Bài giảng môn Cảm biến và đo lường - Chương VIII: Cảm biến đo áp suất chất lưu

Nội dung text: Bài giảng môn Cảm biến và đo lường - Chương VIII: Cảm biến đo áp suất chất lưu

1. VIII. Cảm biến đo áp suất 1. Tổng quan Định nghĩa Áp suất được định nghĩa là lực tác dụng trên một đơn vị diện tích P = F/A Áp suất tuyệt đối: là áp suất chênh lệch giữa điểm đo và chân không tuyệt đối (áp suất bằng 0). Áp suất dư/tương đối: là áp suất chênh lệch giữa điểm đo và môi trường xung quanh (khí quyển). Áp suất vi sai: là áp suất chênh lệch giữa hai điểm đo, một điểm được chọn làm điểm tham chiếu.
2. 1. Tổng quan Định nghĩa
3. 1. Tổng quan Đơn vị đo Trong hệ SI: Pascal (Pa), 1 Pa = 1 N/m2 = 10-5 bar. Châu Âu: bar, Bắc Mỹ: psi, Châu Á: kg/cm2, MPa. 2 Đơn vị pascal bar kg/cm atmotsphe mmH2O mmHg mbar áp suất (Pa) (b) (atm) 1Pascal 1 10-5 1,02.10-5 0,987.10-5 1,02.10-1 0,75.10-2 10-2 1 bar 105 1 1,02 0,987 1,02.104 750 103 1 kg/cm2 9,8.104 0,980 1 0,986 104 735 9,80.102 1 atm 1,013.105 1,013 1,033 1 1,033.104 760 1,013.10 3 -5 -3 -4 1mmH2O 9,8 9,8.10 10 0,968.10 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
4. 1. Tổng quan Phân loại Điện dung Màn chắn Biến dạng Lò xo ống Áp điện Đọc trực tiếp Hộp xếp Áp kế chất lỏng Áp kế chữ U Áp kế nén Mc Leod Áp kế nhớt Dựa vào sự thay đổi tỷ trọng của Đo gián tiếp Ion hóa chất khí và tạo ra tín hiệu điện Độ dẫn nhiệt
5. 2. Áp kế dạng màn chắn Loại đo điện dung Gồm 2 bản cực, 1 bản cực cố định, 1 bản cực là màn chắn chịu tác động của áp suất Đo áp suất dựa vào điện dung của tụ điện
6. 2. Áp kế dạng màn chắn Loại điện dung
7. 2. Áp kế dạng màn chắn Loại đo biến dạng
8. 2. Áp kế dạng màn chắn Loại áp điện
9. 3. Áp kế lò xo ống Cấu tạo và nguyên lý
10. 3. Áp kế lò xo ống Các dạng a) Dạng ống chữ C; b, c) dạng ống xoắn
11. 3. Áp kế lò xo ống
12. 3. Áp kế lò xo ống
13. 4. Áp kế hộp xếp Cấu tạo và nguyên lý Made of Bronze, S.S., BeCu, Monel etc The movement is proportional to number of convolutions Sensitivity is proportional to size In general a bellows can detect a slightly lower pressure than a diaphragm The range is from 0-5 mmHg to 0-2000 psi Accuracy in the range of 1% span
14. 4. Áp kế hộp xếp
15. 5. Áp kế chất lỏng
16. 5. Áp kế chất lỏng Dạng chữ U
17. 5. Áp kế chất lỏng With both legs of a U-tube manometer open to the atmosphere or subjected to the same pressure, the liquid maintains the same level in each leg, stablishing a zero reference.
18. Manometer With a greater pressure applied to the left side of a U-tube manometer, the liquid lowers in the left leg and rises in the right leg. The liquid moves until the unit weight of the liquid, as indicated by h, exactly balances the pressure.
19. Manometer When the liquid in the tube is mercury, for example, the indicated pressure h is usually expressed in inches (or millimeters) of mercury. To convert to pounds per square inch (or kilograms per square centimeter), P2 = ρhg Where 2 P2 = pressure, (kg/cm ) ρ = density, (kg/cm3) h = height, (cm)
20. Manometer Gauge pressure is a measurement relative to atmospheric pressure and it varies with the barometric reading. A gauge pressure measurement is positive when the unknown pressure exceeds atmospheric pressure (A), and is negative when the unknown pressure is less than atmospheric pressure (B).
21. 5. Áp kế chất lỏng Dạng bồn chứa
22. Reservoir (Well) Manometer In a well-type manometer, the cross- sectional area of one leg (the well) is much larger than the other leg. When pressure is applied to the well, the fluid lowers only slightly compared to the fluid rise in the other leg.
23. 5. Áp kế chất lỏng Dạng ống nghiêng
24. 5. Áp kế chất lỏng Kiểu phao
25. Cảm biến áp suất điện tử Cảm biến áp suất điện tử dùng để đo và/hoặc phát hiện sự thay đổi áp suất và chuyển thành tín hiệu điện. Nguyên lý đo: Điện trở: điện trở của vật liệu dẫn điện thay đổi phụ thuộc vào áp suất. Vật liệu thường dùng là kim loại, chịu sự kéo hoặc nén và thay đổi giá trị điện trở. (Strain gauge).
26. Cảm biến áp suất điện tử Nguyên lý đo: Điện trở:
27. Cảm biến áp suất điện tử Nguyên lý đo: Áp trở: dựa vào hiệu ứng áp trở, nên có độ nhạy cao, đo được áp suất thấp. Ảnh hưởng bởi nhiệt độ.
28. Cảm biến áp suất điện tử Nguyên lý đo: Điện dung: Đo áp suất dựa vào đo giá trị điện dung của tụ điện. Áp suất tác động lên bản cực của tụ điện làm cho khoảng cách giữa 2 bản cực thay đổi.
29. Cảm biến áp suất điện tử Nguyên lý đo: Áp điện: • Dựa vào hiệu ứng áp điện • Phù hợp cho đo áp suất động
30. Cảm biến áp suất điện tử
31. Cảm biến áp suất với sự tác động cơ khí