CẢM BIẾN CÔNG NGHIỆP - CHƯƠNG 3 CẢM BIẾN ĐO NHIỆT ĐỘ

Chia sẻ: Nguyen Anh Tuan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:56

Thêm vào BST

Báo xấu

455
lượt xem 168
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nhiệt độ: • Nhiệt độ là đại lượng vật lý đặc trưng cho trạng thái nhiệt của vật chất ảnh hưởng rất lớn đến nhiều tính chất của vật chất → đo nhiệt độ đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp và nhiều lĩnh vực. • Đo nhiệt độ: gián tiếp, dựa vào sự phụ thuộc của tính chất vật liệu vào nhiệt độ. .1.2. Thang đo nhiệt độ a)Thang nhiệt độ động học: do Thomson Kelvin xây dựng trên cơ sở định luật nhiệt động học thứ hai: công trong chu trình Cacnô tỷ lệ với độ chênh nhiệt độ...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: CẢM BIẾN CÔNG NGHIỆP - CHƯƠNG 3 CẢM BIẾN ĐO NHIỆT ĐỘ

Chương 3 CẢM BIẾN ĐO NHIỆT ĐỘ 1. Khái niệm chung 2. Nhiệt kế giãn nở 3. Nhiệt kế điện trở 4. Cặp nhiệt ngẫu 5. Hỏa kế 6. Các loại nhiệt kế khác
1. Khái niệm chung 1.1. Nhiệt độ: • Nhiệt độ là đại lượng vật lý đặc trưng cho trạng thái nhiệt của vật chất ảnh hưởng rất lớn đến nhiều tính chất của vật chất → đo nhiệt độ đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp và nhiều lĩnh vực. • Đo nhiệt độ: gián tiếp, dựa vào sự phụ thuộc của tính chất vật liệu vào nhiệt độ.
1.2. Thang đo nhiệt độ a)Thang nhiệt độ động học: do Thomson Kelvin xây dựng trên cơ sở định luật nhiệt động học thứ hai: công trong chu trình Cacnô tỷ lệ với độ chênh nhiệt độ chứ không phụ thuộc chất đo nhiệt độ. - Điểm chuẩn: điểm tan của nước đá =273,15K. - Một độ K bằng độ chênh nhiệt độ ứng với 1% công trong chu trình Cacnô giữa điểm sôi của nước và điểm tan của nước đá ở áp suất bình thường.
1.2. Thang đo nhiệt độ • Quan hệ giữa nhiệt độ và công: Q T= .100 (K) Q100 − Q0 • Thang đo nhiệt độ tuyệt đối có tính chất thuần túy lý luận, không thể thể hiện được trên thực tế, nhưng thống nhất được đơn vị đo nhiệt độ (do không phụ thuộc chất đo). PV • Đối với chất khí lý tưởng: T = P (K) .100 100 V 100 − P V 0 0 ⇒ Nhiệt kế khí độ chính xác cao.
1.2. Thang đo nhiệt độ b) Thang Celsius : do Andreas Celsius thành lập (1742) . Đơn vị oC. điểm nước đá tan ⇒ 0oC • Điển chuẩn: điểm nước sôi ⇒ 100oC. • Nhận xét: - 1 oC = 1K. - T(oC) = T(K) – 273,15
1.2. Thang đo nhiệt độ c)Thang Fahrenheit: do Fahrenheit thành lập (1706). Đơn vị oF. Điểm nước đá tan ⇒ 32oF • Điểm chuẩn: ⇒ 212oF Điểm nước sôi • Quan hệ giữa oF và oC: T (o F)= 9 T (o C)+ 32 5
1.3. Nhiệt độ cần đo & nhiệt độ đo được • Nhiệt độ cần đo (Tx): nhiệt độ thực của môi trường. t − Tc = Tx − ke τ • Nhiệt độ đo được (Tc): nhiệt độ bộ phận cảm nhận của cảm biến. mc Với τ = • Xét cảm biến đo tiếp xúc (hình αA vẽ) ⇒ Sai số: ∆T = Tx - Tc ≠ 0. • Sai số∆T phụ thuộc: - Trao đổi nhiệt giữa cảm biến và môi trường đo. - Trao đổi nhiệt giữa bộ cảm biến và bên ngoài.
1.4. Phương pháp đo nhiệt độ a) Phương pháp đo tiếp xúc: khi đo, cảm biến tiếp xúc với môi trường đo, phép đo dựa trên các hiện tượng: + Giản nở của vật liệu. + Biến đổi trạng thái của vật liệu. + Thay đổi điện trở của vật liệu. + Hiệu ứng nhiệt điện.
1.4. Phương pháp đo nhiệt độ b) Phương pháp đo không tiếp xúc: khi đo cảm biến không tiếp xúc với môi trường đo, phép đo dựa vào sự phụ thuộc của bức xạ nhiệt của môi trường đo vào nhiệt độ: + Đo bằng hỏa kế bức xạ. + Đo bằng hỏa kế quang.
2. Nhiệt kế giãn nở 2.1. Nguyên lý đo: dựa vào sự giãn nở (hoặc co lại) của vật liệu khi nhiệt độ tăng (hoặc giảm). • Thể tích: V (t ) = V0 (1 + α v t ) t - nhiệt độ • Chiều dài: l (t ) = l0 (1 + α l t )
2.2. Nhiệt kế giãn nở dùng chất rắn • Nhiệt kế gốm - kim loại (Dilatomet): 1. Thanh gốm 2. Ống kim loại Nguyên lý: t tăng → ∆t: • Thanh gốm giản nở :∆lg Ống kim loại giản nở: ∆lk ∆lk >∆lg ⇒ đầu A của thanh gốm dịch chuyển sang phải: ∆l = ∆lk -∆lg = f(∆t) → đo ∆l ⇒t.
2.3. Nhiệt kế giãn nở dùng chất rắn • Nhiệt kế kim loại - kim loại: 1. Kim loại 1: α1 2. Kim loại 2: α2 < α1 Cấu tạo - Nguyên lý: t tăng ∆t → các thanh giản nở với ∆l1 >∆l2 ⇒ do hai thanh liên kết với nhau → uốn cong → đầu A dịch chuyển: ∆l = ∆l1 -∆l2 = f(∆t) → đo ∆l ⇒t.
2.3. Nhiệt kế giãn nở dùng chất rắn • Đặc điểm: - Cấu tạo đơn giản. - Rẻ tiền. - Tuổi thọ cao. • Ứng dụng: Đo nhiệt độ < 700oC. - - Chuyển mạch (rơle nhiệt)
2.4. Nhiệt kế giãn nở chất lỏng - Vỏ thuỷ tinh có αtt =2.10 -5/oC - Thủy ngân có αHg =18.10-5/oC Hoặc dầu, rượu, cồn …. • Khi t tăng ∆t → chất lỏng giản nở 1. ∆V. 2. 3. Chất lỏng từ bình nhiệt dâng lên ống mao dẫn một khoảng: ∆h=f(∆V) = f(∆t) → đo ∆h ⇒t.
2.4. Nhiệt kế giãn nở chất lỏng • Đặc điểm: - Cấu tạo đơn giản. - Rẽ tiền. - Độ chính xác tương đối cao. - Khó biến đổi thành tín hiệu điện. - Ứng dụng: Đo nhiệt độ từ - 50 ÷ 600oC. - - Chuyển mạch (rơle nhiệt)
3. Nhiệt kế điện trở 3.1. Nguyên lý đo: dựa vào sự thay đổi điện trở của vật liệu khi nhiệt độ thay đổi: R (T )= R 0 . f (T − T 0 ) Ví dụ cảm biến kim loại: ( ) R(T) = R0 1+ AT + BT2 + CT3 Đo R(T) ⇒ T
3.2. Nhiệt kế điện trở kim loại a) Cấu tạo: chế tạo bằng điện trở kim loại. - Loại điện trở dây quấn:
3.2. Nhiệt kế điện trở kim loại • Vật liệu Thông số Pt Ni Cu W Tf (oC) 1769 1453 1083 3380 λ (WoC-1m-1) 73 90 400 120 ρ x108 (Ωm) 10,6 10 1,72 5,52 αR x103 (oC-1) 3,9 4,7 3,9 4,5 ρ100 / ρ0 1,385 1,617 - - -200 ÷ 1000 < 250 Tlàm việc (oC) < 180 < 1600 Tính bền nhiệt Bền Kém bền Kém bền Bền Tính ổn định Cao Thấp Thấp Thấp Độ tuyến tính - - Cao Cao
3.2. Nhiệt kế điện trở kim loại Nhiệt kế bề mặt: - 1. Điện trở 2. Tấm vật liệu cách điện - Tính chất Ni Ni – Fe Pt Độ nhạy nhiệt αR.103 (oC-1) ~ 5,0 ~ 5.0 ~ 4,0 - 195÷260 - 195÷ 260 - 260÷ 1400 Khoảng n.độ làm việc (oC)
3.2. Nhiệt kế điện trở kim loại • Nguyên lý làm việc: dựa trên sự thay đổi điện trở: ( ) R (T ) = R0 1 + AT + BT + CT 2 3 Khi biến thiên ∆T nhỏ: R(T + ∆T ) = R(T )(1 + α RT ) 1 dR Hệ số: α R = . → Hệ số nhiệt điện trở R dT 1 dR 1 dρ 1 dl 1 ds αR = . =. +. −. R dT ρ dT l dT s dT