Bài giảng Cảm biến áp suất

Chia sẻ: Lavie Lavie | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:21

Thêm vào BST

Báo xấu

278
lượt xem 64
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Cảm biến áp suất trình bày về áp suất chất lưu; áp suất thủy tĩnh; đơn vị đo áp suất; nguyên lý đo áp suất; phần tử biến dạng; phương pháp chuyển đổi tín hiệu; cảm biến áp suất điện dung; cảm biến áp trở. Mời các bạn tham khảo bài giảng để bổ sung thêm kiến thức về lĩnh vực này.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Cảm biến áp suất

Cảm biến áp suất To learn something new, first, you must know something old 1
Áp suất chất lưu  Áp suất được định nghĩa là lực tác dụng lên một đơn vị diện tích trên bất kỳ bề mặt nào. dF p = wd h p= ds  Áp suất được phân thành 3 loại:  Áp suất tuyệt đối: điểm đo so với chân không.  Áp suất tương đối biểu diễn độ chênh lệch áp suất giữa điểm đo và môi trường xung quanh.  Áp suất vi sai biểu diễn độ chênh lệch áp suất giữa 2 điểm, trong đó 1 điểm được chọn làm chuẩn. Có thể áp suất ở cả 2 điểm đều thay đổi, nhưng chỉ có độ chênh lệch áp suất mới được quan tâm. 2
Áp suất thủy tĩnh  Áp su ất c ột ch ất l ưu ch ứa trong m ột ống h ở đ ặt th ẳng đ ứng, tác d ụng lên m ột đ ơn v ị di ện tích b ề m ặt p= p0 + ρgh  ρ: kh ối l ượng riêng  g: gia t ốc tr ọng tr ường  p 0 : áp su ất khí quy ển  h: chi ều cao c ột ch ất l ưu  Đi ều ki ện bình th ường, c ột th ủy ngan 3
Đơn vị đo áp suất  H ệ SI: Pascal (Pa) là Nm 2  Công nghi ệp: bar (1bar = 10 5 Pa) 4
Nguyên lý đo áp suất  Ch ất l ưu không chuy ển đ ộng đo áp su ất tĩnh p t → đo l ực tác d ụng  đo l ực tác đ ộng vào thành bình, ống  Đo tr ực ti ếp bi ến d ạng th ành bình  Ch ất l ưu chuy ển đ ộng: p = p t + P d  p t : áp su ất tĩnh  p d = ρ.v 2 /2 5
Phần tử biến dạng  S ự bi ến d ạng c ủa ph ần t ử c ảm ứng t ạo ra đ ộ d ịch chuy ển hay đ ộ căng, t ừ đó có th ể đo l ường đ ược đ ại l ượng áp su ất.  Ph ần t ử c ảm ứng áp su ất: so sánh áp su ất c ần đo và áp su ất chu ẩn và ph ần đàn h ồi đ ể bi ến đ ổi s ự khác bi ệt áp su ất thành s ự bi ến d ạng c ủa ph ần t ử c ảm ứng.  Có nhi ều lo ại ph ần t ử bi ến d ạng, ch úng đ ược nhóm l ại thành các d ạng: màng (diaphragm), capsule, ống (bellows, tube). 6
Xiphông ống tr ụ ống Bourdon C 7
Bourdon xo ắn Helical Bourdon spiral Bourdon 8
Màng th ẳng Màng nhăn capsule 9
Ống trụ  ε 1 : bi ến d ạng ngang  ε 2 : bi ến d ạng d ọc  Y: modul Young  ν: h ệ s ố Poisson  r, e: bán kính trong và ngoài c ủa ống 10
Xiphông  Ống hình tr ụ đ ược x ếp n ếp  T ỉ s ố gi ữa l ực tác d ụng và bi ến d ạng là không đ ổi 11
Ống Bourdon  Ống đàn h ồi, m ột đ ầu c ố đ ịnh và m ột đ ầu t ự do  Áp su ất ch ất l ưu tác đ ộng lên thành ống làm cho ống b ị bi ến d ạng, đ ầu t ự do d ịch chuy ển  V ật li ệu đ ồng
Màng (diaphragm) Màng đàn h ồi Màng d ẻo  Màng đàn h ồi và màng d ẻo  Áp su ất tác đ ộng lên màng làm cho nó bi ến d ạng.  Phi tuy ến, ph ạm vi đo nh ỏ. 13
Phương pháp chuyển đổi tín hiệu  C ơ h ọc  Áp trở  Bi ến thiên đi ện dung  Bi ến thiên đi ện dung  Hi ệu ứng áp đi ện  Dao đ ộng c ơ đi ện  Quang đi ện 14
Cảm biến áp suất điện dung  Thông dụng, tầm đo áp suất rất rộng. Cảm biến điện dung đo áp suất cao với áp suất fullscale trên 107Pa cho đến chân không (manometer điện dung) áp suất dưới 103Pa  Màng kim loại hoặc silicon được sử dụng làm phần tử cảm ứng áp suất và tạo thành một bản cực của tụ điện. Điện cực còn lại là cố định, tạo thành bởi một lớp hợp kim trên một nền sứ hay thuỷ tinh. Ap suất tác động vào màng, làm thay đổi khoảng cách giữa 2 bản cực, qua đó làm thay đổi điện dung của tụ điện.  Với thiết kế vi sai, màng cảm ứng được đặt giữa 2 bản cực cố định. 15
16
17
18
Cảm biến áp trở  Ch ế t ạo tr ực ti ếp trên đ ế Si lo ại N, khu ếch t án tr ực ti ếp trên v ật trung gian.  Tính đàn h ồi t ốt  Tín hi ệu ra l ớn, kích th ước nh ỏ.  Đ ộ nh ạy ph ụ thu ộc đ ộ l ớn áp su ất c ần đo, có giá tr ị kho ảng (0.1 đ ến 3mV/mbar)  Ph ụ thu ộc nhi ệt đ ộ, ph ải bù nhi ệt. 19
20