tiểu luận đo nhiệt độ nhóm a

tiểu luận đo nhiệt độ tiểu luận đo nhiệt độ tiểu luận đo nhiệt độ tiểu luận đo nhiệt độ tiểu luận đo nhiệt độ tiểu luận đo nhiệt độ tiểu luận đo nhiệt độ tiểu luận đo nhiệt độ tiểu luận đo nhiệt độ tiểu luận đo nhiệt độ tiểu luận đo nhiệt độ tiểu luận đo nhiệt độ tiểu luận đo nhiệt độ tiểu luận đo nhiệt độ tiểu luận đo nhiệt độ tiểu luận đo nhiệt độ tiểu luận đo nhiệt độ

ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAI

KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG SỨC KHỎE

Tiểu Luận Môn Học

Môn: Kỹ thuật đo lường- Tự Động Hóa

Đề tài: Đo nhiệt độ

Gv: Trương Văn Minh Nhóm sv: Nhóm A Niên Khóa: 2019-2023

Đồng Nai Tháng 01 Năm 2021

5 Lại Thanh Sang 15190138

0 5 Tv(k tham gia soạn

bài, thuyết trình)

(nt: Nhóm trưởng, tv: Thành viên)

Mục Lục

Lời nói đầu 5

I NHIỆT ĐỘ VÀ CÁC THANG ĐO NHIỆT ĐỘ 5

1 Nhiệt độ 5

2 Các thang đo nhiệt độ 6

II PHÂN LOẠI NHIỆT ĐỘ VÀ DỤNG CỤ ĐO NHIỆT ĐỘ 6

1 Vai trò quan trọng của việc đo nhiệt độ 6

2 Các khoảng phân loại nhiệt độ 6

3 Phân loại dụng cụ đo nhiệt độ 6

III NHIỆT KẾ THỦY TINH 7

1 Cấu tạo, phân loại & nguyên lý hoạt động 7

1.1 Cấu tạo 7

1.2 Phân loại 8

1.3 Nguyên lý hoạt động 8

2 Ưu Nhược điểm của nhiệt kế thủy tinh 9

2.1 Ưu điểm 9

2.2 Nhược điểm 10

IV NHIỆT KẾ ÁP KẾ 11

1 Cấu tạo, phân loại nguyên tắc hoạt động 11

1.1 Cấu tạo 11

1.2 Phân loại 12

1.3 Nguyên lý hoạt động 13

2 Ưu nhược điểm 13

2.1 Ưu điểm: 13

2.2 Nhược điểm: 13

V NHIỆT KẾ ĐIỆN TRỞ 13

1 Cấu tạo, phân loại, nguyên lý hoạt động 13

1.1 Cấu tạo 13

1.2 Phân loại 14

2 Mạch đo nhiệt độ sử dụng nhiệt kế điện trở 16

2.1 Mạch không có thiết bị ổn dòng 16

2.2 Mạch có thiết bị ổn dòng 17

2.3 Mạch cầu 18

VI NHIỆT KẾ NHIỆT ĐIỆN 18

1 Cấu tạo, phân loại, nguyên lý hoạt động 18

1.1 Cấu tạo 18

1.2 Phân loại 22

1.3 Nguyên lí hoạt động 22

2 Ưu điểm & nhược điểm 22

3 Phương pháp đo nhiệt độ sử dụng nhiệt kế nhiệt điện 23

V KẾT LUẬN 26

TÀI LIỆU THAM KHẢO 27

Lời nói đầu

Nhiệt độ từ lâu đã là một trong những yếu tố có ảnh hưởng rất lớn đến đời sống của con người Nó chi phối lên các hoạt động sống và tồn tại ngay cả trong cơ thể của chúng ta Do đó, việc nắm rõ được các thông số nhiệt động cho ta cái nhìn chủ động với môi trường, vật, sự vật mà ta sắp tiếp cận từ đó có những biện pháp ứng dụng nhiệt độ cho đời sống cũng như tránh được những tác hại do nhiệt độ gây ra

Thông qua môn học Kỹ thuật đo lường – Tự động hóa, chúng em càng hiểu thêm

về vai trò của việc đo nhiệt độ và các thông số liên quan Do đó chúng em đã chọn

đề tài Đo nhiệt độ để làm đề tài thuyết trình cho nhóm mình trong học phần này.

Trong quá trình chuẩn bị bài tiểu luận, do thời gian ngắn cùng với vốn kiến thức còn ít của mình, chúng em dù đã cố gắng hết sức song cũng không thể tránh được những thiếu xót Kính mong nhận được những đóng góp tích cực nhất từ thầy và các bạn

Trân trọng Các thành viên

Bài Tiểu Luận: Đo Nhiệt Độ

1 Nhiệt độ.

Một vài định nghĩa cơ bản về nhiệt độ:

- Là một đại lượng đặc trưng cho trạng thái nhiệt của vật

- Nó đặc trưng cho mức độ ‘nóng’ ‘lạnh’ của vật (rắn, lỏng, khí)

- Nó đặc trưng cho năng lượng động học trung bình chuyển động của các

phần tử vật chất

2 Các thang đo nhiệt độ.

- Thang đo nhiệt độ Celsius, oC; Là thang đo nhiệt độ bách phân.

- Thang đo nhiệt độ Kelvin, K; Là thang đo nhiệt độ trên cơ sở nhiệt

động(nhiệt độ tuyệt đối); T(0K) =t0C +273

- Thang đo nhiệt độ Rankin, oR

- Thang đo nhiệt độ Fahrenheir, oF

1 Vai trò quan trọng của việc đo nhiệt độ.

- Nhiệt độ ảnh hưởng rất lớn đến nhiều hoạt động hằng ngày của con người,

mức độ “nóng” “lạnh” của vật, đối tượng cho ta cái nhìn tổng quát từ đó có những sáng kiến ứng dụng cho đời sống

- Có nhiều cách để có thể đo được nhiệt độ từ đơn giản đến phức tạp, từ đo để

biết đến đo để hiệu chỉnh và xử lí trong điều khiển …

- Từ lâu các dụng cụ đo nhiệt độ đã được nghiên cứu và sản xuất nhằm phục

vụ nhu cầu đo nhiệt độ với giá thành, chất lượng khoảng đo khác nhau

2 Các khoảng phân loại nhiệt độ.

Do mỗi dụng cụ đo nhiệt độ đều có giới hạn đo nhất định nên người ta thống nhất trên toàn thế giới khoảng chia nhiệt độ từ đó giúp dễ dàng sản xuất dụng cụ đo nhiệt độ cũng như lựa chọn loại dụng cụ đo phù hợp cho mục đích sử dụng.

Có ba khoảng chia nhiệt độ như sau:

- Khoảng đo nhiệt độ thấp t ≤ 00C

- Khoảng đo nhiệt độ trung bình 00C < t ≤ 1800C

- Khoảng đo nhiệt độ cao t > 1800C

3 Phân loại dụng cụ đo nhiệt độ.

Tùy vào mục đích sử dụng: Đo để biết, đo để so sánh, đo để chuyển thành tín hiệu điện phục vụ điều khiển hay các thức hoạt động mà người ta chia làm ba loại dụng cụ đo nhiệt độ như sau:

- Nhiệt kế đo nhiệt độ dựa vào các đầu dò điện tử được sử dụng như: Diode,

Transistor, IC,

- Nhiệt kế đo nhiệt độ dựa vào sự biến đổi cường độ phát xạ của vật đo: nhiệt

kế quang học, nhiệt kế quang điện, nhiệt kế bức xạ, nhiệt kế so màu,

- Các loại nhiệt kế khác: nhiệt kế dùng cảm biến thạch anh, nhiệt kế điện từ,

nhiệt kế sóng âm, nhiệt kế khí động,

Từ giờ, để thuận tiện cho việc trình bày, thuật ngữ nhiệt kế sẽ được sử dụng thay cho dụng cụ đo nhiệt độ

1 Cấu tạo, phân loại & nguyên lý hoạt động.

1.1 Cấu tạo

- (1) Bầu đựng chứa chất lỏng.

- (2) Ống mao dẫn thành dày

- (3) Thang chia đo nhiệt độ

- (4) Vỏ bảo vệ bằng thủy tinh

(Hình 1- Nhiệt kế thủy tinh)

k: hệ số giãn nở vì nhiệt của chất lỏng

- Chất lỏng được sử dụng trong nhiệt kế thủy tinh phải đáp ứng được các yếu

tố sau:

+ Có hệ số giãn nở thể tích phụ thuộc tuyến tính với nhiệt độ

+ Không bám dính bề mặt ống mao dẫn và luôn ở trạng thái lỏng trong một phạm vi thay đổi rộng của nhiệt độ

+ Nhiệt độ đông đặc thấp

- Dựa vào các đặc tính trên chất lỏng thường sử dụng là kim loại thủy ngân

(Hg) nhưng do thủy ngân rất độc hại nếu ngửi, nuốt phải… nên hiện nay người ta dần thay thế bằng gali (Ga) hoặc một số chất lỏng hữu cơ có tính chất tương tự

(Hình 2- Nhiệt kế thủy tinh đo nhiệt độ người)

2 Ưu Nhược điểm của nhiệt kế thủy tinh.

- Độ chính xác tương đối cao

- Thao tác sử dụng đơn giản, dễ dàng đo và đọc kết quả

2.2 Nhược điểm

- Dễ vỡ, dễ gây sai số khi đọc do tính chất không rõ nét của thang đo khi chia nhiệt độ

(Hình 3- Nhiệt kế thủy ngân rất dễ vỡ)

- Chỉ cho phép đo và đọc kết quả tại chỗ không có khả năng đưa kết quả đi

xa hoặc vào quá trình tự ghi

- Quán tính nhiệt lớn

 Một số lưu ý khi sử dụng nhiệt kết thủy tinh.

- Chọn nhiệt kế có giới hạn đo, khoảng chia thang đo phù hợp với khoảng

- Khi đọc kết quả không lấy nhiệt kế ra khỏi vị trí đo

- Đọc kết quả thì góc nhìn phải vuông góc với mặt nhiệt kế Khi cần thiết có

1.2 Phân loại

Có 2 cách phân loại:

- Theo dạng kết cấu ống đàn hồi: loại ống 1 vòng và ống nhiều vòng.

- Theo chất cảm biến nhiệt: nhiệt áp kế khí, nhiệt áp kế lỏng và nhiệt áp kế

lỏng-khí

(Hình 5 – Nhiệt kế áp kế cơ bản)

(Hình 6- Nhiệt kế áp kế có đầu dò)

1.3 Nguyên lý hoạt động

Dưới tác động của nhiệt độ, áp suất chất cảm biến biến đổi làm cho ống đàn hồi co giản, kéo theo sự dịch chuyển của kim chỉ thị do hệ thống truyền động Nhiệt độ càng cao áp lực trong chất cảm nhiệt càng tăng, kim chỉ thị lệch theo chiều kim đồng hồ càng nhiều

2 Ưu nhược điểm

- Nhiệt kế điện trở gồm tổ hợp các bộ phận chuyển đổi sơ cấp (bộ phận cảm

biến nhiệt) và thiết bị đo thứ cấp

(Hình 7- Cấu tạo nhiệt kế điện trở)

-Cấu tạo gồm: Phần tử cảm biến nhiệt; Chất cách điện; Vỏ bảo vệ nhiệt kế

- Phần tử cảm biến nhiệt độ thường là kim loại tinh khiết hoặc chất bán dẫn từ đó phân loại thành: nhiệt kế điện trở kim loại hay nhiệt kế điện trở bán dẫn

1.2 Phân loại

1.2.1 Nhiệt kế điện trở kim loại:

- Phần tử cảm biến là kim loại tinh khiết, quý hiếm như: bạch kim, đồng

nguyên chất hoặc Nikel

- Nó có dạng dây dẫn đường kính nhỏ quấn quanh vật liệu cách điện

- Dây điện trở cũng có thể quấn quanh khung cách điện Hai đầu dây được dẫn

ra ngoài để nối với mạch đo

* Ưu điểm & Nhược điểm:

- Ưu điểm

+ Đảm bảo độ chính xác cao

+ Có thể đo được nhiệt độ thấp với độ chính xác khá cao

+ Có thể truyền kết quả đo đi xa

+ Có thể sử dụng một thiết bị đo thứ cấp chung cho nhiều nhiệt kế bằng cách sửdụng bộ công tắc chuyển mạch

+ Có thể đo, ghi liên tục kết quả đo hoặc tự động ghi kết quả đo

+ Thích hợp cho việc đo nhiệt độ trung bình của môi trường đo

- Nhược điểm:

+ Có kết cấu phức tạp

+ Quán tính nhiệt khá cao

+ Phải sử dụng với nguồn điện

1.2.3 Vật liệu cách điện và khung cách điện

- Vật liệu dùng làm khung cách điện cần có tính chất:

+ Dẫn điện tốt và nhẹ để giảm quán tính nhiệt

2 Mạch đo nhiệt độ sử dụng nhiệt kế điện trở.

2.1 Mạch không có thiết bị ổn dòng

(Hình 9- Mạch không có thiết bị ổn dòng)

2.2 Mạch có thiết bị ổn dòng

(Hình 10- Mạch có thiết bị ổn dòng)

2.3 Mạch cầu.

(Hình 11- Mạch cầu)

1 Cấu tạo, phân loại, nguyên lý hoạt động.

1.1 Cấu tạo

(Hình 12- Cấu tạo nhiệt kế nhiêt điện)

 Một số vật liệu làm cặp nhiệt điện

(Hình 13- vật liệu làm cặp nhiệt điện)

 Kết cấu cặp nhiệt điện:

- Hai dây dẫn xoắn vào nhau.

.

- Hàn lá kim loại.

- Hai dây nối vòng.

 Hàn tiếp xúc

- Kết cấu ngoài một số loại cặp nhiệt:

(a) Đầu cảm nhiệt ngoài

(b) Đầu cảm nhiệt không tiếp xúc trực tiếp với vỏ kim loại.(c) Đầu cảm nhiệt tiếp xúc trực tiếp với vỏ kim loại

(Hình 14- kết cấu một số cặp nhiệt điện)

- Điện trở oxit kim loại

- Cảm biến nhiệt bán dẫn (Diode, IC…)

- Nhiệt kế bức xạ

1.3 Nguyên lí hoạt động

- Hoạt động dựa trên nguyên lý của hiệu ứng nhiệt điện

Peltier-seebeck

- Cảm biến nhiệt hoạt động dưa trên cơ sở là sự thay đổi điện trở của kim loại so với sự thay đổi nhiệt độ vượt trội

- Cụ thể, khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa đầu nóng và đầu lạnh thì sẽ

có một sức điện động V được phát sinh tại đầu lạnh Nhiệt độ ở đầu lạnh phải ổn định và đo được và nó phụ thuộc vào chất liệu Chính vì vậy mà mới có sự xuất hiện của các loại cặp nhiệt độ và mỗi loại cho

- Ưu điểm: Cặp nhiệt điện rẻ tiền, kích thước nhỏ, chắc chắn, tiện lợi vàlinh hoạt, dải đo rộng, khả năng ổn định có thể chấp nhận, có thể tái sản xuất, chính xác và nhanh Điện áp do chúng tạo ra độc lập với chiều dài và đường kính dây Trong khi RTD thì chính xác và ổn định hơn, nhiệt trở thì nhạy hơn, cặp nhiệt điện là cảm biến kinh tế nhất và chúng có thể đo được nhiệt độ cao nhất

- Nhược điểm: Nhược điểm chính của cặp nhiệt điện là tín hiệu ra nhỏ Điều này làm cho nó nhạy với nhiễu điện và bị giới hạn đối với những ứng dụng dải đo tương đối rộng Nó không tuyến tính, và việc chuyển đổi điện áp ngõ thành giá trị nhiệt độ không đơn giản như những thiết bị đo trực tiếp Các cặp nhiệt điện luôn luôn cần đến bộ khuếch đại, và việc hiệu chuẩn chúng có thể thay đổi bởi vì sự nhiễm bẩn, sự thay đổi thành phần do quá trình ôxi hóa bên trong Cặp nhiệt điện không thể sử dụng ở trạng thái dây trần trong chất lỏng dẫn điện,

và nếu dây của nó không đồng nhất, điều này có thể tạo ra những điện

áp mà rất khó phát hiện

→Nhìn chung, nên sử dụng cặp nhiệt điện có kích thước dây lớn nhất

có thể, tránh sức căng và sự rung động, sử dụng các transmitter tích hợp nếu có thể (và mặt khác sử dụng dây bọc và xoắn với vỏ bọc đượcnối bộ phận bảo vệ của bộ chuyển đổi tương tự-số tích hợp), lựa chọn cẩn thận ống bao và vật liệu của nó

3 Phương pháp đo nhiệt độ sử dụng nhiệt kế nhiệt điện.

- Phương pháp đo suất điện động bằng milivon kế là phương pháp dựa

trên cơ sở của nguyên lý về sự tương tác giữa từ trường: một từ trường của nam châm vĩnh cửu, một từ trường do dòng điện chạy trong mạch do cặp nhiệt điện sinh ra

- Phương pháp dùng cơ cấu bù là phương pháp dựa trên cơ sở nguyên

lý bù suất điện động đo được với hiệu điện thế tương ứng trong mạch điện một chiều có điện trở bù cho trước Phương pháp này là phương pháp so sánh sức điện động

Một số nhiệt kế thông dụng hiện nay:

- Nhiệt kế hồng ngoại ( đo nhiệt độ không tiếp xúc) (non-touch)

- Nhiệt kế điện tử đo nhiệt độ người:

- Nhiệt kế lò nướng:

V KẾT LUẬN.

- Nhiệt độ là một trong những yếu tố đóng vài trò hết sức quan trọng,

do đó việc đo đạc, kiểm soát nhiệt độ là một trong những yếu cầu hàng đầu đặt ra

- Ngày nay, cùng với đà phát triển của công nghệ, kỹ thuật hiện đại,

việc đo nhiệt độ cũng như xử lí, kiểm soát, chuyển thành dữ liệu số đãtrở nên hết sức thông dụng Tuy nhiên, nếu không nắm vũng kiến thức

cơ bản về đo nhiệt độ thì việc áp dụng cho các thiết bị ddòi hỏi công nghệ tiên tiến là điều rất khó

- Hằng ngày, chúng ta vẫn luôn sử dụng nhiều loại nhiệt kế, hy vọng

thông qua bài này, mọi người sẽ ít nhiều có thêm nhũng kiến thức về các loại nhiệt kế, nguyên lý, cấu tạo cũng như cách sử dụng sao cho chính xác, hiệu quả

TÀI LIỆU THAM KHẢO.

- Các dụng cụ đo nhiệt độ- misschem.

- Seebeck- ewelink

- Labchem- Hóa chất và dụng cụ thí nghiệm

- Nhiệt độ- ứng dụng và tác động- Nguyễn Thị Hoa.

- Các phương pháp đo nhiệt độ- tailieuXanh.com

- Google- Các loại nhiệt kế.

- Kỹ thuật đo lường- tự động hóa- Gv Lê Văn Nhiều

Cùng nhiều nguồn tài liệu khác…