Báo cáo Đồ Án i Đề tài thiết kế thiết bị Đo nhiệt Độ nhiệt Độ, Độ Ẩm

Cấu tạo cặp nhiệt ngẫu Nguyên lý: Hiệu ứng thomson: với vật liệu đồng chất A, trên nó có hai điểm phân biệt khác nhau là M và N có nhiệt độ tương ứng là t1 và t2, thì giữa chúng sẽ xuất

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

  

-BÁO CÁO ĐỒ ÁN I

Đề tài: Thiết kế thiết bị đo nhiệt

độ nhiệt độ, độ ẩm

Giáo viên hướng dẫn: Đinh Thị Lan Anh

Nhóm sinh viên thực hiện:

Nhiệt điện loại R:

Nguyên lý định luật Plăng

Cấu tạo của hỏa kế quang học

Cấu tạo quang hỏa kế

1- Vật cần đo 2- thấu kính 3-vòng điều chỉnh 4- kính

mờ 5- bóng đèn 6- vòng điều chỉnh 7- kính đỏ 8- kính mắt 9-biến trở

c) Hỏa quang kế bức xạ

Hỏa quang kế bức xạ dựa trên nguyên tắc bức xạ ánh sáng Thiết bị sẽ đo năng lượng bức

xạ nguồn nhiệt phát ra ( EBX ) Năng lượng ấy làm nóng cặp nhiệt và phát ra sức điệnđộng nhiệt điện:

ET = KT EBX = KT 𝜎𝑇 T4 với 𝜎𝑇 là hệ số bức xạ tuyệt

đối Cấu tạo của bộ phận thu năng lượng bức xạ

Cấu tạo bộ phận thu năng lượng bức xạ

4- Bộ phân thu năng lượng 5- Dụng cụ đo thứ cấp

d) Hỏa quang kế màu sắc

Nhiệt độ ánh sáng phụ thuộc vào bức sóng ánh sáng Bước sóng của ánh sáng phát racàng giảm khi nhiệt độ càng tăng (ở nhiệt độ thấp đối tượng phát ra ánh sáng đỏ, nhiệt độcao phát ra ánh xanh đến tím) So sánh cường độ ánh sáng xanh và đỏ ta có thể suy ranhiệt độ của đối tượng Ta lần lượt cho ánh sáng xanh và đỏ của chùm sáng phát ra bởiđối tượng (thông qua hai bộ lọc xanh và đỏ) Cường độ ánh sáng xanh và đỏ được chiacho nhau và tỷ số giữa hai cường độ ấy cho phép suy ra nhiệt độ

Sự phụ thuộc của nhiệt độ với bức sóng

Nguyên lý định luật Plăng

Cấu tạo của hỏa kế quang học

Cấu tạo quang hỏa kế

1- Vật cần đo 2- thấu kính 3-vòng điều chỉnh 4- kính

mờ 5- bóng đèn 6- vòng điều chỉnh 7- kính đỏ 8- kính mắt 9-biến trở

c) Hỏa quang kế bức xạ

Hỏa quang kế bức xạ dựa trên nguyên tắc bức xạ ánh sáng Thiết bị sẽ đo năng lượng bức

xạ nguồn nhiệt phát ra ( EBX ) Năng lượng ấy làm nóng cặp nhiệt và phát ra sức điệnđộng nhiệt điện:

ET = KT EBX = KT 𝜎𝑇 T4 với 𝜎𝑇 là hệ số bức xạ tuyệt

đối Cấu tạo của bộ phận thu năng lượng bức xạ

Cấu tạo cặp nhiệt ngẫu

Nguyên lý:

Hiệu ứng thomson: với vật liệu đồng chất A, trên nó có hai điểm phân biệt khác nhau là M

và N có nhiệt độ tương ứng là t1 và t2, thì giữa chúng sẽ xuất hiện một suất điện động

𝑡2

𝑡1

Trong đó 𝛿 là hệ số vật liệu thomson cho trước

Hiệu ứng Peltier: hai vật liệu A và B khác nhau tiếp xúc với nhau tại một điểm nào đó thì xuất hiện môt suất điện động 𝑒𝐴𝐵(𝑡)

Hiệu ứng seebeck: kết hợp hai hiệu úng trên xuất hiện suất điện động nhiệt điện

Công thức sấp xỉ:

𝐸𝑇 = 𝐾𝑇(𝑡𝑛ó𝑛𝑔 − 𝑡𝑙ạ𝑛ℎ)

𝐸𝑇 : sức điện động nhiệt ngẫu

𝐾𝑇: độ nhạy của cặp nhiệt

(𝜇𝑉/℃) Phân loại nhiệt điện:

Có khá nhiều loại nhiệt điện, tùy theo nhu cầu và nhiệt độ môi trường đo mà sẽ có loạiphù hợp Cấu tạo và nguyên lý hoạt động về cơ bản các loại nhiệt điện đều giống nhau.Điểm khác nhau duy nhất là vật liệu của 2 que kim loại mà người ta dùng để chế tạo nhiệtngẫu

Nhiệt điện loại J:

Loại thermocouple này được gia công từ 2 vật liệu là Fe – Co, thang đo của loại này max1200º C

Nhiệt điện loại K:

Đây là loại nhiệt ngẫu được sử dụng phổ biến nhất vì giá thành tương đối rẻ Đồng thờithang đo của loại này max là 1200ºC Loại này được chế tạo từ là Cr và Al

Nhiệt điện loại S:

Loại này có thang đo nhiệt độ khá cao, nhiệt độ tối đa có thể chịu được lên đến là1600ºC Loại nhiệt ngẫu này có phần vỏ bảo vệ làm bằng sứ nên có thể chịu được nhiệt

độ cao

Cấu tạo bộ phận thu năng lượng bức xạ

4- Bộ phân thu năng lượng 5- Dụng cụ đo thứ cấp

d) Hỏa quang kế màu sắc

Nhiệt độ ánh sáng phụ thuộc vào bức sóng ánh sáng Bước sóng của ánh sáng phát racàng giảm khi nhiệt độ càng tăng (ở nhiệt độ thấp đối tượng phát ra ánh sáng đỏ, nhiệt độcao phát ra ánh xanh đến tím) So sánh cường độ ánh sáng xanh và đỏ ta có thể suy ranhiệt độ của đối tượng Ta lần lượt cho ánh sáng xanh và đỏ của chùm sáng phát ra bởiđối tượng (thông qua hai bộ lọc xanh và đỏ) Cường độ ánh sáng xanh và đỏ được chiacho nhau và tỷ số giữa hai cường độ ấy cho phép suy ra nhiệt độ

Sự phụ thuộc của nhiệt độ với bức sóng

Loại này được làm bằng 2 kim loại quý là Platinium (bạch kim) và Rhodium với thang đomax là 1760ºC

Nhiệt điện loại B:

Giống như thermocouple loại S và R, nhiệt ngẫu loại B cũng được chế tạo từ bạch kim vàRhodium Vì tỷ lệ thành phần của 2 kim loại này cao hơn nên loại này có thể đo đượcmax 1820ºC

Nhiệt điện loại W5:

Là loại thermocouple có thể đo chịu được nhiệt độ cao nhất trong các loại nhiệt điện.Loại W5 này có thang đo max là 2310ºC Nhiệt ngẫu này bao gồm một vonfram cựcdương chứa 3% rheni và cực âm vonfram chứa 25% rheni

Cảm biến bán dẫn được làm từ chất bán dẫn và hoạt động dựa trên mức độ phân cực của các lớp P-N tuyến tính với nhiệt độ môi trường

Ưu điểm: Rẽ tiền, dễ chế tạo, độ nhạy cao, chống nhiễu tốt, mạch xử lý đơn

giản Khuyết điểm: Không chịu nhiệt độ cao, kém bền

Thường dùng: Đo nhiệt độ không khí, dùng trong các thiết bị đo, bảo vệ các mạch điện tử Dải đo: -50 – 150 ℃

1.2 Đo không tiếp xúc

a) Nguyên lý hoạt động chung

Nguyên lý đo nhiệt độ bằng hỏa quang kế dựa trên sự bức xạ nhiệt khi các vật trao đổinhiệt độ để xác định nhiệt độ Cảm biến hỏa quang kế sử dụng nguyên lý rằng bất kỳ mộtvật nào sau khi nhận nhiệt thì cũng có một phần nhiệt năng chuyển đổi thành năng lượngbức xạ, số lượng được chuyển đổi đó có quan hệ với nhiệt độ, từ năng lượng bức xạngười ta sẽ biết được nhiệt độ của vật

Hỏa quang kế được chia làm 3 loại chính: Hỏa quang kế bức xạ, hỏa quang kế quang học

và hỏa quang kế màu sắc

b) Hỏa quang kế quang học

Hoả kế quang điện chế tạo dựa trên định luật Plăng Nguyên tắc đo nhiệt độ bằng hoả kếquang học là so sánh cường độ sáng của vật cần đo và độ sáng của một đèn mẫu ở trongcùng một bước sóng nhất định và theo cùng một hướng Khi độ sáng của chúng bằngnhau thì nhiệt độ của chúng bằng nhau

Nguyên lý: Điện trở của kim loại thay đổi theo sự thay đổi nhiệt độ.

a) Nhiệt điện trở kim loại

Quan hệ giữa nhiệt độ và trở

kháng:

𝑅 = 𝑅0(1 + 𝛼1𝑇 + 𝛼2𝑇2 + 𝛼3𝑇3 + ⋯ )Nhiệt kế nhiệt điện trở thường dùng trong công nghiệp, thường được chế tạo bằng Pt, dây đồng, dây Ni và có ký hiệu là: Pt-100, Cu-100, Ni-100

Thermistor chỉ tuyển tính trong khoảng nhiệt độ nhất định 50-150D.C do vậy người ta ítdùng để dùng làm cảm biến đo nhiệt

Cấu tạo: Gồm hai thanh kim loại khác nhau hàn nối với nhau một đầu, điểm hàn đấy gọi

Nguyên lý: Điện trở của kim loại thay đổi theo sự thay đổi nhiệt độ.

a) Nhiệt điện trở kim loại

Quan hệ giữa nhiệt độ và trở

kháng:

𝑅 = 𝑅0(1 + 𝛼1𝑇 + 𝛼2𝑇2 + 𝛼3𝑇3 + ⋯ )Nhiệt kế nhiệt điện trở thường dùng trong công nghiệp, thường được chế tạo bằng Pt, dây đồng, dây Ni và có ký hiệu là: Pt-100, Cu-100, Ni-100

Thermistor chỉ tuyển tính trong khoảng nhiệt độ nhất định 50-150D.C do vậy người ta ítdùng để dùng làm cảm biến đo nhiệt

Cấu tạo: Gồm hai thanh kim loại khác nhau hàn nối với nhau một đầu, điểm hàn đấy gọi

là điểm công tác, hai đầu còn đầu còn lại để tự do

Loại này được làm bằng 2 kim loại quý là Platinium (bạch kim) và Rhodium với thang đomax là 1760ºC.

Nhiệt điện loại B:

Giống như thermocouple loại S và R, nhiệt ngẫu loại B cũng được chế tạo từ bạch kim vàRhodium Vì tỷ lệ thành phần của 2 kim loại này cao hơn nên loại này có thể đo đượcmax 1820ºC

Nhiệt điện loại W5:

Là loại thermocouple có thể đo chịu được nhiệt độ cao nhất trong các loại nhiệt điện.Loại W5 này có thang đo max là 2310ºC Nhiệt ngẫu này bao gồm một vonfram cựcdương chứa 3% rheni và cực âm vonfram chứa 25% rheni

Cảm biến bán dẫn được làm từ chất bán dẫn và hoạt động dựa trên mức độ phân cực của các lớp P-N tuyến tính với nhiệt độ môi trường

Ưu điểm: Rẽ tiền, dễ chế tạo, độ nhạy cao, chống nhiễu tốt, mạch xử lý đơn

giản Khuyết điểm: Không chịu nhiệt độ cao, kém bền

Thường dùng: Đo nhiệt độ không khí, dùng trong các thiết bị đo, bảo vệ các mạch điện tử Dải đo: -50 – 150 ℃

1.2 Đo không tiếp xúc

a) Nguyên lý hoạt động chung

Nguyên lý đo nhiệt độ bằng hỏa quang kế dựa trên sự bức xạ nhiệt khi các vật trao đổinhiệt độ để xác định nhiệt độ Cảm biến hỏa quang kế sử dụng nguyên lý rằng bất kỳ mộtvật nào sau khi nhận nhiệt thì cũng có một phần nhiệt năng chuyển đổi thành năng lượngbức xạ, số lượng được chuyển đổi đó có quan hệ với nhiệt độ, từ năng lượng bức xạngười ta sẽ biết được nhiệt độ của vật

Hỏa quang kế được chia làm 3 loại chính: Hỏa quang kế bức xạ, hỏa quang kế quang học

và hỏa quang kế màu sắc

b) Hỏa quang kế quang học

Hoả kế quang điện chế tạo dựa trên định luật Plăng Nguyên tắc đo nhiệt độ bằng hoả kếquang học là so sánh cường độ sáng của vật cần đo và độ sáng của một đèn mẫu ở trongcùng một bước sóng nhất định và theo cùng một hướng Khi độ sáng của chúng bằngnhau thì nhiệt độ của chúng bằng nhau

Nguyên lý định luật Plăng

Cấu tạo của hỏa kế quang học

Cấu tạo quang hỏa kế

1- Vật cần đo 2- thấu kính 3-vòng điều chỉnh 4- kính

mờ 5- bóng đèn 6- vòng điều chỉnh 7- kính đỏ 8- kính mắt 9-biến trở

c) Hỏa quang kế bức xạ

Hỏa quang kế bức xạ dựa trên nguyên tắc bức xạ ánh sáng Thiết bị sẽ đo năng lượng bức

xạ nguồn nhiệt phát ra ( EBX ) Năng lượng ấy làm nóng cặp nhiệt và phát ra sức điệnđộng nhiệt điện:

ET = KT EBX = KT 𝜎𝑇 T4 với 𝜎𝑇 là hệ số bức xạ tuyệt

đối Cấu tạo của bộ phận thu năng lượng bức xạ

Nguyên lý: Điện trở của kim loại thay đổi theo sự thay đổi nhiệt độ.

a) Nhiệt điện trở kim loại

Quan hệ giữa nhiệt độ và trở

kháng:

𝑅 = 𝑅0(1 + 𝛼1𝑇 + 𝛼2𝑇2 + 𝛼3𝑇3 + ⋯ )Nhiệt kế nhiệt điện trở thường dùng trong công nghiệp, thường được chế tạo bằng Pt, dây đồng, dây Ni và có ký hiệu là: Pt-100, Cu-100, Ni-100

Thermistor chỉ tuyển tính trong khoảng nhiệt độ nhất định 50-150D.C do vậy người ta ítdùng để dùng làm cảm biến đo nhiệt

Cấu tạo: Gồm hai thanh kim loại khác nhau hàn nối với nhau một đầu, điểm hàn đấy gọi

Cấu tạo cặp nhiệt ngẫu

Nguyên lý:

Hiệu ứng thomson: với vật liệu đồng chất A, trên nó có hai điểm phân biệt khác nhau là M

và N có nhiệt độ tương ứng là t1 và t2, thì giữa chúng sẽ xuất hiện một suất điện động

𝑡2

𝑡1

Trong đó 𝛿 là hệ số vật liệu thomson cho trước

Hiệu ứng Peltier: hai vật liệu A và B khác nhau tiếp xúc với nhau tại một điểm nào đó thì xuất hiện môt suất điện động 𝑒𝐴𝐵(𝑡)

Hiệu ứng seebeck: kết hợp hai hiệu úng trên xuất hiện suất điện động nhiệt điện

Công thức sấp xỉ:

𝐸𝑇 = 𝐾𝑇(𝑡𝑛ó𝑛𝑔 − 𝑡𝑙ạ𝑛ℎ)

𝐸𝑇 : sức điện động nhiệt ngẫu

𝐾𝑇: độ nhạy của cặp nhiệt

(𝜇𝑉/℃) Phân loại nhiệt điện:

Có khá nhiều loại nhiệt điện, tùy theo nhu cầu và nhiệt độ môi trường đo mà sẽ có loạiphù hợp Cấu tạo và nguyên lý hoạt động về cơ bản các loại nhiệt điện đều giống nhau.Điểm khác nhau duy nhất là vật liệu của 2 que kim loại mà người ta dùng để chế tạo nhiệtngẫu

Nhiệt điện loại J:

Loại thermocouple này được gia công từ 2 vật liệu là Fe – Co, thang đo của loại này max1200º C

Nhiệt điện loại K:

Đây là loại nhiệt ngẫu được sử dụng phổ biến nhất vì giá thành tương đối rẻ Đồng thờithang đo của loại này max là 1200ºC Loại này được chế tạo từ là Cr và Al

Nhiệt điện loại S:

Loại này có thang đo nhiệt độ khá cao, nhiệt độ tối đa có thể chịu được lên đến là1600ºC Loại nhiệt ngẫu này có phần vỏ bảo vệ làm bằng sứ nên có thể chịu được nhiệt

độ cao

Cấu tạo cặp nhiệt ngẫu

Nguyên lý:

Hiệu ứng thomson: với vật liệu đồng chất A, trên nó có hai điểm phân biệt khác nhau là M

và N có nhiệt độ tương ứng là t1 và t2, thì giữa chúng sẽ xuất hiện một suất điện động

𝑡2

𝑡1

Trong đó 𝛿 là hệ số vật liệu thomson cho trước

Hiệu ứng Peltier: hai vật liệu A và B khác nhau tiếp xúc với nhau tại một điểm nào đó thì xuất hiện môt suất điện động 𝑒𝐴𝐵(𝑡)

Hiệu ứng seebeck: kết hợp hai hiệu úng trên xuất hiện suất điện động nhiệt điện

Công thức sấp xỉ:

𝐸𝑇 = 𝐾𝑇(𝑡𝑛ó𝑛𝑔 − 𝑡𝑙ạ𝑛ℎ)

𝐸𝑇 : sức điện động nhiệt ngẫu

𝐾𝑇: độ nhạy của cặp nhiệt

(𝜇𝑉/℃) Phân loại nhiệt điện:

Có khá nhiều loại nhiệt điện, tùy theo nhu cầu và nhiệt độ môi trường đo mà sẽ có loạiphù hợp Cấu tạo và nguyên lý hoạt động về cơ bản các loại nhiệt điện đều giống nhau.Điểm khác nhau duy nhất là vật liệu của 2 que kim loại mà người ta dùng để chế tạo nhiệtngẫu

Nhiệt điện loại J:

Loại thermocouple này được gia công từ 2 vật liệu là Fe – Co, thang đo của loại này max1200º C

Nhiệt điện loại K:

Nguyên lý định luật Plăng

Cấu tạo của hỏa kế quang học

Cấu tạo quang hỏa kế

1- Vật cần đo 2- thấu kính 3-vòng điều chỉnh 4- kính

mờ 5- bóng đèn 6- vòng điều chỉnh 7- kính đỏ 8- kính mắt 9-biến trở

c) Hỏa quang kế bức xạ

Hỏa quang kế bức xạ dựa trên nguyên tắc bức xạ ánh sáng Thiết bị sẽ đo năng lượng bức

xạ nguồn nhiệt phát ra ( EBX ) Năng lượng ấy làm nóng cặp nhiệt và phát ra sức điệnđộng nhiệt điện:

ET = KT EBX = KT 𝜎𝑇 T4 với 𝜎𝑇 là hệ số bức xạ tuyệt

đối Cấu tạo của bộ phận thu năng lượng bức xạ

Loại này được làm bằng 2 kim loại quý là Platinium (bạch kim) và Rhodium với thang đomax là 1760ºC.

Nhiệt điện loại B:

Giống như thermocouple loại S và R, nhiệt ngẫu loại B cũng được chế tạo từ bạch kim vàRhodium Vì tỷ lệ thành phần của 2 kim loại này cao hơn nên loại này có thể đo đượcmax 1820ºC

Nhiệt điện loại W5:

Là loại thermocouple có thể đo chịu được nhiệt độ cao nhất trong các loại nhiệt điện.Loại W5 này có thang đo max là 2310ºC Nhiệt ngẫu này bao gồm một vonfram cựcdương chứa 3% rheni và cực âm vonfram chứa 25% rheni

Cảm biến bán dẫn được làm từ chất bán dẫn và hoạt động dựa trên mức độ phân cực của các lớp P-N tuyến tính với nhiệt độ môi trường

Ưu điểm: Rẽ tiền, dễ chế tạo, độ nhạy cao, chống nhiễu tốt, mạch xử lý đơn

giản Khuyết điểm: Không chịu nhiệt độ cao, kém bền

Thường dùng: Đo nhiệt độ không khí, dùng trong các thiết bị đo, bảo vệ các mạch điện tử Dải đo: -50 – 150 ℃

1.2 Đo không tiếp xúc

a) Nguyên lý hoạt động chung

Nguyên lý đo nhiệt độ bằng hỏa quang kế dựa trên sự bức xạ nhiệt khi các vật trao đổinhiệt độ để xác định nhiệt độ Cảm biến hỏa quang kế sử dụng nguyên lý rằng bất kỳ mộtvật nào sau khi nhận nhiệt thì cũng có một phần nhiệt năng chuyển đổi thành năng lượngbức xạ, số lượng được chuyển đổi đó có quan hệ với nhiệt độ, từ năng lượng bức xạngười ta sẽ biết được nhiệt độ của vật

Hỏa quang kế được chia làm 3 loại chính: Hỏa quang kế bức xạ, hỏa quang kế quang học

và hỏa quang kế màu sắc

b) Hỏa quang kế quang học

Hoả kế quang điện chế tạo dựa trên định luật Plăng Nguyên tắc đo nhiệt độ bằng hoả kếquang học là so sánh cường độ sáng của vật cần đo và độ sáng của một đèn mẫu ở trongcùng một bước sóng nhất định và theo cùng một hướng Khi độ sáng của chúng bằngnhau thì nhiệt độ của chúng bằng nhau

Nguyên lý định luật Plăng

Cấu tạo của hỏa kế quang học

Cấu tạo quang hỏa kế

1- Vật cần đo 2- thấu kính 3-vòng điều chỉnh 4- kính

mờ 5- bóng đèn 6- vòng điều chỉnh 7- kính đỏ 8- kính mắt 9-biến trở

c) Hỏa quang kế bức xạ

Hỏa quang kế bức xạ dựa trên nguyên tắc bức xạ ánh sáng Thiết bị sẽ đo năng lượng bức

xạ nguồn nhiệt phát ra ( EBX ) Năng lượng ấy làm nóng cặp nhiệt và phát ra sức điệnđộng nhiệt điện:

ET = KT EBX = KT 𝜎𝑇 T4 với 𝜎𝑇 là hệ số bức xạ tuyệt

đối Cấu tạo của bộ phận thu năng lượng bức xạ

Nguyên lý định luật Plăng

Cấu tạo của hỏa kế quang học

Cấu tạo quang hỏa kế

1- Vật cần đo 2- thấu kính 3-vòng điều chỉnh 4- kính

mờ 5- bóng đèn 6- vòng điều chỉnh 7- kính đỏ 8- kính mắt 9-biến trở

c) Hỏa quang kế bức xạ

Hỏa quang kế bức xạ dựa trên nguyên tắc bức xạ ánh sáng Thiết bị sẽ đo năng lượng bức

xạ nguồn nhiệt phát ra ( EBX ) Năng lượng ấy làm nóng cặp nhiệt và phát ra sức điệnđộng nhiệt điện:

ET = KT EBX = KT 𝜎𝑇 T4 với 𝜎𝑇 là hệ số bức xạ tuyệt

đối Cấu tạo của bộ phận thu năng lượng bức xạ

Nguyên lý định luật Plăng

Cấu tạo của hỏa kế quang học

Cấu tạo quang hỏa kế

1- Vật cần đo 2- thấu kính 3-vòng điều chỉnh 4- kính

mờ 5- bóng đèn 6- vòng điều chỉnh 7- kính đỏ 8- kính mắt 9-biến trở

c) Hỏa quang kế bức xạ

Hỏa quang kế bức xạ dựa trên nguyên tắc bức xạ ánh sáng Thiết bị sẽ đo năng lượng bức

xạ nguồn nhiệt phát ra ( EBX ) Năng lượng ấy làm nóng cặp nhiệt và phát ra sức điệnđộng nhiệt điện:

ET = KT EBX = KT 𝜎𝑇 T4 với 𝜎𝑇 là hệ số bức xạ tuyệt

đối Cấu tạo của bộ phận thu năng lượng bức xạ

CHƯƠNG 1 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO NHIỆT ĐỘ

Nhiệt kế kiểu đũa

- Kiểu bản hai kim loại: thường dùng làm rơle trong hệ thống tự động đóng ngắt tiếp điểm

Bảng 1.1 Độ giãn nở của vật liệu

Cấu tạo cặp nhiệt ngẫu

Nguyên lý:

Hiệu ứng thomson: với vật liệu đồng chất A, trên nó có hai điểm phân biệt khác nhau là M

và N có nhiệt độ tương ứng là t1 và t2, thì giữa chúng sẽ xuất hiện một suất điện động

𝑡2

𝑡1

Trong đó 𝛿 là hệ số vật liệu thomson cho trước

Hiệu ứng Peltier: hai vật liệu A và B khác nhau tiếp xúc với nhau tại một điểm nào đó thì xuất hiện môt suất điện động 𝑒𝐴𝐵(𝑡)

Hiệu ứng seebeck: kết hợp hai hiệu úng trên xuất hiện suất điện động nhiệt điện

Công thức sấp xỉ:

𝐸𝑇 = 𝐾𝑇(𝑡𝑛ó𝑛𝑔 − 𝑡𝑙ạ𝑛ℎ)

𝐸𝑇 : sức điện động nhiệt ngẫu

𝐾𝑇: độ nhạy của cặp nhiệt

(𝜇𝑉/℃) Phân loại nhiệt điện:

Có khá nhiều loại nhiệt điện, tùy theo nhu cầu và nhiệt độ môi trường đo mà sẽ có loạiphù hợp Cấu tạo và nguyên lý hoạt động về cơ bản các loại nhiệt điện đều giống nhau.Điểm khác nhau duy nhất là vật liệu của 2 que kim loại mà người ta dùng để chế tạo nhiệtngẫu

Nhiệt điện loại J:

Loại thermocouple này được gia công từ 2 vật liệu là Fe – Co, thang đo của loại này max1200º C

Nhiệt điện loại K:

Đây là loại nhiệt ngẫu được sử dụng phổ biến nhất vì giá thành tương đối rẻ Đồng thờithang đo của loại này max là 1200ºC Loại này được chế tạo từ là Cr và Al

Nhiệt điện loại S:

Loại này có thang đo nhiệt độ khá cao, nhiệt độ tối đa có thể chịu được lên đến là1600ºC Loại nhiệt ngẫu này có phần vỏ bảo vệ làm bằng sứ nên có thể chịu được nhiệt

độ cao

CHƯƠNG 1 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO NHIỆT ĐỘ

Nhiệt kế kiểu đũa

- Kiểu bản hai kim loại: thường dùng làm rơle trong hệ thống tự động đóng ngắt tiếp điểm

Bảng 1.1 Độ giãn nở của vật liệu

Cấu tạo bộ phận thu năng lượng bức xạ

4- Bộ phân thu năng lượng 5- Dụng cụ đo thứ cấp

d) Hỏa quang kế màu sắc

Nhiệt độ ánh sáng phụ thuộc vào bức sóng ánh sáng Bước sóng của ánh sáng phát racàng giảm khi nhiệt độ càng tăng (ở nhiệt độ thấp đối tượng phát ra ánh sáng đỏ, nhiệt độcao phát ra ánh xanh đến tím) So sánh cường độ ánh sáng xanh và đỏ ta có thể suy ranhiệt độ của đối tượng Ta lần lượt cho ánh sáng xanh và đỏ của chùm sáng phát ra bởiđối tượng (thông qua hai bộ lọc xanh và đỏ) Cường độ ánh sáng xanh và đỏ được chiacho nhau và tỷ số giữa hai cường độ ấy cho phép suy ra nhiệt độ

Sự phụ thuộc của nhiệt độ với bức sóng

Nhiệt điện loại R:

Nguyên lý định luật Plăng

Cấu tạo của hỏa kế quang học

Cấu tạo quang hỏa kế

1- Vật cần đo 2- thấu kính 3-vòng điều chỉnh 4- kính

mờ 5- bóng đèn 6- vòng điều chỉnh 7- kính đỏ 8- kính mắt 9-biến trở

c) Hỏa quang kế bức xạ

Hỏa quang kế bức xạ dựa trên nguyên tắc bức xạ ánh sáng Thiết bị sẽ đo năng lượng bức

xạ nguồn nhiệt phát ra ( EBX ) Năng lượng ấy làm nóng cặp nhiệt và phát ra sức điệnđộng nhiệt điện:

ET = KT EBX = KT 𝜎𝑇 T4 với 𝜎𝑇 là hệ số bức xạ tuyệt

đối Cấu tạo của bộ phận thu năng lượng bức xạ

Cấu tạo bộ phận thu năng lượng bức xạ

4- Bộ phân thu năng lượng 5- Dụng cụ đo thứ cấp

d) Hỏa quang kế màu sắc

Nhiệt độ ánh sáng phụ thuộc vào bức sóng ánh sáng Bước sóng của ánh sáng phát racàng giảm khi nhiệt độ càng tăng (ở nhiệt độ thấp đối tượng phát ra ánh sáng đỏ, nhiệt độcao phát ra ánh xanh đến tím) So sánh cường độ ánh sáng xanh và đỏ ta có thể suy ranhiệt độ của đối tượng Ta lần lượt cho ánh sáng xanh và đỏ của chùm sáng phát ra bởiđối tượng (thông qua hai bộ lọc xanh và đỏ) Cường độ ánh sáng xanh và đỏ được chiacho nhau và tỷ số giữa hai cường độ ấy cho phép suy ra nhiệt độ

Sự phụ thuộc của nhiệt độ với bức sóng

Nhiệt điện loại R:

Loại này được làm bằng 2 kim loại quý là Platinium (bạch kim) và Rhodium với thang đomax là 1760ºC.

Nhiệt điện loại B:

Giống như thermocouple loại S và R, nhiệt ngẫu loại B cũng được chế tạo từ bạch kim vàRhodium Vì tỷ lệ thành phần của 2 kim loại này cao hơn nên loại này có thể đo đượcmax 1820ºC

Nhiệt điện loại W5:

Là loại thermocouple có thể đo chịu được nhiệt độ cao nhất trong các loại nhiệt điện.Loại W5 này có thang đo max là 2310ºC Nhiệt ngẫu này bao gồm một vonfram cựcdương chứa 3% rheni và cực âm vonfram chứa 25% rheni

Cảm biến bán dẫn được làm từ chất bán dẫn và hoạt động dựa trên mức độ phân cực của các lớp P-N tuyến tính với nhiệt độ môi trường

Ưu điểm: Rẽ tiền, dễ chế tạo, độ nhạy cao, chống nhiễu tốt, mạch xử lý đơn

giản Khuyết điểm: Không chịu nhiệt độ cao, kém bền

Thường dùng: Đo nhiệt độ không khí, dùng trong các thiết bị đo, bảo vệ các mạch điện tử Dải đo: -50 – 150 ℃

1.2 Đo không tiếp xúc

a) Nguyên lý hoạt động chung

Nguyên lý đo nhiệt độ bằng hỏa quang kế dựa trên sự bức xạ nhiệt khi các vật trao đổinhiệt độ để xác định nhiệt độ Cảm biến hỏa quang kế sử dụng nguyên lý rằng bất kỳ mộtvật nào sau khi nhận nhiệt thì cũng có một phần nhiệt năng chuyển đổi thành năng lượngbức xạ, số lượng được chuyển đổi đó có quan hệ với nhiệt độ, từ năng lượng bức xạngười ta sẽ biết được nhiệt độ của vật

Hỏa quang kế được chia làm 3 loại chính: Hỏa quang kế bức xạ, hỏa quang kế quang học

và hỏa quang kế màu sắc

b) Hỏa quang kế quang học

Hoả kế quang điện chế tạo dựa trên định luật Plăng Nguyên tắc đo nhiệt độ bằng hoả kếquang học là so sánh cường độ sáng của vật cần đo và độ sáng của một đèn mẫu ở trongcùng một bước sóng nhất định và theo cùng một hướng Khi độ sáng của chúng bằngnhau thì nhiệt độ của chúng bằng nhau

Nhiệt kế kiểu đũa

- Kiểu bản hai kim loại: thường dùng làm rơle trong hệ thống tự động đóng ngắt tiếp điểm

Bảng 1.1 Độ giãn nở của vật liệu

Cấu tạo cặp nhiệt ngẫu

Nguyên lý:

Hiệu ứng thomson: với vật liệu đồng chất A, trên nó có hai điểm phân biệt khác nhau là M

và N có nhiệt độ tương ứng là t1 và t2, thì giữa chúng sẽ xuất hiện một suất điện động

𝑡2

𝑡1

Trong đó 𝛿 là hệ số vật liệu thomson cho trước

Hiệu ứng Peltier: hai vật liệu A và B khác nhau tiếp xúc với nhau tại một điểm nào đó thì xuất hiện môt suất điện động 𝑒𝐴𝐵(𝑡)

Hiệu ứng seebeck: kết hợp hai hiệu úng trên xuất hiện suất điện động nhiệt điện

Công thức sấp xỉ:

𝐸𝑇 = 𝐾𝑇(𝑡𝑛ó𝑛𝑔 − 𝑡𝑙ạ𝑛ℎ)

𝐸𝑇 : sức điện động nhiệt ngẫu

𝐾𝑇: độ nhạy của cặp nhiệt

(𝜇𝑉/℃) Phân loại nhiệt điện:

Có khá nhiều loại nhiệt điện, tùy theo nhu cầu và nhiệt độ môi trường đo mà sẽ có loạiphù hợp Cấu tạo và nguyên lý hoạt động về cơ bản các loại nhiệt điện đều giống nhau.Điểm khác nhau duy nhất là vật liệu của 2 que kim loại mà người ta dùng để chế tạo nhiệtngẫu

Nhiệt điện loại J:

Loại thermocouple này được gia công từ 2 vật liệu là Fe – Co, thang đo của loại này max1200º C

Nhiệt điện loại K:

Nhiệt điện loại R:

Cấu tạo cặp nhiệt ngẫu

Nguyên lý:

Hiệu ứng thomson: với vật liệu đồng chất A, trên nó có hai điểm phân biệt khác nhau là M

và N có nhiệt độ tương ứng là t1 và t2, thì giữa chúng sẽ xuất hiện một suất điện động

𝑡2

𝑡1

Trong đó 𝛿 là hệ số vật liệu thomson cho trước

Hiệu ứng Peltier: hai vật liệu A và B khác nhau tiếp xúc với nhau tại một điểm nào đó thì xuất hiện môt suất điện động 𝑒𝐴𝐵(𝑡)

Hiệu ứng seebeck: kết hợp hai hiệu úng trên xuất hiện suất điện động nhiệt điện

Công thức sấp xỉ:

𝐸𝑇 = 𝐾𝑇(𝑡𝑛ó𝑛𝑔 − 𝑡𝑙ạ𝑛ℎ)

𝐸𝑇 : sức điện động nhiệt ngẫu

𝐾𝑇: độ nhạy của cặp nhiệt

(𝜇𝑉/℃) Phân loại nhiệt điện:

Có khá nhiều loại nhiệt điện, tùy theo nhu cầu và nhiệt độ môi trường đo mà sẽ có loạiphù hợp Cấu tạo và nguyên lý hoạt động về cơ bản các loại nhiệt điện đều giống nhau.Điểm khác nhau duy nhất là vật liệu của 2 que kim loại mà người ta dùng để chế tạo nhiệtngẫu

Nhiệt điện loại J:

Loại thermocouple này được gia công từ 2 vật liệu là Fe – Co, thang đo của loại này max1200º C

Nhiệt điện loại K:

Loại này được làm bằng 2 kim loại quý là Platinium (bạch kim) và Rhodium với thang đomax là 1760ºC

Nhiệt điện loại B:

Giống như thermocouple loại S và R, nhiệt ngẫu loại B cũng được chế tạo từ bạch kim vàRhodium Vì tỷ lệ thành phần của 2 kim loại này cao hơn nên loại này có thể đo đượcmax 1820ºC

Nhiệt điện loại W5:

Là loại thermocouple có thể đo chịu được nhiệt độ cao nhất trong các loại nhiệt điện.Loại W5 này có thang đo max là 2310ºC Nhiệt ngẫu này bao gồm một vonfram cựcdương chứa 3% rheni và cực âm vonfram chứa 25% rheni

Cảm biến bán dẫn được làm từ chất bán dẫn và hoạt động dựa trên mức độ phân cực của các lớp P-N tuyến tính với nhiệt độ môi trường

Ưu điểm: Rẽ tiền, dễ chế tạo, độ nhạy cao, chống nhiễu tốt, mạch xử lý đơn

giản Khuyết điểm: Không chịu nhiệt độ cao, kém bền

Thường dùng: Đo nhiệt độ không khí, dùng trong các thiết bị đo, bảo vệ các mạch điện tử Dải đo: -50 – 150 ℃

1.2 Đo không tiếp xúc

a) Nguyên lý hoạt động chung

Nguyên lý đo nhiệt độ bằng hỏa quang kế dựa trên sự bức xạ nhiệt khi các vật trao đổinhiệt độ để xác định nhiệt độ Cảm biến hỏa quang kế sử dụng nguyên lý rằng bất kỳ mộtvật nào sau khi nhận nhiệt thì cũng có một phần nhiệt năng chuyển đổi thành năng lượngbức xạ, số lượng được chuyển đổi đó có quan hệ với nhiệt độ, từ năng lượng bức xạngười ta sẽ biết được nhiệt độ của vật

Hỏa quang kế được chia làm 3 loại chính: Hỏa quang kế bức xạ, hỏa quang kế quang học

và hỏa quang kế màu sắc

b) Hỏa quang kế quang học

Hoả kế quang điện chế tạo dựa trên định luật Plăng Nguyên tắc đo nhiệt độ bằng hoả kếquang học là so sánh cường độ sáng của vật cần đo và độ sáng của một đèn mẫu ở trongcùng một bước sóng nhất định và theo cùng một hướng Khi độ sáng của chúng bằngnhau thì nhiệt độ của chúng bằng nhau

Loại này được làm bằng 2 kim loại quý là Platinium (bạch kim) và Rhodium với thang đomax là 1760ºC.

Nhiệt điện loại B:

Giống như thermocouple loại S và R, nhiệt ngẫu loại B cũng được chế tạo từ bạch kim vàRhodium Vì tỷ lệ thành phần của 2 kim loại này cao hơn nên loại này có thể đo đượcmax 1820ºC

Nhiệt điện loại W5:

Là loại thermocouple có thể đo chịu được nhiệt độ cao nhất trong các loại nhiệt điện.Loại W5 này có thang đo max là 2310ºC Nhiệt ngẫu này bao gồm một vonfram cựcdương chứa 3% rheni và cực âm vonfram chứa 25% rheni

Cảm biến bán dẫn được làm từ chất bán dẫn và hoạt động dựa trên mức độ phân cực của các lớp P-N tuyến tính với nhiệt độ môi trường

Ưu điểm: Rẽ tiền, dễ chế tạo, độ nhạy cao, chống nhiễu tốt, mạch xử lý đơn

giản Khuyết điểm: Không chịu nhiệt độ cao, kém bền

Thường dùng: Đo nhiệt độ không khí, dùng trong các thiết bị đo, bảo vệ các mạch điện tử Dải đo: -50 – 150 ℃

1.2 Đo không tiếp xúc

a) Nguyên lý hoạt động chung

Nguyên lý đo nhiệt độ bằng hỏa quang kế dựa trên sự bức xạ nhiệt khi các vật trao đổinhiệt độ để xác định nhiệt độ Cảm biến hỏa quang kế sử dụng nguyên lý rằng bất kỳ mộtvật nào sau khi nhận nhiệt thì cũng có một phần nhiệt năng chuyển đổi thành năng lượngbức xạ, số lượng được chuyển đổi đó có quan hệ với nhiệt độ, từ năng lượng bức xạngười ta sẽ biết được nhiệt độ của vật

Hỏa quang kế được chia làm 3 loại chính: Hỏa quang kế bức xạ, hỏa quang kế quang học

và hỏa quang kế màu sắc

b) Hỏa quang kế quang học

Hoả kế quang điện chế tạo dựa trên định luật Plăng Nguyên tắc đo nhiệt độ bằng hoả kếquang học là so sánh cường độ sáng của vật cần đo và độ sáng của một đèn mẫu ở trongcùng một bước sóng nhất định và theo cùng một hướng Khi độ sáng của chúng bằngnhau thì nhiệt độ của chúng bằng nhau