o góc quay, kho ng cách và di chuy n... Ph ng pháp này th ng dùng cho các lo i xe ôtô và môtô... Ph n t áp đi n có th là tinh th th ch anh, titanat bari BaTiO3.
Trang 1CH NG 16.
16.1 C s chung và phân lo i các ph ng pháp
Các đ i l ng c h c bao g m: các đ i l ng v kích th c và kho ng cách, các thông s c a các quá trình chuy n đ ng (v n t c, gia t c), các đ i l ng áp
th c th ng g p trong th c t có th chia thành m t s nhóm đ c tr ng sau:
̇ o kho ng cách gi a các v t th ; đo m c: n c, x ng, d u trong các thùng ch a, trong máy bay, ôtô… có gi i h n đo t 100mm ÷ 100m
̇ o kích th c trong ngành c khí, ch t o máy: t vài micrômét đ n vài mét
̇ o đ bóng b m t chi ti t gia công ho c chi u dày l p ph các chi ti t:
có th t vài ph n micrômét đ n hàng ch c micrômét
c đo kích th c góc là các bi n tr đo l ng, có gi i h n đo trên có th đ t đ n
3600 nh ng trên th c t ch th c hi n đo các góc 900
, 600 ho c 100 ÷ 150 v i
ng ng nh y 10' ÷ 20' Khi c n đo v i đ chính xác cao h n có th dùng ph ng
Trang 2pháp r i r c hoá d a trên các chuy n đ i đi n, đ a mã hoá, h th ng quang đi n Các ph ng pháp này đ t đ c sai s 1÷ 30" và ng ng nh y kho ng 1"
16.1.2 Các ph ng pháp đo các thông s chuy n đ ng:
Thông s chuy n đ ng th ng đ c chia thành hai d ng: chuy n đ ng t nh
ti n, chuy n đ ng quay và chuy n đ ng dao đ ng (dao đ ng th ng ho c xo n)
Nguyên lý c b n: thông s c a các chuy n đ ng là kho ng r i, t c đ và gia
t c Quan h gi a chúng là nh ng phép vi tích phân đ n gi n N u ta g i giá tr
dt
x d
x&=
Vì v y mu n tìm đ c t c đ ta ch c n tích phân gia t c ho c tính kho ng r i
b ng tích phân t c đ theo th i gian và ch c n đo m t trong ba thông s trên ta
x suy ra t c đ dao đ ng x&=ω.A.cosωt và gia t c x&=−ω2Asinωt
Giá tr biên đ c a di chuy n x, t c đ x& và gia t c &x& có th tìm đ c b ng cách
đo t n s ω và biên đ dao đ ng A:
A X A X A
X= ; & =ω ; &=ω2
Ng c l i biên đ dao đ ng có th xác đ nh đ c khi bi t t n s ω theo các giá
tr x, x& và x&&
Trong th c t th ng g p các dao đ ng (đ rung) di n ra v i t n s r t cao vì v y
đ tích phân ho c vi phân các thông s đó ng i ta dùng các m ch đi n vi phân
và tích phân
Ngoài vi c đo các thông s chuy n đ ng c a v t th r n còn c n ph i đo thông s chuy n đ ng c a các ch t l ng và khí nh d u, n c, h i, và các thành
ph n hoá h c khác Nh ng thông s đó là l u t c q và l u l ng Q c a ch t l ng
và khí Quan h gi a l u l ng và l u t c c ng là quan h vi, tích phân Bi t l u
t c q có th tích phân nó đ suy ra l u l ng Q c a ch t đo trong th i gian xét và
ng c l i l u t c q s là đ o hàm c a l u l ng Q
Các d ng c đo ph bi n: c n c vào đ i l ng đo ng i ta đ t cho d ng c
nh ng tên khác nhau: d ng c đo t c đ và kho ng r i g i là máy đ m ho c đ ng
h đo t c đ , đo t c đ quay c a v t g i là t c đ k , đo t c đ dòng ch y g i là
l u t c k , đo l u l ng là l u l ng k D ng c đo thông s ch n đ ng g i là
ch n đ ng k , đo gia t c g i là gia t c k
V kho ng đo: kho ng đo c a phép đo thông s c a chuy n đ ng r t r ng có
th t i D = 106 và l n h n nh ng ng i ta th ng chia thành nh ng kho ng nh
Ví d : t c đ chuy n đ ng c a các con tàu v tr t 8000 ÷ 12000 m/s, t c đ
c a máy bay hi n đ i t 30 ÷ 1000m/s T c đ chuy n đ ng c a các ph ng ti n giao thông 10 - 60m/s, t c đ chuy n đ ng c a các thi t b công nghi p t 10 ÷
0,01m/s ho c t c đ r t th p đ n 10 -7
m/s nh đ l ng c a qu ng
Kho ng đo c a phép đo t c đ quay: t c đ quay c a máy móc hi n đ i c ng
có kho ng đo r t r ng, t vài ph n tr m vòng phút đ n 3.105
vòng/phút
Kho ng đo c a phép đo gia t c: kho ng đo càng l n t 20.000 m/s2 đ n 10-5
m/s2
Trang 3Ch n ph ng pháp và d ng c nào là tùy thu c vào yêu c u c th và nh ng yêu
c u k thu t
Ch n d ng c đo tùy theo yêu c u v đ chính xác: khi yêu c u đo v i đ
chính xác không cao ng i ta dùng ph ng pháp bi n đ i tr c ti p đ i l ng đo thành s c đi n đ ng hay dòng đi n, đo các thông s đi n suy ra đ i l ng đo
Ph ng pháp có đ chính xác cao là ph ng pháp t n s , đó là ph ng pháp bi n các thông s chuy n đ ng thành t n s và đo t n s đ suy ra đ i l ng đo
16.1.3 Các ph ng pháp đo l c, ng su t và áp su t:
Trong quá trình nghiên c u c lý tính c a các v t ch u l c, các k t c u c h c
đ i v i ngành ch t o máy c ng nh ngành khác thì quá trình đo l c, ng su t và
áp su t chi m m t kh i l ng t ng đ i l n
Ph m vi đo: ph m vi đo l c r t r ng, t nh ng giá tr r t nh đ n nh ng giá
tr l n, t phép đo t nh (các l c tác đ ng là nh ng đ i l ng không đ i) đ n
nh ng xung l c tác d ng v i t c đ r t cao nh s va ch m, sóng xung kích Do
v y ph i chia thành nhi u d i đo khác nhau, t ng ng v i m i d i đo có th s
ti t máy Trong th c t ng i ta ch quan tâm t i ng su t t 107N/m2 tr đi Nh
v y kho ng đo ng su t D = 150 và có th ch t o lo i d ng c đo ng su t v n
l=σ
∆
Trang 4v i: l - chi u dài c a đ i t ng đo; ∆l - đ bi n thiên theo chi u dài
σ - ng su t c c a v t li u; E - môđun đàn h i
M ch đo th ng là m ch c u, k t h p v i các t ng khu ch đ i và ch nh l u Ch
th là các d ng c ch th c đi n, t ghi, đi n t và các d ng c s
16.2 o góc quay, kho ng cách và di chuy n
16.2.1 o kích th c và di chuy n th ng:
o kích th c và di chuy n th ng có nhi u ph ng pháp khác nhau, d i đây
là m t s thi t b đo dùng trong ngành ch t o máy
a) Thi t b đo kích th c và di chuy n nh : có c u t o nh hình 16.1:
Hình 16.1 C u t o c a thi t b đo kích th c và di chuy n nh
m ch c u b n nhánh M ch c u đ c cung c p b ng ngu n đi n áp xoay chi u
n đ nh
Nguyên lý ho t đ ng: tr ng thái bình th ng khi lõi thép di đ ng 1 n m v
trí gi a c a khe h không khí thì m ch c u cân b ng, đi n áp ra trên đ ng chéo
m ch c u b ng không
Khi có đ i t ng c n đo v i đ dày x tác đ ng thì lõi thép 1 s di chuy n kh i
v trí gi a c a khe h không khí làm cho m ch c u m t cân b ng và trên đ ng chéo m ch c u xu t hi n m t hi u đi n áp U t l v i đ dày x i n áp này
đ c đ a vào ch nh l u và chuy n thành thành dòng đi n m t chi u, s d ng miliampemét đo dòng đi n này t đó suy ra giá tr c a đ dày x Th ng đ thu n ti n thì miliampemét đ c kh c đ tr c ti p theo kích th c
c đi m: thi t b có gi i h n đo t 0,03÷ 0,3 mm và 0,02÷0,12mm c tính
t nh trong gi i h n đo là tuy n tính chính xác c p 1÷ 4, đ nh y có th đ t t i 5µA/µm
Do c u t o đ n gi n, ngu n cung c p xoay chi u t n s 50Hz nên thi t b đ c
s d ng r ng rãi trong ngành ch t o máy
b) o di chuy n th ng b ng bi n áp vi sai tuy n tính (Linear Variable Differential Transformer - LVDT): có c u t o nh hình 16.2: g m có: cu n s
c p (Primary) đ c n i v i đi n áp xoay chi u; hai cu n th c p (Secondary 1 và
Trang 5Secondary 2) đ c b trí đ i x ng so v i cu n s c p; nòng s t t di chuy n
đ c
Nguyên lý ho t đ ng: s d ch chuy n c n đo tác đ ng lên nòng s t t , s d ch
chuy n c a nòng s t t s làm bi n đ i đ ghép gi a cu n s c p và th c p làm thay đ i đi n áp ra xoay chi u trên hai cu n th c p, đi n áp này s t l v i đ
d ch chuy n
Hai cu n th c p đ c m c xung đ i sao cho su t đi n đ ng c m ng c a chúng
ng c pha nhau, đi n áp ra Vnet là:
2
1 V V
Trang 6này chi u vào chi ti t c n đo có chi u dày l p ph 2 Khi tia b c x chi u lên b
m t chi ti t thì s b ph n x l i, tia ph n x đ c thu vào bình iôn hoá 3 t o thành các dòng iôn Bình iôn hoá 4 đ c cung c p b ng ngu n iôn hoá 5 (ch t Ta
li 204) nh ng có đ ho t đ ng y u h n dùng đ cân b ng dòng iôn hoá ban đ u Tia b c x 5 đ c đi u ch nh nh t m ch n 6 i n áp cung c p đ t lên v bình iôn hoá 3 và 4 có d u ng c nhau do đó dòng iôn hoá ch y qua đi n c c chung 7
và qua đi n tr R là hi u c a hai dòng iôn trong bình 3 và 4
Hình 16.4 Thi t b đo chi u dày c a l p ph các chi ti t dùng chuy n đ i iôn
ch nh không ban đ u (khi chi ti t ch a có l p ph ), t m ch n 6 đ c di chuy n sao cho đ l n c a hai dòng iôn hoá trong bình 3 và 4 b ng nhau v
môđun nh ng ng c nhau v d u, do đó dòng đi n ra b ng không
Khi chi ti t đo có l p ph , đ ph n x c a tia b c x vào bình 3 thay đ i làm cho dòng iôn hoá thay đ i và hi u đ l n c a hai dòng đi n khác không i n áp
r i trên đi n tr R t l v i đ dày l p ph trên chi ti t Do tín hi u ra r t nh , nên đ c khu ch đ i b ng b khu ch đ i đi n l ng 8 sau đó đ a vào khu ch đ i
m t chi u 9 và đ a ra ch th
cung c p đi n áp th t n đ nh cho bình iôn hoá và các t ng khu ch đ i, ngu n cung c p 10 có h s n đ nh r t cao Sai s đo khi kh c đ theo m u cho
tr c đ t t i ± 2%
c) Thi t b đo kích th c r t nh : đ đo kích th c r t nh nh đ bóng b
m t các chi ti t gia công (∇7÷∇14) có th s d ng thi t b đo đ bóng nh lo i KB-7 có s đ c u t o nh hình 16.5:
có th di chuy n d c tr c m ch t Cu n dây đ c g n vào kim 4 và lò xo 5 Toàn b chuy n đ i đ t lên chi ti t c n đo đ bóng b ng chân 3 có đ ng kính
l n
t nh ti n trên b m t chi ti t v i t c đ 10 ÷ 20 m/s Khi di chuy n, do đ nh p nhô c a b m t chi ti t nên cu n dây 1 g n kim nh n c ng b di đ ng và c m ng
ra s c đi n đ ng t l v i đ nh p nhô c a chi ti t V i đ nh p nhô nh (∇14) thì s c đi n đ ng c m ng r t nh do đó tín hi u ra đ c đ a qua khu ch đ i 6
có h s khu ch đ i l n và chia thành nhi u gi i h n đo khác nhau, sau đó qua b
Trang 7tích phân 8, qua khu ch đ i 9 và đ a vào ch th (CT) Ch th đ c kh c đ theo giá tr trung bình c a biên đ dao đ ng do đ nh p nhô b m t và xác đ nh đ bóng c a chi ti t gia công
Hình 16.5 Thi t b đo kích th c r t nh : thi t b đo đ bóng
nên khi t tr ng c a nam châm v nh c u c ng nh t tr ng và nhi t đ bên ngoài thay đ i Hi n t ng này đ c kh c ph c b ng cách qu n thêm cu n dây
bù 7 c đ nh trên nam châm, khi t tr ng trong cu n dây đo và cu n bù thay đ i
do các y u t bên ngoài gây nên, chúng đ c bù l n nhau M t khác s c đi n
đ ng trong cu n dây c m ng 1 không ch ph thu c vào s di chuy n c a nó mà còn ph thu c vào t c đ kéo c a đ ng c
Sai s c a thi t b ph thu c vào gi i h n đo và đ nh y c a nó Sai s c b n
c a thi t b là ±10%
d) o di chuy n b ng th c mã hóa: đây là ph ng pháp đo di chuy n đ t
đ c đ chính xác cao Di chuy n c h c đ c truy n qua m t th c di đ ng,
th c này có th là m t th c trong su t trên nó đ c kh c v ch chia đ đen,
tr ng Các v ch tr ng cho ánh sáng xuyên qua ho c ph n x tr l i M t h th ng quang h c chi u ánh sáng qua th c kh c v ch Khi th c di chuy n, các tia ánh sáng qua v ch tr ng, đen đ n t bào quang đi n và t o thành các xung đi n
Các xung đi n đ c đ a qua b đ m đ n ch th đ ch m c di chuy n, ta có:
0.d N
Ngoài ph ng pháp kh c v ch trên ng i ta còn s d ng th c mã hoá
Th c mã hoá là m t th c g m nhi u d i kh c v ch quan h v i nhau theo m t
mã nh t đ nh, thông th ng là mã nh phân Khi ánh sáng đi qua là 1, ánh sáng b
ng n l i là 0 Tu theo con s c n đ m ta xác đ nh s ph n t đ m và s dòng trên th c mã hoá M i b c c a thang đo làm thay đ i tr ng thái c a m t ho c nhi u ph n t c a b khoá, sau khi gi i mã k t qu đ c th hi n b ng các con
s ây là c s c a phép đo di chuy n b ng các thi t b s
16.2.2 o kho ng cách:
Trang 8o kho ng cách có nhi u ph ng pháp khác nhau, thông d ng nh t là ph ng
pháp đ m s vòng c a m t bánh xe, sau đó k t h p v i kích th c bánh xe đ
suy ra quãng đ ng Ph ng pháp này th ng dùng cho các lo i xe ôtô và môtô
Ngày nay các ph ng pháp hi n đ i h n có th bi n đ i t c đ quay c a bánh
xe thành t n s c a m t dãy xung, thi t b đ m s đ m s xung và đ a k t qu
quãng đ ng t ng ng lên m t b ng s ho c đ a đ n thi t b đi u khi n
T c đ và quãng đ ng đi c a m t tên l a lúc r i b phóng có th đ c xác
đ nh b ng cách ng d ng hi u ng Dople Hi u ng này cho bi t khi hai v t ti n
g n nhau, t n s s thay đ i, nh đó có th suy ra t c đ c a tên l a do s thay
đ i t n s c a b phát sóng đ t đ u tên l a qua đó có th đi u khi n đ c t c
đ và tính đ c quãng đ ng đi c a tên l a
Ph ng pháp vô tuy n đ nh v tia laze đo kho ng cách l n: ph ng pháp đo
kho ng cách l n (hàng tri u kilômét) ngày nay đ c s d ng nhi u là ph ng
pháp vô tuy n đ nh v tia laze (H.16.6a,b):
a) b)
Hình 16.6 o kho ng cách l n b ng ph ng pháp vô tuy n đ nh v tia laze:
a) S đ t ng quan quá trình đo b) S đ nguyên lý c a thi t b đo
B phát công su t l n 1 phát xung ng n (c micrô giây) ho c tia laze h ng
v phía đ i t ng c n đo kho ng cách 2 Sau khi g p đ i t ng, sóng ho c tia
laze ph n x l i và đ c thu b ng thi t b thu đ nh y cao o kho ng th i gian
t lúc phát đ n lúc thu tín hi u ph n x có th tính đ c kho ng cách c a đ i
t ng c n đo:
2
.c t
D=
v i: t - th i gian tính t khi phát đ n lúc thu tín hi u
c - t c đ truy n c a sóng vô tuy n và laze
thành hai tia 1 và 2 nh g ng l ch 2 Tia 1 ph n x t g ng 2 qua g ng 3
chi u vào ph n t quang đi n 1 Tia 2 c ng đi qua g ng 2 đ n đ i t ng c n
Trang 9đo 4 và đ c ph n x l i qua g ng 2 đ n ph n t quang đi n 1 T i ph n t quang đi n, hai tia 1 và 2 đ c x p ch ng Khi đ i t ng đo di chuy n, t ng
c ng đ sáng c a hai tia laze c ng thay đ i Nh thi t b đ m 5 có th tính đ c kho ng di chuy n c a đ i t ng đo 4 N u g i Lx là kho ng di chuy n c a đ i
t ng đo, k là s chu k tính c a tia laze và là đ dài ánh sáng ta có quan h :
2.λ
k
L x =
V i thi t b trên, khi đo kho ng di chuy n c 1m thì sai s t 0,1÷1µm
16.2.3 o góc quay:
a) Thi t b đo góc d a trên các chuy n đ i bi n tr (Angle Potentionmeter):
có u đi m là đ chính xác cao (sai s ch c 0,05÷0,03%); công su t ra l n, không c n khu ch đ i tín hi u; c u t o c a thi t b đ n gi n
Hình 16.7 là chuy n đ i bi n tr lo i MY-62 đ c ch t o hàng lo t trong công nghi p dùng đo góc quay:
Hình 16.7 Chuy n đ i bi n tr đo góc quay lo i MY-62
tr t 2 làm con tr t di chuy n trên bi n tr 3, giá tr c a bi n tr 3 t l v i góc quay c n đo
c đi m: đi n tr c a bi n tr kho ng 250 , góc quay toàn ph n là 600
Trang 10Nguyên lý ho t đ ng: khi đ a x rãnh 1 quay đi m t góc (t ng ng v i n
rãnh) s làm cho t thông móc vòng trong cu n dây c m ng 2 thay đ i t o ra
m t s c đi n đ ng c m ng, su t đi n đ ng này đ c tính b ng:
dt
d W
E c =− Φ
v i: W: s vòng c a cu n dây c m ng 2
: t thông móc vòng trong cu n dây c m ng 2
Hình 16.8 S đ nguyên lý c a thi t b đo góc quay b ng chuy n đ i c m ng
T n s c a su t đi n đ ng t l v i s rãnh quay c a đ a n T n s này qua b
bi n đ i t n s sang đi n áp [f/U] s chuy n thành tín hi u đi n áp đ đ a vào ch
th (CT) Ch th đ c kh c đ theo góc quay
c) Thi t b dùng chuy n đ i đi n c m đo góc quay trong không gian hai chi u: có s đ nguyên lý nh hình 16.9:
Hình 16.9 S đ nguyên lý c a thi t b dùng chuy n đ i đi n c m
đo góc quay trong không gian hai chi u
theo tr c Y và tr c X Hai chuy n đ i đi n c m m c vi sai 2 và 3 n i v i hai
m ch c u không c n b ng Cx, Cy có ngu n cung c p là đi n áp xoay chi u t n s 500Hz Tín hi u ra c a m ch c u đ a vào ch nh l u nh y pha (CLx, CLy) và đ a
đ n ch th (CTx, CTy) đ ch góc quay x, y Gi i h n đo c a thi t b là 2,50
và
ng ng nh y 0,5'
16.2.4 o m c:
Trang 11a) Ph ng pháp đo m c n c dùng các b bi n đ i t l d ng d n truy n
b ng tay g t ho c dây curoa k t h p v i chuy n đ i bi n tr : là ph ng pháp
đo m c n c đ n gi n Hình 16.10 là c u t o c a thi t b đo m c n c đ c s n
xu t hàng lo t dùng trong công nghi p:
Hình 16.10 C u t o c a thi t b đo m c n c dùng các b bi n đ i t l d ng
d n truy n b ng tay g t ho c dây curoa k t h p v i chuy n đ i bi n tr
C u t o và nguyên lý ho t đ ng: phao n i 1 ph n ánh m c n c c n đo đ c
n i v i s i dây 2 g n vào puli 3 Khi puly quay, tr c 4 g n v i con tr t 5 quay theo và tr t trên bi n tr 6 làm thay đ i đi n tr c a bi n tr t l v i m c n c
c n đo u dây ra c a bi n tr đ c m c vào m ch đo
Khi thi t k , đ ng kính c a puli đ c tính sao cho chu vi c a nó có đ dài đúng
b ng kho ng cách m c n c c n đo
gi cho dây treo phao luôn đ c c ng ng i ta g n thêm lò xo xo n 7 và c
c u cam 8 đ puli ch có th quay đ c m t vòng
centimét đ n vài mét v i sai s c b n là ± 0,5% trong gi i h n thang đo
b) Thi t b đo m c n c dùng chuy n đ i đi n dung: c ng đ c s d ng
r ng rãi Có s đ c u t o nh hình 16.11:
không cân b ng MC, nhánh th hai g m t đi n C1 (có đi n dung c vài pF) và
m t t đi n khác C2 m c song song (có đi n dung c vài ch c pF) thông qua khoá K Hai nhánh khác c a m ch c u là cu n dây th c p c a máy bi n áp BA
C u đ c cung c p b ng m t máy phát đi n áp cao t n MF (1÷ 10MHz) i n áp
ra c a c u đ c ch nh l u qua b ch nh l u CL
i u ch nh cho kim ch th có giá tr c c đ i b ng cách đóng khoá K và đi u
ch nh giá tr c a bi n tr R Ch th là m t miliampemét (ho c đi n th k t
đ ng)
kho ng đo l n Kho ng đo t 0 ÷ 5m Thi t b có th đo đ c m c n c nhi t
đ ±1000
C và áp su t c a bình t 0 ÷ 106 N/m2 Sai s c a thi t b c ±2,5 % Sai
s ph 1% khi nhi t đ thay đ i 100
C
Trang 12Hình 16.11 S đ c u t o c a thi t b đo m c n c dùng chuy n đ i đi n dung
Thi t b này th ng đ c ng d ng đ đo m c n c c a các ch t l ng d bay
h i, d n và n mòn Khi đó chuy n đ i đi n dung 1 là thanh kim lo i m ng ph
l p ch ng n mòn hoá h c đ t gi a thùng kim lo i đ ng ch t l ng 2 Khi thùng
r ng, đi n dung c a thùng th p, lúc đ y ch t l ng đi n dung t ng lên
16.3 o v n t c, gia t c và đ rung
16.3.1 o v n t c b ng máy phát t c đ (Tachometer Generator):
T c đ k th ng dùng nh t là máy phát t c đ Máy phát t c đ có th chia thành hai lo i, máy phát m t chi u và máy phát xoay chi u
Máy phát t c đ m t chi u (DC tachometer generator): là máy phát đi n có
s c đi n đ ng ra t l v i t c đ Tr c quay c a máy phát đ c n i v i tr c quay
c a đ i t ng đo Khi đ i t ng đo quay, máy phát quay t o ra s c đi n đ ng t
l v i t c đ quay o s c đi n đ ng b ng các d ng c do đi n áp có th suy ra
t c đ
Máy phát t c đ xoay chi u (AC tachometer generator): có quan h gi a s c
đi n đ ng và t c đ quay c ng nh máy phát t c đ m t chi u, nh ng đi n áp ra
là đi n áp xoay chi u có t n s t l v i t c đ quay:
60
.n a
f =
v i: a - s đôi c c c a máy phát; n - t c đ quay; f - t n s ra
o đi n áp U ho c t n s f có th xác đ nh đ c t c đ đ i v i các máy phát t c xoay chi u, các ch th kèm theo th ng là t n s k vì đo t n s , sai s nh h n
và không b ph thu c vào c u t o c a máy phát mà ch ph thu c vào cách b trí
s l ng c c
16.3.2 o t c đ quay b ng ph ng pháp bi n t c đ quay thành t n s (Encoder):
Ngoài các máy phát t c, ngày nay đo t c đ quay b ng ph ng pháp bi n t c
đ quay thành t n s đ c s d ng khá r ng rãi Quá trình bi n đ i t c đ quay thành t n s có th th c hi n b ng nhi u cách: b ng m ch t , b ng quang h c …
Thi t b đo t c đ quay b ng cách bi n t c đ quay thành t n s b ng m ch
t : hình 16.12 là s đ c a thi t b đo t c đ quay b ng cách bi n t c đ quay thành t n s b ng m ch t :
Trang 13C u t o: b bi n đ i t c đ - t n s bao g m: bánh r ng 1, cu n dây c m ng không ti p xúc 2 (ho c cu n dây đi n c m) ó là các ph n t nh y và th ng có
s l ng r ng p = 1, 6, 60, 180, 200, 250 và 600 đ có t n s xung nh nh t là 10Hz
Hình 16.12 S đ c a thi t b đo t c đ quay b ng cách bi n t c đ quay thành t n s Nguyên lý ho t đ ng: khi bánh r ng quay, ph n t nh y t o thành các xung
T n s l n nh t có th nh n đ c khi đo:
) ( 60
. max
max p n Hz
v i: nmax - t c đ quay l n nh t;
và s r ng không nh h n pmin = 600/nmin v i nmin là t c đ quay nh nh t
V i s đ trên hình 16.10: n u p = 60, th i gian đo là 1 giây thì thi t b có th ch
Hình 16.13 B bi n đ i t c đ - t n s b ng quang h c
16.3.3 Thi t b đo t c đ quay d a trên hi n t ng c m ng đi n t :
Ngoài các thi t b trên, đ đo t c đ chuy n đ ng c a ôtô có th th c hi n theo s đ hình 16.14:
Trong đó chuy n đ i bao g m nam châm v nh c u 1 n i v i tr c quay c a
đ ng c qua b d n đ ng b ng dây m m
Tr c nam châm là đ a nhôm 2 có tr c g n v i kim ch t c đ 4 và lò xo c n
Trang 143 Khi nam châm quay t o ra t tr ng quay, t tr ng này c m ng lên đ a nhôm dòng c m ng đ ng th i tác d ng lên dòng đi n y m t l c t o ra mômen quay lên đ a nhôm Tu theo t c đ quay c a đ ng c , đ a nhôm b quay theo, kim ch cho ta bi t đ c t c đ đó
Hình 16.14 S đ thi t b đo t c đ quay d a trên hi n t ng c m ng đi n t
16.3.4 o gia t c (acceleration) và đ rung (ch n đ ng-vibration):
C u trúc chung c a d ng c đo này g m m t kh i quán tính g n v i m t h lò
xo Do quán tính l n nên gi a kh i quán tính và đ c a d ng c có s di chuy n
t ng đ i v i nhau khi có rung Ngoài ra t phép đo di chuy n có th suy ra biên
đ rung hay gia t c
Các chuy n đ i dùng trong d ng c đo gia t c hay đ rung là các chuy n đ i
đi n tr , đi n c m, đi n dung, áp đi n V n đ là ch n quán tính và chuy n đ i
nh th nào đ khi đo không gây ra các sai s ph v t n s
D i t n đo các thông s rung trong kho ng 20 ÷ 3000Hz vì v y t n s c a h
th ng c trong d ng c đo đ rung n m trong kho ng 2 ÷ 7Hz, còn đ i v i gia
t c k t 10 ÷ 15kHz và l n h n
a) Ch n đ ng k ki u c m ng: d a trên quan h vi tích phân gi a các thông
s c a chuy n đ i rung, ta có th ch t o đ c các thi t b ph i h p gi a chuy n
đ i v i các m ch vi tích phân và ch th đ đo đ rung (ch n đ ng) và gia t c
C u t o: nh hình 16.15: g m m t giá đ b ng kim lo i không d n t 1 đ đ t trên đ i t ng đo Trên giá đ có thanh dao đ ng 2 và nam châm 3 Thanh dao
đ ng, nam châm và lò xo 4 t o thành kh i quán tính
tính và l c đ y c a lò xo tr ng thái cân b ng, cu n dây c m ng 5 đ t gi a khe
h không khí c a nam châm đ ng yên Khi có đ rung (ch n đ ng), nam châm
và cu n dây c m ng di chuy n t ng đ i v i nhau làm cho t thông móc vòng qua cu n dây thay đ i, t o ra s c đi n đ ng c m ng S c đi n đ ng sinh ra t l
v i biên đ rung đ c đ a vào khu ch đ i sau đó đ a ra ch th
Cu n dây bù 6 có tác d ng kh s c đi n đ ng do nhi u sinh ra trong cu n dây 5
Trang 15Nh b vi phân 6 và tích phân 7, thi t b có th đo đ c đ rung v i biên đ
x, t c đ rung x&và gia t c x&&
Hình 16.15 C u t o c a ch n đ ng k ki u c m ng
ghi l i và theo dõi quá trình có th dùng ch th t ghi ho c dao đ ng kí
c đi m: ch n đ ng k lo i này làm vi c v i t n s lo i này t 20 ÷ 500Hz
b) o đ rung b ng chuy n đ i áp đi n: khi c n đo đ rung v i t n s cao
h n (t 10 ÷ 20kHz) có th s d ng chuy n đ i áp đi n
C u t o: hình 16.16 là s đ c u trúc c a thi t b đo đ rung v i chuy n đ i
áp đi n:
Hình 16.16 S đ c u trúc c a thi t b đo đ rung b ng chuy n đ i áp đi n
V 1 c a chuy n đ i đ c t o thành ren 2 đ b t ch t vào đ i t ng đo D i đáy v là ph n t áp đi n 3 đ c g n ch t b ng nh a dán Ph n t áp đi n có th
là tinh th th ch anh, titanat bari (BaTiO3 ) M t trên c a ph n t áp đi n là kh i quán tính 4 Kh i quán tính làm b ng h p kim vônfram có tr ng l ng g p 2 đ n
3 l n thép, do đó có th t o thành m t kh i dao đ ng v ng ch c
T n s riêng c a chuy n đ i ph thu c vào kh i l ng, đ ch c ch n c a đáy v ,
tr ng l ng c a kh i quán tính và có th đ t đ n 50 ÷ 100kHz Thi t b có th làm vi c đ c trong d i t n t 500Hz ÷ 20kHz
Nguyên lý ho t đ ng: khi làm vi c ph n t áp đi n ch u l c t l v i gia t c,
các đi n tích do ph n t áp đi n t o ra t l v i giá tr t c th i c a gia t c Các
đi n tích này đ c d n ra b ng cáp b c kim lo i 6, lõi 5 c a dây cáp đ c n i v i quán tính 4, cách đi n v i v ngoài và v dây cáp l i đ c n i v i v ngoài đó
Trang 16S đ kh i c a d ng c v n n ng dùng chuy n đ i áp đi n đo biên đ rung,
đo gia t c trung bình nh hình 16.17:
Hình 16.17 S đ kh i c a d ng c v n n ng dùng chuy n đ i áp đi n
đo biên đ rung và đo gia t c trung bình
Chuy n đ i áp đi n đ c n i song song v i t C đ nh n đ c đi n áp xoay chi u t l v i gia t c nh ng không ph thu c vào t n s rung Tr kháng Xc = 1/ C đ i v i d i t n làm vi c c n ph i đ c ch n sao cho đ t tr vào nh nh t
c đi m: các thi t b trên d i t n làm vi c t 20Hz ÷ 10kHz, sai s quy đ i ±
5% Thi t b có 4 gi i h n đo gia t c 20, 100, 400 và 2000m/s2
, b n gi i h n đo
đ rung 0,05; 0,25; 1,0; 5,0 mm
c) o gia t c không thay đ i s d ng gia t c ki u con l c: hình 16.18 là s
đ nguyên lý c a gia t c ki u con l c v i chuy n đ i đi n dung:
Hình 16.18 S đ nguyên lý c a gia t c ki u con l c v i chuy n đ i đi n dung
dài l và kh i quán tính m b l ch đi m t góc ϕ và b n c c n m gi a c a chuy n
đ i đi n dung m c vi sai b di chuy n m t kho ng ∆ i n áp ra c a m ch c u (g m hai n a cu n dây th c p bi n áp và chuy n đ i đi n dung) t l v i gia t c
c n đo
c đi m: gia t c k con l c dùng đo gia t c nh h n 0,1g (g - gia t c tr ng
