Đồ án tốt nghiệp cảm biến ô tô

Chia sẻ: Phong Phu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:108

1
689
lượt xem
342
download

Đồ án tốt nghiệp cảm biến ô tô

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Ngày nay , cảm biến là thiết bị được sử dụng rất phổ biến trong tất cả các thiết bị , từ đồ dùng trong gia đình đến thiết bị tiên tiến và trong đó có cả ngành công nghiệp ô tô.Để nước ta có thể thực hiện tốt quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá thì chúng ta phải chú trọng nhiều tới quản trị nhân lực, vì nguồn nhân lực là yếu tố quyết định trong quá trình...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Đồ án tốt nghiệp cảm biến ô tô

  1. Đồ án tốt nghiệp cảm biến ô tô
  2. GVHD: ThS V TH NG LONG ÁN T T NGHI P CH NG 1 PHÂN TÍCH C S LÝ THUY T 1.1 Gi i thi u chung Ngày nay, c m bi n là thi t b c s d ng r t ph bi n trong t t c các thi t b , t dùng trong gia ình cho n các thi t b tiên ti n và trong ó có c ngành công nghi p ô tô. Vì v y nghiên c u v c m bi n ng d ng nó cách hi u qu là v n ang c quan tâm c bi t. 1.1.1 Công d ng c m bi n C m bi n là thi t b ch u tác ng c a i l ng c n o không có tính ch t i n u vào ký hi u là m và cho u ra m t i l ng mang b n ch t i n có th o c ký hi u là s. i l ng i n s là hàm c a i l ng c n o m: s = F(m) 1.1.2 Phân lo i C m bi n c phân lo i theo nhi u cách: 1. Theo nguyên lý chuy n i Nguyên lý chuy n i v t lý; Nguyên lý chuy n i hóa h c; Nguyên lý chuy n i sinh h c. 2. Theo thông s! c a mô hình m ch thay th C m bi n tích c"c: u ra là ngu n áp ho c ngu n dòng; C m bi n th ng: c tr ng b i các thông s! R,C,L…tuy n tính hay phi tuy n tính. 3. Theo tín hi u kích thích C m bi n quang i n; C m bi n nhi t i n; C m bi n v trí, kho ng cách; C m bi n v n t!c, gia t!c; C m bi n o l #ng, th tích ch t l u; C m bi n i n hóa; C m bi n t ; C m bi n l"c. SVTH: HU NH H U LONG 1 12/8/2007
  3. GVHD: ThS V TH NG LONG ÁN T T NGHI P 1.1.3 Yêu c u Phân tích c$ s lý thuy t và mô ph%ng ho t ng m t s! c m bi n s d ng trong ngành c$ khí ô tô. 1.2 M c tiêu tài Phân tích c$ s lý thuy t và nguyên lý ho t ng c a các c m bi n. &ng d ng c a các c m bi n trong ngành c$ khí. Mô ph%ng ho t ng, ki m tra các c m bi n ã ch n. K t lu n – xu t. 1.3 Gi i h n tài Vì th#i gian th"c hi n án không cho phép nên án ch' gi(i h n trong các c m bi n sau: C m bi n v n t!c, l u l ng, áp su t và m c ch t l u. C m bi n o chân không, )m và i n hoá. C m bi n o b c x h t nhân và thành ph n khí. 1.4 C s lý thuy t các lo i c m bi n nghiên c u trong tài 1.4.1 C m bi n o v n t c, l u l ng và m c ch t l u Ch t l u là các môi tr #ng v t ch t d ng l%ng ho c khí t n t i d (i nh*ng i u ki n nhi t , áp su t và th tích c xác nh b i các nh lu t nhi t ng h c. D (i tác d ng c a l"c bên ngoài, thí d s" chênh l ch áp su t, ch t l u có th chuy n ng. Nghiên c u chuy n ng này là !i t ng c a c$ h c ch t l u. L+nh v"c ng d ng c a ch t l u bao g m: hàng không, khí t ng h c, sinh lý h c. áp ng các l+nh v"c ng d ng a d ng này, các c m bi n o v n t!c, l u l ng và m c ch t l u c a ch t l u c,ng r t a d ng c v c u t o và ph $ng pháp o. 1.4.1.1 c tr ng c a dòng ch y Chuy n ng c a ch t l u c t tr ng b i dòng ch y. Trên th"c t mu!n mô t v t lý m t dòng ch y c a m t ch t l u c n ph i o v n t!c, kh!i l ng riêng, áp su t và nhi t các i m khác nhau c a ch t l u ó. Nh*ng c tính khác c a ch t l u nh nh(t, khuy ch tán nhi t, nhi t l ng riêng… c coi là không i. Dòng ch y có th là m t pha ho c nhi u pha. Các dòng ch y nhi u pha th #ng có b n ch t r t khác nhau: có th là t h p c a các pha h$i, khí, l%ng, thí d nh s" hình thành các lu ng khí do gió gây nên ho c tr #ng h p các lu ng khói b!c lên t nh*ng ám cháy. SVTH: HU NH H U LONG 2 12/8/2007
  4. GVHD: ThS V TH NG LONG ÁN T T NGHI P Tính ch t v t lý c a dòng ch y t i m t i m có th thay i ho c không thay i theo th#i gian. Khi tính ch t v t lý c a dòng ch y t i m t i m không thay i thì ó là dòng ch y theo l(p, ng c l i, n u chúng thay i thì ó là dòng ch y r!i. thu n l i cho vi c mô t và c bi t là cho vi c so sánh gi*a các dòng ch y khác nhau, trong c$ h c ch t l u th òng s d ng các i l ng không th nguyên, i u này cho phép gi m s! thông s! c a dòng ch y. Tr ng h p dòng ch y không nén và ng nhi t: Tr #ng h p này (kh!i l ng riêng và nhi t không i) thì ch' c n m t thông s! không th nguyên c,ng xác nh dòng ch y, ó là thông s! Reynolds Re: Re = UD/- (1.1) V(i : U – v n t!c c tr ng c a dòng ch y, trong tr #ng h p !ng thì v n t!c trung bình c a dòng ch y U = Q/S; D – kích th (c c tr ng (trong tr #ng h p !ng, D là #ng kính); Q –l ul ng th tích; S – ti t di n !ng; -- nh(t ng h c. !i v(i nh*ng i u ki n gi(i h n hoàn toàn gi!ng nhau v hình h c, hai dòng ch y không nén và .ng nhi t c coi là gi!ng nhau n u chúng có thông s! Reynolds b/ng nhau. Thí d : xét hai dòng ch y trong hai !ng có nhám b m t phía trong thành !ng nh nhau và #ng kính t $ng ng b/ng D1 và D2. V n t!c dòng ch y (l u l ng) là U1, U2 và nh(t là -1,-2. tho mãn i u ki n Re1 = Re2 thì: U 1 D1 U 2 D2 = ν1 ν2 (1.2) Nh v y, n u bi t v n t!c u1 i m cách thành !ng c a !ng th nh t m t kho ng x1 thì có th xác nh v n t!c u2 thành !ng c a !ng th hai m t kho ng x2 = x1(D2/D1) t bi u th c: u1 u = 2 U1 U 2 (1.3) C,ng nh v y, có th coi u1/U1 là hàm c a s! Reynolds: u1 = f (Re ) U1 (1.4) SVTH: HU NH H U LONG 3 12/8/2007
  5. GVHD: ThS V TH NG LONG ÁN T T NGHI P Ngh+a là m t cách t ng quát, m0i i l ng không th nguyên liên quan n dòng ch y u có th bi u di1n d (i d ng hàm s! ph thu c vào s! Reynolds c a dòng ch y ó. Dòng ch y m t pha có th là dòng ch y theo l(p ho c dòng r!i, i u này ph thu c vào s! Reynolds. Trong m t #ng !ng d2n có ti t di n tròn, dòng ch y tr thành dòng r!i n u có s! Reynolds l(n h$n 220. Trong tr #ng h p ph c t p h$n khi nhi t và kh!i l ng riêng thay i, s! thông s! c n thi t mô t m t i l ng A b sung s3 t4ng lên. Thí d , v(i ch t khí có v n t!c l(n: A = f(Re,Ma) (1.5) Trong ó Ma = U1/c, c = 5rT là v n t!c âm v(i 5 = Cp/Cv (t6 s! gi*a nhi t dung riêng áp su t không i và th tích c! nh, trong không khí 5 =1,4). r là h/ng s! c a ch t khí lý t ng và T là nhi t tuy t !i. Trên th"c t , các c m bi n d"a trên m t nguyên t7c ho t ng nh ng v k8 thu t thì không gi!ng nhau khi dùng cho dòng ch y là ch t khí ho c ch t l%ng. Trong b ng 1.1 gi(i thi u m t s! i m khác nhau c a hai môi tr #ng này. B ng 1.1 Kh!i l ng riêng 9 nh(t : T!c ch y Ch t l%ng Không i t 800 n 1000 ≈ 1 ÷ 10 4 PI 0 ≤ U ≤ 200m / s kg/m3 Ch t khí Ph thu c vào T và P, !i v(i ≈ 10 5 PI không khí nhi t phòng PI: posieuille 0 ≤ U ≤ 200m / s 3 ρ ≈ 1kg / m 1.4.1.2 C m bi n và ph ng pháp o v n t c c a ch t l u V n t!c c a các ch t l u th #ng c o gián ti p thông qua nh h ng c a nó n các c tr ng v t lý c a v t trung gian ho c n hi n t ng v t lý trong ó v n t!c là m t thông s! và v t trung gian là n$i x y ra hi n t ng. V t trung gian có th chính là ch t l u ho c m t ph n t c u thành c a c m bi n. Khi v t trung gian là b n thân ch t l u, v n t!c c a nó xác nh áp su t ng 9U2/2, hi u ng Doppler tác ng b i laze ho c siêu âm và th#i gian truy n qua c a m t ng v phóng x . Trong tr #ng h p này ph i s d ng các c m bi n thích h p v(i i l ng o là áp su t, ánh sáng, siêu âm, tia phóng x . SVTH: HU NH H U LONG 4 12/8/2007
  6. GVHD: ThS V TH NG LONG ÁN T T NGHI P Khi v t trung gian là m t ph n t c a c m bi n t trong ch t l u, v n t!c c a ch t l u s3 xác nh m t trong các c tr ng v t lý nh nhi t c a dây d2n t trong ch t l u và nuôi b/ng dòng m t chi u, ho c t!c quay c a m t chong chóng ho c bánh xe t trong ch t l u. a) Phong k dây và phong k màng m ng Nguyên t c ho t ng Khi t trong dòng ch y m t dây d2n ho c m t màng m%ng có nhi t cao h$n nhi t c a ch t l u thì s3 x y ra s" trao i nhi t !i l u. S" trao i nhi t ph thu c vào tính ch t v t lý c a dòng ch y, v n t!c c a ch t l u và s" chênh l ch nhi t gi*a ph n t nóng và ch t l u. Nhi t cân b/ng T0 c a dây ho c màng (c m bi n) xác nh b/ng cách o i n tr R c a chúng. i n tr này ph thu c vào nhi t l ng Joule t%a ra và v n t!c c a ch t l u. Trên hình 1.1 bi u di1n các d ng dây d2n và các lo i màng m%ng th #ng s d ng o v n t!c dòng ch y. Các kim lo i dùng cho m c ích này c n có h s! nhi t i n tr R cao. Thí d : o v n t!c dòng ch y trong ch t khí dùng dây platin và wonfram có #ng kính 0,6µm< D < 10mµ, trong ch t l%ng dùng màng m%ng platin. Công su t Pj t%a ra trên i n tr nhi t T s3 b/ng: 2 Pj = R(T). Ι (1.6) Trong ó I là dòng m t chi u ch y qua i n tr R. Hình 1.1 Các d ng dây d n và màng m ng dùng o v n t c dòng ch y. SVTH: HU NH H U LONG 5 12/8/2007
  7. GVHD: ThS V TH NG LONG ÁN T T NGHI P N u gi thi t s" trao i nhi t ch' x y ra do hi n t ng !i l u c a ch t l u nhi t Ta thì công su t trao i c bi u di1n b i bi u th c: Pc = h.Sl.(T – Ta) (1.7) Trong ó h là h s! trao i nhi t và Sl là di n tích m t xung quanh c a c m bi n. !i v(i dây d2n Sl = ;Dl, D là #ng kính và l là chi u dài. !i v(i màng m%ng Sl = 2;Dl, D là chi u r ng và l là chi u dài. Khi có cân b/ng nhi t, Pj = Pc , ngh+a là: R(T ).I 2 = h.S L .(T − Ta ) (1.8) V n t!c U c a ch t l u liên quan n h s! trao i nhi t. Nhi u công th c th"c nghi m ã c a ra ph n ánh m!i liên h này, thí d công th c c a King: h = a+b U (1.9) Trong ó a,b là các h/ng s! ph thu c vào ch t l u và c m bi n. N u s d ng bi u th c c a King ta s3 có: ( ) R(T ).I 2 = A + B U .(T −T a ) (1.10) Trong ó A = a.Sl và B = b.Sl. S o 1. Ch dòng không i Hình 1.2 S o trong ch dòng không i. Trong tr #ng h p này dòng ch y qua dây d2n c gi* giá tr không i I = const (b/ng cách dùng ngu n dòng). Vì công su t nhi t trao i ph thu c vào v n t!c U nên n u U thay i thì nhi t c,ng thay i theo. M c khác i n tr R ph thu c vào nhi t , ngh+a là i n áp u ra c,ng ph thu c vào nhi t . S$ nguyên lý m ch o dùng dòng không i c bi u di1n trên hình 1.2. SVTH: HU NH H U LONG 6 12/8/2007
  8. GVHD: ThS V TH NG LONG ÁN T T NGHI P Do dây d2n có nhi t dung nh t nh nên s3 phát sinh m t h/ng s! th#i gian. Trong m ch này có ghép thêm m t ph n t bù tr quán tính nhi t c i thi n th#i gian áp ng. 2. Ch nhi t không i Trong tr #ng h p này nhi t (và do ó i n tr ) c gi* không i. S$ o bi u di1n trên hình 1.3. Trong s$ nhi t không i, c m bi n óng vai trò là m t nhánh c a c u Wheatstone. Dòng i n c n thi t cân b/ng c u ph thu c vào v n t!c c a ch t l u. Dùng s$ trên ây có u i m Hình 1.3 S o trong ch nhi t không i. là quán tính nhi t nh% h$n tr #ng h p dùng dòng không i. b) Phong k ion Có nhi u lo i c m bi n o t!c gió trên c$ s o dòng ion, chúng khác nhau ch y u v hình d ng. A4 A2(I2) I2 A2 u A0 A1(I1) A3 U I1 (I1 Hình 1.4 Phong k ion: a) nguyên lý c u t o; b) m ch o. Trên hình 1.4 bi u di1n s$ nguyên lý c a m t c m bi n o t!c gió b/ng cách o dòng ion. SVTH: HU NH H U LONG 7 12/8/2007
  9. GVHD: ThS V TH NG LONG ÁN T T NGHI P u o g m m t dây d2n có i n th cao, xung quanh nó là b!n i n c"c góp. Dây d2n c t sao cho h (ng c a nó vuông góc v(i h (ng c a dòng ch y. Trong không khí g n s i dây cao áp luôn có các ion, thí d ion (H2O)nH+. T!c di chuy n c a các ion này gi*a các i n c"c t6 l v(i l(n c a i n tr #ng. Khi không khí ng yên, dòng i n o các i n c"c b/ng nhau. Khi không khí chuy n ng v(i v n t!c U, h tr nên b t !i x ng. Hi u s! dòng i n (I1 – I2) c a m t c p i n c"c A1 và A2 liên quan n hình chi u c a U trên #ng th.ng A1 A2, trong khi ó t ng (I1 + I2) h u nh không i. nh y S c a c m bi n là hàm c a thông s!
  10. GVHD: ThS V TH NG LONG ÁN T T NGHI P Hình 1.5 Phong k dùng chén bán c u: a) lo i 3 chén bán c u; b) s b trí c a lo i 4 chén bán c u. tìm ph $ng trình cân b/ng ta xét hai bán c u 1 và 3 t vuông góc v(i v n t!c U c a dòng ch y và coi l"c tác d ng lên hai bán c u 2 và 4 là nh nhau. Các bán c u 1 và 3 có v n t!c th.ng v và - v , th#i i m ang xét chung cùng h (ng v(i v n t!c U c a dòng ch y. L"c c n !i v(i các bán c u: 1 F1 = ρC X S (U − ν )2 2 (1.13) 1 F3 = ρC ′ S (U − ν )2 X 2 (1.14) Trong ó 9 là kh!i l ng riêng c a ch t l u, Cx và C’x là h s! l"c c n !i v(i hai m t c u, S là di n tích c a m t c n chính c a bán c u (di n tích hình chi u c a bán c u trên m t ph.ng vuông góc v(i v n t!c U ). T bi u th c trên rút ra: 2 2 C X (U − ν ) = C ′ (U + ν ) X (1.15) Do ó: CX + C′ X U =ν CX − C′ X (1.16) Minh h a b/ng s!: CX = 1,42; C’x = 0,38; U = 3,1-. SVTH: HU NH H U LONG 9 12/8/2007
  11. GVHD: ThS V TH NG LONG ÁN T T NGHI P u o gió dùng cánh qu t (chong chóng) u o gió dùng cánh qu t bi u di1n trên hình 1.6. Tr c c a u o c t song song v(i h (ng c a t!c dòng ch y. N u b% qua ma sát thì có th coi nh cánh qu t (b/ng m t cách nào ó) c g7n vào dòng ch y, khi ó: U = h. N (1.17) Trong ó U là v n t!c, N là s! vòng quay và h là h/ng s! c a u o. N u tính n ma sát và ng =ng kh i ng thì bi u th c c a t!c gió s3 là: U = a + bN (1.18) Các h/ng s! a và b c tr ng cho cánh qu t và ch t l u. m c s! vòng quay c a cánh qu t ng #i ta dùng m t trong ba cách d (i ây: Hình 1.6 o t c gió b ng u o chong chóng. Dùng m t nam châm nh% g7n trên cánh qu t, khi cánh qu t quay nam châm i qua cu n dây và gây nên xung i n. m s! xung theo th#i gian s3 tính c t!c quay c a cánh qu t. Dùng c m bi n quang i n: khi cánh qu t quay nó s3 che ánh sáng, t o nên xung i n. Dùng m ch o thích h p o t ng s! ho c i n áp. Tr (c khi o ph i chu)n u o b/ng m t trong hai cách: t u o trong dòng ch y có v n t!c ã bi t tr (c ho c di chuy n u o v(i t!c quy nh tr (c trong n (c ng yên. Ph m vi o c a u o cánh qu t khác nhau !i v(i các ch t l u. Trong không khí d i o n/m trong kho ng t 0,1 ên 30 m/s, trong ch t l%ng t 0,05 n 10 m/s. SVTH: HU NH H U LONG 10 12/8/2007
  12. GVHD: ThS V TH NG LONG ÁN T T NGHI P 1.4.1.3 o l u l ng o l u l ng có t m quan tr ng c bi t trong các m ng l (i v n chuy n ch t l u (!ng d2n khí, !ng d2n d u) và trong m i thi t b công nghi p khi c n kh!ng ch l ng ch t l u tham gia vào các quá trình nh lò ph n ng hoá h c, nhà máy s n xu t n4ng l ng, ng c$ !t trong. a) L u l ng k i nt Nguyên lý Khi cho o n dây M1M2 chi u dài l chuy n ng t nh ti n trong tr #ng c m ng t B v(i v n t!c U trong kho ng th#i gian dt, có th vi t bi u th c cho các i l ng c$ b n sau ây: Hình 1.7 S d ch chuy n c a m t o n dây d n trong tr ng c m ng t . Di n tích c7t: dSc = l.U sin.dt (1.19) Ho c d (i d ng vect$: dS c = l ∧ Udt (1.20) T thông b c7t : dθ c = B.dS c .dt (1.21) SVTH: HU NH H U LONG 11 12/8/2007
  13. GVHD: ThS V TH NG LONG ÁN T T NGHI P Su t i n ng c m ng: − dθ c e= = B ∧ U .l dt (1.22) Khi U vuông góc v(i l và B vuông góc v(i m t ph.ng t o b i l và U ta có: e = B. l. U (1.23) Công th c này có th t ng quát hóa cho tr #ng h p ch t l u d2n i n ch y trong #ng !ng #ng kính D có v n t!c U vuông góc v(i B : su t i n ng c m ng d c theo #ng kính vuông góc v(i U và B có d ng: e = BDU (1.24) Trên th"c t v n t!c thay i tu> v trí c a i m trên bán kính !ng, nh ng nó phân b! !i x ng quanh tr c c a !ng, cho nên U o c là v n t!c trung bình c a dòng ch y. Trong nh*ng i u ki n nh v y, tín hi u e t' l v(i l u l ng. C u t o c a c m bi n T tr #ng 10-3÷ 10-2 T c t o ra b/ng cách dùng hai cu n dây t hai phía c a #ng !ng. #ng !ng d2n làm b/ng v t li u không t tính, m t bên trong !ng Cu n dây i n c"c Khuy ch i vi sai Cu n dây Hình 1.8 L u l ng k i nt . c ph ch t cách i n. Hai i n c"c l y tín hi u t hai u #ng kính vuông góc v(i #ng s c c a t tr #ng. Các cu n dây c nuôi b/ng ngu n xoay chi u t n s! 30 Hz. Tín hi u thu c u ra có d ng: e = UDB0 cos(ϖt + θ ) (1.25) Trong ó B0 là tr c"c i c a c m ng t B0 = Bmax, ? là t n s! c a c m ng t . Biên c a tín hi u t6 l v(i U và có tr c= mV. SVTH: HU NH H U LONG 12 12/8/2007
  14. GVHD: ThS V TH NG LONG ÁN T T NGHI P Các c tr ng Các ch t l u c n ph i có d2n i n không nh% h$n c= @ :Scm-1. Lý do là b i vì i n tr trong c a c m bi n ph i nh% h$n r t nhi u so v(i i n tr vào c a thi t b o. Ph m vi o c a l u l ng k i n t là hàm c a #ng kính !ng d2n. #ng kính càng r ng thì gi(i h n th p và cao càng d ch chuy n v phía l u l ng l(n. Thí d : D = 10 mm, l u l ng nh% nh t Qmin = 0,28 m3/h, l u l ng l(n nh t Qmax = 2,8 m3/h. D = 1 m, Qmin = 2800 m3/h, Qmax = m3/h, Qmax = 28000 m3/h. chính xác c a l u l ng k t c= @1%. &u i m c a l u l ng k i n t là ch0 vi c o c không ph thu c vào c tính v t lý c a ch t l u (nh m t , nh(t, d2n i n v(i i u ki n nó ph i l(n -1 h$n m t vài @ :Scm ). Ngoài ra, thi t b này có kh n4ng ch!ng 4n mòn b/ng cách ch n l(p ph và kim lo i i n c"c thích h p (Ti, Pt). b) L u l ng k c dùng chuy n i i n L ul ng k phao n i Hình 1.9 S nguyên lý c u t o c a l u l ng k phao n i. L ul ng k lo i này có c u t o g m m t phao nh% t trong !ng th.ng ng hình nón. A tr ng thái cân b/ng phao ch u tác d ng c a ba l"c ch y u là l"c )y Archimede, l"c c n và tr ng l ng. Tr ng thái cân b/ng này c bi u di1n b i ph $ng trình: ρSU 2 ρgV + C x . = ρ 0 gV 2 (1.26) Trong ó: SVTH: HU NH H U LONG 13 12/8/2007
  15. GVHD: ThS V TH NG LONG ÁN T T NGHI P V là th tích và 90 là kh!i l #ng riêng c a phao. U là v n t!c và 9 là kh!i l ng riêng c a ch t l u. Cx là h s! l"c c n và S là di n tích c a hình chi u c a phao trên m t ph.ng vuông góc v(i v n t!c U , S = BD2/4. g là gia t!c tr ng tr #ng. M c ích c a vi c o và phát hi n m c ch t l u là xác nh m c ho c kh!i l ng ch t l u trong các bình ch a. Có hai d ng o: o liên t c và xác nh theo ng =ng. Khi o liên tuc, biên ho c t n s! c a tín hi u o cho bi t th tích ch t l u còn l i trong bình ch a. Khi xác inh theo ng =ng, c m bi n a ra tín hi u d ng nh phân cho bi t thông tin v tình tr ng hi n t i m c ng =ng có t hay không. V trí c a phao c xác nh sao cho v n t!c c a U c bi u di1n b i bi u th c (t i u ki n cân b/ng c a các l"c tác d ng lên phao) : 2 gV ρ 0 U= −1 Cx S ρ (1.27) #ng kính D c a !ng d2n thay i tuy n tính theo chi u cao z: D = D0 + az (1.28) Cho nên bi u th c c a l u l ng có d ng: π 2 gV ρ 0 Q= 4 [(D 0 2 + az ) − D0 2 ] Cx S ρ −1 (1.29) Nên s" thay ic a #ng kính !ng r t nh% thì trên th"c t bi u th c c a Q s3 là: 2 gV ρ 0 Q = πaz . − 1 = Kz Cx ρ (1.30) o l u l ng, cách $n gi n nh t là chia tr"c ti p trên !ng th y tinh. ti n x lý k t qu o, có th n!i phao v(i m t chi c c n nh% có liên h c$ v(i lõi c a bi n th vi sai chuy n tín hi u c$ thành tín hi u i n. Tín hi u i n này s3 t6 l v(i l u l ng c n o. L ul ng k lá ch n L u l ng k dùng lá ch7n bi u di1n trên hình 1.10. Lá ch7n ch u l"c tác ng c a dòng ch y, tr ng l ng và ph n l"c c a lò xo. V trí cân b/ng c a lá ch7n ph thu c vào l u l ng c a ch t l u. Tín hi u c$ trong tr #ng h p này có th chuy n thành tín hi u i n b/ng cách dùng i n k có tr c g7n li n v(i tr c c a lá ch7n. &u i m c a l u l ng k dùng lá ch7n là rC ti n và ch7c ch7n. SVTH: HU NH H U LONG 14 12/8/2007
  16. GVHD: ThS V TH NG LONG ÁN T T NGHI P lò xo lá ch7n Hình 1.10 L u l ng k dùng lá ch n. L ul ng k kh i l ng nhi t c m bi n không có có dòng ch y dòng ch y Hình 1.11 L u l ng k kh i l ng nhi t: a) s nguyên lý c u t o; b) ng cong nhi t ; c) m ch t nóng và m ch o dùng chung hai i n tr nhi t L u l ng k kh!i l ng nhi t có c u t o g m m t !ng d2n b/ng kim lo i m nh có #ng kính nh%. Phía ngoài c a !ng kim lo i c cu!n m t s i dây !t b/ng i n tr chính gi*a, hai c m bi n nhi t o T1 th ng ngu n ( u vào) và T2 h l u ( u ra) c t hai phía c a s i !t và !i x ng v(i nhau qua s i !t. Khi không có dòng ch y l u l ng b/ng không (Q = 0), s" truy n nhi t ra hai phía c a s i !t là nh nhau, hi u ng nung nóng s3 !i x ng và trong tr #ng h p này T1 = T2. Khi l u l ng khác không, T1 gi m và T2 t4ng. S" khác nhau gi*a T1 và T2 (DT = T1- T2) t6 l v(i l u l ng Q. Trên hình 1.11c bi u di1n c u t o c a l u l ng k kh!i l ng nhi t. Các c m bi n nhi t có th là c p nhi t ho c nhi t k i n tr . N u là hai i n tr nhi t SVTH: HU NH H U LONG 15 12/8/2007
  17. GVHD: ThS V TH NG LONG ÁN T T NGHI P thì chúng làm thành hai nhánh k nhau c a c u Wheatstone, hai nhánh khác là hai i n tr có giá tr không i. i n áp không cân b/ng trên c u s3 là tín hi u o. Tr #ng h p trên hình v3, ch c n4ng nung nóng và o DT th"c hi n b/ng hai i n tr nhi t có dòng i n l(n ch y qua. 1.4.1.4 o và phát hi n m c ch t l u M c ích c a vi c o và phát hi n m c ch t l u là xác nh m c ho c kh!i l ng ch t l u trong các bình ch a. Có hai d ng o: o liên t c và xác nh theo ng =ng. Khi o liên tuc, biên ho c t n s! c a tín hi u o cho bi t th tích ch t l u còn l i trong bình ch a. Khi xác inh theo ng =ng, c m bi n a ra tín hi u d ng nh phân cho bi t thông tin v tình tr ng hi n t i m c ng =ng có t hay không. Thí d , n u phát hi n th y m c cao thì c m bi n s3 phát ra tín hi u ng ng vi c ch t l u vào bình ch a. Khi phát hi n th y ng =ng th p, tín hi u s3 phát l nh ng ng vi c hút ch t l u t bình ch a m b o m c d" tr* t!i thi u. Thông th #ng ng #i ta hay k t h p c hai lo i u o phát hi n ng =ng cao và ng =ng th p t" ng hóa quy trình cung c p và hút ch t l u t bình ch a. Có ba ph $ng pháp hay dùng trong k8 thu t o và phát hi n m c: Ph $ng pháp th y t+nh dùng bi n i i n; Ph $ng pháp i n d"a trên tính ch t i n c a ch t l u; Ph $ng pháp b c x d"a trên s" t $ng tác gi*a b c x và ch t l u. a) Ph ng pháp th y t nh Trong ph $ng pháp này ch' s! do c m bi n cung c p là hàm liên t c ph thu c vào chi u cao c a ch t l u trong bình ch a. Nó không ph thu c vào tính ch t i n c a ch t l u nh ng ph thu c vào kh!i l ng riêng c a ch t l u. Trên hình 1.12 bi u di1n ba cách khác nhau c a ph $ng pháp o th y t+nh. Cách th nh t: m t phao n i trên m t ch t l u c g7n b/ng dây (qua m t ròng r c) v(i m t c m bi n v trí. C m bi n v trí s3 cho tín hi u t6 l v(i m c c a ch t l u. Cách th hai: m t v t hình tr c nhúng trong ch t l u, chi u cao c a hình tr ph i b/ng ho c l(n h$n m c cao nh t c a ch t l u. Hình tr này c treo trên m t c m bi n o l"c. Trong quá trình o c m bi n ch u s" tác ng c a m t l"c F t6 l v(i chi u cao c a ch t l%ng: F = p – 9gSh (1.31) Trong ó p, S và h là tr ng l ng, ti t di n m t c7t ngang và chi u cao ph n ng p trong ch t l%ng c a hình tr , 9 là kh!i l ng riêng c a ch t l%ng, g là gia t!c tr ng tr #ng. SVTH: HU NH H U LONG 16 12/8/2007
  18. GVHD: ThS V TH NG LONG ÁN T T NGHI P S! h ng th hai 9gSh trong bi u th c là l"c )y Archimede tác d ng lên hình tr . Tín hi u do c m bi n cung c p s3 t6 l v(i h – m c ch t l u còn l i trong bình. c m bi n v trí c m bi n l"c c m bi n áp su t vi sai Hình 1.12 ph ng pháp th y t nh: a) phao; b) hình tr treo; c) c m bi n áp su t vi sai. Cách th ba: s d ng c m bi n áp su t vi sai t áy c a bình ch a. T i áy bình áp su t c bi u di1n b i bi u th c: p = p0 + 9gh (1.32) trong ó p0 là áp su t 'nh c a bình ch a, 9gh là áp su t thu6 l"c t i áy bình, 9 là kh!i l ng riêng c a ch t l%ng, g là gia t!c tr ng tr #ng. C m bi n óng vai trò v t trung gian có d ng m t màng m%ng. M t m t c a màng ch u tác ng c a áp su t p và m t kia ch u tác ng c a áp su t p0. Do có s" chênh l ch gi*a p và p0 nên hai m t c a màng ch u hai l"c tác ng khác nhau làm cho nó b bi n d ng. S" bi n d ng này s3 cung c p tín hi u c$ c chuy n i thành tín hi u i n có l(n t6 l v(i chi u cao h c a ch t l%ng trong bình ch a. b) Ph ng pháp i n ây là ph $ng pháp ph i s d ng n các c m bi n c thù. Các c m bi n này chuy n i tr"c ti p m c thành tín hi u i n. Tuy th , yêu c u t ra là u o ph i có c u t o $n gi n và d ch t o. C m bi n d n C m bi n lo i này ch' dùng cho ch t l u d2n i n, không có tính 4n mòn và không l2n th v2n cách i n, thí d d u nh#n. SVTH: HU NH H U LONG 17 12/8/2007
  19. GVHD: ThS V TH NG LONG ÁN T T NGHI P C u t o c a u o g m hai i n c"c hình tr , n u bình ch a b/ng kim lo i thì bình là m t c"c và ch' c n thêm m t c"c hình tr . u o c nuôi b/ng ngu n i n áp xoay chi u ~10V tránh hi n t ng phân c"c c a các i n c"c. Trong ch o liên t c, u o t theo v trí th.ng ng, chi u dài c a u o chi m c d i chi u cao c a m c c n o. Dòng i n ch y gi*a các i n c"c có biên t6 l v(i chi u dài c a i n c"c b ng p trong ch t l u. l(n c a tín hi u c,ng ph thu c vào d2n c a ch t l u. Trong ch phát hi n theo ng =ng, i n c"c ng7n và t theo ph $ng n/m ngang, v trí c a m0i i n c"c t $ng $ng v(i m t m c ng =ng. Khi m c ch t l%ng t t(i i n c"c, dòng i n I có biên không i. h h Hình 1.13 C m bi n d n o m c ch t l u: a) s hai i n c c; b) s m t i n c c; c) phát hi n theo m c. C m bi n t i n Khi ch t l%ng là ch t cách i n, có th t o t i n b/ng hai i n c"c hình tr (ho c m t i n c"c k t h p v(i thành bình kim lo i c a bình ch a). Ch t i n môi gi*a hai i n c"c là ch t l%ng ph n ng p và không khí ph n khô. Vi c o m c ch t l u c chuy n thành o i n dung c a t i n. i n dung này thay i theo m c ch t l u trong bình ch a. i u ki n c n thi t áp d ng ph $ng pháp này là h/ng s! i n môi c a ch t l u ph i l(n h$n h/ng s! i n môi c a không khí, thông th #ng là g p ôi. Trong tr #ng h p ch t l u d2n i n, ch' c n s d ng m t i n c"c bên ngoài có ph v t li u cách i n, l(p ph óng vai trò l(p i n môi c a t , còn i n c"c th hai chính là ch t l u. SVTH: HU NH H U LONG 18 12/8/2007
  20. GVHD: ThS V TH NG LONG ÁN T T NGHI P c) Ph ng pháp dùng b c x &u i m c a ph $ng pháp b c x là cho phép o mà không c n ti p xúc v(i ch t l u. &u i m này r t thích h p khi o m c ch t l u nh*ng i u ki n kh7c nghi t nh nhi t cao, áp su t cao ho c khi ch t l u có tính 4n mòn m nh. nb x lý Detector Hình 1.14 o m c ch t l u b ng b c x gama. 1.4.2 C m bi n o áp su t ch t l u Áp su t tác ng nh m t bi n s! trong các hi n t ng liên quan n ch t l%ng ho c ch t khí, do v y nó là thông s! quan tr ng trong nhi u l+nh v"c nh nhi t ng h c, khí ng l"c h c, âm h c, c$ h c ch t l%ng, c$ h c t, lý sinh… Trong s! các ngành công nghi p khác nhau, các c m bi n áp su t c ng d ng nhi u nh t trong l+nh v"c công nghi p n4ng l ng. ó là vì trong các thi t b cung c p n4ng l ng th y l"c, nhi t h t nhân, c n ph i o và theo dõi áp su t m t cách liên t c, n u áp su t v t quá gi(i h n ng =ng nó s3 làm h%ng bình ch a và #ng !ng d2n, th m chí có th gây n0 làm thi t h i nghiêm tr ng n c$ s v t ch t và tính m ng con ng #i. Áp su t là thông s! quang tr ng can thi p vào vi c ki m tra và i u khi n các b ph n máy móc t" ng ho c do con ng #i i u khi n. o áp su t c,ng óng vai tr áng k trong ho t ng c a ng #i máy. Trong tr #ng h p này áp su t c om t cách tr"c ti p trong các b khiên ch ho c gián ti p thay th cho xúc giác c a con ng #i (nh da nhân t o) khi c n xác nh hình d ng hay l"c c m n7m các v t. T t c các ho t ng nói trên u c n n nhi u công c trong ó c m bi n áp su t là m7c xích u tiên. Các c m bi n này s3 cung c p d* li u liên quan n áp su t SVTH: HU NH H U LONG 19 12/8/2007

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản