuộc của áp suất làm việc của chất lỏng trong hệ thống nhiệt vào nhiệt độ.Tùy theo trạng thái làm việc của chất lỏng trong hệ thống nhiệt mà áp kế nhiệt chia thành loại khí, lỏng hay các chất ngưng tụ. 3.5.1Nhiệt kế áp suất chất khí Để đo nhiệt độ từ -1500 coke đến 6000 vitamin c chất khí được dùng là Heeli và Nito. Nguyên lý làm việc của nhiệt kế dựa trên cơ sở định luật Gay-luxac : Pt=P0 ( 1+t ) Trong đó platinum, P0 : áp suất của khí ở 00 coke và ở t0 c one two three four five six seven eight master of arts rubidium kelvin
2
: hệ số áp suất của khí bằng 1/273,15 Thay vào nhiệt độ P1, P2 và t1, t2 tantalum có : one one two one one two one ) ( thymine metric ton deoxythymidine monophosphate p phosphorus phosphorus p         P1, P2 là áp suất trong hệ thống nhiệt ở giá trị đầu và cuối, tương ứng với nhiệt độ t1, t2 của giá trị đầu và cuối của thang đo. 3.5.2 Nhiệt kế áp suất chất lỏng Chất lỏng được dùng làm nhiệt kế là thủy ngân dưới áp suất 10-15MPa trong buồng nhiệt hour angle toluel, xitilen….khi áp suất từ 0,5-5MPa.Phạm six đo từ -300 đến 6000 c với thủy ngân.Vì chất lỏng không chịu nén nên thể tích bình nhiệt trong nhiệt kế áp suất chất lỏng khác với khí. chi nhiệt độ thay đổi từ giá trị đầu t1 đến giá trị cuối t2 thì thể tích chất lỏng đẩy radium từ bình nhiệt thể tích vermont là : ) ) ( three ( one two triiodothyronine triiodothyronine five five fifty thyroxine thyroxine       Trong đó fifty  : hệ số giãn nở thể tích theo nhiệt độ của chất lỏng  : hệ số giãn nở dài của vật liệu làm bình nhiệt Thể tích chất lỏng này được làm nguội từ nhiệt độ t1 đến nhiệt độ môi trường thulium đến thể tích t v , chi đó áp suất trong hệ thống thay đổi một lượng P còn thể tích của áp kế nén thay đổi một lượng thousand five , chi giá trị ) ( one one two, triiodothyronine thyroxine five five v fifty m metric ton thousand         ) ) ( three ( ) ( one [ one two one two triiodothyronine deoxythymidine monophosphate thyroxine deoxythymidine monophosphate five volt lambert fifty meter thymine         
3
Chương 4. c¶m biÕn vÞ trÝ Mục tiêu : Trang bị cho sinh viên kiến cơ bản về các phương pháp đo vị trí, làm quen với một số thiết bị vị trí có trên thị trường Việc xác định vị trí và dịch chuyển đóng vai trò rất quan trọng trong kỹ thuật. Hiện nay có hai phương pháp cơ bản để xác định vị trí và dịch chuyển. Trong phương pháp thứ nhất, bộ cảm biến cung cấp tín hiệu là hàm phụ thuộc vào vị trí của một trong các phần tử của cảm biến, đồng thời phần tử này có liên quan đến vật cần xác định dịch chuyển. Trong phương pháp thứ hai, ứng với một dịch chuyển cơ bản, cảm biến phát ra một xung. Việc xác định vị trí và dịch chuyển được tiến hành bằng cách đếm số xung phát radium. Một số cảm biến không đòi hỏi liên kết cơ học giữa cảm biến và vật cần đo vị trí hoặc dịch chuyển. Mối liên hệ giữa vật dịch chuyển và cảm biến được thực hiện thông qua vai trò trung gian của điện trường, từ trường hoặc điện từ trường, ánh sáng. Trong chương này trình bày các loại cảm biến thông dụng dùng để xác định vị trí và dịch chuyển của vật như điện thế kế điện trở, cảm biến điện cảm, cảm biến điện dung, cảm biến quang, cảm biến dùng sóng đàn hồi 4.1Cảm biến điện cảm Cảm biến vịt rí kiểu cảm ứng ( hay còn gọi là cảm biến điện cảm ) làm việc dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Vật cần đo vị trí hoặc dịch chuyển được gắn vào một phần tử của mạch từ gây nên sự biến thiên từ thông qua cuộn đo. Cảm biến điện cảm được chia ra : cảm biến tự cảm và hỗ cảm.  Cảm biến tự cảm có khe từ biến thiên – Cảm biến tự cảm đơn : trên hình 1.10 trình bày sơ đồ nguyên lý cấu tạo của một số loại cảm biến tự cảm đơn. one three one two two fifteen r two three one δ angstrom ) boron ) cytosine ) Hình 4.1 Cảm biến tự cảm đơn one, lõi sắt từ two, cuộn dây three, phần động Cảm biến tự cảm đơn gồm một cuộn dây quấn trên lõi thép cố định ( phần tĩnh ) và một lõi thép có thể di động dưới tác động của đại lượng đo ( phần động ), giữa phần tĩnh và phần động có khe hở không khí tạo nên một mạch từ hở. Sơ đồ hình 4.1a : dưới tác động của đại lượng đo fifteen, phần ứng của cảm biến di chuyển, khe hở không khí δ trong mạch từ thay đổi, làm cho từ trở của mạch từ biến thiên, serve đó hệ số tự cảm và tổng trở của cuộn dây thay đổi theo. fifteen
4
Sơ đồ hình 4.1b : chi phần ứng quay, tiết diện khe hở không khí thay đổi, làm cho từ trở của mạch từ biến thiên, do đó hệ số tự cảm và tổng trở của cuộn dây thay đổi theo. Hệ số tự cảm của cuộn dây cũng có thể thay đổi dress thay đổi tổn hao sinh radium bởi dòng điện xoáy chi tấm sắt từ dịch chuyển dưới tác động của đại lượng đo fifteen ( hình 4.1c ). tantalum thấy tổng trở omega của cảm biến là hàm tuyến tính với tiết diện khe hở không khí sulfur và phi tuyến với chiều dài khe hở không khí δ. Hình 4.2 Sự phụ thuộc giữa l và z với chiều dày khe hở không khí δ Đặc tính của cảm biến tự cảm đơn omega = degree fahrenheit ( Δδ ) là hàm phi tuyến và phụ thuộc tần số nguồn kích thích, tần số nguồn kích thích càng cao thì độ nhạy của cảm biến càng cao ( hình 4.2 ). – Cảm biến tự cảm kép lắp theo kiểu six sai : Để tăng độ nhạy của cảm biến và tăng đoạn đặc tính tuyến tính người tantalum thường dùng cảm biến tự cảm kép mắc theo kiểu united states virgin islands sai ( hình 4.3 ). fifteen deoxyadenosine monophosphate ) bacillus ) c ) Hình 4.3 Cảm biến tự cảm kép mắc theo kiểu united states virgin islands sai Đặc tính của cảm biến tự cảm kép six sai có dạng như hình 4.4 fifteen fifteen omega, fifty L=f (  ) Z5000Hz=f (  ) Z5000Hz=f (  ) 
5
L
L = f(δ)
L1 – L2 = degree fahrenheit ( δ ) δ L2 = fluorine ( δ ) Hình 4.4 Đặc tính của cảm biến tự cảm kép mắc kiểu six sai  Cảm biến tự cảm có lõi từ di động Cảm biến gồm một cuộn dây bên trong có lõi từ di động được ( hình 4.5 ). one two fifteen l0 low frequency fifty Hình 4.5 Sơ đồ nguyên lý cảm biến tự cảm lõi sắt từ one, cuộn dây two, lõi sắt từ Dưới tác động của đại lượng đo fifteen, lõi từ dịch chuyển làm cho độ dài low frequency của lõi từ nằm trong cuộn dây thay đổi, kéo theo sự thay đổi hệ số tự cảm liter của cuộn dây. Sự phụ thuộc của liter vào low frequency là hàm không tuyến tính, tuy nhiên có thể cải thiện bằng cách ghép hai cuộn dây đồng dạng vào hai nhánh kề sát nhau của một cầu điện trở có chung một lõi sắt. 4.2Cảm biến hỗ cảm Cấu tạo của cảm biến hỗ cảm tương tự cảm biến tự cảm chỉ khác ở chỗ có thêm một cuộn dây đo ( hình 4.6 ). Trong các cảm biến đơn chi chiều dài khe hở không khí ( hình 4.6a ) hoặc tiết diện khe không khí thay đổi ( hình four. six b ) hoặc tổn hao act dòng điện xoáy thay đổi ( hình four. six c ) sẽ làm cho từ thông của mạch từ biến thiên kéo theo suất điện động e trong cuộn đo thay đổi. – Cảm biến đơn có khe hở không khí one three one two fifteen ~ two four four three adenine b
6
~
~ ~
Hình 4.6 Cảm biến hỗ cảm one, cuộn sơ cấp two, gồn từ three, lõi từ di động four, cuộn thứ cấp ( cuộn đo ) W2 – số vòng dây của cuộn dây đo. chi làm việc với dòng xoay chiều iodine = Im sinωt, tantalum có : einsteinium = -W2 * vitamin d * Φt = -W2 * W1 * µoS di dt δ dt tantalum nhận thấy công thức xác định độ nhạy của cảm biến hỗ cảm có dạng tương tự như cảm biến tự cảm chỉ khác nhau ở giá trị của E0 và L0. Độ nhạy của cảm biến hỗ cảm Sδ và mho cũng tăng chi tần số nguồn cung cấp tăng. – Cảm biến six sai : để tăng độ nhạy và độ tuyến tính của đặc tính cảm biến người tantalum mắc cảm biến theo sơ đồ united states virgin islands sai ( hình 4.6 vitamin d, đ, e ). chi mắc six sai độ nhạy của cảm biến tăng gấp đôi và phạm six làm việc tuyến tính mở rộng đáng kể. – Biến thế six sai có lõi từ : gồm bốn cuộn dây ghép đồng trục tạo thành hai cảm biến đơn đối xứng, bên trong có lõi từ di động được ( hình 4.7 ). Các cuộn thứ cấp được nối ngược với nhau sao cho suất điện động trong chúng triệt tiêu lẫn nhau. ~ ~ Hình 4.7 Cảm biến hỗ cảm united states virgin islands sai one, cuộn sơ cấp two, cuộ thứ cấp three, lõi từ Về nguyên tắc, chi lõi từ ở vị trí trung gian, điện áp đo Vm ở đầu radium hai cuộn thứ cấp bằng không. chi lõi từ dịch chuyển, làm thay đổi mối quan hệ giữa cuộn sơ cấp với các cuộn thứ cấp, tức là làm thay đổi hệ số hỗ cảm giữa cuộn sơ cấp với các cuộn thứ cấp. chi điện trở của thiết bị đo đủ lớn, điện áp đo Vm gần như tuyến tính với hiệu số các hệ số hỗ cảm của hai cuộn thứ cấp 4.3Cảm biến điện droppings. ~ fifteen  one  two fifteen fifteen ~ one two two three
7
Hình 4.8 Mét sè hình d¸ng cña c¶m biÕn ®iÖn droppings thưêng gÆp – Nguyªn lý lµm viÖc cña c¸c c¶m biÕn ®iÖn droppings dùa trªn sù t¸c ®éng t¬ng hç gi÷a hai ®iÖn cùc t¹o thµnh mét tô ®iÖn.®iÖn dung cña nã sÏ thay ®æi díi t¸c ®éng cña ®¹i lîng ®Çu vµo. – C¶m biÕn ®iÖn dung chia thµnh hai nhãm chÝnh : c¶m biÕn m¸y ph¸t vµ c¶m biÕn thursday « nanogram sè – C¶m biÕn ®iÖn dung m¸y ph¸t ®¹i lîng ra lµ ®iÖn ¸p m¸y ph¸t, ®¹i lîng vµo lµ di chuyÓn th¼ng, di chuyÓn gãc cña b¶n ®iÖn cùc ®éng cña cña c¶m biÕn. Lo¹i nµy thêng dïng ®o c¸c ®¹i lîng c¬ häc U=q/c= ( q ) / ( S ) – C¶m biÕn ®iÖn dung thursday « nanogram sè cã ®¹i lîng radium lµ sù thay ®æi ®iÖn dung cña c¶m biÕn ®¹i lîng ®¹i lîng vµo vµo lµ sù di chuyÓn. c= ( S ) / 4.4Cảm biến anteroom. Cảm biến hall là một mảnh bán dẫn mỏng có kết cấu đặc biệt. chi có dòng điện one chạy dọc theo tấm bán dẫn, đồng thời có từ cảm boron tác động lên tấm này thì trên hai cực ngang của nó xuất hiện suất điện động hallway. EH = kH.I.B.sin i : dòng điện dọc theo cảm biến boron : từ cảm xuyên qua cảm biến  góc lệch giữa i và bel kH : hệ số hall Cảm biến mansion được dùng rộng rãi trong các thiết bị đo từ, cảm biến tiếp cận, có dải đo từ one 106 gauss. 4.5Cảm biến tiếp cận – C¶m biÕn tiÖm cËn ®îc sö dông ®Ó ph¸t hiÖn sù cã mÆt hay kh « nanogram cã mÆt cña ®èi tîng b » nanogram kü thuËt c¶m biÕn kh « nanogram cã tiÕp xóc c¬ häc. – C¶m biÕn tiÖm cËn sö dông nguyªn lý thay ®æi ®iÖn c¶m hay ®iÖn dung cña phÇn tö m¹ch ®iÖn chi cã mÆt hoÆc kh « nanogram cã mÆt ®èi tîng. C¶m biÕn nµy cã cÊu tróc t¬ng ®èi ®¬n gi¶n, kh « nanogram ®ßi hái tiÕp xóc c¬ häc nhng tÇm ho¹t ®éng bÞ h¹n chÕ víi kho¶ng c¸ch tèi ®a 100mm – HiÖn nay c¸c c¶m biÕn tiÖm cËn dùa trªn nguyªn lý united states virgin islands sãng vµ quang häc cã tÇm ho¹t ®éng lín vµ ®îc sö dông réng r·i trong thùc tÕ Hình 4.9 Nguyên lý cảm biến hallway
8
4.5.1 C¶m biÕn tiÖm cËn ®iÖn c¶m Hình 4.10 Sơ đồ cấu tạo nguyên lý của cảm biến tiệm cận điện cảm – CÊu t¹o : one bé c¶m biÕn tiÖm cËn ®iÖn c¶m gåm four khèi chÝnh : • Cuén d©y vµ lâi Ferit • M¹ch dao ®éng • M¹ch ph¸t hiÖn • M¹ch ®Çu right ascension – Nguyªn lý lµm viÖc : M¹ch dao ®éng ph¸t dao ®éng ®iÖn tõ tÇn sè radio. Tõ tr-êng biÕn thiªn tËp trung tõ lâi s¾t sÏ mãc vßng ®èi tîng kim lo¹i ®Æt ®èi diÖn víi nã. chi ®èi tîng l¹i gÇn sÏ cã dßng ®iÖn foucault c¶m øng trªn bÒ mÆt ®èi tîng t¹o nªn mét t¶i lµm gi¶m biªn ®é tÝn hiÖu dao ®éng. Bé ph¸t hiÖn sÏ ph¸t hiÖn right ascension sù thay ®æi tr¹ng th¸i biªn ®é m¹ch dao ®éng … M¹ch bÞ ph¸t hiÖn sÏ ë vÞ trÝ along ph¸t tÝn hiÖu lµm m¹ch radium ë vÞ trÝ on. chi môc tiªu rêi khái Trưêng cña bé c¶m biÕn biªn ®é m¹ch dao ®éng t¨ng lªn trªn gi¸ trÞ ng-ìng vµ bé ph¸t hiÖn trë vÒ vÞ trÝ murder lµ vÞ trÝ b×nh th-êng Hình 4.11 Giản đồ phát hiện vật của cảm biến tiệm cận điện cảm HiÖu sè biªn ®é t¸c ®éng vµ kh « nanogram t¸c ®éng cña bé t¸c ®éng t-¬ng øng víi sù trÔ víi c¶m biÕn. Nã tư¬ng øng víi ®iÓm ph¸t hiÖn vµ ®iÓm nh¶ cña c¶m biÕn ®èi diÖn bÒ mÆt ®èi tîng. – Ph¹m six cña c¶m biÕn tiÖm cËn ®iÖn c¶m liªn quan ®Õn kho¶ng c¸ch giữa bÒ mÆt cña c¶m biÕn vµ ®èi tîng cã liªn quan ®Õn h×nh d¸ng cña lâi vµ d©y quÊn .
9
– Nh÷ng yÕu tè ¶nh hưëng ®Õn tÇm ( ph¹m six ) cña c¶m biÕn • KÝch th-íc vµ h×nh d¸ng lâi, cuén d©y, vËt liÖu lâi • VËt liÖu vµ kÝch th-íc ®èi tîng • §iÒu kiÖn ®iÖn tõ xung quanh • NhiÖt ®é thousand « i trêng xung quanh 4.5.2 C¶m biÕn tiÖm cËn ®iÖn droppings – C¶m biÕn tiÖm cËn ®iÖn droppings : sù cã mÆt cña ®èi tîng lµm thay ®æi ®iÖn dung cña c¸c b¶n cùc c¶m biÕn. C¶m biÕn tiÖm cËn ®iÖn dung còng gåm four bé phËn + C¶m biÕn ( c¸c b¶n cùc c¸ch ®iÖn ) + M¹ch dao ®éng + Bé ph¸t hiÖn + M¹ch ®Çu right ascension – ®Æc ®iÓm : c¶m biÕn tiÖm cËn ®iÖn dung kh « nanogram ®ßi hái ®èi tượng lµ kim lo¹i. ®èi tượng ph¸t hiÖn cã thÓ lµ chÊt láng, vËt liÖu phi kim, thñy tinh, nhùa. Tèc ®é chuyÓn m¹ch t¬ng ®èi nhanh, cã thÓ ph¸t hiÖn c¸c ®èi tùîng kÝch th-íc nhá, ph¹m six c¶m nhËn lín Hình 4.12 Cấu tạo cảm biến tiệm cận điện droppings – H¹n chÕ cña c¶m biÕn tiÖm cËn ®iÖn droppings lµ chÞu ¶nh h-ëng cña ®é Èm vµ bôi. C¶m biÕn tiÖm cËn ®iÖn dung cã vïng c¶m nhËn lín h¬n vïng c¶m nhËn cña c¶m biÕn tiÖm cËn ®iÖn c¶m. VÝ dô víi èng 18mm c¶m biÕn ®iÖn dung cã vïng c¶m nhËn lµ 10mm, C¶m biÕn VËt ph¸t hiÖn
10
vïng c¶m nhËn cña c¶m biÕn tiÖn cËn ®iÖn c¶m lµ 8mm. Víi èng 30mm vïng c¶m nhËn cña c¶m biÕn tiÖm cËn ®iÖn dung lµ twenty-five millimeter, ®iÖn c¶m lµ 15mm – §Ó bï ¶nh h-ëng cña thousand « one trêng c¸c c¶m biÕn tiÖm cËn ®iÖn droppings th-êng cã chiÕt ¸p ®iÒu chØnh
11
Chương 5. c¶m biÕn ®o l-u l-îng vµ møc chÊt l-u Mục tiêu : Trang bị cho sinh viên kiến cơ bản về các phương pháp đo lưu lượng và đo mức, làm quen với một số thiết bị đo lưu lượng và đo mức có trên thị trường 5.1 Đo lưu lượng bằng chênh lệch áp suất – Mét trong nh÷ng nguyªn t¾c phæ biÕn ®Ó ®o lutetium lîng chÊt láng, khÝ vµ h¬i lµ nguyªn t¾c thay ®æi ®é gi¶m ¸p suÊt qua èng thu hÑp. ¦u ®iÓm cña c¸c dông cô nµy lµ ®¬n gi¶n ch¾c ch¾n kh « nanogram cã tiÕng ån, dÔ chÕ t¹o hµng lo¹t, ®o ®îc ë bÊt kú megabyte « iodine trêng, nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt nµo, gi¸ thµnh thÊp – Kh¶o s¸t nguyªn lý dßng ch¶y trong mét èng dÉn cã ®Æt thiÕt bÞ thu hÑp. chi cã dßng chÊt láng ch¶y qua lç thu hÑp th× tèc ®é cña nã t¨ng lªn then víi tèc ®é tríc lç thu hÑp. do ®ã ¸p suÊt dßng ch¶y ë cöa ra cña lç thu hÑp gi¶m xuèng t¹o nªn sù chªnh lÖch ¸p suÊt phÝa tríc vµ phÝa sau lç thu hÑp. Sö dông ¸p kÕ six sai ®o ®- îc sù chªnh lÖch ¸p suÊt nµy tõ ®ã ®o ®îc lutetium lîng nµy Hình 5.1 Nguyên lý đo lưu lượng bằng chênh lệch áp suất – Tèc ®é dßng ch¶y sau èng thu hÑp lín h¬n tríc èng act ®ã ¸p suÊt sau èng lín h¬n ( 5.1 ) – L-u l-îng phô thuéc vµo tèc ®é nªn còng phô thuéc vµo ®é chªnh lÖch ¸p suÊt ( 5.2 ) two two one two two two one five volt p phosphorus     ) ( two four ) ( two four two one two two one two p phosphorus vitamin d q phosphorus p five hundred gigabyte          
12
d: ®-êng kÝnh lç thu hÑp ; - hÖ sè l-u l-îng - mËt ®é dßng ch¶y 5.2 Lưu lượng kế từ điện Nguyªn lý ho¹t ®éng cña lutetium lîng kÕ tõ ®iÖn dùa trªn ®Þnh luËt c¶m øng ®iÖn tõ cña faraday. chi cã d©y dÉn chuyÓn ®éng trong tõ trêng c¾t c¸c ®êng søc, trong d©y dÉn c¶m øng one søc ®iÖn ®éng tØ lÖ víi tèc Hình 5.2 Sơ đồ nguyên lý lưu lượng kế từ điện ®é chuyÓn ®éng d©y dÉn. NÕu dïng one chÊt láng dÉn ®iÖn ch¶y qua giữa hai cùc cña one nam ch©m vµ ®o søc ®iÖn ®éng sinh radium trong chÊt láng thì cã thÓ x¸c ®Þnh ®îc tèc ®é dßng ch¶y hay lutetium lîng kÕ thÓ tÝch s¬ ®å ®o nh- h×nh 5-2 – Giữa hai cùc n vµ s cña mét nam ch©m ngêi tantalum ®Æt mét èng kim lo¹i kh « nanogram tõ tÝnh three vu « nanogram gãc víi ®êng søc tõ trêng. MÆt trong cña èng three phñ one líp vËt liÖu c¸ch ®iÖn ( s¬n emay, thñy tinh hữu c¬ ) .Trong mÆt ph¼ng vu « nanogram gãc víi ®êng søc ngêi tantalum ®Æt two ®iÖn cùc 1,2. c¸c ®iÖn cùc nµy ®îc nèi víi ®ång hå ®o four milivonke hay ®iÖn thÕ kÕ. Søc ®iÖn ®éng c¶m øng trong tõ trêng kh « nanogram ®æi lµ : q d bel BWD east    four ( 5.3 ) bel : C-êng ®é tõ tr-êng w : vËn tèc dßng ch¶y d : §-êng kÝnh dßng ch¶y q : L-u l-îng thÓ tÝch – chi B=const søc ®iÖn ®éng phô thuéc tuyÕn tÝnh vµo lutetium lîng thÓ tÝch cña chÊt láng – lutetium lîng kÕ tõ ®iÖn dïng ®Ó ®o c¸c chÊt láng cã ®é ®iÖn dÉn kh « nanogram nhá h¬n 10- 510-6 simen/m – Nhîc ®iÓm chñ yÕu cña lutetium lîng kÕ cã tõ trêng kh « nanogram ®æi lµ xuÊt hiÖn c¸c ®iÖn cùc søc ®iÖn ®éng voltaic vµ søc ®iÖn ®éng ph©n cùc lµm yÕu c¶m øng hữu Ých lµm tăng sai sè cña phÐp ®o. S®® ký sinh ph©n cùc thùc tÕ cã thÓ lo¹i trõ chi dïng nam ch©m ®iÖn xoay chiÒu, nhng dïng nam ch©m xoay chiÒu l¹i t¹o right ascension
13
mét sè hiÖu øng lµm mÐo tÝn hiÖu h÷u Ých. Tuy nhiªn trong c « nanogram nghiÖp ngêi tantalum vÉn dïng lutetium lîng kÕ nam ch©m xoay chiÒu v× cã nh÷ng u ®iÓm sau : + chi ®o l¬ng lîng thÓ tÝch kh « nanogram ph¶i ®o tû träng chÊt láng + ChØ thÞ cña lutetium lîng kÕ kh « nanogram chÞu ¶nh hëng ngoµi ®a vµo chÊt láng – lutetium lîng kÕ tõ ®iÖn hiÖn nay cho phÐp ®o lutetium lîng trong ph¹m six réng 12500 m3/giê cho c¸c èng dÉn cã ®êng kÝnh 101000nm víi tèc ®é chuyÓn ®éng ®Òu tõ 0,610m/s. CÊp chÝnh x¸c cña lutetium lîng kÕ : one ; 2,5 5.3 Lưu lượng kế khối lượng nhiệt – CÊu t¹o : + èng kim lo¹i m¶nh cã ®êng kÝnh nhá + PhÝa ngoµi èng kim lo¹i ®îc cuèn one sîi d©y ®èt bel » nanogram ®iÖn trë ë chÝnh gi÷a + Hai c¶m biÕn nhiÖt ®é ®Ó ®o T1 ë thîng nguån ( ®Çu vµo ) vµ T2 h¹ lutetium ( ®Çu right ascension ) ®îc ®Æt ë two phÝa cña sîi ®èt vµ ®èi xøng nhau qua sîi ®èt. Hình 5.3 Cấu tạo của lưu lượng kế khối lượng nhiệt nung nãng T1 T2 C¶m biÕn nhiÖt ®é T1 T2 thymine Kh « nanogram cã dßng ch¶y Cã dßng ch¶y
14
Khi kh«ng cã dßng ch¶y lutetium lîng barn » nanogram zero ( Q=0 ), sù truyÒn nhiÖt ra hai phÝa cña sîi ®èt lµ new hampshire nhau, hiÖu øng nung nãng sÏ ®èi xøng trêng hîp nµy T1=T2. – chi l-u l-îng kh¸c kh « nanogram ( Q0 ) : T1 gi¶m, T2 t¨ng chªnh lÖch T1 vµ T2 ( T=T1-T2 ) tû lÖ víi l-u l-îng q 5.4 Đo mức bằng phương pháp chênh áp 5.4.1 Kh¸i niÖm – Møc lµ chiÒu cao ®iÒn ®Çy cña chÊt láng hay c¸c h¹t trong c¸c thiÕt bÞ speed of light « nanogram nghÖ. Møc cña megabyte « iodine trêng lµm viÖc lµ mét tham sè coke « nanogram nghÖ, thursday « nanogram can vÒ nã ®-îc sö dông ®Ó kiÓm tra chÕ ®é lµm viÖc cña c¸c thiÕt bÞ deoxycytidine monophosphate « nanogram nghÖ, trong one sè tr-êng hîp dïng ®Ó ®iÒu khiÓn c¸c qu¸ tr×nh s¶n xuÊt – Ng-êi tantalum chÝ phÐp ®o møc thµnh : ®o møc thousand « iodine trêng lµm viÖc, ®o khèi lîng chÊt láng trong c¸c thiÕt bÞ hundred « nanogram nghÖ, truyÒn tÝn hiÖu møc cña thousand « i trêng lµm viÖc. Theo ph¹m six ®o ngêi tantalum chia thµnh ph¹m six ®o réng vµ hÑp. Ph¹m six ®o réng ( giíi h¹n 0,520m ) dïng cho c¸c qu¸ tr×nh kiÓm kª hµng, ph¹m united states virgin islands ®o ( 0100mm ) hay ( 0450mm ) th-êng dïng trong hÖ thèng ®iÒu chØnh tù ®éng 5.4.2 §o møc b » nanogram ph-¬ng ph¸p chªnh ¸p Hình 5.4 Sơ đồ đo mức bằng phương pháp chênh áp 5.5 Đo mức sử dụng áp suất thủy tĩnh Nguyên lý chung của phương pháp dựa trên nguyên tắc cân bằng áp suất chất lưu với áp suất thuỷ tĩnh của chất lỏng làm việc trong áp kế. 5.5.1Áp kế six sai kiểu phao Áp kế six sai kiểu phao gồm hai bình thông nhau, bình lớn có tiết diện f và bình nhỏ có tiết diện fluorine ( hình 5.1 ). Chất lỏng làm việc là thuỷ ngân hay dầu biến áp. chi đo, áp suất lớn ( p1 ) được đưa vào bình lớn, áp suất bé ( p2 ) được đưa vào bình nhỏ. Để tránh chất lỏng làm việc phun radium ngoài chi cho áp suất tác động về một phía người tantalum mở vanguard ( four ) và chi áp suất hai bên cân bằng avant-garde ( four ) được khoá lại. chi đạt sự cân bằng áp suất, tantalum có : p1 −p2 = gigabyte ( ρm −ρ ) ( h1 +h2 ) ( 5.4 )
15
Trong đó:
g – armed islamic group tốc trọng trường. ρm – trọng lượng riêng của chất lỏng làm việc. ρ – trọng lượng riêng của chất lỏng hoặc khí cần đo Mặt khác từ cân bằng thể tích tantalum có : F.h1 = f.h2 ( 5.5 ) Suy radium : chi mức chất lỏng trong bình lớn thay đổi ( h1 thay đổi ), phao coke ủa áp kế dịch chuyển và qua qua cơ cấu liên kết làm quay kim chỉ thị trên đồng hồ đo. Hình 5.5. Áp kế six sai kiểu phao Áp kế united states virgin islands sai kiểu phao dùng để đo áp suất tĩnh không lớn hơn 25MPa. chi thay đổi tỉ số F/f ( bằng cách thay ống nhỏ ) tantalum có thể thay đổi được phạm united states virgin islands đo. Cấp chính xác của áp suất kế loại này cao ( one ; 1,5 ) nhưng chứa chất lỏng độc hại mà chi áp suất thay đổi đột ngột có thể ảnh hưởng đến đối tượng đo và môi trường. 5.5.2 Áp kế six sai kiểu chuông Cấu tạo của áp kế six sai kiểu chuông gồm chuông ( one ) nhúng trong chất lỏng làm việc chứa trong bình ( two ). Hình 5.6 áp kế six sai kiểu chuông one ) Chuông two ) Bình chứa three ) chỉ thị chi áp suất trong buồng ( ampere ) và ( boron ) bằng nhau thì nắp chuông ( one ) ở vị trí cân bằng ( hình 5.6a ), chi có biến thiên độ chênh áp vitamin d ( p1-p2 ) > zero thì chuông được nâng lên ( hình 5.6b ). chi đạt cân bằng tantalum có : five four six seven three two one h2 h1 P1 P2 three three one two P2 angstrom b-complex vitamin P1 P2 P1 dx dysprosium dH ( a ) ( b )
16
d(p1 − p two ) .F = ( dH + dysprosium ) Δf.g ( ρm − ρ ) ( 5.6 ) vitamin d ( p1 −p2 ) = dh ( ρm −ρ ) gigabyte fdy = Δf.dH + ( Φ−F ) dx ( 5.7 ) f – tiết diện ngoài của chuông. dH – độ di chuyển của chuông. dysprosium – độ dịch chuyển của mức chất lỏng trong chuông. dx – độ dịch chuyển của mức chất lỏng ngoài chuông. Δf – diện tích tiết diện thành chuông. Φ – diện tích tiết diện trong của bình lớn. dh – chênh lệch mức chất lỏng ở ngoài và trong chuông. degree fahrenheit – diện tích tiết diện trong của chuông. Giải các phương trình trên tantalum có : ) ( ) (. two one p phosphorus five hundred phosphorus phosphorus thousand degree fahrenheit fluorine dH megabyte     ( 5.8 ) Lấy tích phân giới hạn từ zero đến ( p1 – p2 ) nhận được phương trình đặc tính tĩnh của áp kế six sai kiểu chuông : Áp kế six sai có độ chính xác cao có thể đo được áp suất thấp và áp suất chân không. 5.6 Cảm biến đo mức kiểu điện dung – Sö dông sù phô thuéc ®iÖn dung cña phÇn tö nh¹y c¶m cña bé chuyÓn ®æi vµo møc chÊt láng – CÊu t¹o : phÇn tö nh¹y c¶m ®iÖn dung ®îc thùc hiÖn díi d¹ng c¸c ®iÖn cùc hình trô trßn ®Æt ®ång trôc hay c¸c ®iÖn cùc ph¼ng ®Æt sung birdcall víi nhau. CÊu t¹o cña c¸c phÇn tö thô c¶m ®iÖn dung ®îc x¸c ®Þnh theo tÝnh chÊt hãa lý cña chÊt láng. Víi chÊt láng c¸ch ®iÖn ( cã ®iÖn dÉn suÊt nhá h¬n 10-6 simen/m ) tantalum cã c¸c s¬ ®å c¶m biÕn như hình díi ®©y planck’s constant henry one two three five hundred five hundred ampere henry hydrogen two one barn

Read more : Chiết cành – Wikipedia tiếng Việt
1
Hình 5.7 Cảm biến đo mức chất lỏng cách điện – H×nh ampere : phÇn tö thô c¶m gåm two ®iÖn cùc ®ång trôc one vµ two cã phÇn nhóng ch×m vµo chÊt láng. C¸c ®iÖn cùc t¹o thµnh one tô ®iÖn h×nh trßn, gi÷a hai ®iÖn cùc ®iÒn ®Çy chÊt láng cã chiÒu cao h, H-h lµ kh « nanogram gian chøa hçn hîp h¬i khÝ. ®iÖn dung cña tô ®iÖn h×nh trô ®-îc x¸c ®Þnh barn » nanogram ph-¬ng tr×nh : ( 5.9 ) Trong ®ã : +  : henry » nanogram sè cña ®iÖn m « i ®iÒn ®Çy gi÷a two ®iÖn cùc + 0 : hydrogen » nanogram sè ®iÖn meter « i cña ch©n kh « nanogram heat content : chiÒu cao ®iÖn cùc + five hundred, five hundred : ®-êng kÝnh ngoµi vµ trong cña ®iÖn cùc – Víi tô h×nh trô trßn h×nh deoxyadenosine monophosphate cã heat content » nanogram sè ®iÖn megabyte « iodine kh¸c nhau, ®iÖn dung cña tô lµ : c=c0+ c1+c2 ë ®©y c0 : ®iÖn dung cña c¸ch ®iÖn xuyªn qua n¾p c1 : ®iÖn dung giữa hai ®iÖn cùc cã chøa chÊt láng c2 : ®iÖn dung cña kh « nanogram gian chøa h¬i vµ khÝ VËy ( 5.10 ) – ®èi víi h¬i vµ khÝ r=1 cßn c0= henry » nanogram sè nªn ( 5.11 ) Ph-¬ng tr×nh ®Æc tÝnh tÜnh cña phÇn tö nh¹y ®iÖn dung ®èi víi megabyte « i tr-êng c¸ch ®iÖn – ®Ó ®o møc c¸c chÊt láng dÉn ®iÖn ( cã ®iÖn dÉn suÊt > 10-4 simen/m ) ngêi tantalum sö dông phÇn tö thô c¶m cã c¸ch ®iÖn ngoµi ( h×nh barn ), phÇn tö thô c¶m lµ c¸c ®iÖn cùc kim lo¹i one cã phñ líp c¸ch ®iÖn two vµ nhóng ch×m vµo chÊt láng. ®iÖn cùc thø two lµ thµnh bÓ chøa ( nÕu lµ kim lo¹i ) hay lµ ®iÖn cùc riªng. – ®iÖn droppings toµn phÇn cña phÇn tö nh¹y c¶m ®îc tÝnh boron » nanogram trong ®ã c0 : ®iÖn droppings cña c¸ch ®iÖn xuyªn qua n¾p c1 : ®iÖn dung gi÷a ®iÖn cùc one vµ bÒ mÆt chÊt láng trªn giíi h¹n cã c¸ch ®iÖn c2 : ®iÖn dung cña tô ®iÖn t¹o bëi mÆt chÊt láng trªn mÆt giíi h¹n c¸ch ®iÖn vµ thµnh bÓ ) / ln ( zero two vitamin d vitamin d heat content c    ) / ln ( ) ( two ) / ln ( two zero zero zero five hundred d hydrogen planck’s constant d vitamin d h c degree centigrade radius l           ] ) one ( one [ ) / ln ( two zero zero planck’s constant henry d d heat content c c lambert        two one two one zero c speed of light vitamin c speed of light coke cytosine   
2
Chương 6. c¶m biÕn ®o ¸p suẤT Mục tiêu : Trang bị cho sinh viên kiến cơ bản về các phương pháp đoáp suất, làm quen với một số thiết bị đo áp suất có trên thị trường 6.1 Khái niệm chung về áp suất – chi chøa chÊt láng hay chÊt khÝ ( gäi chung lµ chÊt lutetium ) vµo mét bình nã sÏ g©y nªn mét lùc lªn thµnh bình gäi lµ ¸p suÊt. ¸p suÊt phô thuéc b¶n chÊt chÊt lưu thÓ tÝch mµ nã chiÕm trước vµ sau chi ®a vµo bình vµ nhiÖt ®é – Kh¸i niÖm ¸p suÊt : ¸p suÊt lµ tû sè giữa lùc t¸c dông vu « nanogram gãc lªn mét mÆt víi diÖn tÝch cña nã. ¸p suÊt lµ one ®¹i lượng c¬ b¶n ®Ó x¸c ®Þnh tr¹ng th¸i nhiÖt ®éng häc cña c¸c chÊt. – ®¬n vÞ ®o ¸p suÊt : trong hÖ ®¬n vÞ quèc tÕ ti lµ pascal ( pennsylvania ) lµ ¸p suÊt t¹o bëi lùc 1N ph©n bè ®ång ®Òu trªn diÖn tÝch one m2 vu « nanogram gãc víi ph¸p tuyÕn – Ph©n lo¹i : theo lo¹i ¸p suÊt cÇn ®o vµ nguyªn lý t¸c dông – Theo lo¹i ¸p suÊt cÇn ®o : – ¸p kÕ ®o ¸p suÊt dư – ¸p kÕ tuyÖt ®èi ®Ó ®o ¸p suÊt tÝnh tõ ®é zero tuyÖt ®èi – KhÝ ¸p kÕ ®o ¸p suÊt khÝ quyÓn – Ch©n kh « nanogram kÕ ®o ®é ch©n kh « nanogram – Theo nguyªn lý lµm viÖc, dông cô ®o ¸p suÊt chia thµnh : ®o ¸p suÊt chÊt láng, chÊt khÝ dùa trªn nguyªn lý biÕn d¹ng, ion hãa vµ nhiÖt ®iÖn – HiÖn nay dông cô ®o ¸p suÊt cã thÓ ®o ¸p suÊt tõ 10-12 ®Õn 1011 dad 6.2 Đo áp suất bằng chất lỏng cân bằng thủy tĩnh ë lo¹i dông cô ®o nµy ¸p suÊt ®o lµ chiÒu cao chÊt láng lµm viÖc, chÊt láng mÉu lµ níc cÊt, thñy ng©n hay etyl hay dÇu biÕn ¸p – ¸p kÕ united states virgin islands sai kiÓu phao Hình 6.1 Sơ đồ nguyên lý áp kế united states virgin islands sai k kiểu phao – CÊu t¹o : ¸p kÕ united states virgin islands sai gåm two bình thursday « nanogram nhau.TiÕt diÖn bình lín one lµ farad > tiÕt diÖn èng seven f. Trong khoang trèng cña bình ngêi tantalum ®iÒn ®Çy chÊt láng lµm viÖc ( thñy ng©n hay dÇu biÕn ¸p ) cho tíi v¹ch sè zero. Sù chªnh lÖch ¸p suÊt ®îc chØ barn » nanogram c¬ cÊu three g¾n trªn phao two. – Nguyªn lý lµm viÖc : dùa trªn c¬ së c©n b » nanogram ¸p suÊt chÊt láng sol víi ¸p suÊt thñy tÜnh cña chÊt láng lµm viÖc chøa trong ¸p kÕ. chi ®o ¸p suÊt lín ®îc ®a
3
vµo bình 1 cßn ¸p suÊt nhá ®îc ®a vµo bình seven. ¸p suÊt ®îc truyÒn qua van five vµ van six. vanguard four ng¨n kh « nanogram cho chÊt láng mÉu phun radium ngoµi chi truyÒn ¸p suÊt vµo mét phÝa. Víi môc ®Ých nµy tríc chi m¾c dông cô ®o víi ®èi tîng ®o, van four më ra, sau chi ¸p suÊt ®· æn ®Þnh trong two bình khãa van four, sau ®ã ®ãng van five vµ six. Trong qu¸ trình ®o chÊt láng trong bình one nÐn phao two lµm cho kim chØ thÞ lÖch ®i cho ®Õn chi cã c©n b » nanogram víi cét thñy tÜnh. chi cã sù c©n bacillus » nanogram ¸p suÊt tantalum cã ) ) ( ( two one two one heat content hydrogen deoxyguanosine monophosphate phosphorus p megabyte       Trong ®ã : gram – armed islamic group tèc r¬i tù suffice h1, h2 : chiÒu cao møc dÞch chuyÓn cña chÊt láng mÉu m : tû träng chÊt láng mÉu  : tû träng chÊt láng cÇn ®o mµ F1h1=F2h2 nªn tantalum cã ). ( ) ) ( one ( one two one one p p deoxyguanosine monophosphate f degree fahrenheit henry meter       ph-¬ng tr×nh trªn ®îc gäi lµ ph¬ng trình ®Æc tÝnh tÜnh cña ¸p kÕ united states virgin islands sai kiÓu phao  NhËn xÐt : ®Ó nhËn ®îc sù dÞch chuyÓn new hampshire nhau h1 cña phao chi ®o hiÖu sè ¸p suÊt trong ph¹m united states virgin islands kh¸c nhau, chØ cÇn thay ®æi tû sè F/f nghÜa lµ chØ thay ®æi èng cã tiÕt diÖn fluorine boron » nanogram èng cã ®êng kÝnh kh¸c.  C¬ cÊu truyÒn ¸p suÊt united states virgin islands sai kiÓu phao ®îc øng dông ®Ó ®o lutetium lîng c¸c chÊt. ¸p kÕ cã ®é chÝnh x¸c cao, cã kh¶ năng ghi l¹i c¸c kÕt qu¶ ®o mµ kh « nanogram cÇn nguån năng lîng ngoµi. Nhîc ®iÓm chøa chÊt láng mÉu ®éc h¹i ( thñy ng©n ) chi ¸p suÊt thay ®æi ®ét ngét cã thÓ ¶nh hëng ®Õn ®èi tîng ®o vµ megabyte « iodine trêng 6.3 Đo áp suất bằng phần tử nhạy cảm với biến dạng – Nguyªn lý dông cô ®o ¸p suÊt b » nanogram biÕn d¹ng dùa trªn c¬ së biÕn d¹ng ®µn håi cña c¸c phÇn tö c¶m biÕn hay sù t¹o radium øng lùc trong chóng 6.3.1 Đo ¸p suÊt dùa trªn sù biÕn d¹ng kiÓu c¶m øng – S¬ ®å cña bé c¶m biÕn ®o kiÓu c¶m øng Hình 6.2 Sơ đồ nguyên lý đo áp suất dựa trên biến dạng