Bài giảng Phần tử tự động: Bài 7 - GV. Vũ Xuân Đức

Chia sẻ: Quý Quý | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:33

Thêm vào BST

Báo xấu

104
lượt xem 11
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài 7 "Cảm biến độ ẩm, cảm biến lưu lượng" thuộc bài giảng Phần tử tự động trình bày về cảm biến áp suất chất lưu, cảm biến độ ẩm, cảm biến lưu lượng,... Với các bạn chuyên ngành Vật lý thì đây là tài liệu tham khảo hữu ích.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Phần tử tự động: Bài 7 - GV. Vũ Xuân Đức

Bài 7 CẢM BIẾN ĐỘ ẨM. CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG Môn học: PTTĐ 1 1 GV: Vũ Xuân Đức
* 4.3.3. Cảm biến áp suất dựa trên phép đo biến dạng Nguyên lý chung: dựa trên sự biến dạng đàn hồi của phần tử nhạy cảm với tác dụng của áp suất. Các phần tử biến dạng thường dùng là ống trụ, lò xo ống, xi phông và màng mỏng. a. Phần tử biến dạng kiểu ống trụ pr �1 �p r 1 1 k1 p ε 2 = � − ν � = k2 p 2 Y e �2 �Ye p áp suất cần đo; v hệ số Poatxông của vật liệu làm cảm biến biến dạng; Y mô đun Young (môđun biến dạng); r bán kính trong của ống; e chiều dày thành ống. Môn học: PTTĐ 2 2 GV: Vũ Xuân Đức
* b. Phần tử biến dạng kiểu lò xo ống 2 1 R2 b2 p 1 Y bh a2 2 p áp suất cần đo; a,b các bán kính trục ôvan tiết diện v hệ số Poatxông của vật liệu làm lò xo ống; Y mô đun Young (môđun biến dạng); η = Rh/a2 tham số của ống; R bán kính cong của lò xo α,β hệ số phụ thuộc hình dạng tiết h chiều dày thành ống. diện ống. Môn học: PTTĐ 3 3 GV: Vũ Xuân Đức
* Có thể xác định áp suất bằng cách đo lực tác dụng tại đầu ra lò xo FT = k1 p FN = k2 p F = FT2 + FN2 = kp Giá trị k1, k2 là hàm số của a,b,h,R, γ ,v và đối với mỗi lòxo ống là các giá trị hằng số Lòxo ống chế tạo bằng: đồng thau: có thể đo áp suất dưới 5 MPa, hợp kim nhẹ hoặc thép: dưới 1000 MPa, thép gió: trên 1000 Mpa Môn học: PTTĐ 4 4 GV: Vũ Xuân Đức
* c. Phần tử biến dạng kiểu màng Màng dùng để đo áp suất được chia ra màng đàn hồi và màng dẻo. Màng đàn hồi dùng để đo áp suất lớn, có dạng phẳng hoặc có uốn nếp được chế tạo bằng thép hoặc đồng thau m ỏng Màng dẻo dùng để đo áp suất nhỏ, được chế tạo từ vải, cao su có tính co giãn đàn hồi cao. 2R Z 2R Z Môn học: PTTĐ 5 5 GV: Vũ Xuân Đức
* • Màng đàn hồi phẳng: Độ võng của tâm màng phẳng: 4 3 R z= 16 ( 1 − ν 2 ) Y .h 3 p R bán kính của màng; h độ dày của màng. Với màng phẳng, độ phi tuyến khá lớn khi độ võng lớn, do đó thường chỉ sử dụng trong một phạm vi hẹp của độ dịch chuyển của màng. Môn học: PTTĐ 6 6 GV: Vũ Xuân Đức
* • Màng đàn uốn nếp: Độ võng của tâm màng : 2 R z= p 4S S là độ căng của màng, phụ thuộc hình dạng và bề dày của màng. Màng đàn uốn nếp có đặc tính phi tuy ến nhỏ hơn màng phẳng nên có thể sử dụng với độ võng lớn hơn màng phẳng. Môn học: PTTĐ 7 7 GV: Vũ Xuân Đức
* •Các bộ biến đổi Môn học: PTTĐ 8 8 GV: Vũ Xuân Đức
* 4.4.1. Các khái niệm: Độ ẩm tuyệt đối (ρ h): là khối lượng hơi nước (g) có trong một đơn vị thể tích của một hỗn hợp khí nào đó (m3) chứa nó. G r h = h , g / m3 V Đối với không khí, hơi nước trong không khí có thể coi là lý tưởng nên: ph rh = , g / m3 Rh .T ph áp suất của hơi nước trong không khí ch ưa bão hoà, N/m Rh hằng số của hơi nước, Rh=0,462 J/g.oK T – Nhiệt độ tuyệt đối của không khí ẩm, tức cũng là nhiệt độ của hơi nước, oK Độ ẩm tuyệt đối càng cao thì áp suất hơi nước càng lớn Môn học: PTTĐ 9 9 GV: Vũ Xuân Đức
* Độ ẩm cực đại (ρ max): là khối lượng hơi nước bão hòa có trong một đơn vị thể tích hỗn hợp khí. Đây chính là khối lượng riêng của hơi nước bão hòa trong hỗn hợp khí, tính theo đơn v ị g/m3 Hỗn hợp khí ở một điều kiện nhất định được gọi là bão hòa hơi nước nếu lượng hơi nước trong đó đã đạt tối đa, nếu lượng hơi ẩm lớn hơn thì ngay lập tức lượng hơi nước thừa này sẽ ngưng tụ thành nước. Điều kiện (nhiệt độ, áp suất) mà tại đó hơi nước bão hòa, nghĩa là hơi nước bắt đầu ngưng tụ thành chất lỏng, được gọi là điểm sương Môn học: PTTĐ 10 10 GV: Vũ Xuân Đức
* Độ ẩm tương đối ( ): là tỷ số giữa khối lượng nước trong một thể tích khí so với khối lượng nước trên cùng thể tích đó khi hơi nước bão hòa. Đây chính là tỉ số phần trăm giữa độ ẩm tuyệt đối và độ ẩm cực đại của hỗn hợp khí ở cùng một điều kiện nhiệt độ và áp suất cho trước: rh j = ,% r max Một định nghĩa khác của độ ẩm tương đối là tỷ số giữa áp suất hơi nước hiện tại của bất kỳ một hỗn hợp khí nào có chứa hơi nước trên áp suất hơi nước bão hòa. p j = ,% h pmax Khi hơi nước bão hòa, hỗn hợp khí và hơi nước đạt đến điểm sương, độ ẩm tương đối bằng 100% Môn học: PTTĐ 11 11 GV: Vũ Xuân Đức
* Dùng hai nhiệt kế “khô” và “ướt” có thông số giống hết nhau Nhiệt kế “khô” đo nhiệt độ không khí của môi trường xung quanh. Nhiệt kế “ướt” đo nhiệt độ “ướt” ở trong bình có chứa hơi nước bay hơi từ một nguồn chứa nước cất. Phần tử cảm biến có thể cảm biến nhiệt dạng RTD hoặc nhiệt điện trở bán dẫn (Thermistor) Môn học: PTTĐ 12 12 GV: Vũ Xuân Đức
* Biểu đồ độ ẩm Môn học: PTTĐ 13 13 GV: Vũ Xuân Đức
* Ưu, nhược điểm của phương pháp đo độ ẩm theo biểu đồ độ ẩm Ưu điểm: Độ chính xác cao: khi khi đo độ ẩm trong dải 10100% ở nhiệt độ từ 0 60°C với độ phân giải cỡ 0,1% đạt độ chính xác ±2% Độ ổn định, tin cậy cao Nhược điểm: Thời gian đáp ứng chậm Chi phí cao Môn học: PTTĐ 14 14 GV: Vũ Xuân Đức
* Phương pháp này sử dụng cảm biến để đo điểm sương theo kiểu làm lạnh bề mặt ngưng. Môn học: PTTĐ 15 15 GV: Vũ Xuân Đức
* Khi biết được nhiệt độ điểm sương ta có thể xác định được độ ẩm tương đối. Môn học: PTTĐ 16 16 GV: Vũ Xuân Đức
* Bảng quan hệ nhiệt độ điểm sương – Độ ẩm tương đối (RH) Relative Humidity (%) Relative Humidity (%) Air Air Temperatur Temperatur e e [C] [C] 100 90 80 70 60 50 40 30 20 100 90 80 70 60 50 40 30 20 -20 -20,0 -21,2 -22,5 -24,0 -25,7 -27,7 -30,1 -33,1 -37,1 16 16,0 14,4 12,5 10,5 8,2 5,6 2,4 -1,6 -7,0 -18 -18,0 -19,2 -20,6 -22,1 -23,8 -25,9 -28,3 -31,3 -35,4 18 18,0 16,3 14,5 12,4 10,1 7,4 4,2 0,2 -5,3 -16 -16,0 -17,3 -18,6 -20,2 -22,0 -24,0 -26,5 -29,5 -33,7 20 20,0 18,3 16,4 14,4 12,0 9,3 6,0 1,9 -3,6 -14 -14,0 -15,3 -16,7 -18,3 -20,1 -22,1 -24,6 -27,8 -32,0 22 22,0 20,3 18,4 16,3 13,9 11,1 7,8 3,6 -2,0 -12 -12,0 -13,3 -14,7 -16,3 -18,2 -20,3 -22,8 -26,0 -30,3 24 24,0 22,3 20,3 18,2 15,7 12,9 9,6 5,3 -0,4 -10 -10,0 -11,3 -12,8 -14,4 -16,3 -18,4 -21,0 -24,3 -28,7 26 26,0 24,2 22,3 20,1 17,6 14,8 11,3 7,1 1,3 -8 -8,0 -9,3 -10,8 -12,5 -14,4 -16,6 -19,2 -22,5 -27,0 28 28,0 26,2 24,2 22,0 19,5 16,6 13,1 8,8 2,9 -6 -6,0 -7,4 -8,9 -10,6 -12,5 -14,7 -17,4 -20,7 -25,3 30 30,0 28,2 26,2 23,9 21,4 18,4 14,9 10,5 4,6 -4 -4,0 -5,4 -6,9 -8,7 -10,6 -12,9 -15,6 -19,0 -23,6 32 32,0 30,1 28,1 25,8 23,2 20,3 16,7 12,2 6,2 -2 -2,0 -3,4 -5,0 -6,7 -8,7 -11,0 -13,8 -17,2 -21,9 34 34,0 32,1 30,0 27,7 25,1 22,1 18,5 13,9 7,8 0 0,0 -1,4 -3,0 -4,8 -6,8 -9,2 -12,0 -15,5 -20,3 36 36,0 34,1 32,0 29,6 27,0 23,9 20,2 15,7 9,5 2 2,0 0,5 -1,1 -2,9 -4,9 -7,3 -10,2 -13,7 -18,6 38 38,0 36,1 33,9 31,6 28,9 25,7 22,0 17,4 11,1 4 4,0 2,5 0,9 -1,0 -3,1 -5,5 -8,4 -12,0 -16,9 40 40,0 38,0 35,9 33,5 30,7 27,6 23,8 19,1 12,7 6 6,0 4,5 2,8 0,9 -1,2 -3,6 -6,6 -10,3 -15,3 42 42,0 40,0 37,8 35,4 32,6 29,4 25,6 20,8 14,4 8 8,0 6,5 4,8 2,9 0,7 -1,8 -4,8 -8,5 -13,6 44 44,0 42,0 39,8 37,3 34,5 31,2 27,3 22,5 16,0 10 10,0 8,4 6,7 4,8 2,6 0,1 -3,0 -6,8 -11,9 46 46,0 43,9 41,7 39,2 36,3 33,0 29,1 24,2 17,6 12 12,0 10,4 8,7 6,7 4,5 1,9 -1,2 -5,0 -10,3 48 48,0 45,9 43,6 41,1 38,2 34,9 30,9 25,9 19,2 14 14,0 12,4 10,6 8,6 6,4 3,7 0,6 -3,3 -8,6 50 50,0 47,9 45,6 43,0 40,1 36,7 32,6 27,6 20,8 Môn học: PTTĐ 17 17 GV: Vũ Xuân Đức
* Ưu, nhược điểm của phương pháp đo độ ẩm theo nhiệt độ điểm sương Ưu điểm: Độ ổn định và độ chính xác rất cao: Độ ổn định, tin cậy cao Thời gian đáp ứng ngắn Dải đo rộng: đo độ ẩm tương đối và có thể được dùng để đo độ ẩm nhiều loại khí gas ở các áp suất khác nhau Nhược điểm: Chi phí cao Phức tạp Yêu cầu phải thường xuyên làm sạch gương để đảm bảo độ chính xác Môn học: PTTĐ 18 18 GV: Vũ Xuân Đức
* Ẩm kế điện dung sử dụng điện môi là màng mỏng polyme hoặc oxit kim loại, có khả năng hút ẩm. Điện dung của tụ thay đổi tỷ lệ với độ ẩm. Sự thay đổi điện dung điển hình là 0,2 0,5 pF tương ứng với 1% RH Môn học: PTTĐ 19 19 GV: Vũ Xuân Đức
* Biểu đồ quan hệ độ ẩm điện dung Môn học: PTTĐ 20 20 GV: Vũ Xuân Đức