Kỹ thuật và thiết bị đo lường

Chia sẻ: haclong0901

Một cách tổng quát, đo lường là việc xác định độ lớn của không chỉ các đại lượng vật lý mà có thể là bất cứ khái niệm gì có thể so sánh được với nhau. Đo lường cung cấp các chuẩn mực về độ lớn cho giao dịch trong đời sống. Đo lường nói riêng, hay quan sát và thí nghiệm nói chung, cũng là một bước quan trọng trong nghiên cứu khoa học (khoa học tự nhiên và khoa học xã hội).

Nội dung Text: Kỹ thuật và thiết bị đo lường

-0-


ð I H C ðÀ N NG
TRƯ NG ð I H C BÁCH KHOA
KHOA HÓA




K THU T VÀ THI T B
ðO LƯ NG
Giáo trình ñ i h c
Th.S GVC Tr n Th Truy n




ðà N ng, 2007
-1-


M CL C
CHƯƠNG 1 .............................................................................................4
CƠ S LÝ THUY T V K THU T ðO LƯ NG ..................................4
1.1. M ð U.......................................................................................................................................4
1.2. ð nh nghĩa và phân lo i phép ño...................................................................................................4
1.2.1. ð nh nghĩa ..............................................................................................................................4
1.2.2. Phân lo i và các cách th c hi n phép ño................................................................................4
1.3. Các ñ i lư ng c n ño trong công ngh hóa h c ............................................................................5
1.4. Các ñ c trưng c a k thu t ño lư ng.............................................................................................5
1.4.1. ð i lư ng ño (tín hi u ño)......................................................................................................6
1.4.2. ði u ki n ño ...........................................................................................................................7
1.4.3. ðơn v ño................................................................................................................................8
1.4.4. Thi t b ño và phương pháp ño...............................................................................................8
1.4.5. Ngư i quan sát .....................................................................................................................10
1.4.6. K t qu ño ............................................................................................................................10
1.5. C u trúc cơ b n c a d ng c ño ..................................................................................................11
1.5.1. Phân lo i d ng c ño: ...........................................................................................................11
1.5.2. Các ñ c tính cơ b n c a d ng c ño .....................................................................................12
1.5.3. Sơ ñ kh i c a d ng c ño ...................................................................................................14
1.6. Các ph n t ch c năng c a thi t b ño ........................................................................................15
1.6.1. M ch ño lư ng và d ng c th c p ......................................................................................15
1.6.2. Các chuy n ñ i ño lư ng th c p.........................................................................................16

CHƯƠNG 2: ðO LƯU LƯ NG .............................................................18
2.1. T ng quan....................................................................................................................................18
2.1.1. Lưu ch t................................................................................................................................18
2.1.2. Lưu lư ng.............................................................................................................................18
2.1.3. ðơn v ...................................................................................................................................18
2.2. Cơ s lý thuy t ............................................................................................................................18
2.3.Các lo i thi t b ............................................................................................................................21
2.3.1. Màng ngăn có l ...................................................................................................................21
2.3.2. ng Venturi..........................................................................................................................24
2.3.3. ng Pitot ..............................................................................................................................28
2.3.4. Lưu lư ng k d ng bia .........................................................................................................33
2.3.5. Lưu lư ng k có ti t di n thay ñ i .......................................................................................34
2.3.6. Lưu lư ng k ñi n t ............................................................................................................36
-2-

2.3.7. Lưu lư ng k siêu âm...........................................................................................................39
2.3.8. Lưu lư ng k turbine............................................................................................................41

CHƯƠNG 3: ðO M C ..........................................................................45
3.1. Khái ni m chung .........................................................................................................................45
3.1.1. ð nh nghĩa ............................................................................................................................45
3.1.2. ðơn v ño..............................................................................................................................45
3.1.3. Phân lo i...............................................................................................................................45
3.2. ðo m c b ng phương pháp ño áp su t th y tĩnh.........................................................................45
3.2.1. Nguyên t c............................................................................................................................45
3.2.2. Các phương pháp..................................................................................................................46
3.3. ðo m c b ng các chuy n ñ i ñi n ..............................................................................................47
3.3.1. ðo m c b ng các chuy n ñ i bi n tr :.................................................................................47
3.3.2. ðo m c b ng chuy n ñ i ñi n dung.....................................................................................48

CHƯƠNG IV: ðO ÁP SU T ..................................................................50
4.1. Khái ni m chung .........................................................................................................................50
4.1.1. ð nh nghĩa ............................................................................................................................50
4.1.2. ðơn v ño..............................................................................................................................50
4.1.3. Phân lo i...............................................................................................................................50
4.1.4. Các phương pháp ño áp su t ................................................................................................50
4.2. Thi t b ño áp su t .......................................................................................................................51
4.2.1. ðo áp su t khí quy n và g n b ng Pkq ..................................................................................51
4.2.2. ðo áp su t l n hơn áp su t khí quy n: .................................................................................52
4.2.3. ðo áp su t nh hơn áp su t khí quy n..................................................................................54
4.2.4. Áp k ñi n tr l c căng ........................................................................................................57
4.2.5. Áp k áp ñi n........................................................................................................................58
4.2.6. ðo áp su t b ng thi t b s ...................................................................................................59

CHƯƠNG V: ðO NHI T ð .................................................................62
5.1. Khái ni m chung .........................................................................................................................62
5.1.1. ð nh nghĩa ............................................................................................................................62
5.1.2. ðơn v ño nhi t ñ ................................................................................................................62
5.1.3. Nguyên lý .............................................................................................................................62
5.1.4. Các phương pháp ño nhi t ñ ...............................................................................................62
5.1.5. Phân lo i nhi t k : ................................................................................................................63
5.2. ðo nhi t ñ b ng phương pháp tr c ti p.....................................................................................64
5.2.1. Nhi t k co giãn ...................................................................................................................64
-3-

5.2.2. Nhi t k áp su t ....................................................................................................................65
5.2.3. Nhi t k c p nhi t ng u:.......................................................................................................67
5.2.4. Nhi t k nhi t ñi n tr ..........................................................................................................69
5.3. ðo nhi t ñ b ng phương pháp gián ti p ....................................................................................72
5.3.1. Ho quang k quang h c ......................................................................................................72
5.3.2. Ho quang k phát x ...........................................................................................................75
5.3.3. Ho quang k màu s c..........................................................................................................76

CHƯƠNG VI: ðO THÀNH PH N VÀ N NG ð .................................79
6.1. Khái ni m chung .........................................................................................................................79
6.2. Phương pháp ñi n hóa.................................................................................................................79
6.2.1. Nguyên lý chung ..................................................................................................................79
6.2.2. Phân lo i...............................................................................................................................79
6.2.3. Phương pháp ñi n d n ..........................................................................................................79
6.2.4. Phương pháp ñi n th ...........................................................................................................81
6.2.5. Phương pháp Culông............................................................................................................83
6.2.6. Phương pháp phân c c .........................................................................................................84
6.3. Phương pháp ion hoá...................................................................................................................85
6.3.1. Nguyên lý chung ..................................................................................................................85
6.3.2. Phân lo i...............................................................................................................................86
6.3.3. Chân không k ......................................................................................................................86
6.3.4. Phương pháp phân tích ion hoá nhi t ...................................................................................87
6.3.5. Phương pháp phân tích kh i ph ..........................................................................................87
6.4. Các phương pháp ph ..................................................................................................................88
6.4.1. Nguyên lý .............................................................................................................................88
6.4.2. Phân lo i...............................................................................................................................89
6.4.3. Thi t b phân tích khí so màu ...............................................................................................90
6.5. Phương pháp nhi t t và ñi n dung.............................................................................................91
6.5.1. Nguyên lý .............................................................................................................................91
6.5.2. ng d ng..............................................................................................................................91
6.5.3. Thi t b phân tích khí nhi t ñi n tr .....................................................................................91
6.6. Phương pháp s c ký ....................................................................................................................92
6.6.1. Nguyên lý .............................................................................................................................92
6.6.2. Phân lo i...............................................................................................................................92
6.6.3. Thi t b s c kí khí .................................................................................................................92
-4-


CHƯƠNG 1
CƠ S LÝ THUY T V K THU T ðO LƯ NG

1.1. M ðU
1.2. ð NH NGHĨA VÀ PHÂN LO I PHÉP ðO
1.2.1. ð nh nghĩa
1.2.1.1. ðo lư ng
S ñánh giá ñ nh lư ng m t hay nhi u thông s c a các ñ i tư ng nghiên
c u ñư c th c hi n b ng cách ño các ñ i lư ng v t lý ñ c trưng cho thông s ñó.
V y ño lư ng là m t quá trình ñánh giá ñ nh lư ng ñ i lư ng c n
ño ñ có k t qu b ng s so v i ñơn v ño.
K t qu ño lư ng là giá tr b ng s c a ñ i lư ng c n ño (Ax), nó b ng t
s c a ñ i lư ng c n ño (X) và ñơn v ño (X0)
X
V y quá trình ño có th vi t dư i d ng: Ax =
X0

T ñó ta có: X = Ax . X0 (1-1)
Phương trình (1-1) g i là phương trình cơ b n c a phép ño, nó ch rõ s
so sánh ñ i lư ng c n ño v i m u và cho ra k t qu b ng s .
1.2.1.2. ðo lư ng h c
Ngành khoa h c chuyên nghiên c u v các phương pháp ñ ño các ñ i
lư ng khác nhau, nghiên c u v m u và ñơn v ño ñư c g i là ño lư ng h c.
1.2.1.3. K thu t ño lư ng
Ngành k thu t chuyên nghiên c u và áp d ng các thành qu c a ño
lư ng h c vào ph c v s n xu t và ñ i s ng g i là k thu t ño lư ng.
1.2.2. Phân lo i và các cách th c hi n phép ño
ð th c hi n m t phép ño ngư i ta có th s d ng nhi u cách khác nhau:
a) ðo tr c ti p: Là cách ño mà k t qu nh n ñư c tr c ti p t m t phép
ño duy nh t.
Cách ño này cho k t qu ngay. Th c t ña s các phép ño ñ u s d ng
cách ño tr c ti p này.
Ví d : ðo ñi n áp dùng vôn k , trên m t vôn k ñã kh c ñ s n b ng vôn.
b). ðo gián ti p: Là cách ño mà k t qu ñư c suy ra t s ph i h p k t
qu c a nhi u phép ño dùng cách ño tr c ti p.
-5-


c) ðo h p b : Là cách ño g n gi ng ño gián ti p nhưng s lư ng phép ño
theo cách ño tr c ti p nhi u hơn và k t qu ño nh n ñư c thư ng ph i thông qua
gi i m t phương trình (hay h phương trình) mà các thông s ñã bi t chính là
các s li u ño ñư c.
Ví d : ði n tr c a dây d n có th tính t phương trình sau:
r1 = r20 [1 + α (t - 20) + β (t - 20)2 ]
Trong ñó các h s α,β chưa bi t. ð xác ñ nh chúng c n ph i ño ñi n tr
ba ñi m nhi t ñ khác nhau là r20, rt1, rt2. Sau ñó thay vào ta có h phương
trình:
rt1 = r20 [1 + α (t1 - 20) + β(t1 - 20)2 ]
rt2 = r20 [1 + α (t2 - 20) + β(t2 - 20)2 ]
Gi i ra ta ñư c α,β
d) ðo th ng kê:
ð ñ m b o ñ chính xác c a phép ño nhi u khi ph i s d ng cách ño
th ng kê. T c là ño nhi u l n sau ñó l y giá tr trung bình.
Cách ño này ñ c bi t h u hi u khi tín hi u ño là ng u nhiên ho c khi c n
ki m tra ñ chính xác c a m t d ng c ño.
1.3. CÁC ð I LƯ NG C N ðO TRONG CÔNG NGH HÓA H C
- Lưu lư ng
- ðo m c ch t l ng
- Áp su t
- Nhi t ñ
- T tr ng
- ð nh t …
1.4. CÁC ð C TRƯNG C A K THU T ðO LƯ NG
Trong k thu t ño lư ng có các ñ c trưng sau ñây:
- ð i lư ng c n ño
- ði u ki n ño
- ðơn v ño.
- Phương pháp ño, thi t b ño
- Ngư i quan sát ho c các thi t b thu nh n k t qu ño.
- K t qu ño.
-6-


1.4.1. ð i lư ng ño (tín hi u ño)
1. Theo tính ch t thay ñ i c a ñ i lư ng ño
Có th chia thành:
a) ð i lư ng ño ti n ñ nh: Là ñ i lư ng ño ñã bi t trư c quy lu t thay ñ i
theo th i gian c a chúng, nhưng m t (ho c nhi u) thông s c a chúng chưa bi t
c n ph i ño.
Ví d : C n ph i ño ñ l n (biên ñ ) c a tín hi u hình sin.
ð i lư ng ño ti n ñ nh thư ng là tín hi u m t chi u hay xoay chi u hình
sin hay xung vuông.
Các thông s c n ño thư ng là biên ñ , t n s , góc pha …
b) ð i lư ng ño ng u nhiên: Là ñ i lư ng ño mà s thay ñ i theo th i
gian không theo m t quy lu t nào c .
N u ta l y b t kỳ giá tr nào c a tín hi u thì ta ñ u nh n ñư c ñ i lư ng
ng u nhiên.
Ta th y r ng trong th c t ña s các ñ i lư ng ño ñ u là ng u nhiên.
Vì th n u ñ i lư ng ño ng u nhiên có t n s thay ñ i nhanh s không th
ño ñư c b ng các phép ño thông thư ng. Trong trư ng h p này ta ph i s d ng
m t phương pháp ño ñ c bi t ñó là ño lư ng th ng kê.
2. Theo cách bi n ñ i tín hi u ño
Có th chia thành:
a) Tín hi u ño tương t (analog): (Tín hi u ño liên t c) là bi n ñ i nó
thành m t tín hi u ño khác tương t nó.
ng v i tín hi u ño này ngư i ta ch t o các d ng c ño tương t .
Ví d : M t ampe mét có kim ch tương ng v i cư ng ñ dòng ñi n.
b) Tín hi u ño s (digital): (Tín hi u ño r i r c) t c là bi n ñ i t tín hi u
tương t thành tín hi u s .
ng v i tín hi u ño này ngư i ta ch t o các d ng c ño s .
3. Theo b n ch t c a ñ i lư ng ño: Có th chia thành
a) ð i lư ng ño năng lư ng: T c là ñ i lư ng ño mà b n thân nó mang
năng lư ng.
Ví d : S c ñi n ñ ng, ñi n áp, dòng ñi n, công su t, năng lư ng, t thông,
cư ng ñ t trư ng …
-7-


b) Các ñ i lư ng ño thông s : ðó là các thông s c a m ch ñi n như ñi n
tr , ñi n c m, ñi n dung, h s t trư ng.
c) Các ñ i lư ng ño ph thu c th i gian: Như chu kỳ, t n s góc, góc
pha …
d) Các ñ i lư ng ño không ñi n: ð ño ñư c b ng phương pháp ñi n,
nh t thi t ph i bi n ñ i chúng thành ñi n nh các b chuy n ñ i ño lư ng sơ
c p.
Nh các b chuy n ñ i này mà ta nh n ñư c tín hi u ñi n Y t l v i ñ i
lư ng c n ño X t c là Y = f(X)
1.4.2. ði u ki n ño
Các thông tin ño lư ng bao gi cũng g n ch t v i môi trư ng sinh ra ñ i
lư ng ño.
Khi ti n hành phép ño ta ph i tính ñ n nh hư ng c a môi trư ng ñ n k t
qu ño và ngư c khi khi s d ng d ng c ño ph i không ñư c nh hư ng ñ n
ñ i tư ng ño.
Ví d : ð ño cư ng ñ dòng ñi n ta dùng ampe mét. Dòng ñi n c n ño là
U
I= . Nhưng khi m c ampe mét vào ñ ño vì ñi n tr c a ampe mét là RA cho
R
nên dòng ñi n th c t ño ñư c s là:
U U A

R + RA R R
∆ = (Iño - I)/Iño = =− A R
RU
U
R + RA


Như v y mu n cho phép ño dòng ñi n ñư c chính xác thì RA ph i có giá
tr r t nh .
Ngoài ra ta ph i chú ý ñ n môi trư ng bên ngoài có th nh hư ng ñ n k t
qu c a phép ño.
Nh ng y u t c a môi trư ng bên ngoài là: Nhi t ñ , ñ m c a không
khí, t trư ng bên ngoài, ñ rung, ñ l ch áp su t cao th p so v i áp su t trung
bình, b i b n …
Nh ng y u t này ph i trong ñi u ki n chu n. ði u ki n chu n là nh ng
ñi u ki n ñư c quy ñ nh theo tiêu chu n qu c gia, là kho ng bi n ñ c a các y u
t bên ngoài mà su t trong kho ng ñó d ng c ño v n ñ m b o ñ chính xác quy
ñ nh.
-8-


ð i v i m i lo i d ng c ño ñ u có kho ng tiêu chu n c a nó ñư c ghi
trong các ñ c tính k thu t c a nó.
Trong th c t ta thư ng ph i ti n hành ño nhi u ñ i lư ng cùng m t lúc
r i l i ph i truy n tín hi u ño ñi xa, t ñ ng ghi l i và gia công thông tin ñó.
Cho nên c n ph i tính ñ n các ñi u ki n ño khác nhau ñ ch n thi t b ño
và t ch c các phép ño cho t t nh t.
1.4.3. ðơn v ño
ð có th s d ng m t h th ng ñơn v duy nh t ngư i ta ñã thành l p h
th ng ñơn v qu c t (SI) (năm 1960) ñã ñư c thông qua h i ngh qu c t vê
m u và cân. Trong h th ng ñó các ñơn v ñư c xác ñ nh như sau:
- ðơn v chi u dài là mét (m)
- ðơn v kh i lư ng là kilogam (kg)
- ðơn v th i gian là giây (s)
- ðơn v cư ng ñ dòng ñi n là ampe (A)
nhi t ñ là ñ Kelvin (0K)
- ðơn v
- ðơn v cư ng ñ sáng là Candela (Cd)
- ðơn v s lư ng v t ch t là mol (mol)
Trên ñây là b y ñơn v cơ b n. Ngoài ra còn có các ñơn v kéo theo.
1.4.4. Thi t b ño và phương pháp ño
1.4.4.1. Thi t b ño
Là thi t b k thu t dùng ñ gia công tín hi u mang thông tin ño thành
d ng ti n l i cho ngư i quan sát.
Chúng có nh ng tính ch t ño lư ng h c, t c là nh ng tính ch t có nh
hư ng ñ n k t qu và sai s c a phép ño.
Thi t b ño lư ng g m nhi u lo i ñó là: Thi t b m u, các chuy n ñ i ño
lư ng, các d ng c ño lư ng, các t h p thi t b ño lư ng và các h th ng thông
tin ño lư ng.
M i lo i thi t b ñ u có ch c năng riêng c a nó.
1.4.4.2. Phương pháp ño
Các phép ño ñư c th c hi n b ng các phương pháp ño khác nhau ph
thu c vào các phương pháp nh n thông tin ño và nhi u y u t khác như ñ i
lư ng ño l n hay nh , ñi u ki n ño, sai s , yêu c u ...
Phương pháp ño có th có nhi u nhưng ngư i ta ñã phân lo i thành hai
lo i ñó phương pháp ño bi n ñ i th ng và phương pháp ño so sánh.
-9-


1. Phương pháp ño bi n ñ i th ng
Là phương pháp ño có c u trúc theo ki u bi n ñ i th ng, không có khâu
ph n h i.

X Nx Nx/No
X

Bð A/D SS
Xo No
Xo

Trong ñó: ð i lư ng c n ño X ñư c ñưa qua b bi n ñ i (Bð) và b bi n
ñ i tương t s (A/D) và bi n thành con s Nx.
ðơn v c a ñ i lư ng ño X0 cũng ñư c bi n ñ i thành N0, sau ñó ñư c so
sánh gi a ñ i lư ng c n ño v i ñơn v ño qua b so sánh (SS). Quá trình ñư c
th c hi n b ng phép chia NX/N0.
K t q a ño ñư c th hi n b ng bi u th c:
X = (NX / N0.) Xo
2. Phương pháp ño so sánh
Là phương pháp ño có c u trúc m ch vòng, nghĩa là có khâu ph n h i.

∆X Nk

X SS Bð A/D CT


Xk

D/A
Trong ñó:
SS - B so sánh.
Bð - B bi n ñ i.
A/D , D/A - B bi n ñ i s - tương t
CT - Ch th k t qu .
Tín hi u ño X ñư c so sánh v i m t tín hi u Xk t l v i ñ i lư ng m u
X - Xk = ∆X.
XO. Qua so sánh ta có:
-10-


1.4.5. Ngư i quan sát
ðó là ngư i ño và gia công k t qu ño.
Nhi m v c a ngư i quan sát khi ño là ph i n m ñư c phương pháp ño,
am hi u v thi t b ño mà mình s d ng, ki m tra ñi u ki n ño, phán ñoán v
kho ng ño ñ ch n thi t b cho phù h p, ch n d ng c ño phù h p v i sai s yêu
c u và phù h p v i ñi u ki n môi trư ng xung quanh.
Bi t ñi u khi n quá trình ño ñ có k t qu mong mu n. Sau cùng là n m
ñư c các phương pháp gia công k t qu ño ñ ti n hành gia công (có th b ng
tay hay dùng máy tính) s li u thu ñư c sau khi ño.
Bi t xét ñoán k t qu ño xem ñã ñ t yêu c u hay chưa, có c n thi t ph i
ño l i hay không, ho c ph i ño nhi u l n theo phương pháp ño lư ng th ng kê.
1.4.6. K t qu ño
K t qu ño m t m c nào ñó có th coi là chính xác. M t giá tr như v y
ñư c g i là giá tr ư c lư ng c a ñ i lư ng ño. Nghĩa là giá tr ñư c xác ñ nh
b i th c nghi m nh các thi t b ño. Giá tr này g n v i giá tr th c mà m t
ñi u ki n nào ñó có th coi là th c.
ð ñánh giá sai l ch gi a giá tr ư c lư ng và giá tr th c ngư i ta s
d ng khái ni m sai s c a phép ño. ðó là hi u gi a giá tr th c và giá tr ư c
lư ng.
Sai s c a phép ño có m t vai trò r t quan tr ng trong k thu t ño lư ng.
Nó cho phép ñánh giá phép ño có ñ t yêu c u hay không.
Có nhi u nguyên nhân gây nên sai s :
- Do phương pháp ño không hoàn thi n.
- Do s bi n ñ ng c a các ñi u ki n bên ngoài vư t ra ngoài nh ng ñi u
ki n tiêu chu n ñư c quy ñ nh cho d ng c ño mà ta ch n.
- Ngoài ra còn nh ng y u t khác n a như do d ng c ño không còn ñ m
b ochính xác n a, do cách ñ c c a ngư i quan sát ho c do cách ñ t d ng c ño
không ñúng quy ñ nh ...
K t qu ño là nh ng con s kèm theo ñơn v ño hay nh ng ñư ng cong t
ghi, ghi l i quá trình thay ñ i c a ñ i lư ng ño theo th i gian.
Vi c gia công k t qu ño, ph i theo m t thu t toán (angôrit) nh t ñ nh
b ng máy tính hay b ng tay ñ ñ t ñư c k t qu mong mu n.
-11-


1.5. C U TRÚC CƠ B N C A D NG C ðO
1.5.1. Phân lo i d ng c ño:
D ng c ño lư ng r t ña d ng tuỳ theo yêu c u c a công tác nghiên c u
khoa h c cũng như s n xu t và ñ i s ng.
D ng c ño lư ng ñi n có th phân lo i theo nhi u cách khác nhau.
1.5.1.1. Theo cách bi n ñ i:
Có th chia d ng c ño thành:
* D ng c ño bi n ñ i th ng: Là d ng c ño mà ñ i lư ng c n ño X
ñư c bi n ñ i thành ñ i lư ng ra Y theo m t ñư ng th ng, nghĩa là không có
khâu ph n h i.
* D ng c ño ki u bi n ñ i bù: Là lo i d ng c ño s d ng khâu ph n
h i v i các chuy n ñ i ngư c ñ i lư ng ra Y thành ñ i lư ng bù XK bù v i tín
hi u c n ño X.
M ch ño là m t vòng khép kín. Thư ng phép so sánh ñư c di n ra sau các
chuy n ñ i sơ c p.
1.5.1.2. Theo phương pháp so sánh ñ i lư ng ño
Có th phân thành
* D ng c ño ki u ñánh giá tr c ti p: Là lo i d ng c ño ñã ñư c kh c
ñ theo ñơn v c a ñ i lư ng ño t trư c, khi ño ñ i lư ng ño ñư c so sánh v i
nó ñ cho ra k t qu .
* D ng c ño ki u so sánh: Là lo i d ng c ño mà vi c so sánh s ñư c
th c hi n qua m i m t l n ño.
D ng c ño ki u ñánh giá tr c ti p ñư c th c hi n theo sơ ñ bi n ñ i
th ng. Còn d ng c ño ki u so sánh ñư c th c hi n theo sơ ñ bi n ñ i bù.
1.5.1.3. Theo phương pháp cho ra thông tin ño
Có th chia thành:
* D ng c ño tương t : Có s ch là m t hàm liên t c c a ñ i lư ng ño.
D ng c ño tương t bao g m:
- D ng c ño kim ch : K t qu ño ñư c ñ c s ch c a kim lên m t ñã
kh c ñ s n.
- D ng c ño t ghi: K t qu ño ñư c ghi l i dư i d ng ñư ng cong ph
thu c th i gian.
-12-


- D ng c ño ch th s : Là d ng c ño mà trong ñó ñ i lư ng ño liên t c
ñư c bi n ñ i thành r i r c và k t qu ño cho ra dư i d ng s (th p phân hay nh
phân)
1.5.1.4. Theo lo i ñ i lư ng ño
Có th chia thành các lo i d ng c ño mang tên ñ i lư ng ño ñó.
Ví d : Vônmét, ampemét, ômmét ...
1.5.1.5. Theo m c ñích s d ng
Có th chia thành d ng c ño ñ bàn hay xách tay.
1.5.1.6. Theo m c ñ b o v
Có th chia thành d ng c ño kín nư c, d ng c kín b i, d ng c ch ng
va ñ p ...
1.5.2. Các ñ c tính cơ b n c a d ng c ño
D ng c ño có nh ng ñ c tính cơ b n như nhau.
1.5.2.1. Sai s c a d ng c ño
* Nguyên nhân gây ra sai s : Có th nguyên nhân do chính phương pháp
ño gây ra ho c m t nguyên nhân nào ñ y có tính quy lu t. Cũng có th là do các
y u t bi n ñ ng ng u nhiên mà ra. Trên cơ s ñó ta phân bi t hai lo i sai s :
- Sai s h th ng: Còn g i là sai s cơ b n, là sai s mà giá tr c a nó
luôn không ñ i hay thay ñ i có quy lu t. Sai s này v nguyên t c có th lo i tr
ñư c.
- Sai s ng u nhiên: Là sai s mà giá tr c a nó thay ñ i r t ng u nhiên
do các bi n ñ ng c a môi trư ng bên ngoài (như nhi t ñ , ñ m, áp su t …).
Sai s này còn g i là sai s ph .
* Tiêu chu n ñ ñánh giá ñ chính xác c a d ng c ño là c p chính xác.
C p chính xác c a d ng c ño là giá tr sai s c c ñ i mà d ng c ño m c
ph i. Ngư i ta quy ñ nh c p chính xác c a d ng c ño ñúng b ng sai s tương
ñ i quy ñ i c a d ng c ño ñó:
∆m
γn % = x 100%
XN

XN: Là giá tr c c ñ i c a thang ño.
∆m: Là sai s tuy t ñ i c c ñ i.
ð i v i m i d ng c ño có th có các c p chính xác sau ñây:
-13-


1.10n ; 1,5 . 10n ; 2.10n ; 2,5 . 10n ; 4 . 10n ; 5. 10n ; 6.10n. V i n - 0 , 1 , -1 , -2
tuỳ thu c t ng lo i. Ví d nói d ng c ño có c p chính xác là 1,5 t c là sai s
tương ñ i quy ñ i b ng 1,5%.
1.5.2.2. ð nh y
ð nh y c a m t d ng c ño ñư c tính b ng: S = dY/dX = F(x)
V i: dY - ñ i lư ng ra
dX - ñ i lư ng vào.
N u F(x) không ñ i thì quan h vào ra c a d ng c ño là tuy n tính. Lúc
ñó thang ño s ñư c kh c ñ ñ u.
1
ð i lư ng C = g i là h ng s d ng c ño. N u m t d ng c ño bao
S
g m nhi u khâu bi n ñ i, m i khâu có ñ nh y riêng c a nó: S1, S2,… Sn thì ñ
nh y c a toàn d ng c ño là:
S = S1 . S2 . S3 … Sn
1.5.2.3. ði n tr c a d ng c ño và công su t tiêu th
* ði n tr vào: M i d ng c ño có gía tr ñi n tr vào c a nó. ði n tr
ñó có th l n hay nh tuỳ thu c tính ch t c a ñ i tư ng ño.
ði n tr vào ph i l n khi mà tín hi u ra c a khâu trư c ñó (c a b chuy n
ñ i sơ c p ch ng h n) dư i d ng áp, nghĩa là dòng vào ph i nh và công su t
tiêu th ph i ít nh t (ví d vônmét c n ph i có ñi n tr vào càng l n càng t t)
* ði n tr ra: ði n tr ra c a d ng c ño xác ñ nh công su t có th
truy n t i cho chuy n ñ i ti p theo. ði n tr ra càng nh thì công su t ñó càng
l n.
Thư ng ñ m ch ño có hi u qu ngư i ta c g ng làm phù h p tr kháng
ra c a chuy n ñ i trư c v i tr kháng vào c a chuy n ñ i ti p sau ñó.
1.5.2.4. ð tác ñ ng nhanh
ð tác ñ ng nhanh c a d ng c ño là th i gian ñ xác l p k t qu ño trên
ch th .
ð i v i d ng c tương t th i gian này kho ng 4s. Còn d ng c s có th
ño ñư c hàng nghìn ñi m ño trong 1s.
Vi c s d ng máy tính có th ño và ghi l i v i t c ñ nhanh hơn nhi u,
m ra kh năng th c hi n có phép ño lư ng th ng kê.
1.5.2.5. ð tin c y
-14-


ð tin c y c a d ng c ño ph thu c nhi u y u t :
- ð tin c y c a các linh ki n c a d ng c ño .
- K t c u c a d ng c ño không quá ph c t p.
- ði u ki n làm vi c c a d ng c ño có phù h p v i tiêu chu n hay
không.
Nói chung ñ tin c y c a d ng c ño ñư c xác ñ nh b i th i gian làm vi c
tin c y trong ñi u ki n cho phép có phù h p v i th i gian quy ñ nh không.
ðã có nh ng công trình nghiên c u v ñ tin c y c a d ng c ño ñi u
ki n nư c ta (nhi t ñ i, m, nóng) t ñó mà rút ra các bi n pháp nâng cao ñ tin
c y c a d ng c ño.
1.5.3. Sơ ñ kh i c a d ng c ño
M t d ng c ño cơ b n có ba b ph n chính ñó là: Chuy n ñ i sơ c p,
m ch ño và cơ c u ch th . Ta l n lư t xét các khâu ch c năng này.


Chuy n ñ i
M ch ño Cơ c u ch th
sơ c p
1.5.3.1. Chuy n ñ i sơ c p
Làm nhi m v bi n ñ i các ñ i lư ng ño thành tín hi u ñi n.
ð chính xác cũng như ñ nh y c a d ng c ño ñ u quy t ñ nh b i khâu
này.
1.5.3.2. M ch ño
Là khâu thu th p, gia công thông tin ño sau các chuy n ñ i sơ c p. M ch
ño là khâu tính otná, th c hi n các phép tính trên sơ ñ m ch.
Tuỳ thu c vào d ng c ño bi n ñ i th ng hay d ng c ño so sánh mà
m ch ño có các c u trúc khác nhau.
M ch ño thư ng s d ng k thu t vi ñi n t và vi x lý ñ nâng cao các
ñ c tính k thu t c a d ng c ño.
1.5.3.3. Cơ c u ch th
Cơ c u ch th là khâu cu i cùng c a d ng c ño, nó làm nhi m v th
hi n k t qu ño lư ng dư i d ng con s so v i ñơn v sau khi qua m ch ño. Có
th phân bi t ba cách ch th k t qu ño:
- Ch th b ng kim ch trên b ng ñã kh c ñ s n, vi c so sánh do con
ngư i th c hi n.
-15-


- Ch th b ng d ng c t ghi, ñ ghi l i các tín hi u thay ñ i theo th i
gian.
- Ch th s có k t qu ño dư i d ng con s ñ c tr c ti p ho c t ñ ng ghi
l i, vi c so sánh ñư c ti n hành t ñ ng.
Tuy nhiên trong th c t các khâu trên ñây có th g n v i nhau, có s liên
h ch t ch b ng các m ch ph n h i gi a các khâu v i nhau.

1.6. CÁC PH N T CH C NĂNG C A THI T B ðO
1.6.1. M ch ño lư ng và d ng c th c p
1. M ch ño lư ng: Là thi t b k thu t làm nhi m v bi n ñ i, gia công
thông tin tính toán, ph i h p các tin t c v i nhau trong m t h v t lý th ng nh t.
Ta có th coi m ch ño lư ng như là m t khâu tính toán, th c hi n các
phép tính ñ i s trên sơ ñ m ch nh vào k thu t ñi n t theo yêu c u k thu t
c a thi t b ño.
Phân lo i m ch ño: Theo ch c năng c a các m ch ño mà ta có th phân
thành nhi u lo i m ch ño như sau:
- M ch t l : Là m ch th c hi n m t phép nhân (ho c chia) v i m t h s
k. Nghĩa là n u ñ i lư ng vào là x thì ñ i lư ng ra là kx.
ð i di n cho các lo i này là: Phân áp, bi n áp, bi n dòng...
- M ch khu ch ñ i: Cũng gi ng như m ch t l , M ch khu ch ñ i làm
nhi m v nhân thêm m t h s K g i là h s khu ch ñ i.
Tuy nhiên m ch khu ch ñ i thì công su t ra l n hơn công su t vào,
nghĩa là ñ i lư ng vào ñi u khi n ñ i lư ng ra.
- M ch gia công và tính toán: Bao g m các m ch th c hi n các phép tính
ñ i s như c ng, tr , nhân, chia, tích phân, vi phân ...
- M ch so sánh: Là m ch so sánh gi a hai ñi n áp.
M ch này thư ng ñư c s d ng trong các thi t b ño dùng phương pháp
so sánh .
- M ch t o hàm: Là m ch t o ra nh ng hàm s theo yêu c u c a phép ño
nh m m c ñích tuy n tính hóa các ñ c tính c a tín hi u ño ñ u ra các b ph n
c m bi n.
- M ch bi n ñ i A/D ; D/A: Là lo i m ch bi n ñ i t tín hi u ño tương t
thành s và ngư c l a, s d ng cho k thu t ño s và ch to các m ch ghép n i
v i máy tính.
-16-


- M ch ño s d ng k thu t vi x lý: Là m ch ño có cài ñ t vi x lý ñ t o
ra c m bi n thông minh, kh c ñ b ng máy tính, nh và gia công sơ b s li u
ño ...
2. D ng c th c p hay các thi t b ngo i vi và các thi t b ghép n i: là
các b ph n ghép n i v i thi t b ño như bàn phím, màn hình, máy in, h thu
th p s li u, kênh liên l c ... nh m m c ñích tăng ñ nh y, ñ chính xác, thu n
ti n cho vi c nh p s li u, ki m tra s li u, ñ c k t qu ...
Thi t b ño càng hi n ñ i, càng chính xác thì m ch ño càng ph c t p.
1.6.2. Các chuy n ñ i ño lư ng th c p
1.6.2.1. Các ñ nh nghĩa
* Chuy n ñ i ño lư ng: Là thi t b th c hi n m t quan h hàm ñơn v
gi a hai ñ i lư ng v t lý v i m t ñ chính xác nh t ñ nh.
Như th chuy n ñ i ño lư ng làm nhi m v bi n ñ i t ñ i lư ng v t lý
này sang ñ i lư ng v t lý khác. M i quan h hàm có th là tuy n tính hay phi
tuy n.
* Chuy n ñ i ño lư ng sơ c p: Là các chuy n ñ i ño lư ng mà ñ i
lư ng vào là ñ i lư ng không ñi n và ñ i lư ng ra c a nó là ñ i lư ng ñi n.
Phương trình c a chuy n ñ i ñư c vi t như sau: Y = f(X)
Trong ñó: X là ñ i lư ng không ñi n c n ño
Y là ñ i lư ng ñi n sau chuy n ñ i.
* ð u ño: Khi chuy n ñ i sơ c p ñư c ñ t trong m t v h p có kích
thư c và hình dáng r t khác nhau phù h p v i ch ñ t c a ñi m ño ñ t o thành
m t lo i d ng c ñư c g i là ñ u ño, b c m bi n hay còn g i là sensor.
ð th c hi n các phép ño ñ i lư ng không ñi n b ng phương pháp ñi n ta
ph i có nh ng ñ u ño (c m bi n) mà ph n t cơ b n bên trong nó là các chuy n
ñ i sơ c p.
ða s các chuy n ñ i sơ c p ñ u d a trên các hi u ng v t lý: Hi u ng
nhi t ñi n, quang ñi n, hóa ñi n, c ng hư ng t h t nhân… vì v y mà ñ chính
xác, ñ nh y, ñ tác ñ ng nhanh … ñ u ph thu c vào các thành t u khoa h c
và công ngh ch t o chúng.
1.6.2.2. Phân lo i các chuy n ñ i sơ c p
1. D a trên nguyên lý c a chuy n ñ i: Mà phân thành
- Chuy n ñ i ñi n tr : Trong ñó ñ i lư ng không ñi n X bi n ñ i làm
thay ñ i ñi n tr c a nó.
-17-


- Chuy n ñ i ñi n t : Làm vi c d a trên các quy lu t v l c ñi n t . ð i
lư ng không ñi n X làm thay ñ i các thông s c a m ch t như ñi n c m, ñ t
th m µ và t thông φ.
- Chuy n ñ i tĩnh ñi n: Làm vi c d a trên các hi n tư ng tĩnh ñi n. ð i
lư ng không ñi n X làm thay ñ i ñi n dung hay ñi n tích c a nó.
- Chuy n ñ i hoá ñi n: Làm vi c d a trên các hi n tư ng hóa ñi n . ð i
lư ng không ñi n X làm thay ñ i ñi n d n Y, ñi n c m, s c ñi n ñ ng hoá ñi n

- Chuy n ñ i nhi t ñi n: D a trên các hi n tư ng nhi t ñi n. ð i lư ng
không ñi n làm thay ñ i s c ñi n ñ ng nhi t ñi n hay ñi n tr c a nó.
- Chuy n ñ i ñi n t và ion: Trong ñó ñ i lư ng không ñi n làm thay ñ i
dòng ñi n t hay dòng ion ch y qua nó.
- Chuy n ñ i lư ng t : D a trên hi n tư ng c ng hư ng t h t nhân và
c ng hư ng t ñi n t .
2. Theo tính ch t ngu n ñi n: Mà phân thành
- Chuy n ñ i phát ñi n: Có ñ i lư ng ra là ñi n áp V, s c ñi n ñ ng E,
dòng ñi n I, ñ i lư ng vào là các ñ i lư ng không ñ i c n ño.
Ví d : Trong các chuy n ñ i c m ng, c p nhi t ñi n , chuy n ñ i áp ñi n
… ñ i lư ng vào là các thông s c n ño như t c ñ quay, nhi t ñ , áp su t. ð i
lư ng ra là s c ñi n ñ ng c m ng ECƯ, s c ñi n ñ ng nhi t ñi n ENð và ñi n
tích q.
- Chuy n ñ i thông s : Trong ñó ñ i lư ng ra là các thông s như ñi n tr
R, ñi n c m L … như các chuy n ñ i ñi n c m, ñi n dung.
3. Theo phương pháp ño: Phân thành
- Chuy n ñ i bi n ñ i tr c ti p
- Chuy n ñ i bù.
-18-


CHƯƠNG 2: ðO LƯU LƯ NG
2.1. T NG QUAN
2.1.1. Lưu ch t
Có th là ch t l ng, khí hay th m chí trong m t vài trư ng h p là ch t r n
d ng b i.
2.1.2. Lưu lư ng
Là lư ng lưu ch t ch y trong ng d n trong 2 ñơn v th i gian.
2.1.3. ðơn v
Trong h SI, lưu lư ng th tích ñư c bi u th b ng m3/s ; m3/h …các ñơn
v khác cũng ñư c dùng làm m3/d.
ð i v i h ñơn v M , có các ñơn v gpm (gallon per minute), gpd (gallon
per day)
* Trong trư ng h p ch t l ng, ch c n bi t kh i lư ng riêng, ta có th tính
lưu lư ng kh i lư ng: Qm = Qv ρ.
ρ là kh i lư ng riêng c a lưu ch t.
* Trong trư ng h p ch t khí, lưu lư ng có th ñư c bi u th b ng cách:
- Trong trư ng h p lưu chuy n: Bi u th b ng “m3 th c t ” theo các gía tr
áp su t và nhi t ñ c a khí ñư c xét.
250C và 101.3 kPa: bi u th b ng m3/s.
- Trong ñi u ki n bình thư ng
00C và 101.3 kPa: bi u th b ng Nm3/s.
- Trong ñi u ki n tiêu chu n
Trong c 3 trư ng h p, có th bi t lưu lư ng kh i lư ng c a các khí ñ
tránh l n l n.
2.2. CƠ S LÝ THUY T
Phương trình Bernouli ñư c ng d ng làm cơ s cho vi c ño v n t c và
lưu lư ng ch t l ng trong ng d n.
T i m t ti t di n b t kỳ c a ng d n n m ngang, áp su t chung b ng t ng
ρ w2
c a áp su t tĩnh h c (pth) và áp su t ñ ng l c ( ):
2
pw 2
p = pth + (1)
2
Khi ti t di n ng d n thay ñ i thì v n t c ch y c a ch t l ng cũng thay ñ i
tương ng, do ñó giá tr áp su t tĩnh và áp su t ñ ng l c cũng thay ñ i.
-19-


Do v y khi ño ñư c áp su t ch t l ng t phương trình (1) có th tìm ñư c
v n t c ch y, bi t ñư ng kính ng s xác ñ nh ñư c lưu lư ng ch t l ng.
* ng Venturi
ð ño lưu lư ng theo ñ chênh l ch áp su t, ngư i ta dùng các d ng c
ti t lưu như ng Venturi, màng ch n có l , ng loa.
Nguyên t c làm vi c c a các d ng c này là d a trên ñ chênh l ch áp
su t trong ng có th t dòng. Khi ñó nh v n t c thay ñ i mà 1 ph n áp su t tĩnh
c a dòng trư c d ng c chuy n thành áp su t ñ ng l c phía sau d ng c .
ng Venturi là m t ng có ti t di n như hình 2.1:




Hình 2.1: ng Venturi
Nh hình d ng ñ u ñ n như v y mà t n th t áp su t không vư t quá 15%
ñ chênh l ch áp su t chung.
Lưu lư ng ch t l ng ch y qua ng Venturi ñư c xác ñ nh b ng cách gi i
ñ ng th i phương trình Bernoulli và phương trình lưu lư ng .
L p phương trình Bernoulli cho 2 m t c t f1 và f2 t i 2 v trí A1 và A2 c nh
nhau.
p1 ω12 ω2
p
+ = 2+ 2 (2)
ρg 2 g ρg 2 g
ω 2 − ω12
p1 − p2
=2
Hay: h= , [m] (3)
ρg 2g
p1 p
ñây và 2 : Th năng riêng tĩnh h c m t c t f1 và f2.
ρg ρg
ω12 ω2
2
và : Th năng riêng v n t c t i 2 m t c t trên, [m]
2g 2g

ρ: Kh i lư ng riêng c a ch t l ng trong ng d n , [kg/m3]
Theo phương trình dòng liên t c: f1ω1 = f2ω2, ta có:
-20-

2
f 
ω =ω  2 (4)
2 2
f 
1 2
 1
2 4
f  d
ω = ω ε  2  = ω2 ε 2  
2 2 2 2
f  d 
1 2
 1  1
ε: H s ñi u ch nh, ph thu c vào c u t o c a màng ch n t i m t c t f2.
d: ðư ng kính l màng ch n.
Thay giá tr ω12 vào phương trình (3):

ω2  
4
d
2
1 − ε   
h= (5)
2
d 
2g  
 1
 
T ñó v n t c dòng t i m t c t f2 (t i màng ch n):
2 gh
ω2 = (6)
4
d
1−ε   2
d 
 1
4
d
d 1 1
quá nh ( ñ n ) nên có th b qua ε 2   ,
Vì trong th c t t l d 
d1 4 3  1
ω2 = 2 gh , [m/s]
khi ñó: (7)
Lưu lư ng ch t l ng ch y trong ng d n b ng:
πd 2 3
Q=µ 2 gh [m /s] (8)
4
V i: µ - h s lưu lư ng có tính c ma sát c a l màng ch n và hi n tư ng
th t dòng khi ch t l ng ch y qua.
Có th xác ñ nh µ theo Re như sau:
25
Khi Re < 25: µ =
Re
Re
Khi 25 < Re < 300: µ =
1.5 + 1.4 Re


0.27
Khi 300 < Re < 10000: µ = 0.592 +
Re 1 / 4
5. 5
Khi Re > 10000: µ = 0.592 +
Re
h - Th năng riêng ñ ng l c, tính b ng m c t ch t l ng.
-21-


Các lo i d ng c ño lưu lư ng này ñã ñư c chu n hoá và s n xuât hàng
lo t nên khi s d ng ñã có ñ th và b ng tra cho t ng lo i c th .
2.3.CÁC LO I THI T B
Trong công nghi p, có nhi u lo i lưu lư ng k ñư c s d ng:
1. Màng có l
2. ng Venturi
3. ng Pitot
4. Cible
5. Rotamètre
6. Lưu lư ng k siêu âm
7. Lưu lư ng k ñi n t
8. Turbine
9. L ñ p tràn (Canal Jaugeur - Parshall)
10. Lưu lư ng k th tích (Déversoirs)
11. Xoáy nư c (Tourbillon - Vortex)
Chúng ta xem xét t ng lo i m t.
2.3.1. Màng ngăn có l (Orifice plate)
a. C u t o:
* Màng là m t ñĩa kim lo i m ng, ch u ăn mòn và mài mòn, gi a có ñ c
l (thư ng là hình tròn) ñ ng tâm v i ng d n, ngoài ra cũng có các dn g khác:
L ch tâm, hình viên ph n (s d ng trong trư ng h p lưu ch t có d ng huy n
phù) như hình 2.2:




(1) (2) (3)
Hình 2.2: Vách ngăn
(1): L màng ñ ng tâm ; (2) L màng l ch tâm ; (3) L màng hình viên phân
-22-



Trên màng cũng có nh ng l nh ñ x ph n ngưng t (condensat) n u
lưu ch t là khí, trong trư ng h p lưu ch t l ng các l nh này dùng ñ x khí,
hơi.
ð dày l p màng Ep thư ng là 3 ÷ 12mm, ph thu c vào ñư ng kính ng
d n (D) và nh hơn 0,05D.
Hình v 2.3 phát ho sơ b thi t b (thư ng ñư c dùng nh t)
Chi u dày e c a ph n ho t ñ ng c a l màng b ng kho ng Ep/3. phía
dư i l màng ñư c vát mép 1 góc 300 ñ n 450. B m t màng ph i nh n, ñ nhám
ph i tuân theo tiêu chu n.
N u màng dùng ñ ño lưu lư ng theo 2 chi u thì 2 bên l ph i nh n và
không ñư c vát mép. L p màng ñư c l ng vào gi a 2 m t bích và ñư c ñ t
vuông góc v i tr c dòng ch y.
Có th thay ñ i ñư ng kính l màng nh vào m t c a s p bên ngoài gi ng
c u t o c a ch p máy nh.
ð u ño áp su t ñư c tiêu chu n hoá, và phép ño ñư c th ño n ñ u cũng
như ño n cu i. ð u ño ñư c ñính vào m t bích hay trên ñư ng ng .




* ð U ðO ðÍNH TRÊN M T BÍCH
Theo kho ng cách gi a các ñ u ño các b m t tương ng c a màng, có 2
lo i ñ u ño trên m t bích.
25 - 25 mm ; 1” - 1”
0” - 0”
-23-




Khi các ñ u do ch ñư c ñ t trong nh ng góc gi a ñư ng óng d n và
màng (0 - 0), ñ u dò ñư c d n tr c ti p lên b ño áp, ho c qua m t bu ng trung
gian hình vòng cung g i là bu ng ño áp su t cao, cho phép ñ t ñư c giá tr áp
su t trung bình t i m i ñi m trên cùng m t ti t di n ñư ng ch y c a lưu ch t, và
cũng cho phép gi m hi u ng ch y xoáy có th x y ra.
* ð U ðO ðÍNH TRÊN ðƯ NG NG
Các ñ u dò ñư c g n vào m t trong c a ng - cũng ñư c tiêu chu n hoá.
Các ñ u dò này ñư c s d ng trong trư ng h p các ñ u dò ñ t trong m t bích
không s d ng ñư c (do không gian, do m t b ng l p ñ t ...). Trong hình 2.5
dư i, kho ng cách VC là hàm c a ñư ng kính ng d n, t s β, s Reynolds c a
dòng ch y. Khi β = 0,4 VC = 0,7D. Trên nguyên t c các ñ u dò v trí VC
ñư c s d ng khi ñư ng dính ng d n D > 150 mm.




C n chú ý r ng ñ tránh hi n tư ng nhám c a b m t trong ng d n, các
ñ u dò c n ñ t càng g n màng càng t t.
-24-


S Re là hàm c a t s β và c a ñư ng kính ng d n D:
Re minimal Remaximal
D < 100 mm
106
β < 0.5 10000 ÷ 15000
106
β < 0.5 20000 ÷ 45000
D > 100 mm
107
45000


Khi Re < 10000, c n hi u ch nh l i h s lưu lư ng. H s β có giá tr nên
n m trong kho ng 0,2 ÷ 0,7.
ð i v i màng ño, không có gi i h n s d ng v lưu lư ng, ch gi i h n v
áp su t .
B. Các ñ c trưng:
Ưu ñi m:
2000 psi , 3000C
Áp su t và nhi t ñ ch gi i h n
ð chính xác ñ t ± 0,2% n u ñi u ki n v n hành n m trong gi i h n
cho phép, ñ t ± 0,2% n u ñi u ki n v n hành n m ngoài ph m vi cho phép.
D dàng tái s d ng, ñ tin c y cao.
Như c ñi m:
Gây ra t n th t áp su t l n, ñ c bi t là khi s d ng v i các bơm có lưu
lư ng l n. T n th t này có th ñ t 40% ÷ 70% áp su t trên ñư ng ng d n.
Không thích h p v i các lưu ch t có ch a ch t r n d ng huy n phù,
lưu ch t lo i này có th làm phép ño sai l ch nhi u.
2.3.2. ng Venturi
A. Các lo i ng Venturi:
Có nhi u lo i thi t b d ng Venturi:
- ng Venturi c ñi n.
- ng Dallo
- Tuyère - Venturi .
- ng Gentile.
B. ng Venturi c ñi n: (Hình 2.6)
-25-




Bao g m các b ph n:
- M t ng cylinder có cùng ñư ng kính v i ng d n, nơi ñ t ñ u dò áp
su t tĩnh cao.
- M t ng th t d n hình tr , t i ñây áp su t tĩnh gi m và áp su t ñ ng
tăng.
- M t ng nh hình tr (col cylindre) t o nên ch th t dòng, t i ñây ñ t
ñ u do áp su t th p.
- M t ng có d ng phân kỳ.
Các kích thư c ñã ñư c tiêu chu n hoá (nêu trong hình v 2.6)
Góc phân kỳ kho ng 70 ÷ 150, góc 70 tương ng v i t n th t áp su t c c
ti u. ng nh hình tr ( col cylindre) ñư c ch t o b ng kim lo i có b m t
nh n.
Cũng có trư ng h p ng Venturi có ti t di n hình ch nh t, tuy nhiên lo i
này r t ít ñư c s d ng.
Các ñ u dò áp su t p1 và p2 thư ng n m trong nh ng eo hình vòng cung .
* ð c trưng:
ng Venturi ñư c s d ng cho các ng d n có ñư ng kính 25 mm -
3000mm.
S Re c a lưu ch t ph i > 150.000;
H s décharge ph i g n b ng 0,98 ;
T s β n m trong kho ng 0,3 - 0,7;
T n th t áp su t do thi t b gây ra b ng 10% - 14% áp su t dòng;
ng Venturi chi m chi u dài hơn so v i màng có l ;
-26-


ð chính xác c a nó ñ t ± 0,5% ñ i v i thang m r ng. S kém chính
xác hơn và c n m t s hi u ch nh khi Re < 150.000 hay > 2.000.000;
Chúng ñư c s d ng cho các lưu ch t có ch t r n d ng huy n phù và
h n ch dùng cho nư c sinh ho t.
ð i v i các l dò áp su t, c n ñ nh kỳ v sinh ñ thông l .
C. ng Dall:
C u trúc tương t như ng Venturi c ñi n nhưng ng n và nh hơn.




G m 2 thân hình nón b ng kim lo i nh hay nh a, b m t trong nh n
(Hình 2.7). Hai thân hình nón ñư c tách r i nhau b i 1 kênh hay m t v t c t
hình vành khuyên (gap)
Thi t b này không dùng trong trư ng h p lưu ch t ch a hàm lư ng l on
huy n phù.
ng Dall ñư c ch t o b ng thép ñ c bi t ho c b ng nh a ñư c gia c s i
th y tinh. Kích thư c c a nó nh hơn 4 l n so v i ñư ng kính ng d n và ñư c
l ng vào bên trong ng d n.
Thi t b có th ñư c dùng cho các ñư ng ng có ñư ng kính 100 - 1200
mm. ð chính xác ñ t ± 0,5% - ± 3% ñ i v i thang ño m r ng.
S t n th t áp su t do ng Dall gây ra ch b ng 1/2 so v i t n th t áp su t
khi dùng ng Venturi c ñi n.
* Chú ý: S t t áp (áp su t tĩnh) khi dòng lưu ch t ñi qua h ng th t t o ra
kho ng chân không c c b (t o l c hút), ñư c ng d ng nhi u trong th c t . Ví
d : Trong thi t b bơm chlore, bơm nư c, ñ u ñ t hút nhiên li u ...
D. Tuyères - Venturi: (Hình 2.8)
-27-




Tương t như c u t o c a ng Venturi nhưng ph n ng phân kỳ ñư c thay
th b i m t ng tuyère, ñi u này giúp thi t b b t c ng k nh hơn, t n th t áp su t
nh hơn so v i ng Venturi c ñi n.
Thi t b thích h p v i các lưu ch t có hàm lư ng huy n phù cao.
E. ng Gentile (Hình 2.9)
-28-


Lo i thi t b này ñư c cho phép ño lưu lư ng theo 2 chi u, có c u trúc
hình h c ñ i x ng, ñư c g i là ng Venturi có h s β cao.
Ho t ñ ng d a trên nguyên t c gióng như ng Pitot 2 ñ u dò áp su t .
Chi u dài ng kho ng g p ñôi ñư ng kính ng d n.
Áp su t toàn ph n ñư c nh n qua eo hình vòng cung, t i ñây lưu ch t
ñư cti p nh n b i hàng lo t các l ñ nh hư ng v phía ñ u dòng ch y và phân
b ñ u ñ n trên toàn chu vi ng d n.
M t s l khác ñ nh hư ng v phía cu i dòng ch y - cho phép xác ñ nh áp
su t tĩnh. T ñ chênh l ch áp su t ño ñư c, có th suy ra v n t c dòng ch y và
lưu lư ng th tích.
T n th t áp su t tương ñ i th p (< 15% ñ chênh l ch áp su t ño ñư c).
Hơn n a ng Gentile không c n các ng th ng trư c và sau thi t b tr khi
có m t van ñi u ch nh ñư c l p ñ u ng.
Thi t b này ñư c c i ti n ít c ng k nh hơn so v i ng Dall, có th l p ñ t
trong các ñư ng ng v i ñư ng kính 2m, có th s d ng cho các dòng ch y có
Re t 100.000 - 800.000 mà không c n hi u ch nh h s déccharge. ð chính
xác có th so sánh v i ng Dall.
2.3.3. ng Pitot
A. Nguyên t c ho t ñ ng
D a trên phương trình Bernoulli, theo ñó áp su t toàn ph n PT b ng t ng
áp su t tĩnh ps và áp su t ñ ng h c pd.
Hình 2.10 phát ho nguyên t c cơ b n c a ng Pitot ñ ño v n t c lưu ch t
- ñư c ñ c trưng b i ñi m ño 2 áp su t: áp su t toàn ph n t i B và áp su t tĩnh
t i ñi m A .
-29-




Ngư i ta xác ñ nh v n t c t c th i t i ñi m B, ñ chênh l ch áp su t ∆p
ñư c ño b i 1 áp k cho phép xác ñ nh v n t c này:
pT = pS + pd
12
pd = pT - ps = ∆p = ρv (*)
2
2∆p
v= (**)
ρ
v: V n t c dòng ch y (m/s)
ρ: Kh i lư ng riêng (kg/m3)
∆p: ð chênh l ch gi a 2 áp su t.
C a B s nh n gía tr áp su t toàn ph n g i là ñi m ñ n, hay ñi m tác
ñ ng, t i ñây v n t c th c t b ng 0.
Chú ý r ng ñ chênh l ch áp su t ñây có ý nghĩa khác v i ñ chênh l ch
áp su t t i ñi m th t như trong các thi t b k trên; chênh l ch áp su t t i ñi m
th t là gi a 2 áp su t tĩnh, trong trư ng h p này là gi a 2 áp su t ñ ng.
M t vài quan ni m cho r ng c n ñưa vào trong công th c 1 h s hi u
ch nh ñ bù l i ph n y u ñi c a áp su t tĩnh.
S y u ñi này có th sinh ra do s ch y r i t i ng nh n áp su t toàn ph n.
Nó có th ñư c b qua khi v n t c nh hơn m t ngư ng nào ñó.
ð i v i ch t khí c n tính ñ n ñ nén c a nó.
B. C u t o
-30-


Có nhi u lo i ng Pitot, chúng ñư c nghiên c trong ph n lưu lư ng k
cho các dòng ch y t do.
- ð u dò Prandt.
- ng Venturi kép.
- ng Pitot ki u S.
- ng Pitot ki u phân b theo hình vành khuyên.
1. ð u dò Prandt. (Hình 2.11)




G m có 2 ñ u dò n m trên cùng 1 giá ñ :
- ð u dò B cho phép ño áp su t toàn ph n PT.
- ð u dò khác là các l n m bên hông - ch cho phép xác ñ nh áp su t
tĩnh ps.
ð xác ñ nh giá tr lưu lư ng toàn ph n trong ng d n t v n t c t c th i,
c n bi t ti t di n A c a ng d n cũng như s phân b c a các v n t c trên toàn
b m t ñ xác ñ nh v n t c trung bình Vmoy.
Q = VmoyA
ð xác ñ nh v n t c trung bình, 2 phương pháp có th áp d ng:
Phương pháp g n ñúng:
Nh n th y r ng v n t c c c ñ i ñ t ñư c trong tr c ng d n.
-31-


Trong trư ng h p ch y xoáy, v n t c trung bình b ng m t n a v n t c
c c ñ i, t s gi a v n t c trung bình và v n t c c c ñ i kho ng 0,85 (n u s Re
t 10000 - 300000) b ng kho ng 0,90 - 0,95 (n u s Re > 300000).
Phương pháp chính xác:
Có 3 phương pháp sau cho phép xác ñ nh v n t c trung bình v i ñ chính
xác ph thu c vào các y u t sau:
- Xác ñ nh v n t c t i tr c dòng ch y.
- Xác ñ nh v n t c t i ñi m t i h n.
- S cân ñ i v n t c c a các l p ñ ng tâm.
Các phương pháp này cũng ñư c s d ng trong t t c các trư ng h p tính
toán v n t c trung bình.
* V n t c t i tr c dòng ch y:
V n t c trung bình ñư c tính theo công th c sau:
Vmoy = Vaxe x Fp
Vmoy: V n t c trung bình
Vaxe: V n t c t i tr c dòng ch y.
Fp: H s m t c t - ñư c xác ñ nh theo s Re b i m t bi u th c toán h c
r t ph c t p, ñư c tóm t t trong b ng sau:
Re Fp
4 x 103 0.791
104 0.800
4 x 104 0.811
105 0.817
4 x 105 0.827
106 0.841
4 x 106 0.866


2. ng Venturi kép (Hình 2.12)
-32-




Lo i này có ñ nh y g p hơn 15 l n so v i lo i Pitot cơ b n nh vào s
tăng v n t c h ng ng Venturi trong.
3. ng Pitot ki u S (Hình 2.13)
Gi i thi u m t version khác c a ng Pitot, thông thư ng ñư c dùng ñ ño
v n t c c a khí trong ng khói, chúng phân bi t rõ ràng 2 v trí ño áp su t .




4. ng Pitot ki u phân b theo hình vành khuyên (Hình 2.14)
-33-




V cơ b n là tương t như ki u S. V trí ño áp su t toàn ph n ñư c th c
hi n b i m t ng gaine phân b t các l màng.
V n t c ño ñư c là v n t c trung bình c a lưu ch t.
2.3.4. Lưu lư ng k d ng bia (Cible)
ð c bi t ñư c dùng cho các lưu ch t có ñ nh t cao, có nhi u v t ch t
d ng huy n phù, hay có nhi t ñ cao
* Nguyên lý ho t ñ ng
Hình 2.15 phát ho nguyên lý ho t ñ ng: L c tác ñ ng lên bia t l thu n
v i áp su t ñ ng c a ch t l ng, m t trái nh n áp su t toàn ph n, m t ph i nh n
áp su t tĩnh:
P d = pT - p s
-34-


Áp su t ñ ng t l v i bình phương v n t c lưu ch t, ñư c ño nh vào h
th ng tay ñòn qua b chuy n ñ i khí ñ ng h c cân b ng l c, hay qua b chuy n
2
ñ i ñi n. V n t c trung bình: Vmoy = pd
ρ

2
Và lưu lư ng: Q=A pd
ρ
2.3.5. Lưu lư ng k có ti t di n thay ñ i - Rotamètres
Dùng ñ ño lưu lư ng t c thì c a các khí và ch t l ng, là m t ng hình tr
ti t di n khôngñ u n m th ng ñ ng, luôn ñư c làm b ng thu tinh, ph n ti t
di n loe ra hư ng lên phía trên.
Phía bên trong có b trí m t phao n i, phao này cũng có hình tr tròn ti t
di n thay ñ i ñ u, van n i t dư i lên s ño m c lưu lư ng c a lưu ch t (Hình
2.16)
Trong các Rotamètres trái v i lưu lư ng k th t dòng (lưu ch t di qua v
trí th t có ti t di không ñ i và ñ chênh l ch áp su t là hàm c a lưu lư ng ), ti t
di n ng lưu ch t ñi qua thay ñ i khi lưu lư ng và ñ chênh l ch áp su t qua
phao không ñ i. Phao di chuy n tuy n tính v i lưu lư ng.
* Nguyên lý ho t ñ ng.
Khi lưu lư ng b ng 0, phao n m ñáy ng ño, khi lưu lư ng lưu ch t > 0
, s chênh l ch áp su t s ñ y phao lên trên theo phương tăng ti t di n ng ño,
kho ng cách gi a thành ng ño và phao cũng tăng.
Phao s ñ t cân b ng ñ ng khi l c do áp su t c a ch t l ng hư ng lên trên
b ng v i tr ng l c bi u ki n c a phao trong thi t b .
- Tr ng l c bi u ki n c a phao b ng tr ng l c tr c tr ñi l c ñ y
Archimède:
Vfρfg = Vfρg = Vf (ρf - ρ)g
- Thu l c tác ñ ng lên phao là:
F = ∆p x Af
Af : Di n tích ph n ti t di n c t ngang l n nh t c a phao.
Vf và ρf : Th tích và kh i lư ng riêng c a phao.
ρ : Kh i lư ng riêng c a lưu ch t.
g : Gia t c tr ng trư ng.
F : L c do áp su t ch t tác d ng lên phao.
-35-


A : Di n tích c t ngang c a ng ño t i v trí lưu ch t ñi qua.
v trí cân b ng ñ ng c a phao, b qua l c tác ñ ng sinh ra do ñ nh t:
Vf (ρf - ρ)g = ∆p x Af
Vf  ρ f 
∆p =  − 1 ρg
Af  ρ 
 
Phương trình Bernouli:
2
∆p
Q = K1 A
ρ
T ñó, ta có:
 ρf 
Vf
  ∆p
Q = K1 A 2 g ρ 
Af  
Ngư i ta nh n th y r ng lưu lư ng t l tr c ti p v i ph n ti t di n ng ño
A lưu ch t ñi qua, t c là v trí gi a thành phao và thành ng ñó.
Góc côn ϕ c a ng ño r t nh , kho ng t 5 - 60, s thay ñ i c a ti t di n
ngang ng t l v i s d ch chuy n theo chi u th ng ñ ng c a phao, thang ño lưu
lư ng ñư c kh c trên ph n thu tinh th c t là tuy n tính.
ð i v i s tuy n tính và yêu c u m t s chính xác hơn, chúng ta có th
thay ñ i c u trúc hình h c c a ng, ho c x lý các tín hi u tương ng v i s di
chuy n c a phao b ng cách xác l p nh ng tín hi u tuy n tính hoàn h o.
-36-




2.3.6. Lưu lư ng k ñi n t
Lưu lư ng k ñi n t (DEM) ñã ñư c dùng l n ñ u vào năm 1958 t i M ,
ñ ño lưu lư ng c a natri l ng.
DEM là thi t b tĩnh, không có b t c ph n ñ ng nào, cho phép ñ t ñư c
ñ chính xác cao, có th ño v n t c t c th i c a ch t l ng ăn mòn, nh t, khó
thao tác b ng tay ho c r t ô nhi m, ñi u ki n ñ d n ñi n l n hơn 2 µS/cm
cũng như v n t c ch y > 1./s.
Sau các lưu lư ng k th t dòng, lưu lư ng k lo i này ñư c s d ng r ng
rãi nh t trong công nghi p.
-37-


2.3.6.1. Nguyên lý ho t ñ ng
S v n hành c a DEM d a trên ñ nh lu t Faraday v c m ng ñi n t . S
di chuy n c a dây d n ñi n vuông góc v i dòng ñi n dư i tác d ng c a t
trư ng sinh ra 1 ñi n áp c m ng có giá tr b ng:
E=cBDv
E: ði n áp c m ng (Volt)
c: H s - có giá tr ph thu c vào ñơn v s d ng (trong h SI, c = 10
B: C m ng ñi n t c a dòng t (tesla)
D: Chi u dài dây d n (m)
V: V n t c di chuy n c a dây d n (m/s)
Trong trư ng h p m t ch t l ng ch y, có th coi ch t l ng như là m t t p
h p c a nhi u dây d n di chuy n trong t trư ng không ñ i (hình 2.17)




V i nguyên t c như trên, thi t b g m các b ph n:
- M t ng không có t tính b c ngoài thi t b và chuy n ch t l ng c n ño.
-38-


- M t cu n dây ñ cung c p t trư ng.
- Hai ñi n c c ñ nh n ñi n áp c m ng ñi n t sinh ra do lưu ch t ch y
qua v i v n t c v.
D tương ng v i ñư ng kính ng, hay ñúng hơn là kho ng cách gi a các
ñi n c c, v i các giá tr B và D ñã bi t, ta có th tính lưu lư ng Q qua E:
Q = vA
A: Ti t di n ng (m2)
Lưu lư ng có quan h tuy n tính v i ñ th ño ñư c, ñi n th này t l tr c
ti p v i v n t c dòng ch y.
ði n th sinh ra thông thư ng là xoay chi u, có giá tr kho ng vài mV...
Thông thư ng, dòng xoay chi u CA c a m ng ñư c c p ngu n b i 1 cu n
dây sinh ra t trư ng, bên c nh ñó cũng xu t hi n ngày càng nhi u các DEM
ñư c cung c p ngu n b i dòng 1 chi u CC do xung ñ ng.
2.3.6.2. Thi t b
Như nh ng lưu lư ng k khác, DEM g m 2 ph n:
- Capteur
- Các ñ u ño.
A. Capteur: (Hình 2.18)




M t ng không có t tính, thông thư ng ñư c làm b ng inox (manchette)
- ng này ñư c n i m t ngoài v i couche cách ñi n làm b ng teflon,
néoprène hay polyuréthane, l p b c ngoài này không c n thi t trong trư ng h p
manchette có 1 ño n ñư c làm b ng s i th y tinh.
-39-


- Hai cu n dây cu n quanh ng không có t tính, ñư c b trí c t ngang và
t o nên 1 t trư ng vuông góc v i tr c dòng ch y.
- Hai ñi n c c b ng inox hay b ch kim cho phép thu 1 th ñi n c m ng,
chúng ñư c g n c ñ nh vào thành manchette, cách ñi n, n m ñ i nhau theo
phương t trư ng và vuông góc ñ ng th i v i tr c dòng ch y và tr c cu n dây.
B. B ph n ño, transmetteur:
Transmetteur, hay h p ñi n n i tr c ti p v i capteur.
B ph n này ño ñi n th t i các ñ u k p dây c a các ñi n c c và v n
chuy n tín hi u phân tích ñi n, v i dòng t 4 - 20mA, t n s 0 - 1000Hz hay các
giá tr khác (tín hi u s )
2.3.7. Lưu lư ng k siêu âm
Thi t b này ñư c phân bi t v i các lo i khác: Không có các b ph n ñ ng
hay tĩnh bên trong ng d n.
Có th ño lưu lư ng t c th i c a ch t l ng tinh khi t, ho c ch t l ng có
v t ch t r n d ng huy n phù, ho c ch a các b t khí.
Trong y h c, dùng ñ ño v n t c máu trong các m ch. Có 2 lo i:
- Lưu lư ng k th i gian hành trình
- Lưu lư ng k hi u ng Doppler.
2.3.7.1. Lưu lư ng k th i gian hành trình
A. Nguyên lý
V n hành d a trên cơ s s thay ñ i v n t c lan truy n c a âm thanh
trong ch t l ng ch y so v i v n t c lan truy n âm thanh trong ch t l ng tĩnh:
V n t c tăng khi các siêu âm lan truy n theo chi u dòng ch y, v n t c này gi m
khi lan truy n theo chi u ngư c l i.
S khác nhau v th i gian hành trình c a các sóng âm, phát sinh t s
khác nhau gi a 2 v n t c lan truy n bi u ki n là hàm c a t c ñ ch y.
Do v y thi t b bao g m 2 b phát - thu siêu âm b ng cách m i ñ u dò
nh n các sóng phát ra t các ñ u dò khác, ho c các sóng truy n qua ch t l ng
ñang lưu chuy n theo 2 chi u (Hình 2.19)
-40-




- N u chi u dòng ch y trùng v i tr c lan truy n c a sóng âm: (H 2.19a)
c2
v = ∆t
2l
v : V n t c ch y c a ch t l ng gi a 2 ñ u dò ;
∆t : Chênh l ch th i gian c a ñi m ñ u và cu i c a l trình;
c : V n t c lan truy n c a siêu âm trong ch t l ng tĩnh;
l : Kho ng cách gi a 2 ñ u dò ;
- N u c 2 ñ u dò ñư c b trí chéo nhau thì: (H2.19b)
c2
v = ∆t
2l cos θ

V i θ là góc gi a tr c dòng ch y v i tr c lan truy n. Kho ng cách gi a 2
ñ u dò hơn 3 l n so v i ñư ng kính ng d n.
- ð i v i lưu lư ng và ñư ng kính l n, ngư i ta thư ng dùng ñ u dò kim,
các ñ u phát và nh n ñư c ñ t t i nơi có v n t c tương ng v i v n t c trung
bình, nói chung các ñ u này cách thành bình m t kho ng là D/5 (D: ñư ng kính
ñư ng ng d n). (H 2.19c)
B. Thi t b và l p ñ t
Các ñ u dò hay b chuy n ñ i có th ñư c l p ñ t bên ngoài hay bên
trong ng d n.
T n s c a các sóng siêu âm phát ra g n b ng 7 MHz.
Thi t b ño s khác nhau c a các th i gian hành trình ∆t truy n các tín
hi u ñi n tiêu chu n t l v i v n t c ch t l ng và lưu lư ng th tích c a nó.
-41-


Các ñ u dò có th tháo ñư c trong quá trình v n hành.
2.3.7.2. Lưu lư ng k hi u ng Doppler
Nguyên lý ho t ñ ng c a thi t b này d a trên hi u ng Doppler - ñư c
phát bi u như sau: Khi m t h t di chuy n nh n m t sóng âm v i 1 t n s cho
trư c, t n s c a sóng ph n h i s b thay ñ i và s khác nhau t l v i v n t c
h t.
M i quan h cho dư i d ng:
V=K∆f
K : H ng s , ph thu c vào ñ c trưng c a sóng t i.
∆f : ð chênh l ch gi a 2 t n s .
A. Thi t b
B chuy n ñ i hay ñ u do thu phát n m ngoài ng d n (Hình 2.20), ñi u
quan tr ng là thành ng d n ph i truy n âm, các ng d n b ng bê tông, ñ t sét
ho c gang có ñ x p cao không thích h p do chúng h p th toàn b sóng âm.




Hình 2.20 Lưu lư ng k siêu âm hi u ng Doppler
B. ð c trưng
- Phương pháp này ñư c áp d ng cho các ch t l ng có b t khí hay các
ch t l ng ch a 0,2% - 60% các ch t r n d ng huy n phù, ho c ch t r n d ng
b i trong dòng ch y.
- Lưu lư ng k hi u ng doppler có th s d ng cho các ch t l ng có l n
không khí mà lưu lư ng k th i gian hành trình không áp d ng ñư c.
- Sai s c a phép ño là g n b ng ± 3%.
2.3.8. Lưu lư ng k turbine
Các lưu lư ng k turbine cho phép ño lưu lư ng th tích t c th i hay l y
giá tr trung bình.
Chúng ñư c s d ng trong công nghi p v i ñ chính xác r t cao, thích
h p v i các ho t ñ ng liên t c, ch ñ v n hành n ñ nh.
-42-


Thư ng ñư c dùng ñ ño lưu lư ng ch t l ng, ñ ño ch t khí, lưu lư ng
k có 1 chút thay ñ i c u t o turbine.
2.3.8.1. Nguyên lý ho t ñ ng
Turbine hay cánh qu t nhi u mái chèo, còn ñư c g i là rotor ñư c ñ t
ñ ng tr c v i ng d n.
Ch t l ng ch y qua làm quay turbine v i v n t c góc t l v i v n t c
trung bình c a ch t l ng qua t t c ti t di n c a ng d n và t l v i lưu lư ng
th tích c a nó.
-43-


2.3.8.2. Thi t b
A. Capteur
Capteur hay b chuy n ñ i ñây là tr c chân v t ( turbine hay rotor), mà 2
tr c ñ ng quay trên 2 g i ñ m.
Chúng có th làm b ng thép hay nh a t ng h p, v t li u làm g i ñ m
ñư c l a ch n theo ñ ctưng c a lưu ch t, có th làm b ng carbure hay tungstène
hay 1 lo i thép b n khác.
Turbine có ñư ng kính b ng v i thân trong c a lưu lư ng k .
B. ðo v n t c quay
V n t c quay c a turbine ñư c ño nh vào m t detector ñ t ngoài thân lưu
lư ng k .
Detector có c u t o bao g m m t cu n dây ñi n t , có th ho t ñ ng theo
2 cách: Réluctance và Inductance.
*Réluctance
Trong phương pháp này, t trư ng ñư c t p trung v 1 ñi m.
Các cánh qu t c a rotor làm b ng v t li u thu n t và có th b hút b i 1
nam châ. Khi qua m i cánh qu t g n m t nó, t tính l i thay ñ i làm phát ra m t
ñi n th trong cu n dây.
T n s dao ñ ng c a ñi n th này t l v oi v n t c và lưu lư ng c a ch t
l ng .




*Inductance
-44-


ð i v i phương pháp này, nam châm vĩnh c u ñư c l ng khít vào bên
trong rotor.
ð i v i m i vòng quay hoàn toàn, nam châm cung c p m t ñi n th có
xung ñ ng, v i t n s t l v i v n t c ch y và lưu lư ng c a ch t l ng (Hình
2.23)
Module ñi n này s t p h p các tín hi u tương ng v i các dao ñ ng dư i
d ng phân tích hay s tùy theo yêu c u ñi u khi n: Hi n th , ñ m hay ñi u ch nh.
C. Ki m ñ nh
Vi c ki m ñ nh lưu lư ng k turbine ñư c th c hi n trong các nhà máy,
ho c b i 1 thi t b th t dòng cài vào ph n ñ u hay ph n cu i c a lưu lư ng k .
Nhà s n xu t s cung c p m t ñ th có liên quan ñ n nh ng ñi u ki n làm
vi c khác nhau (nhi t ñ , ñ nh t, lưu ch t ...), d a vào ñó ñ ñánh giá.
B t p h p tín hi u có m t nhi t ñ n n thi t l p t i th i ñi m ñánh giá
nh vào ñó, cóth x lý cáctín hi u c a capteur ñ cho ra các giá tr lưu lư ng
t c th i hay toàn ph n.
-45-


CHƯƠNG 3: ðO M C
3.1. KHÁI NI M CHUNG
3.1.1. ð nh nghĩa
M c là chi u cao ñi n ñ y các ch t l ng hay các h t trong các thi t b
công ngh .
3.1.2. ðơn v ño
M c ñư c ño b ng ñơn v chi u dài.
3.1.3. Phân lo i
1. D a vào ch c năng: Phân thành .
- ðo m c môi trư ng làm vi c.
- ðo kh i lư ng ch t l ng.
2. Theo ph m vi ño: Phân thành
- Ph m vi ño r ng: Gi i h n t 0,5 - 20m.
- Ph m vi ño h p: Gi i h n t 0 - 500mm.
3. D a vào nguyên lý ho t ñ ng: Phân thành.
- ðo m c b ng c t nư c thu tĩnh.
- ðo m c b ng các chuy n ñ i ñi n (bi n tr , ñi n dung ...)
3.2. ðO M C B NG PHƯƠNG PHÁP ðO ÁP SU T TH Y TĨNH
3.2.1. Nguyên t c
Nguyên t c c a phương pháp là ño áp su t th y tĩnh P c a c t ch t l ng
có ñ cao h và t tr ng ς không ñ i.
P = ς . g. h
-46-


3.2.2. Các phương pháp




1. ðo m c b ng áp k (Hình 3.1a)
Áp su t ño ñư c t áp k liên quan ñ n hi u cao h c a m c:
P = ς. g . h
2. ðo m c b ng áp k vi sai trong các b h : (Hình 3.1b)
a. C u t o
1. Áp k vi sai 3. Bình so sánh (Bình cân b ng)
2. ng ñ y 4. Van
b. Nguyên t c
Áp k vi sai (1) ñư c n i qua ng ñ y (2) n i v i b ch a và bình so sánh
(3). Bình cân b ng (3) dùng ñ bù áp su t tĩnh t o ra do c t ch t l ng h1 trong
ng ñ y.
Trong qúa trình ño bình cân b ng gĩư không ñ i van (4) dùng ñ duy trì
m c không ñ i trong bình (3).
Khi tr ng lư ng riêng không ñ i v i h1 == h2 ta có ñ gi m áp su t ño
b ng áp k vi sai.
∆P = ς. g . h
3. ðo m c b ng áp k vi sai v i b có áp su t cao (Hình 3.1c)
Bình cân b ng (3) ñ t tương ng v i m c cao nh t và n i vào thi t b .
Áp su t tĩnh P ñư c ñưa vào c hai ng d n và ñ gi m áp su t ñư c tính:
-47-


∆P = ς’. g . hmax - ς1. g . h
Khi h = 0 ; ∆P = ∆Pmax.
Khi h = hmax ; ∆P = 0
3.3. ðO M C B NG CÁC CHUY N ð I ðI N
3.3.1. ðo m c b ng các chuy n ñ i bi n tr :
1. C u t o (Hình 3.2)
1. Phao n i 5. Con trư t
2. S i dây 6. Bi n tr
3. Puly 7. Lò xo xo n
4. Tr c 8. Cơ c u cam.




2. Nguyên t c
Phao n i (1) ph n ánh m c l ng c n ño ñư c n i v i s i dây (2) g n vào
puli (3). Khi puli quay thì tr c (4) g n v i con trư t (5) quay theo và trư t trên
bi n tr (6)
ð u dây ra c a bi n tr ñư c m c vào m ch ño.
ðư ng kính c a puli ñư c tính sao cho chu vi c a nó có ñ dài ñúng b ng
kho ng cách m c c n ño.
ð gi cho dây treo phao luôn ñư c căng, h th ng ñư c g n thêm lò xo
xo n (7) và cơ c u cam (8) ñ puli ch có th quay ñư c m t vòng.
3. ng d ng
- Thi t b dùng ñ ño m c ch t l ng có ph m vi t vài ch c centi met ñ n
vài mét.
- Sai s cơ b n là ± 0,5% trong gi i h n thay ñ i.
-48-


3.3.2. ðo m c b ng chuy n ñ i ñi n dung
1. C u t o (Hình 3.3)
1. Chuy n ñ i ñi n dung: Là thanh kim lo i th ng, ph l p ch ng
ăn mòn hóa h c.
2. Thùng kim lo i: ð ng ch t l ng.
MC - M ch c u không cân b ng.
C1, C2 - T ñi n MF - Máy phát cao t n
CL - B ch nh lưu Rñ/c - ði n tr ñi u ch nh .
ðTK - ði n th t ñ ng.




2. Nguyên t c
Chuy n ñ i ñi n dung (1) ñư c ñ t trong thùng ch t l ng (2)
Khi thùng r ng, ñi n dung c a thùng là 8pF. Lúc ñ y ch t l ng ñi n dung
tăng lên ñ n 30pF.
Chuy n ñ i ñi n dung ñư c m c vào m t nhánh c a m ch c u không cân
b ng (MC), nhánh th hai g m t C1 (8pF) và t C2 (22pF) m c song song qua
khoá K.
Hai nhánh khác c a MC là các cu n dây th c p c a máy bi n áp.
M ch c u ñư c cung c p b ng m t máy phát cao t n (MF) có t n s 1 -
10MHz.
ði n áp ra c a MC ñư c ch nh lưu qua b ch nh lưu (CL)
ð ñi u ch nh cho ch th có giá tr c c ñ i, th c hi n b ng cách ñóng
khoá k và ñi u ch nh ñi n tr Rñ/c
-49-


Ch th có th là m t miliampemet (mA), ñi n th k t ñ ng (ðTK) ho c
d ng c s .
3. ng d ng
- Dùng ño các ch t l ng d bay hơi, d n và d ăn mòn.
- Kho ng ño t vài mm ñ n 5m.
nhi t ñ 1000C và áp su t c a bình t 0 - 106 N/m2.
- Có th ño
- Sai s c a thi t b ± 2,5%.
- Sai s ph 1% khi nhi t ñ thay ñ i 100C.
-50-


CHƯƠNG IV: ðO ÁP SU T
4.1. KHÁI NI M CHUNG
4.1.1. ð nh nghĩa
Áp su t là l c tác d ng ñ u trên m t ñơn v di n tích theo phương th ng
ñ ng
F = F/S = Áp l c / di n tích.
Áp su t là m t ñ i lư ng cơ b n ñ xác ñ nh tr ng thái nhi t ñ ng h c c a
các ch t.
Áp su t tuy t ñ i (Ptñ), áp su t khí quy n (Pkg) và áp su t ño (Pñ) quan h
theo ñ ng th c: Ptñ = Pkq + Pñ
4.1.2. ðơn v ño
ðơn v ño áp su t ph thu c vào h th ng ño.
ðơn v ño áp su t là Pascal (Pa). Pa = N/m2.
Ngoài ra có th dùng: Bar, atm, mm H2O, mmHg (Tor)
Dãi ño áp su t t 10-12 , 1011 Pa.
4.1.3. Phân lo i
1. D a vào áp su t c n ño
- Áp k : ðo áp su t dư.
- Khí áp k : ðo áp su t khí khí quy n.
- Chân không k : ðo ñ chân không.
- Áp k tuy t ñ i: ðo áp su t tính t 0 tuy t ñ i.
- Áp k vi sai: ðo ñ chênh áp.
2. D a vào nguyên lý làm vi c
- ðo b ng phương pháp tr c ti p.
- ðo b ng phương pháp gián ti p.
4.1.4. Các phương pháp ño áp su t
ðo áp su t cũng như ño l c có th theo hai phương pháp:
1. ðo áp su t b ng các chuy n ñ i ph n ánh tr c ti p ñ i lư ng ño
- Chuy n ñ i áp t có th ño ñư c áp su t ñ n 10 MN/m2.
- Chuy n ñ i áp ñi n có th ño ñư c áp su t ñ n 100 MN/m2.
- Chuy n ñ i ñi n tr dây có th ño ñư c áp su t ñ n 100 - 400MN/m2.
2. Bi n áp su t thành di chuy n: ðo ñ di chuy n suy ra áp su t .
-51-


4.2. THI T B ðO ÁP SU T
4.2.1. ðo áp su t khí quy n và g n b ng Pkq
D a vào nguyên t c là ño l c tác d ng lên m t ñơn v b m t.
ð c n b ng v i l c này ta dùng c t ch t l ng ho c l c lò xo.
Thi t b s d ng là Baromet:
- Baromet ch áp su t tuy t ñ i c a không khí.
- Baromet dùng ñ ño áp su t trong không gian h .
- Gi i h n ño c a Baromet t 680 - 800mm Hg.
1. Baromet ch t l ng
a. C u t o (Hình 4.1)


1. ng thu tinh hình ch U
2. C t th y ngân
3. Thang ño.




b. Nguyên t c
ng ch U (1) g m m t ñ u kín khá dài so v i ñ u h , trong ng ch a
ñ y thu ngân (2) và ñ u kín t o thành kho ng chân không.
Tr ng lư ng c a c t Hg ñ u kín ñư c cân b ng v i tr ng lư ng c a c t
không khí ch t l ng.
Thang ño milimét (3) ñ t gi a hai khu u ng, và ch s ño th hi n hi u
s ñ cao trong hai ng.
Hi u s này b ng áp su t c a không khí theo mmHg.
Ch s ño ph thu c vào nhi t ñ c a môi trư ng c n ño, do v y c n ph i
nhân v i hi u s ñi u ch nh kèm theo lo i Baromet.
2. Baromet hình ng:
a. C u t o (Hình 4.2)
1. ng kim lo i r ng
2. H th ng ñòn b y.
3. Kim ch .
-52-



b. Nguyên t c
Áp su t không khí tác d ng lên ng kim lo i kín r ng ñư c u n cong (1).
Nh vào h th ng ñòn b y (2) nên các dao ñ ng do áp su t ñư c khuy t ñ i và
ñư c kim (3) ch trên thang ño.
3. Baromet t ghi (Hình 4.3)




C u t o chính g m cánh tay ñòn ñè lên ngòi bút ñ t trên băng gi n ñ áp
su t - Th i gian. Băng gi n ñ ñư c dán trên tr ng quay.
Tr ng quay chuy n ñ ng ñư c nh b ph n dây cót.
4.2.2. ðo áp su t l n hơn áp su t khí quy n:
Thi t b s d ng là Manomet.
1. Manomet ch t l ng, h lo i th ng (Hình 4.4)




C u t o chính là m t ng hình ch U h hai ñ u, m t ñ u ñư c n i v i h
th ng có áp su t c n ño.
-53-


ng ñ ng ch t l ng: Nư c, Hg hay silicon.
ð chênh l ch áp su t b ng tr s h ch trên thang ño.
2. Manomet ch t l ng, h lo i nghiêng (Hình 4.5)




Lo i này có ñ nh y cao hơn so v i áp k th ng, vì trong nhánh nghiêng
ch t l ng s di chuy n trên m t kho ng l n hơn.
Áp su t c a c t h (tính b ng mmHg) ñư c tính:
h = 1.sin α
V i: l - Chi u dài c t ch t l ng.
α - góc nghiêng.
3. Manomet ch t l ng kín (Hình 4.6)




G m 1 ng hình ch U kín m t ñ u, ñ u h ñư c n i v i h th ng áp su t
c n ño.
Kho ng không n m trên ch t l ng (Hg) trong nhánh kín là v t ño. ðo
chi u dài c t Hg theo thang ño.
Như c ñi m: ð chia c a thang ño không ñ u, gi m d n khi áp su t càng
cao.
-54-


4. Manomet kim lo i d ng lò xo (Hình 4.7)




C u t o chính là n p ñàn h i n i v i h th ng ñòn b y ñư c g n v i kim
ch .
Áp su t c n ño s tác d ng lên m t bên c a n p, còn áp su t khí quy n s
tác d ng lên phía kia.
Kim ch trên thang ño s ch hi u s gi a hai áp su t ñó.
5. Manomet kim lo i d ng hình ng (Hình 4.8)




C u t o chính là m t ng h m t ñ u ñư c u n cong, ñ u h ñư c n i v i
h th ng c n ño áp su t .
Khi có áp su t , ng kim lo i s tác ñ ng lên h th ng ñòn b y, và dao
ñ ng s ñư c khuy ch ñ i và ñư c kim ch trên thang ño.
4.2.3. ðo áp su t nh hơn áp su t khí quy n
Thi t b s d ng là chân không k
-55-


1. Áp k th y ngân ñơn gi n
a. ng d ng:
Dùng ñ ño áp su t trong kho ng 0 - 200 mm Hg.
b. C u t o (Hình 4.9)




C u t o chính là m t ng thu tinh hình ch U
1. Khoá n i v i h th ng 3. B u Hg
2. Khoá thông v i khí quy n 4. B u khí
c. Nguyên t c
- V trí ban ñ u: M c Hg trong b u cân b ng
- V trí khi ño: M khoá trên (1) ñ n i v i h th ng c n ño, ñ ng th i m
khoá (2) t t ñ cho không khí vào b u Hg (3).
- Dư i tác d ng c a áp su t khí quy n, Hg ñư c dâng lên trên áp k và
nén kho ng không trong b u (4)
Áp su t c a khí b ng hi u s h gi a hai m c Hg và ñư c ño trên thang
chia. Thư ng ti n hành ño nhi u l n.
2. Áp k Maxleot
a. ng d ng
Dùng ñ ño áp su t r t bé, kho ng 10-6 mmHg
-56-


b. C u t o (Hình 4.10)
C u t o chính là m t ng thu tinh hình ch U
1. B u thu ngân 5. B u
2,8. Các ng 6,7. ng mao qu n
3,4. Các khoá




c. Nguyên t c
ð u trên c a ng (8) ñư c g n v i h th ng c n ño
Khi ño, m t t khoá (3) ñ không khí vào b u (1), dư i tác d ng c a áp
su t khí quy n, Hg dâng lên ñ y b u (5), trư c ñó áp su t trong b u (5) b ng áp
su t c n ño.
Có th ñi u ch nh t c ñ không khí nh khoá (4). Lúc này khí trong b u
(5) n ng b nén l i trong mao qu n (6).
Áp su t c a khí nén b ng hi u s h gi a hai m c thu ngân trong mao
qu n (6) và (7).
3. Áp k Mozơ (Hình 4.11)
-57-




a. Nguyên t c: Gi ng áp k Maxleot
Khi ño quay áp k ngư c chi u kim ñ ng h , d a vào m c ch c a Hg,
ñ ng th i nhánh bên trong có l p thang ño logarit ta s xác ñ nh ñư c áp su t
trong h .
Thư ng áp k có 3 vùng ño:
- T 10-4 - 10-1 mmHg
- T 10-1 - 10 mmHg
- T 10 - 500 mmHg
b. Ưu ñi m:
Lư ng Hg s d ng ít (kho ng 80 - 300g)
4.2.4. Áp k ñi n tr l c căng
1. C u t o: (Hình 4.12)
Thi t b g m ng r ng tròn b ng thép, trên b m t ng có dính 2 ñi n tr
l c căng RT và RX m c cùng v i 2 ñi n tr R t o thành m ch c u
R T, R X - ði n tr l c căng (ñi n tr Tenxơ)
R - ði n tr
Kð - B khu ch ñ i
-58-




2. Nguyên t c:
Khi có áp su t Px c n ño, b m t c a ng b nén bi n d ng
ð bi n d ng ñư c tính:
ε = Px. r/ E. h
Trong ñó:
PX - Áp su t c n ño
r - ðư ng kính ng
h - Chi u dày thành ng
E - Môñun ñàn h i c a thép
ð bi n d ng ε ñư c ph n ánh nh ñi n tr l c căng RT, còn ñi n tr RK
ñính d c ng dùng ñ bù nhi t ñ .
Khi ñi n áp U = const thì ñi n áp ñ u ra c a m ch c u ∆U t l v i PX.
ð tăng tín hi u ra c n m c thêm b khu ch ñ i (Kð)
3. ng d ng:
: 5.104 - 107 Bar
- Dãi ño áp su t
- Sai s quy ñ nh : ±1,5%
- Do quán tính nh nên thi t b thư ng dùng ño áp su t bi n thiên nhanh
và tính hi u ra ñư c ghi trên dao ñ ng kí (cơ khí ho c ñi n t )
4.2.5. Áp k áp ñi n
1. C u t o: (Hình 4.13)
1. ði n c c 4. Màng ñàn h i
2. Áp ñi n th ch anh 5. B khu ch ñ i
3. Bu ng
-59-




2. Nguyên t c:
Dư i tác d ng c a áp su t P, màng ñàn h i (4) t o nên m t l c nén lên áp
ñi n th ch anh (2) có ñư ng kính D = 5 mm, chi u dày δ = 1mm
ði n tích q xu t hi n ñi n c c (1) ñư c ñưa vào b khu ch ñ i ñi n t
(5). B Kð có t ng tr là 1013 Ω.
Quan h gi a ñi n tích q và áp su t P là:
Q = K. F. P
V i: K. H s
F. Di n tích h u ích c a màng
3. ng d ng:
- Gi i h n ño: 2,5 - 100Mpa
- C p chính xác 1,5 - 2
- Dùng ñ ño và ki m tra áp su t trong h th ng có dòng ch y
nhanh
4.2.6. ðo áp su t b ng thi t b s
1. Nguyên lý
- Bi n l c, áp su t thành t n s ho c ñi n ápơ
- ðo t n s ho c ñi n áp b ng các d ng c s
2. Thi t b ño áp su t theo nguyên lý bi n áp su t thành t n s
a. C u t o: (Hình 4.14)
-60-




1. Màng 4,5. Phân c c
2. Giá ñ Kð. B khuy ch ñ i
3. Màng rung
Các chi ti t 1, 2, 3 .. ñư c ch t o thành m t kh i và cùng lo i v t li u.
b. Nguyên t c:
Áp su t ño P tác ñ ng lên màng (1), qua giá ñ (2) kéo căng màng rung
(3).
T n s dao ñ ng c a màng rung khi chưa có P là 3kHz, khi có áp su t thì
t ng s tăng lên 4 kHz.
Dao ñ ng c a màng rung ñư c duy trì nh b bi n ñ i ñi n t phân c c
(4) cung c p ñ u ra c a b Kð.
ði n áp ñưa vào Kð cũng l y t b bi n ñ i ñi n t phân c c (5) và (4)
do dao ñ ng c a màng rung.
ði n áp ra Ur ñ ng b v i t n s c a màng.
c. Sơ ñ kh i: (Hình 4.15)




U/f : B bi n ñ i áp su t - t n s
ðC : B ñi u ch nh ñi n áp
L : B l c t n s th p
MF : Máy phát
-61-


B U/f ñưa ra t n s 3kHz khi chưa có áp su t và tăng lên 4kHz khi tăng
áp su t.
Nh b ðC, ñi n áp này ñư c tr n v i ñi n áp c a MF có t n s c ñ nh
3kHz.
ð u ra c a b ðC, g m t ng c a hai t n s thay ñ i t 6 - 7kHz và hi u
t n s là 1kHz.
B l c t n só th p (L) ch cho t n s 1kHz ñi qua và s thay ñ i áp su t
ño là hàm c a t n s bi n thiên t 0 - 1kHz.
T n s ñư c ño b ng t n s k ch th s ho c ñư c x lý b ng máy tính.
-62-


CHƯƠNG V: ðO NHI T ð
5.1. KHÁI NI M CHUNG
5.1.1. ð nh nghĩa
Nhi t ñ là m t ñ i lư ng ñ c trưng cho ñ nóng c a v t và ñư c xác ñ nh
theo năng lư ng ñ ng h c bên trong c a quá trình chuy n ñ ng c a các phân t .
Nhi t ñ không th bi u hi n theo ñơn v tuy t ñ i và là m t ñ i lư ng
không có kích thư c.
5.1.2. ðơn v ño nhi t ñ
1. Thang nhi t ñ ñ ng h c (Thang nhi t ñ tuy t ñ i)
D a trên cơ s ñ nh lu t th hai c a nhi t ñ ng h c
Thang này có tính ch t tuy n tính và không ph thu c vào tính ch t c a
v t ño.
ð Kenvin (oK) là ñơn v ño nhi t ñ theo thang nhi t ñ ng.
ð i v i thang này, ñi m chu n th c nghi m là ñi m ba c a nư c (Nhi t
ñ cân b ng gi a ba tr ng thái R n - L ng - Hơi): t00 = 273,16 oK.
2. Thang nhi t ñ qu c t (Thang nhi t ñ bách phân - Cenxiut)
ðơn v ño là ñ Cenxiut (oC)
Theo thang này ñi m tan c a nư c ñá và ñi m sôi c a nư c ñi u ki n
tiêu chu n là 00C và 1000C.
M i liên quan gi a nhi t ñ Kenvin (T) và nhi t ñ bách phân (t):
(oK)
T = t + 273,15
(oC)
T = T - 273,16
Vì nhi t ñ ñi m ba c a nư c cao hơn nhi t ñ c a nư c ñá ñang tan là
o
0,01 K.
5.1.3. Nguyên lý
ð ño nhi t ñ c a m t v t ph i d a trên các hi n tư ng truy n nhi t (d n
nhi t, ñ i lưu và b c x nhi t).
Nhi u ñ i lư ng v t lý ph thu c vào nhi t ñ , vì v y có th thông qua
vi c ño m t thông s v t lý nào ñó c a v t ñ t ñó suy ra nhi t ñ .
5.1.4. Các phương pháp ño nhi t ñ
D a vào yêu c u kĩ thu t, dãi ño nhi t ñ , có th th c hi n b ng hai
phương pháp:
-63-


1. Phương pháp ño tr c ti p (Ti p xúc)
ðây là phương pháp mà các chuy n nhi t ñi n ñư c ñ t tr c ti p trong
môi trư ng c n ño.
Thư ng s d ng ñ ño kho ng nhi t ñ trung bình và th p.
2. Phương pháp ño gián ti p (Không ti p xúc)
phương pháp này d ng c ño ñ t ngoài môi trư ng ño.
Thư ng s d ng ñ ño kho ng nhi t ñ cao.
5.1.5. Phân lo i nhi t k :
D a vào nguyên lý, ta chia thành các nhóm sau:
1. Nhi t k co dãn: ðo s bi n thiên th tích c a v t (ch y u là ch t
l ng) khi nhi t ñ bi n thiên.
2. Nhi t k áp su t: ðo s thay ñ i áp su t (khí, hơi, l ng) theo nhi t ñ
trong không gian kín.
3. Nhi t k ñi n: G m có
− Nhi t k ñi n tr
− C p nhi t ñi n
− Nhi t k bán d n (Tecmisto)
4. Nhi t k quang h c: G m có
− Ho k quang h c
− Ho k b c x
− Ho quang k màu s c
-64-


B ng 5.1: D ng c và phương pháp ño v i các dãi ño khác nhau.
0
Nhi t ñ C
Nhi t k -270 0 1000 2000 3000
100000
Nhi t ñi n tr
- Platin
- Niken
- ð ng
- Bán d n
C p nhi t ñi n
- V t li u quý
- V t li u thư ng
Ho quang k
-B cx
- Màu s c
- Cư ng ñ sáng


5.2. ðO NHI T ð B NG PHƯƠNG PHÁP TR C TI P
5.2.1. Nhi t k co giãn (Hình 5.1)
C u t o chính là các ng thu tinh, bên trong có mao qu n và b u ch c
các ch t l ng tuỳ theo kho ng nhi t ñ c n ño.
B ng 5.2: Các ch t l ng s d ng trong nhi t k
Kho ng nhi t ñ ño 0C
Ch t l ng ch a trong nhi t
k
- 30 ÷ +550
Thu ngân
Rư u etylic - 65 ÷ + 65
Toluen - 0 ÷ - 90
Pentan - 20 ÷ -180
-65-




1. Nhi t k thu ngân
Có hai d ng :
a. Nhi t k th y ngân d ng hình ng:
ng mao qu n ñư c ñ t trên b ng có chia ñ và ng ñ t gi a
b. Nhi t k th y ngân d ng hình ñũa:
ng mao qu n có thành dày, thành ngoài c a mao qu n ñu c kh c ñ .
2. Nhi t k n p khí
Trong mao qu n ñư c n p lo i khí không tác d ng v i Hg, ch ng h n khí
Nitơ.
Lo i này có th ño nhi t ñ ñ n + 5500C. N u không có khí trơ thì kho ng
nhi t ñ này Hg s bay hơi.
5.2.2. Nhi t k áp su t
D a vào nguyên t c ho t ñ ng, chia thành hai d ng:
-66-


- D ng khí và d ng l ng
- D ng hơi
Nguyên t c ho t ñ ng c a nhi t k d ng khí và l ng d a vào vi c ño áp
su t c a ch t khí ho c ch t l ng.
Nguyên t c ho t ñ ng c a nhi t k d ng hơi d a vào vi c ño áp su t hơi
bão hoà.
C hai áp su t này ñ u ph thu c vào nhi t ñ .
1. C u t o (Hình 5.2)




1. B u nhi t k 5. Bánh răng hình qu t
2. ng mao qu n 6. Kim ch
3. Lò xo áp k r ng 7. Thang chia ñ
4. Thanh truy n
2. Nguyên t c:
ð i v i nh ng nhi t k d ng khí và l ng thì n p ch t vào ñ y b u nhi t
k.
ð i v i nh ng nhi t k d ng hơi thì n p 2/3 ch t, ph n th tích còn l i
ñư c n p b ng hơi c a ch t này.
ng mao d n (2) n i b u (1) v i áp k và lò xo r ng (3) ñư c n p b ng
ch t l ng có nhi t ñ sôi cao (thư ng dùng h n h p Nư c - Glyxerin).
Khi nhi t ñ thay ñ i, áp su t trong b u (1) thay ñ i và qua ch t l ng ch a
trong mao qu n (2) nó tác d ng lên thành lò xo (3) và ñư c truy n qua thanh (4),
nh bánh răng (5) làm kim (6) ch trên thang chia ñ (7).
-67-


ð tăng ñ chính xác thì b u nhi t k (10 có th tích r t l n so v i ng
mao qu n (2).
Nhi t k hơi có như c ñi m là thang chia ñ không ñ u (nh d n0
Không ñư c ñun nhi t k áp su t quá nhi t ñ gi i h n cho phép.
5.2.3. Nhi t k c p nhi t ng u:
1. Nguyên lý: (Hình 5.3)
Nhi t k c p nhi t ng u d a trên hi u ng
Thomson và Seebeck: Khi nhi t ñ hai ñ u t1 và
t0 khác nhau chúng s t o thành m t s c ñi n ñ ng:
Eab (t1, t0) = Eab (t1) - Eab (t0)
N u gi cho nhi t ñ t0 không ñ i và t1 ph
thu c vào môi trư ng ño nhi t ñ thì:
Eab (t1, t0) = Eab (t1) - C = f(t)
V i C là h ng s
Các thanh kim lo i a, b (c p nhi t) ñư c ch t o t các ch t khác nhau
ph thu c vào dãi nhi t ñ làm vi c (t -276 ÷ + 17000C).
B ng 5.3: Các c p nhi t ñi n thông d ng
D i nhi t ñ S c ñi n
C p nhi t ð chính xác
làm vi c ñ ng (mV)
(- 400C ÷ 1000C) ± 0,8%
ð ng/ Constantan
- 270 ÷ 370 - 6,25 ÷ 19
Φ = 1,63 mm (- 1000C ÷ 3500C) ± 0,75%
( 00C ÷ 4000C) ± 30C
Cromel/ Alumel
- 270 ÷ 1250 - 5,35 ÷ 50,63
Φ = 3,25 mm (4000C ÷ 8000C) ± 0,75%
( 00C ÷ 4000C) ± 30C
Cromel/ Constantan
- 276 ÷ 870 - 9,8 ÷ 66,4
Φ = 3,25 mm (4000C ÷ 8700C) ± 0,75%
( 00C ÷ 6000C) ± 2,5%
Platin - Rodi (10%)
- 50 ÷ 1500 - 0,23 ÷ 15,5 (6000C ÷ 15000C) ± 0,4%
/Plain
Φ = 0,51 mm
Platin - Rodi
(8700C ÷ 17000C) ± 0,5%
0 ÷ 1700 0 ÷ 12,42
/ Plain Rodi (30/6)
Φ = 0,51 mm

2. C u t o: (Hình 5.4)
-68-


1. Dây kim lo i 4. V thép
2. ng s cách ñi n 5. ð u n i ra
3. ð u hàn
Trong ñó các dây kim lo i ñư c l ng vào ng s cách ñi n, bên ngoài là
v thép không r và ch u ñư c nhi t ñ cao. ð u dây ra ñư c n i vào h p ñ u
nói ch th .




3. M ch ño c a nhi t k nhi t ng u: (Hình 5.5)
Rñ - ði n tr ñư ng dây
Rñc - ði n tr ñi u ch nh
Rp, Rf - ði n tr c a mV
mV - milivolmet
ð gi m sai s ño thì ñi n tr thì c a mV càng l n càng t t, thư ng l n
g p 40 - 50 l n ñi n tr c a m ch ño.
-69-




5.2.4. Nhi t k nhi t ñi n tr
1. Nguyên lý
Nhi t k nhi t ñi n tr s d ng chuy n ñ i nhi t ñi n tr
Chuy n ñ i nhi t ñi n tr là m t thi t b bi n ñ i nhi t ñ thành s thay
ñ i th ng s ñi n tr R
RT = f(t)
V i t là nhi t ñ
2. Phân lo i
Chia thành :
- Nhi t ñi n tr kim lo i
- Nhi t ñi n tr bán d n
3. Nhi t ñi n tr kim lo i:
a. C u t o: (Hình 5.6)
Nhi t k kim lo i ñư c ch t o dư i d ng kim lo i ho c màng m ng kim
lo i có ñi n tr su t thay ñ i theo nhi t ñ .
Các nhi t ñi n tr kim lo i thư ng làm b ng: Platin, Niken, ð ng
Thi t b ñư c ch t o theo hai d ng:
- Nhi t ñi n tr dây qu n: (Hình 5.6a)
1. Dây nhi t ñi n tr 3. B t Oxit nhôm
2. ng s cách ñi n 4. V b c
- Nhi t ñi n tr công nghi p: (Hình 5.6b)
1. Dây nhi t ñi n tr 3. ñ
2. ng thép b o v 4. H p ñ u ra
-70-




b. Nguyên t c:
Quan h gi a nhi t ñ và ñi n tr ñư c bi u di n:
RT = R0 ( 1 +α.t)
V i: R0 - ði n tr ñi u ki n chu n
α - H s nhi t ñ
t - Nhi t ñ môi trư ng
B ng 5.4: H s α và dãi nhi t ñ s d ng
Dãi nhi t ñ , 0C
α (1/ 0C)
V t li u
4,3 . 10-3 - 50 ÷ 200
ð ng (Cu)
-71-


5 . 10-3 - 195 ÷ 260
Niken (Ni)
≈ 4,3 . 10-3
Platin (Pt) - 260 ÷ 1400
4. Nhi t ñi n tr bán d n: (Tecmisto)
a. C u t o: Hình (5.7)
Là ñi n tr ch t o t h n h p các Oxit bán d n ña tinh th như: MgO,
MgAl2O4, Mn2O3, CO2O3, NiO … Các b t Oxit này ñư c tr n theo m t t l
nh t ñ nh , ñư c nén ñ nh d ng và thiêu k t nhi t ñ 10000C.
Các nhi t ñi n tr bán d n ñư c ch t o v i hình dáng khác nhau: Hình
tr , ñĩa, vòng …
1. ði n tr 3. Hai ñ u ra
2. V kim lo i 4. Cách ñi n




b. Nguyên t c:
Quan h gi a ñi n tr và nhi t ñ ñư c tính:
RT = R0 . Exp [B(1/T - 1/T0)]
V i:
R0 - ði n tr nhi t ñ tuy t ñ i T0
B - H s n m trong kho ng 3000 - 5000 0K
ð nh y nhi t ñ :
αR = - B/T2
c. ð c tính:
-72-


- ði n tr bán d n có ñ nh y nhi t r t cao, g p hàng ch c l n nhi t ñi n
tr kim lo i.
- Dãi nhi t ñ làm vi c t vài ñ tuy t ñ i (0K) ñ n 3000C
5. M ch ño nhi t ñi n tr (Hình 5.8)




Thư ng s d ng m ch c u k t h p v i các m ch khu ch ñ i ñ tăng ñ
nh y c a thi t b .
Trong ñó:
R1, R2, R3, RT: Các ñi n tr m ch c u
RT: Nhi t ñi n tr
5.3. ðO NHI T ð B NG PHƯƠNG PHÁP GIÁN TI P
5.3.1. Ho quang k quang h c (HQK cư ng ñ sáng)
1. Nguyên lý
Phương pháp này d a trên ñ nh lu t b c x c a v t ñen tuy t ñ i.
B c x nhi t c a v t ñư c ñ c trưng b ng m t ñ ph Eλ
Eλ là s năng lư ng b c x trong m t ñơn v th i gian v i m t ñơn v di n
tích c a v t và x y ra trên m t ñơn v ñ dài sóng.
Eλ = ελ.C1.λ-5.e- C2/λ.T1
V i:
ελ : H s 0 < ελ < 1
C1, C2: H ng s . C1 = 37,03.10-7Jm2/s, C2 = 1,432.10-2 mñ
λ : ñ dài sóng 0,4 µm < λ < 0,7µm
T1 : Nhi t ñ tuy t ñ i
2. C u t o (Hình 5.9)
-73-




1. Kính v t 5. Th kính
2. B l c ánh sáng 6. Bóng ñèn chu n
3. B ch n quang h c 7. Thang ño
4. B l c ánh sáng ñ 8. ð i tư ng ño
3. Nguyên t c
Cư ng ñ sáng c a ñ i tư ng ño (8) ñi vào kính v t (1), ñư c ch n và làm
y u ñi nh b ch n quang h c (3).
Góc quay c a b ch n (3) tương ng v i cư ng ñ sáng ñư c tính b ng
thang ño (7).
D ng c có hai gi i h n ño, sau b ch n (3) là b l c ánh sáng (2) ñư c
s d ng khi nhi t ñ ño l n hơn 14000C.
Th kính (5) dùng ñ ng m ñ i tư ng ño (8), trư c th kính có b l c ánh
sáng ñ (4), s i ñ t c a bóng ñèn chu n (6) ñư c ng m tr c ti p.
Cư ng ñ sáng c a ngu n nhi t (Tño) và c a bóng ñèn chu n (Tch) ñư c so
sánh b ng m t (Hình 5.10).
- (H 5.10a) Khi Tño > Tch: xu t hi n s i ñen trên n n sáng.
- (H 5.10b) Khi Tño < Tch: xu t hi n s i sáng trên n n th m
- (H 5.10c) Khi Tño = Tch: hình s i dây bi n m t.
-74-


ð c v trí c a b ch n thang ño (7) ñ suy ra nhi t ñ
4. Ưu như c ñi m
a. Ưu ñi m:
D s d ng
Gi i h n ño r ng: t 8000C ñ n kho ng 30000C
ð chính xác cao (Sai s cơ b n ± 1%): vì cư ng ñ sáng thay ñ i l n g p
10 l n s thay ñ i nhi t ñ .
b. Như c ñi m:
K t qu ph thu c kinh nghi m ngư i ño
Không t ghi và t ñi u ch nh ñư c
Ch ño ñư c ánh sáng chói c a v t ch không ph i nhi t ñ th c c a v t.
5. Ho quang k quang h c t ñ ng cân b ng
a. C u t o (Hình 5.11a)




1. ð i tư ng ño 6. B lưu ch nh
2. Khe h 7. Ch th miliampemet (mA)
3. T m ch n 8. B l c ánh sáng
4. T bào quang ñi n 9. Lá ch n
5. B khu ch ñ i xoay chi u 10. ðèn m u
b. Nguyên t c
Ánh sáng t ñ i tư ng ño (1) và ñèn m u (10) qua khe h (2) và b l c
ánh sáng (8) cùng ñ t l n lư t vào t bào quang ñi n (4) nh t m ch n (3) và s
di chuy n lá ch n (9).
-75-


Dòng ánh sáng φ1 và φ2 c a ñèn và ñ i tư ng l ch pha nhau 1800 (Hình
5.11b) và φ là hi u c a dòng ánh sáng φ1 và φ2 ñư c t bào quang ñi n t o thành
dòng ñi n.
Dòng ñi n này ñư c ñưa vào b khu ch ñ i xoay chi u (5), qua b ch nh
lưu (6) ñ bi n thành dòng m t chi u ñưa ñ n mA (7) và ñèn (10).
Khi ánh sáng c a ñèn và ñ i tư ng ño n ñ nh thì dòng ñi n ra c a t bào
quang ñi n không ñ i và mA cho ta bi t nhi t ñ c a ñ i tư ng ñó.
5.3.2. Ho quang k phát x :
1. Nguyên lý:
ð i v i v t ñen tuy t ñ i, năng lư ng b c x toàn ph n trên m t ñơn v b
m t là:
E0T = σ T4p
V i: σ = 4,96.10-2 J/m2s. grad4
Tp: Nhi t ñ c a v t theo lý thuy t
ð i v i v t th c thì ET = εTσ T4t
εT: H s b c x t ng, εT < 1
Tt: nhi t ñ th c c a v t
Ho quang k phát x ñư c kh c ñ theo ñ b c x c a v t ñen tuy t ñ i,
nhưng khi ño ñ i tư ng th c thì:
Tt = Tp (1/εT)1/4
2. C u t o: (Hình 5.12)
-76-


1. ng kim lo i m ng 5. ðư ng rãnh
2. Nhi t ñi n tr 6. T m kính th y tinh
3. Gương c u lõm 7. ð i tư ng ño
4. H p ch n
3. Nguyên t c
D ng c g m ng kim lo i m ng (1), phía cu i g n gương c u lõm (3).
Chùm tia phát t ñ i tư ng (7) ñư c gương lõm ph n x và h i t trên nhi t ñi n
tr (2) và ñ t nóng nó.
Nhi t ñi n tr ñư c ñ t trong h p ch n (4) và ñư c m c vào m ch c u t
c n b ng.
ð tránh các tia ph n x t thành ng, bên trong ñư c gia công các ñư ng
rãnh (5).
ð b o v thi t b , ñ u ng ñư c g n t m kính thu tinh (6).
4. ð c ñi m
Ho k b c x có dãi ño nhi t ñ r ng: t 20 ñ n 25000C.
ð ñ t ñ chính xác thì chùm tia sáng t ñ i tư ng ñ n d ng c ph i trùm
h t t m nhìn c a ng kính (ñư ng kính D).
Như c ñi m: ñ chính xác không cao và khó ki m tra.
5.3.3. Ho quang k màu s c
1. Nguyên lý
Ho quang k màu s c là d ng c ño nhi t d a trên phương pháp ño t s
cư ng ñ b c x c a hai ánh sáng có bư c sóng khác nhau λ1 và λ.
Trong d ng c có thi t b tính, t ñ ng gi i phương trình ñ cho k t qu
nhi t ñ c n ño.
2. C u t o (Hình 5.13)
1. H th ng th u kính 6. Thi t b ñi u ch nh ñ nh y Kð
2. ðĩa l c ánh sáng 7. B ch nh lưu
3. ð ng cơ 8. B chuy n m ch
4. T bào quang ñi n 9. B chia
5. B khu ch ñ i A. ð i tư ng ño
-77-




3. Nguyên t c
Cư ng ñ b c x t ñ i tư ng ño A qua h th ng th u kính (1) t p trung
ánh sáng trên ñĩa (2). ðĩa quay quanh tr c nh ñ ng cơ (3).
Sau khi ánh sáng qua ñĩa s ñi vào t bào quang ñi n (4)
Trên ñĩa khoan m t s l , trong ñó m t n a ñ t b l c ánh sáng xanh, còn
n a kia ñ t b l c ánh sáng ñ .
Khi ñĩa quay t bào quang ñi n l n lư t nh n ánh sáng ñ và xanh v i t n
s nh t ñ nh ph thu c t c ñ quay c a ñ ng cơ.
Dòng quang ñi n ñư c qua b khu ch ñ i (5) sau ñó ñưa vào b ch nh lưu
pha (7).
Nh b chuy n m ch (8) tín hi u ñư c chia thành hai ph n và ñư c ño
b ng b chia (9).
Góc quay c a b chia t l v i nhi t ñ ño.
-78-


4. Ưu như c ñi m
a. Ưu ñi m:
Không ph thu c vào kho ng cách ño
Không ph thu c vào s h p th b c x c a môi trư ng.
b. Như c ñi m: Thi t b ph c t p.
-79-


CHƯƠNG VI:
ðO THÀNH PH N VÀ N NG ð

6.1. KHÁI NI M CHUNG
ðo thành ph n và n ng ñ c a v t ch t có ý nghĩa r t quan tr ng, nh v y
có th ti n hành chính xác quá trình nghiên c u trong các lĩnh v c:
- Hoá h c
- Môi trư ng
- Sinh h c
- Y t ...
ð i tư ng nghiên c u là ch t khí, ch t l ng và v t r n.
Nhi m v là ño n ng ñ c a riêng t ng ch t ho c m t nhóm trong môi
trư ng nhi u thành ph n v i nh ng ñi u ki n khác nhau như: nhi t ñ , áp su t,
v nt c…
Dãi thay ñ i thành ph n và n ng ñ khá r ng v i các ñi u ki n khác nhau
nên các phương pháp và d ng c ño cũng r t khác nhau.
ñây ch xét các phương pháp ñi n dùng ñ ño n ng ñ và thành ph n
6.2. PHƯƠNG PHÁP ðI N HÓA
6.2.1. Nguyên lý chung
Các d ng c ño n ng ñ theo phương pháp ñi n hoá ñ u d a trên s ng
d ng các chuy n ñ i ñi n hoá.
6.2.2. Phân lo i:
Phân thành :
− Phương pháp ñi n d n
− Phương pháp ñi n th
− Phương pháp Culông
− Phương pháp phân c c
6.2.3. Phương pháp ñi n d n:
1. Nguyên lý:
ðây là phương pháp ño ñi n d n c a dung d ch nh các chuy n ñ i ñi n
d n ti p xúc và không ti p xúc.
2. ng d ng:
-80-


Dùng ñ ño n ng ñ mu i trong dung d ch, trong nư c ngưng
ðo ñ m n c a nư c bi n
Xác ñ nh n ng ñ ch t khí do s thay ñ i ñi n d n c a dung d ch khi ñưa
vào các ch t khí c n phân tích.
Ví d : Xác ñ nh n ng ñ CO2 trong khí, b ng cách ñưa ch t khí ñó vào
dung d ch KOH, s x y ra ph n ng:
2KOH + CO2 = K2CO3 + H2O
Mu i ñư c t o thành làm thay ñ i ñi n d n c a dung d ch. ðo ñi n d n
c a dung d ch s xác ñ nh ñư c n ng ñ CO2 trong ch t khí ñó.
3. C u t o: (Hình 6.1)




rx - chuy n ñ i ñi n d n
rk - ñi n tr hi u ch nh sai s nhi t ñ
rs - ñi n tr gi m sai s nhi t ñ
4. Nguyên t c:
Chuy n ñ i ñi n d n rx ñư c m c vào m ch c u t ñ ng dòng xoay chi u.
ði n tr hi u ch nh sai s nhi t ñ rk ñư c ñ t ngay trong dung d ch ño và rk
ñư c m c song song v i ñi n tr rs nh m gi m sai s nhi t ñ .
Khi n ng ñ thay ñ i thì làm ñi n tr rx cũng thay ñ i và ñi n áp ra c a
m ch c u t l v i rx, qua ñó suy ra n ng ñ c n ño.
Ngoài m ch trên còn s d ng các d ng c có m ch ño t n s trong ñó các
máy phát ñư c n i v i các chuy n ñ i ñi n d n ti p xúc ho c không ti p xúc ñ
t o thành m ch c ng hư ng (Hình 6.2)
-81-




S thay ñ i n ng ñ dung d ch gây nên s thay ñ i thông s m ch ñi n
làm t n s c a nó thay ñ i, ño t n s b ng mV s xác ñ nh ñư c n ng ñ dung
d ch.
6.2.4. Phương pháp ñi n th :
1. Nguyên lý:
ðây là phưong pháp ño ñi n th c c, d a trên nguyên lý s d ng các
chuy n ñ i Ganvanic.
2. ng d ng:
- S d ng trong các d ng c pH mét
- S d ng trong các thi t b phân tích khí
3. Thi t b phân tích khí.
a. C u t o: (Hình 6.3)
1. Anod 4. Ph t i
2. Catod 5. B khu ch ñ i
3. M ch c u 6. D ng c t ghi
-82-




b. Nguyên t c:
Thi t b dùng ño n ng ñ th p c a Oxi trong h n h p khí
Chuy n ñ i là ph n t Ganvanic ki m, có anod (1) làm b ng các t m chì
nhúng trong dung d ch ñi n phân, catod (2) là t m lư i b c ghép các gi y l c.
Khi có ch t khí c n phân tích ñi qua, Oxi khu ch tán theo b m t c a
catod (2), trong ch t ñi n phân x y ra ph n ng ñi n hoá và xu t hi n s c ñi n
ñ ng có t l v i n ng ñ Oxi trong h p ch t khí c n phân tích.
S c ñi n ñ ng ban ñ u ñư c bù b ng ñi n áp c a m ch c u (3) m c ngư c
v i ñi n áp rơi trên ph t i (4) c a chuy n ñ i.
c. ð c tính:
- Hi u ñi n áp ñư c ñưa vào khu ch ñ i (5) và ñ n d ng c t ghi (6).
- Gi i h n ño c a thi t b t 0,001% ñ n 0,1% O2 theo kh i lư ng
- Sai s cơ b n: ± ( 1 -10)%
- H ng s th i gian: 0,25 - 5 phút, ph thu c t c ñ di n ra c a quá trình
trên các ñi n c a và tùy thu c c u trúc c a chuy n ñ i.
4. D ng c pH mét:
a. ng d ng:
- ðo ho t ñ c a ion Hydro
- Ki m tra các quá trình hoá h c
b. C u t o: (Hình 6.4)
-83-




S. chuy n ñ i Ganvanic
Kð. B khu ch ñ i
mA. Miliampemet
Ex. S c ñi n ñ ng c a chuy n ñ i
Uk. ði n áp bù
R.ði n tr bù sai s nhi t ñ .
c. Nguyên t c:
D ng c ñư c xây d ng theo nguyên lý bù
ñ u vào c a m ch KD ñ t s c ñi n ñ ng Ex, trong khi m ch ph n h i
c a Kð có ñi n áp bù Uk, do ñó:
∆U = Ex - Uk
Khi h s khu ch ñ i ñ l n thì: Ex ≅ Uk
Ex ≅ Uk = I.R
Nên :
Mà : Ex = f (pH)
Do v y: I = 1/R.f(pH)
Lúc này ch th mA ch giá tr ñ pH c n ño
d. ð c tính
- Gi i h n ño ñ pH t -1 ñ n +14.
- Sai s cơ b n c a d ng c : ± 0,05 ñơn v pH.
6.2.5. Phương pháp Culông:
1. Nguyên lý:
ðây là phương pháp ño s lư ng ñi n tích ho c dòng ñi n khí ñi n phân
ch t c n nghiên c u.
-84-


2. ng d ng:
- ðo n ng ñ và thành ph n c a ch t l ng và ch t khí
- ðo ñ m c a khí.
3. C u t o: (Hình 6.5)




1. Chuy n ñ i là m t ng cách ñi n
2,3. ði n c c xo n
4. Nguyên t c
Hai ñi n c c xo n (2,3) ñư c ñ t m t trong c a chuy n ñ i (1)
Các ñi n c c và rãnh xo n c a chúng ñư c ph m t màng m ng P2O5.
Màng này có ñi n tr l n d ng khô và ñi n tr gi m khi hút m
Khí c n ño ñư c ñưa qua ng (1) v i t c ñ không ñ i, lúc ñó liên t c
di n ra hai quá trình:
- S hút m c a màng ñ t o thành axit ph tphoric:
P2O5 + H2O = 2HPO3
- Quá trình ñi n phân ñ tái sinh anhidritph tphoric.
2HPO3 H2 + 0,5O2 + P2O5
Dòng ñi n phân I t l v i ñ m tuy t ñ i c a khí
5. ð c tính:
m t 10-4 ñ n 1% kh i lư ng
- D i ño ñ
- Sai s ± ( 5 -10)%
6.2.6. Phương pháp phân c c
1. Nguyên lý
-85-


Là phương pháp d a trên hi n tư ng phân c c và là m t trong nh ng
phương pháp ñi n hoá nh y nh t.
2. ng d ng
Cho phép phân tích dung d ch g m nhi u thành ph n
3. Nguyên t c (Hình 6.6)
Phân tích b ng cách l y ñ c tính vôn ampe I = f (U)
N u dung d ch ch a các ion khác nhau thì ñ th phân c c a nó là ñư ng
cong nh y c p. M i m t c p ñ c trưng cho m t lo i ion xác ñ nh




ði n áp tương ng v i ño n gi a c a dòng tăng ñ t ng t dùng ñ phân
tích ñ nh tính, do giá tr c a chúng tương ng v i ñi n th c a ion tách ra, giá tr
này cho trong b ng chuyên dùng.
Dòng I1, I2, I3 .... ph thu c n ng ñ ion tương ng trong dung d ch và giá
tr c a chúng dùng ñ phân tích ñ nh lư ng
4. ð c tính
Ngư ng nh y c m c a phân c c ký ñ t 10-7 - 10-9 mol/l
Thư ng dùng các ñi n c c gi t thu ngân ñ phân tích các cation, có ñi n
th phân c c vào kho ng t 0 - 3V.
Các ñi n c c r n như vàng, platin, niken ... dùng ñ phân tích các anion
và các mu i nóng ch y.
Kh c ñ phân c c ký theo dung d ch chu n.
6.3. PHƯƠNG PHÁP ION HOÁ:
6.3.1. Nguyên lý chung:
Là phương pháp d a trên s ion hoá các ch t c n phân tích và do dòng
ñi n ion hoá ñ xác ñ nh n ng ñ .
-86-


6.3.2. Phân lo i:
Ph bi n ñư c s d ng:
1. Chân không k
2. Kh i ph k
3. Thi t b phân tích ion hoá nhi t
6.3.3. Chân không k
1. Phân lo i
Trong chân không k có ba lo i chuy n ñ i chính:
Chuy n ñ i t phát x ñi n t : trong ñó s ion hoá ch t khí x y ra dư i
tác d ng c a ñi n áp cao.
Chuy n ñ i phát x nhi t ñi n t : trong ñó quá trình ion hoá do cat t b
ñ t nóng làm các ñi n t b n ra v i gia t c có năng lư ng ñ n 15eV, ñ ñ ion
hoá ch t khí.
Chuy n ñ i phóng x ion: s d ng các ngu n b c x α và β ñ ion hoá
ch t khí v i chu kỳ bán phân hu l n.
2. C u t o: (Hình 6.7)




ðây là c u t o c a chân không k cat t ñ t nóng
Khi tr s ñi n áp an t và dòng ñi n không thay ñ i thì dòng ion hoá do
b ng d ng c (1) t l v i n ng ñ ch t khí trong ñèn.
3. ð c tính:
D i ño c a thi t b kho ng 3.10--5 ñ n 0,15 N/m2
ð nh y c a chuy n ñ i là 75 µA/N/m2
-87-


Như c ñi m là dòng ion hoá ph thu c vào các lo i khí khác nhau và ch u
nh hư ng c a t trư ng ngoài.
6.3.4. Phương pháp phân tích ion hoá nhi t:
1. Nguyên lý:
D a trên s ion hoá các phân t c a các ch t trong khí Hydro cháy.
2. C u t o: (Hình 6.8)




1,2 . ði n c c
3. B khu ch ñ i
4. D ng c t ghi
3. Nguyên t c:
Khí Hydro s ch cháy trong không khí h u như không t o thành các ion
do ng n l a Hydro có ñi n tr r t l n (1012 - 1014 Ω)
Khi ñưa vào v i Hydro ch t khí c n nghiên c u, do cháy và phân nhi t s
x y ra hi n tư ng ion hoá phân t c a h p ch t ñó và ñi n tr gi a các ñi n c c
( 1 và 2) c a chuy n ñ i b gi m và dòng ñi n tăng lên.
ði n áp rơi trên ñi n tr R qua khu ch ñ i (3) ñ n d ng c ghi (4)
4. ð c tính:
Cho phép xác ñ nh n ng ñ r t th p c a các h p ch t h u cơ.
T c ñ ñưa vào chuy n ñ i: 10-12 - 10-14 g/s
6.3.5. Phương pháp phân tích kh i ph :
1. ng d ng: Dùng ñ phân tích h p ch t có nhi u thành ph n
2. C u t o: (Hình 6.9)
-88-




1. Ngu n ion hoá 5. B thu dòng ion
2. ði n c c cat t 6. H th ng t p trung
3. Bình chân không 7. B khu ch ñ i
4. Nam châm ñi n t 8. Thi t b ghi
3. Nguyên t c:
Khí phân tích ñư c ñưa vào ngu n ion hoá (1) g n bình chân không (3).
Dư i tác d ng c a ñi n c c cat t (2) các phân t khí ñư c ion hoá và nh
h th ng t p trung (6) các phân t ion hoá hư ng vào t trư ng ñ ng nh t c a
nam châm ñi n t (4).
B ng cách thay ñ i t c m B ho c ñi n áp tăng t c U, các chùm ion tương
ng v i thành ph n ño c a h p ch t ñư c ñưa vào b thu dòng ion 95), và ñư c
khu ch ñ i (7) ñưa vào thi t b ghi (8).
4. ð c tính:
Ngư ng nh y c m c a thi t b ñ t 0,1 - 0,0001% th tích
Hàm lư ng nh nh t các thành ph n khi phân tích ch t r n là 10-13 Hg.
6.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP PH
6.4.1. Nguyên lý:
Phương pháp ph là phương pháp d a trên kh năng h p th , b c x , tán
x , ph n x ho c khúc x có ch n l c c a các ch t khác nhau v i các lo i b c x
khác nhau.
-89-


Phương pháp này s d ng ph r ng có chi u dài sóng t d i âm thanh 103
Hz ñ n ñ dài sóng các tia b c x , Rơnghen, Gama (1018+)
6.4.2. Phân lo i:
Tuỳ thu c vào d i sóng, phân thành:
1. Phương pháp ñi n thanh:
D a trên s ph thu c t c ñ c a âm thanh vào thành ph n và n ng ñ
c a ch t trong môi trư ng nghiên c u dùng ñ phân tích h p ch t khí nh phân.
Ví d : - Xác ñ nh n ng ñ Oxi trong h p ch t Nitơ.
- ðo ñ m…
2. Phương pháp siêu âm:
D a trên s khác nhau v t c ñ lan tuy n và dao ñ ng siêu âm trong các
môi trư ng l ng và khí khác nhau.
Ví d : dùng phân tích h p ch t h u cơ và khí có ch a Hydro, do t c ñ
lan truy n c a sóng siêu âm trong Hydro l n g p 4 l n trong không khí.
3. Phương pháp ph k vô tuy n:
Là phương pháp c ng hư ng t h t nhân, c ng hư ng thu n t ñi n t và
quang ph sóng c c ng n.
ng d ng:
ðo n ng ñ c a nư c m m (H2O) và nư c c ng (D2O)
Phân tích h p ch t nhi u thành ph n v i sai s ± 1%
Phân tích các ch t khí
4. Phương pháp ñi n quang:
D a trên s h p th có ch n l c tia b c x ho c tán x ánh sáng c a thành
ph n ch t c n phân tích trong d i sóng siêu âm và h ng ngo i.
Ph bi n có hai phương pháp sau:
a. Phương pháp ph h ng ngo i: (Phương pháp quang âm)
Là phương pháp d a trên s h p th ch n l c các b c x h ng ngo i t n
s th p c a các ch t khí khác nhau.
b. Phương pháp so màu
Là phương pháp trong ñó n ng ñ ñư c xác ñ nh theo m c ñ nhu m các
ch t c n phân tích.
-90-


5. Phương pháp phóng x :
Là phương pháp d a trên s khác nhau v m c ñ h p th ho c ph n x
các tia b c x Rơnghen và các tai phóng x c a thành ph n c n phân tích.
ng d ng:
Xác ñ nh n ng ñ c a các nguyên t n ng trong dung dicj
ðo ñ m c a ñ t, than bùn và v t li u xây d ng
6.4.3. Thi t b phân tích khí so màu:
1. C u t o: (Hình 6.10)




1. Băng ch th
2. ðèn chi u
φ1 - φ2 - Ph n t ñi n quang
2. Nguyên t c
B ng cách ño m c ñ nhu m c a băng ch th (1) ph thu c n ng ñ ch t
khí c n ño.
Trong d ng c ngư i ta s d ng phương pháp so sánh dòng ánh sáng c a
ñèn (2) ph n chi u t băng ch th v i dòng ánh sáng tr c ti p cũng t ñèn (2)
qua hai ph n t quang ñi n φ1, φ2 và t ñ ng cân b ng.
3. ng d ng
Dùng ñ ño n ng ñ r t th p c a các khí: Cl2, SO2, NH3, H2S, NO
4. ð c tính
Ngư ng nh y c m c a thi t b là 10-5 % kh i lư ng
-91-


Sai s cơ b n ± 10%
Kho ng th i gian phân tích là 2,5 ; 5; 10 phút
6.5. PHƯƠNG PHÁP NHI T T VÀ ðI N DUNG
6.5.1. Nguyên lý
- Là phương pháp ño tính ch t nhi t ho c ñư c xác ñ nh s thay ñ i nhi t
ñ v i s thay ñ i tính ch t lý hoá khác nhau c a các ch t.
- S thay ñ i n ng ñ c a thành ph n trong h p ch t khí làm thay ñ i ñ
truy n nhi t và nhi t ñ c a nhi t ñi n tr , do ñó ñi n tr s thay ñ i.
6.5.2. ng d ng
- ð ño n ng ñ H2, He, CO2, SO2, Cl2 ...
- Dùng ño ñ chân không
6.5.3. Thi t b phân tích khí nhi t ñi n tr
1. C u t o (Hình 6.11)




2. Nguyên t c
Hai nhi t ñi n tr R1, R3 ñ t trong h p có h p ch t khí phân tích ñi qua.
Hai nhánh còn l i c a c u là hai nhi t ñi n tr R2, R 4 ñ t trong h p kính
ch a h p ch t khí có n ng ñ ñã bi t trư c, tương ng v i giá tr ñ u c a thang
ño.
3. ð c tính
Sai s c a thi t b ± ( 1 - 5)%
Quán tính ño 1 - 5 phút
-92-


6.6. PHƯƠNG PHÁP S C KÝ
6.6.1. Nguyên lý
- Phương pháp này th c hi n b ng cách chia h p ch t thành các thành
ph n riêng r nh hi n tư ng hút.
- Dùng ñ phân tích các h p ch t ph c t p
6.6.2. Phân lo i:
Các phương pháp s c ký phân tích khí thư ng g p:
1. Phương pháp h p th khí
- Dùng ñ phân tích h p ch t ch a khí có nhi t ñ sôi th p (như: H2, CO,
CH4 ...)
- Ch t hút là ñá x p c ng
2. Phương pháp khí l ng
- Dùng ñ phân tích các h p ch t ph c t p g m các thành ph n g n v i
nhi t ñ sôi
- Ch t hút là ch t l ng không bay hơi ñư c bôi trên ch t x p c ng.
3. Phương pháp s c nhi t ký:
- Là phương pháp th c hi n v i các nhi t ñ khác nhau c a c t s c ký.
- ð nh y và ñ ch n l c cao
4. Phương pháp mao d n:
- Là phương pháp tách h p ch t c t mao d n, bên trong thành c t ñư c
th m ư t ch t l ng không bay hơi.
- Dùng ñ phân tích nhanh các thành ph n nh c a khí.
6.6.3. Thi t b s c kí khí
1. C u t o: (Hình 6.12)




1- C t s c khí 3- D ng c t ghi
2- Chuy n ñ i 4- S c ph
-93-


2. Nguyên t c:
H p ch t khí phân tích ñư c chuy n d ch nh các " Khí mang" d ng khí
ho c hơi qua c t s c kí (1) ch a ñ y ch t hút t p trung không di chuy n.
Do s làm ch m có l a ch n ñư c th c hi n b ng ch t hút, các thành
ph n b hút ít (B, D) ñi qua trư c, còn nh ng ch t hòa tan t t (C, A) b gi l i
sau, do ñó có s phân chia h p ch t thành nhi u thành ph n khác nhau.
Nh ng thành ph n này theo trình t ñư c d n ñi b ng khí mang ñ n
chuy n ñ i (2).
Các chuy n ñ i này là các chuy n ñ i nhi t ñi n, ion hoá, phóng x .
Tín hi u ñ u ra c a chuy n ñ i ñư c ghi b ng d ng c t ghi (3).
ðư ng cong s c ph (4) g m nh ng ñ nh (Pic) riêng r , m i pic tương
ng v i m t thành ph n nh t ñ nh.
N ng ñ c a m i ch t ñư c xác ñ nh theo t s di n tích c a m i kho ng
nh n v i di n tích c a t t c s c ph .
Hi n nay dùng b bi n ñ i tương t s ñ nh n xét k t qu ño d ng s .


*******************
Đề thi vào lớp 10 môn Toán |  Đáp án đề thi tốt nghiệp |  Đề thi Đại học |  Đề thi thử đại học môn Hóa |  Mẫu đơn xin việc |  Bài tiểu luận mẫu |  Ôn thi cao học 2014 |  Nghiên cứu khoa học |  Lập kế hoạch kinh doanh |  Bảng cân đối kế toán |  Đề thi chứng chỉ Tin học |  Tư tưởng Hồ Chí Minh |  Đề thi chứng chỉ Tiếng anh
Theo dõi chúng tôi
Đồng bộ tài khoản