KỸ THUẬT CẢM BIẾN - THS NGUYỄN THỊ LAN HƯƠNG

Chia sẻ: Nguyenquangthang Thang | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

Thêm vào BST

Báo xấu

569
lượt xem 278
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung giảng dạy: Khái niệm cảm biến và xu hướng phát triển. Đặc tính lỹ thuật của cảm biến. Các kỹ thuật cảm biến cơ bản dùng trong công nghiệp . Nguyên lý và hiệu ứng vật lý của các chuyển đổi sơ cấp. Ứng dụng các chuyển đổi sơ cấp cho việc đo các đại lượng vật lu, thiết bị và cảm biến đo, đo nhiệt độ, đo áp suất, đo lưu lượng, ...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: KỸ THUẬT CẢM BIẾN - THS NGUYỄN THỊ LAN HƯƠNG

K thu t c m bi n TS. Nguy n Th Lan Hương B môn K thu t o và Tin h c Công nghi p
Tài li u tham kh o [1] Các b c m bi n trong k thu t o lư ng và i u khi n, Nhà XB Khoa h c K thu t (2001), Ch biên t p PGS.TS. Lê Văn Doanh [2]C m bi n, Nhà XB Khoa h c k thu t (2000), Phan Qu c Phô, Nguy n c Chi n [3] Process/Industrial Instruments and Controls Handbook, Mc GRAW-Hill (1999), Gregory K.McMillan; Douglas M. Considine, 2
N i dung gi ng d y • Khái ni m c m bi n và xu hư ng phát tri n • c tính k thu t c a c m bi n • Các k thu t c m bi n cơ b n dùng trong công nghi p – Nguyên lý và hi u ng v t lý c a các chuy n i sơ c p • ng d ng các chuy n i sơ c p cho vi c o các i lư ng v t lý- thi t b và c m bi n o – o nhi t – o áp su t, o lưu lư ng – o t i tr ng – om c – ot c ng cơ – o gia t c chuy n ng 3
Chương 1. Khái ni m và các c tính k thu t c a c m bi n • Sơ các c m bi n trong công nghi p 4
Phân lo i C m bi n • Theo nguyên lý ho t ng – Chuy n i i n tr – Chuy n i i nt – Chuy n i nhi t i n – Chuy n i i n t và ion – Chuy n i hóa i n – Chuy n i tĩnh i n – Chuy n i lư ng t • Theo kích thích: quang, cơ h c, âm h c… • Theo tính năng • Theo ng d ng • Theo mô hình thay th : Tích c c và th ng 5
VÝ dô vÒ c¶m biÕn thô ®éng ¹i l−îng Th«ng sè biÕn ®æi VËt liÖu lµm c¶m biÕn NhiÖt ®é iÖn trë suÊt Kim lo¹i : platine, nickel, ®ång, chÊt b¸n dÉn NhiÖt ®é rÊt thÊp H»ng sè ®iÖn m«i Thuû tinh iÖn trë suÊt Hîp kim niken vµ silic m¹ BiÕn d¹ng Hîp kim s¾t tõ é tõ thÈm VÞ trÝ iÖn trë suÊt Tõ trë Tõ th«ng cña bøc x¹ iÖn trë suÊt B¸n dÉn quang é Èm iÖn trë suÊt Chlorure de lithium H»ng sè ®iÖn m«i Hîp kim polymere Møc H»ng sè ®iÖn m«i C¸ch ®iÖn láng 6
VÝ dô vÒ c¶m biÕn tÝch cùc ¹i l−îng vËt lý cÇn ®o HiÖu øng sö dông TÝn hiÖu ra Lùc ¸p ®iÖn ¸p suÊt iÖn tÝch Gia tèc NhiÖt ®é NhiÖt ®iÖn iÖn ¸p Tèc ®é (vËn tèc) C m øng ®iÖn tõ iÖn ¸p VÞ trÝ HiÖu øng Hall iÖn ¸p Hoa quang iÖn tÝch Tõ th«ng bøc x¹ quang Ph¸t x¹ quang Dßng ®iÖn HiÖu øng quang ¸p iÖn ¸p HiÖu øng quang ®iÖn tõ iÖn ¸p 7
c i m c a các phương pháp o các i lư ng không in c. C¸c lo¹i c¶m biÕn hay ®−îc sö dông trong c«ng nghiÖp vµ d©n dông C¶m biÕn ®o nhiÖt ®é (37,29%*) C¶m biÕn ®o vÞ trÝ (27,12%*) C¶m biÕn ®o di chuyÓn (16,27%*) C¶m biÕn ®o ¸p suÊt (12,88%*) C¶m biÕn ®o l−u l−îng (1,36%*) C¶m biÕn ®o møc (1,2%*) C¶m biÕn ®o lùc (1,2%*) C¶m biÕn ®o ®é Èm (0,81%*) *: XÕp theo sè l−îng c¸c lo¹i c¶m biÕn b¸n ®−îc t¹i Ph¸p n¨m 2002 8
c i m c a các phương pháp o các i lư ng không in d. C¸c lÜnh vùc øng dông Xe h¬i : (38%*) S¶n xuÊt c«ng nghiÖp: (20%*) §iÖn gia dông : (11%*) V¨n phßng: (9%*) Y tÕ: (8%*) An toµn: (6%*) M«i tr−êng: (4%*) N«ng nghiÖp: (4%*) *: XÕp theo sè l−îng c¸c lo¹i c¶m biÕn b¸n ®−îc t¹i Ph¸p n¨m 2002 9
Sơ chuy n i gi a các i lư ng - các lo i c m bi n 1 Encoder U, I 2 BiÕn trë T Tr−ît T (L,U) (R, U) Di chuyÓn kÝch th−íc 3 §iÖn (L) R c¶m T ( δ, L) T 4 §iÖn (L, U) dung T (L,C) L T (L,Μ) 5 ¸p ®iÖn T (M,U) 6 §iÖn trë lùc c¨ng T (M,R) Khèi l−îng C lùc (M) 7 T (C, U) ¸p tõ T (M,L) 8 NhiÖt T (M,t) ®iÖn T (t,U) NhiÖt 9 NhiÖt ®é T ®iÖn trë T (t,R) (Ls,t) Quang 10 T (t,Φ) ®iÖn T (Φ,U) Quang 11 T Quang (M,Φ) ®iÖn trë T (Φ,R) 10 T (L,Φ)
Bi n i gi a các i lư ng ( i n) c a tín hi u- Bi n i th ng nh t hóa 11
4. C¸c d¹ng biÕn ®æi chuÈn ho¸ th−êng gÆp Hoµ hîp t¶i gi÷a c¶m biÕn vµ m¹ch ®o CÊp nguån cho c¶m biÕn thô ®«ng TuyÕn tÝnh ho¸ ®Æc tÝnh phi tuyÕn cña c¶m biÕn TuyÕn tÝnh ho¸ tÝn hiÖu ra cña m¹nh ®o (VD cÇu Wheastone) KhuyÕch ®¹i tÝn hiÖu ra cña c¶m biÕn Läc nhiÔu t¸c ®éng lªn tÝn hiÖu ra cña c¶m biÕn KhuyÕch ®¹i ®o l−êng ®Ó triÖt tiªu hoÆc lµm gi¶m c¸c nhiÔu t¸c ®éng (®iÖn ¸p ký sinh vµ dßng ®iÖn rß trªn ®−êng truyÒn) 12
Vn c a b th ng nh t hoá Thích ng v tr kháng tuy n tính hoá Th ng nh t Signal C m biên Hoá c m bi n C m biên th ng Khu ch i Chu n hoá tín Th ng nh t hoá Signal Tín hi u C m bi n hi u C m bi n c m bi n ã th ng nh t th ng hoá 13
Ví d Thèng nhÊt hãa tÝn hiÖu ChuyÓn ®æi /tÝn hiÖu KhuÕch ®¹i, tuyÕn tÝnh ho¸ CÆp nhiÖt ngÉu vµ bï ®Çu tù do Nguån nu«I, cÊu h×nh 4 d©y NhiÖt ®iÖn trë RTD vµ 3 d©y, tuyÕn tÝnh hãa Nguån ®iÖn ¸p cung cÊp C¶m biÕn ®iÖn trë cho cÇu, cÊu h×nh vµ lùc c¨ng tuyÕn tÝnh ho¸ §Êt chung KhuÕch ®¹i c¸ch ly ThiÕt bÞ DAQ hoÆc ®Þªn ¸p cao (c¸ch ly quang) C¸c t¶I yªu cÇu chuyÓn R¬le ®iÖn c¬ hoÆc r¬le m¹ch xoay chiÒu hoÆc b¸n dÉn dßng ®iÖn lín C¸c tÝn hiÖu víi Läc th«ng thÊp nhiÔu tÇn sè cao 14
Hoà h p tr kháng Ngu n áp R2 VO = Vi . R1+R2 R2 R1 Vi 0 M t chu i o có th coi là m t T i o lư ng Ngu n phân áp ki u m ch l p l i Ngu n dòng R2 R1 R2 VO = Vi . R1+R2 Vi ti o Z1
Hoà h p tr kháng Ngu n i n tích khu ch i i n tích i n tích ư c ưa vào m t t i n không i Cr, khi tích lu vào t t o ra m t i n áp trên c c c a t i n t l v i i n tích n p vào Khu ch i o lư ng M ch vào vi sai M ch vào vi sai 16
Thông s k thu t c a c m bi n • D i o, ng−ìng nh¹y vµ ph©n gi i kh¶ n¨ng ph©n ly • §é nh¹y vµ TÝnh tuyÕn tÝnh cña thiÕt bÞ • Sai sè hay ®é chÝnh x¸c • §Æc tÝnh ®éng • Mét sè th«ng sè kh¸c nh−: c«ng suÊt tiªu thô, tr kh¸ng, kÝch th−íc, träng l−îng cña thiÕt bÞ 17
4.2.1. nh y Phương trinh cơ b n Y= F(X,a,b,c...) ∂F/∂X - é nh¹y víi x (Sensibility) ∂F/∂a - é nh¹y cña yÕu tè anh h−ëng a hay nhiÔu ∆F/∆X = KXt- é nh¹y theo X ë Xt hay ng−êi ta cßn ký hiÖu lµ S Khi K=const -> X,Y lµ tuyÕn tÝnh. K=f(X) -> X, Y lµ kh«ng tuyÕn tÝnh - > sai sè phi tuyÕn. ViÖc x¸c ®Þnh K b»ng thùc nghiÖm gäi lµ kh¾c ®é thiÕt bÞ ®o. Víi mét gi¸ trÞ cña X cã thÓ cã c¸c gi¸ trÞ Y kh¸c nhau, hay K kh¸c nhau. dKXt/KXt –(Repeatability)ThÓ hiÖn tÝnh æn ®Þnh cña thiÕt bÞ ®o hay tÝnh lÆp l¹i cña thiÕt bÞ ®o . dKXt/KXt = dS/S=γs- Sai sè ®é nh¹y cña thiÕt bÞ ®o -> nh©n tÝnh. (Hysteresis) 18
nh y 19
Tr hay trơ c a thi t b (Hysteresis) 20