Chương 8 CẢM BIẾN ĐO ÁP SUẤT 1. Áp suất và nguyên lý đo áp suất 2. Áp kế dùng dịch thể 3. Áp kế đàn hồi 4. Áp kế điện 1. Áp suất và nguyên lý đo 1.1. Áp suất: đại lượng có giá trị bằng lực tác dụng vuông góc lên một đơn vị diện tích bề mặt bình chứa: • Chất lưu không chuyển động: • Chất lưu chuyển động: dS dF p = (N/m 2 ) ghppp 0t ρ+== đt ppp += ghpp 0t ρ+= 2 v p 2 đ ρ = → Áp suất tĩnh → Áp suất động 1.1. Áp suất và nguyên lý đo 1.2. Đơn vị đo áp suất: 1Pa = 1N/m 2 . Đơn vị áp suất pascal (Pa) bar (b) kg/cm 2 atmotsphe (atm) mmH 2 O mmHg mbar 1Pascal 1 10 -5 1,02.10 -5 0,987.10 -5 1,02.10 -1 0,75.10 -2 10 -2 1 bar 10 5 1 1,02 0,987 1,02.10 4 750 10 3 1 kg/cm 2 9,8.10 4 0,980 1 0,986 10 4 735 9,80.10 2 1 atm 1,013.10 5 1,013 1,033 1 1,033.10 4 760 1,013.10 3 1mmH 2 O 9,8 9,8.10 -5 10 -3 0,968.10 -4 1 0,0735 0,098 1mmHg 133,3 13,33.10 -4 1,36.10 -3 1,315.10 -3 136 1 1,33 1mbar 100 10 -3 1,02.10 -3 0,987.10 -3 1,02 0,750 1 1. Áp suất và nguyên lý đo 1.3. Nguyên lý đo áp suất Đo áp suất tĩnh: v Đo trực tiếp: thông qua một lỗ được khoan trên thành bình: p→ F tác động lên cảm biến → Đo F ⇒ p. v Đo gián tiếp: đo biến dạng của thành bình chứa (cảm biến đo biến dạng). 1. Áp suất và nguyên lý đo Đo á tđ ppp −= • Ví dụ: đo hiệu áp suất bằng ống pi-tô (hình bên). Áp suất tác dụng lên mặt phẳng vuông góc với dòng chảy là áp suất tổng (p). 2. Áp kế dùng dịch thể 2.1. Vi áp kế kiểu phao 2.2. Vi áp kế kiểu chuông 2.3. Vi áp kế bù 2.4. Áp kế vành khuyên 2.1. Vi áp kế kiểu phao a) Cấu tạo & nguyên lý làm việc: 1. 2. 3. 4. 2.1. Vi áp kế kiểu phao • Giả sử p 1 >p 2 , chất lỏng làm việc trong bình (1) hạ xuống, trong bình (2) dâng lên. Độ dịch chuyển của phao: • Độ dịch chuyển → kim chỉ hoặc đo bằng cảm biến đo dịch chuyển. ( ) ( ) 21 m 1 pp. g f F 1 1 h − ρ−ρ       + = 2.1. Vi áp kế kiểu phao b) Đặc điểm: • Kết cấu cồng kềng, • Cấp chính xác cao (1; 1,5), • Chứa chất lỏng độc hại. ⇒ Đo áp suất tĩnh không lớn hơn 25MPa. 2.2. Vi áp kế kiểu chuông a) Cấu tạo và nguyên lú làm việc: Khi p 1 > p 2 1. 2. 3. [...]... (2) Đế silic – N (1) Vị trí gắn 4.1 Áp kế áp trở • Dưới tác dụng của lực do áp suất sinh ra, điện trở của áp trở biến thiên: ∆ R R 0 = πσ (π - hệ số áp trở; σ - nội ứng suất) • Với 4 áp trở R1, R2, R3, R4 mắc theo mạch cầu, điện áp ra: I Vm = (∆R 1 − ∆R 2 + ∆R 3 − ∆R 4 ) = I∆R = π.I.R 0 σ 4 • JT - đầu đo nhiệt độ 4.1 Áp kế áp trở Đặ điểm: v Kích thước nhỏ;... b Với π N = (R ng + R tr 5 ) ∆p 2 (n - số nếp làm việc; α - góc bịt kín; A0, A1, B0 các hệ số phụ thuộc kết cấu) 3.4 Áp kế kiểu đèn xếp Đặc điểm: v Kích thước lớn; v Khó chế tạo; v Độ dịch chuyển (δ) trong phạm vi tuyến tính lớn; 4 Áp kế điện 4.1 Áp kế áp trở 4.2 Áp kế áp điện 4.3 Áp kế điện dung 4.4 Áp kế điện cảm 4.1 Áp kế áp trở a) Cấu tạo & nguyên lý làm... Vật liệu: thép, đồng … 3.3 Áp kế ống trụ • Quan hệ giữ áp suất và biến dạng: - Biến dạng ngang: - Biến dạng dọc:  ν p r ε1 = 1 −  = k 1p  2 Y e 1  p r ε2 =  − ν  = k 2 p 2 Y e • Để chuyển tín hiệu cơ (biến dạng) thành tín hiệu điện sử dụng CB đo biến dạng 3.4 Áp kế kiểu đèn xếp • Đường kính ống từ 8 - 100mm, chiều dày thành 0,1 ÷ 0,3 mm • Vật liệu: là đồng, thép... độ làm việc - 40oC đến 125oC ; 4.2 Áp kế áp điện a) Cấu tạo & nguyên lý làm việc: Bộ chuyển đổi dạng ống 4.2 Áp kế áp điện • Áp suất (p) → lực F tác động lên bản áp điện → xuất hiện điện tích Q: Q = kF = kpS - Loại tấm: (k - hằng số áp điện; S - diện tích hữu ích của màng) - Loại ống: Q = kF 4dh D −d 2 2 (D, d - đường kính ngoài và đường kính trong của phần tử áp điện; h - chiều cao phần... chuông: f H= (p1 − p 2 ) ∆f g(ρ m − ρ) • Độ dịch chuyển H → kim chỉ hoặc đo bằng cảm biến đo dịch chuyển 2.2 Vi áp kế kiểu chuông b) Đặc điểm: • Độ chính xác cao; • Đo được áp suất thấp và áp suất chân không 2.3 Vi áp kế bù a) Cấu tạo và nguyên lý làn việc: 1 2 3 4 2.3 Vi áp kế bù b) Đặc điểm: • Giới hạn đo 125 - 150 mmH2O, sai số: ± 0,05 mmH2O • Khó khăn khi hiệu chỉnh 2.4 Áp kế... xo giản , ngược lại (p < p0) lò xo co lại→ đầu tự do dịch chuyển 1 − ν2 R 2  b2  α 1 − 2  • Biến thiên góc ở tâm (γ): ∆γ = pγ Y bh  a  β + x 2   • Lực cân bằng ở đầu tự do:  b 2  48s γ − sin γ N t = pab1 − 2   a  ε + x 2 3γ − 4 sin γ + sin γ cos γ = k1p   2  b  48s γ − cos γ 1 − 2  N r = pab  ε + x 2 γ − sin γ cos γ = k 2 p  a  2 N = k1 + k 2 p = kp 2 3.1 Áp... Áp kế đàn hồi 3.2 Áp kế màng • Màng dẻo: chế tạo bằng vải tẩm cao su (thường hoặc tâm cứng) Màng Màng Màng Tấm kim loại 3.2 Áp kế màng • Dưới tác dụng của áp suất trên hai mặt màng chênh lệch ∆p = p1-p0 → màng biến dạng, tâm màng dịch chuyển • Độ võng của tâm màng đàn hồi: + Loại phẳng: + Loại uốn nếp: (a, b: các hệ số) 3 2 ∆p.R δ= 1− ν 16 Yh 3 δ bδ3 ∆p.R... đo 125 - 150 mmH2O, sai số: ± 0,05 mmH2O • Khó khăn khi hiệu chỉnh 2.4 Áp kế vành khuyên a) Cấu tạo & nguyên lý làm việc: 1 2 3 4 2.4 Áp kế vành khuyên b) Đặc điểm: • Giới hạn đo khi dịch thể là nước: 25 - 160 mmH2O, thủy ngân: 400 – 2.500mmH2O, • Cấp chính xác 1; 1,5 3 Áp kế đàn hồi 3.1 Áp kế lò xo 3.2 Áp kế màng 3.3 Áp kế ống trụ 3.4 Áp kế kiểu đèn xếp 3.1 Áp kế lò xo a) Cấu tạo &... k 2 p = kp 2 3.1 Áp kế lò xo b) Đặc điểm: • Cấu tạo đơn giản, • Góc quay phụ thuộc hình dạng: loại một vòng góc quay nhỏ, loại nhiều vòng hoặc lò xo xoắn góc quay lớn • Phạm vi đo phụ thuộc vật liệu: +Đồng thau: < 5 MPa, + Hợp kim nhẹ hoặc thép 1.000 Mpa 3.2 Áp kế màng a) Cấu tạo và nguyên lý làm việc: • Màng đàn hồi: chế tạo bằng thép . 1,013.10 3 1mmH 2 O 9 ,8 9 ,8. 10 -5 10 -3 0,9 68. 10 -4 1 0,0735 0,0 98 1mmHg 133,3 13,33.10 -4 1,36.10 -3 1,315.10 -3 136 1 1,33 1mbar 100 10 -3 1,02.10 -3 0, 987 .10 -3 1,02 0,750 1 1. Áp suất và nguyên lý đo 1.3 suất pascal (Pa) bar (b) kg/cm 2 atmotsphe (atm) mmH 2 O mmHg mbar 1Pascal 1 10 -5 1,02.10 -5 0, 987 .10 -5 1,02.10 -1 0,75.10 -2 10 -2 1 bar 10 5 1 1,02 0, 987 1,02.10 4 750 10 3 1 kg/cm 2 9 ,8. 10 4 0, 980 1 0, 986 10 4 735 9 ,80 .10 2 1 atm 1,013.10 5 1,013. Chương 8 CẢM BIẾN ĐO ÁP SUẤT 1. Áp suất và nguyên lý đo áp suất 2. Áp kế dùng dịch thể 3. Áp kế đàn hồi 4. Áp kế điện 1. Áp suất và nguyên lý đo 1.1. Áp suất: đại