Đo các đại lượng cơ bản

Đo các đại lượng cơ bản

Là đại lượng làm cơ sở để so sánh, đánh giá mức

độ nóng của vật này so với vật khác

 Thang đo nhiệt độ

 Mối liên hệ giữa các thang đo nhiệt độ

 Theo lĩnh vực đo nhiệt độ:

T

32)(5

9)(0F  t 0C 

t F

67,491)(5

9)(0R  t 0C 

t R

 Phân loại phương tiện đo nhiệt độ

Dựa vào cấu tạo và nguyên lý hoạt động của dụng

cụ đo

-Giãn nở, biến đổi áp suất của chất cảm nhiệt haydựa trên sự thay đổi thể tích, kích thước của vậtcảm biến – nhiệt kế chất lỏng; nhiệt áp kế; nhiệt

kế cơ học

-Biến đổi điện trở của kim loại, bán dẫn – nhiệt

kế điện trở

1 - Khái quát

 Phân loại phương tiện đo nhiệt độ

-Dựa trên hiệu ứng nhiệt điện – nhiệt kế nhiệt

điện hay cặp nhiệt điện

-Nhiệt kế điện tử - sử dụng đầu dò (sensor) điện

tử: diode, transitor, IC

-Biến đổi cường độ bức xạ của vật nóng ở nhiệt độ

cao – nhiệt kế bức xạ hay hỏa kế

-Nhiệt kế sử dụng cảm biến thạch anh, nhiệt kế

-Khắc độ trực tiếp trên vỏ thủy tinh

-Thủy tinh trong suốt hơn

-Tiết diện ống thủy tinh bên trong nhỏ,

thon

• Nhiệt kế kỹ thuật

- Khắc độ trên giấy lót vào vỏ thủy tinh

- Thủy tinh không trong suốt

2 - Nhiệt kế thủy tinh – chất lỏng

-Không tự ghi kết quả, truyền kết quả đi xa

2 - Nhiệt kế thủy tinh – chất lỏng

 Cấu tạo 3 - Nhiệt áp kế

 Cấu tạo: tùy thuộc vào kết cấu ống đàn hồi

Dựa vào sự giãn nở chiều dài của hai vật rắn có hệ

số giãn nở vì nhiệt khác nhau

- Hai vật rắn độc lập nhau: nhiệt kế dilatomet

- Thanh lưỡng kim: nhiệt kế lưỡng kim

4 - Nhiệt kế cơ học

 Sử dụng đo nhiệt độ:

Dựa trên sự biến đổi điện trở của vật do sự biến

đổi nhiệt độ của nó gây nên

Sự biến đổi điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ được

đặt trưng bằng biểu thức sau

đo thứ cấp

 Bộ phận cảm biến: phần tử cảm biến; chất cáchđiện; vỏ bảo vệ nhiệt kế

- Phần tử cảm biến: kim loại và bán dẫn

- Vật liệu cách điện: Cách điện; bền cơ học; chịunhiệt tốt

- Vật liệu làm vỏ bảo vệ: bền cơ học; không thấmnước; dẫn nhiệt tốt; nhẹ; không gây tác hại hóahọc với vật liệu phần tử cảm biến

5 - Nhiệt kế điện trở

 Yêu cầu phần tử cảm biến nhiệt độ

+ Tinh khiết, bền hóa học

+ Không thay đổi tính chất vật lý

+ Khi đốt nóng không bị oxyhoa

+ Hệ số nhiệt độ điện trở lớn

+ Quan hệ tuyến tính

 Ưu nhược điểm – SV tham khảo

giáo trình

5.1 - Nhiệt kế điện trở kim loại

 Hệ số dẫn nhiệt độ cao: Oxit mangan; Oxit Đồng; Oxit Coban….(giảm 3%/độ)

 Hệ số nhiệt độ của điện trở lớn và điện trở suất cao: nhiệt kế điện trở bán dẫn có kích thước nhỏ gọn

 Mối liên hệ giữa điện trở và biến đổi nhiệt

độ theo quy luật phi tuyến tính (hàm mũ)

 Ưu nhược điểm – SV tham khảo giáo trình

5.2 - Nhiệt kế điện trở bán dẫn

5.2 - Nhiệt kế điện trở bán dẫn

 Đo nhiệt độ bằng nhiệt kế điện trở phải xác định điện trở của phần tử cảm biến nhiệt độ:

+ Phương pháp dùng von kế – ampe kế+ Phương pháp dùng mạch cầu

+ Phương pháp Lôgomet+ phương pháp bù

o C Ω

R 3

I 2

I 1

I 3 I

I 0

 Nguyên lý: Đo nhiệt độ bằng cặp nhiệt điện,

dựa trên cơ sở của hiệu ứng nhiệt điện

 Sơ đồ nguyên lý cặp nhiệt điện:

6 - Nhiệt kế nhiệt điện

1

TBĐ

TBĐ

4 3

t 0

t t

t 0

 Yêu cầu vật liệu:

- Suất điện động cao, quan hệ với nhiệt đô: tuyến

6 - Nhiệt kế nhiệt điện

 Các loại nhiệt kế nhiệt điện hay gặp:

6 - Nhiệt kế nhiệt điện

Loại Vật liệu làm cặp nhiệt điện Khoảng đo ( o C) tối đa ( Nhiệt độ o C)

 Phương pháp đo nhiệt độ:

6 - Nhiệt kế nhiệt điện

a

b t

t 0

Thiết

bị đo

t 0 TBĐ

 Nguyên nhân gây sai số khi đo

+ Do nhiệt độ ở đầu tự do của cặp nhiệt điệnkhông ổn định hoặc khác với nhiệt độ đầu tự do khi khắc độ

+ Do sự thay đổi điện trở trong mạch đo dẫn đếnsai số khi đo bằng thiết bị đo thứ cấp

+ Do vị trí và cách lắp đặt nhiệt kế nhiệt điệnkhông đúng yêu cầu kỹ thuật

6 - Nhiệt kế nhiệt điện

 Đo theo phương pháp tiếp xúc

+ Dụng cụ đo theo phương pháp tiếp xúc: nhiệt

kế chất lỏng, nhiệt kế điện trở và nhiệt kế nhiệt

điện

+ Dụng cụ đo nhiệt độ theo phương pháp không

tiếp xúc: nhiệt kế bức xạ hay còn gọi là hỏa kế

Áp suất là gì?

Đại lượng vật lý, biểu thị lực tác dụng lên một đơn

vị diện tích.

Áp suất cĩ thể phân bố đồng đều hoặc

khơng đồng đều lên bề mặt chịu lực

Trường hợp lực phân bố đồng đều

+ Hiệu áp suất – áp suất vi sai

1 – khái quát

% 100

B

P

D CK

 Mối quan hệ giữa các áp suất 1 – khái quát

Biểu diễn áp suất dưPtđ = 0 Biểu diễn áp suất chân không Ptđ = 0

P kq = 1 (theo áp

suất tuyệt đối) Psuất tuyệt đối)kq = 1 (theo áp

P kq = 0 (theo áp suất dư)

P tđ > P kq P tđ < P kq

 Đơn vị đo áp suất+ Theo SI: pascal – Pa (1Pa = 1N/m2)+ Atmơtphe kỹ thuật – at

1at=1kg/cm2=735,5mmHg = 9,81.104Pa=10mH2O+ Atmơtphe vật lý – atm; 1atm = 760mmHg

=10,33mH2O+ Tor; 1Tor = 1mmHg = 1133.322 Pa

= 13,595.10-4kg/cm2

+ Bar, 1bar = 105pa = 750mmhg+ PSI (đơn vị sử dụng hệ Anh, Mỹ), 1PSI = 0,07 at

1 – khái quát

 Phân loại dụng cụ đo áp suất

-Theo dạng áp suất cần đo:

Áp kế chuyên dùng:

+Baromet: đo áp suất khí quyển

+ Chân không kế - áp kế chân không

+ Manomet: đo áp suất dư

Áp kế đa chức năng:

+ Áp kế đo áp suất tuyệt đối từ “0”

+ Manomet chân không

+ Áp kế vi sai, micromanomet

1 – khái quát

 Phân loại dụng cụ đo áp suất

- Theo nguyên lý hoạt động+ Áp kế thủy tĩnh

+ Áp kế cơ học+ Áp kế pittong+ Áp kế điện

1 – khái quát

 Nguyên lý hoạt động

Theo nguyên tắc áp suất thủy tĩnh Chất lỏng thường

dùng: nước, thủy ngân hoặc rượu

 Phân loại

+ Áp kế chữ U – manomet chữ U

+ Vi áp kế

+ Baromet thủy ngân

 Ưu – nhược điểm

+ Đơn giản, rẻ tiền, độ chính xác khá cao

 Ưu điểm

Đơn giản, có thể đo áp suất tới khoảng 200KPa

tùy thuộc vào độ bền ống thủy tinh và độ kín của hệ

thống

 Nhược điểm

Phải đọc chiều cao mực chất lỏng tại hai nhánh

của áp kế, từ đó xác định độ chênh cột lỏng

Cả hai nhánh đều đặt thẳng đứng nên khi độ

chênh áp suất lớn thì cột chất lỏng sẽ dâng rất cao,

 Cấu tạo - nguyên lý hoạt động

2.3 – Baromet thủy ngân

P

Chân không

tuyệt đối

Chân không tuyệt đối

Nguyên lý hoạt độngDựa theo sự biến dạng cơ học của các phần tửđàn hồi dưới tác dụng của áp lực Vì vậy, áp kế cơhọc còn được gọi là áp kế đàn hồi

Phân loại +Áp kế ống đàn hồi+ Áp kế màng đàn hồi+ Áp kế xiphong

3 – Áp kế cơ học (đàn hồi)

(7 – 80)nên đòi hỏi phải có cơ

cấu truyền động nhạy qua

kim chỉ thị

3.1 – Áp kế ống đàn hồi

Áp kế ống đàn hồi nhiều vòng

Số vòng xoắn 2 – 9; góc

mở đầu tự do có thể đến540; nên kim chỉ thịquay một góc rộng trênthang đo

3.1 – Áp kế ống đàn hồi

 Phần tử đàn hồi được sử dụng là các vật liệu đàn

hồi như: vải, tấm cao su, thép, đồng thau,…

- Quá tải có sự biến dạng dư

- Sai số lớn khi nhiệt độ môi trường xung quanh

Dựa vào sự cân bằng lực tạo ra bởi áp suất đo,

với trọng lượng vật đối trọng và của pittông đặt

trong xilanh

Trị số áp suất được xác định bởi khối lượng của

vật đối trọng và pittông với diện tích hiệu dụng

của pittông

4 – Áp kế pittong

F

G F

G G

P = 1+ 2 =

4 – Áp kế pittong

Cấu tạo

Nguyên lý

Hoạt động dựa trên nguyên lý biến đổi điện

trở Áp suất biến đổi làm điện trở thay đổi

 Khi áp suất thay đổi, điện trở của maganin cũngbiến đổi theo mối quan hệ sau

5.1 – Áp kế biến trở

) 1 (

Sự biến đổi điện trở theo hiệu ứng Tenzo còn gọi

là biến đổi điện trở lực căng

5.2 – Áp kế điện trở lực căng

 Cấu tạo – sơ đồ mạch đo

 Phần tử cảm biến để đo áp suất cao

 Yêu cầu điện trở lực căng

+ Vật liệu chế tạo phải có độ nhạy cao

+ Hệ số nhiệt độ giãn nở chiều dài nhỏ

+ Vật liệu là dây điện trở phải có điện trở suất lớn

+ Cần phải bù nhiệt độ trong mạch đo

5.2 – Áp kế điện trở lực căng

 Nguyên tắc hoạt động:

Dựa hiệu ứng PIEZO - Tác dụng lực cơ họcvào vật liệu, trên bề mặt vật liệu xuất hiện điệntích, còn bên trong xảy ra sự phân cực, và ngượclại

Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng áp điện ởmột số loại vật liệu: tinh thể thạch anh, muối sắt,bari titanat…

5.3 – Áp kế áp điện

 Cấu tạo áp kế áp điện thạch anh.

Ít áp dụng cho việc đo áp suất tĩnh

- Tính chất lý, hóa của môi trường cần đo

Chú ý các điều kiện; yếu tố dẫn đến sai số

hệ thống

- Cấu tạo của phần tử tiếp nhận

- Cách lắp đặt áp kế

7 – Cách sử dụng áp kế

 Vị trí, cấu tạo của phần tử tiếp nhận có khác nhau

phụ thuộc vào loại áp suất

Áp suất tĩnh

- Áp suất đo tại một điểm trong dòng lưu chất

không bị kích động

- Phần tử tiếp nhận phải dịch chuyển theo hướng

dòng lưu chất, với vận tốc bằng vận tốc dòng chảy

Áp suất toàn phần (áp suất hãm, áp suất

Khi đo áp suất lưu chất có nhiệt độ cao, vận tốclớn, hệ thống bị rung, ống dẫn áp nên uốn chữ

U hoặc xoắn lại

Trước áp kế phải lắp van khóa

7.2– Cách lắp đặt áp kế

Khái quát

Lưu lượng kế chênh áp biến thiên

Lưu lượng kế chênh áp không đổi

Đo lưu lượng bằng lưu tốc kế

 Phân loại lưu lượng kế

- Dựa vào độ chênh áp biến thiên

- Dựa vào độ chênh áp không đổi

- Dựa vào vận tốc dòng chảy

- Dựa vào phương pháp thể tích

- Dựa vào cơ sở nhiệt học

- Dựa vào phương pháp, nguyên lý đặc biệt

1 – khái quát

 Nguyên lý:

Dựa vào sự giảm tiết lưu đột ngột của dòng lưu chất

Phương tiện đo: sự kết hợp giữa thiết bị tiết lưu vàhiệu áp kế để đo độ chênh lệch áp suất trước và sautiết lưu

Q 

4 _ 2

1

2 4

K 

 Phân loại thiết bị tiết lưu:

- Thiết bị tiết lưu là phần tử cảm biến của lưu lượng

kế có độ chênh áp biến thiên

- Lưu lượng → hiệu áp suất trước và sau tiết lưu

- Hiệu áp suất này được đo bằng hiệu áp kế

 Tùy vào cấu tạo và vị trí lắp đặt, thiết bị tiết

lưu có thể được phân loại

 Vòi tiết lưu: Vòi tiết lưu là thiết lưu có tiết diện tiết

lưu hình tròn nhưng phần miệng vào có dạng thu

2 – lưu lượng kế có độ chênh áp

biến thiên

Đầu đo áp suất thấp Đầu đo áp suất cao

 Nguyên lý:

- Dòng lưu chất chảy bao trùm qua phao hoặc con

đội và chúng luôn luôn ở trạng thái cân bằng

- Khi phao hoặc con đội chuyển động thì tiết diện

dòng lưu chất đi qua sẽ thay đổi

- Kết cấu của sự biến đổi tiết diện được tính toán sao

cho độ mở tiết diện với lưu lượng phụ thuộc tuyến

tính

+rotamet

+ lưu lượng kế phao

+ lưu lượng kế pittong

3 – lưu lượng kế có độ chênh áp

không đổi

 Cấu tạo Rotamet

- Thường là ống mica hìnhcôn, con đội bên trong cóthể dịch chuyển được

- Phao (con đội) có cấu tạo:

đĩa phẳng, hình trụ, nhưngthường là hình côn

3 – lưu lượng kế có độ chênh áp không đổi - Rotamet

 Hoạt động Rotamet

- Lưu lượng càng lớn thì con

đội càng được đẩy lên cao

- Khi lực tác dụng bởi dòng

lưu chất cân bằng với trọng

lực của con đội thì con đội

sẽ đạt trạng thái cân bằng

3 – lưu lượng kế có độ chênh áp

không đổi - Rotamet

 Hoạt động Rotamet

- Lưu lượng được xác định theo khoảng cáchdịch chuyển của con đội

- Tại vị trí cân bằng

3 – lưu lượng kế có độ chênh áp

không đổi - Rotamet

2 2

2 _

4

G d

G F

G P P





 Hoạt động Rotamet

- Lưu lượng qua rotamet được xác định qua công

thức

3 – lưu lượng kế có độ chênh áp

không đổi - Rotamet

d

F P

P F

2 1

P F

Q v . 2 1,596. . 0 , 3 /

2 1

- F0 là tiết diện “sống” giữa thành trong của ống

Rotamet với mép ngoài của con đội ở tiết diện

có đường kính d

 Lưu ý khi sử dụng rotamet:

- Mỗi Rotamet chỉ dùng để đo lưu lượng chomột lưu chất nhất định

- Khi lắp Rotamet vào hệ thống luôn luôn phải

bố trí dòng lưu chất chuyển động từ dưới lên

- Dòng lưu chất cần đo lưu lượng phải tương đốitrong suốt để có thể nhìn thấy con đội

3 – lưu lượng kế có độ chênh áp không đổi - Rotamet

 Sơ đồ thí nghiệm kiểm định rotamet:

3 – lưu lượng kế có độ chênh áp

không đổi - Rotamet

- Kết cấu đơn giản

- Có thể đo được lưu lượng nhỏ

- Đơn giản và dễ dàng khi đo

- Khoảng đo tương đối rộng

- Có thể sử dụng để đo lưu lượng của các lưu chất cótính chất phá hủy mạnh

 Nhược điểm

- Không thích hợp đo lưu lượng dòng lưu chất nhiệt

độ cao 1000C, áp suất cao (0,5–0,6 MPa)

- Không cho phép truyền kết quả đo đi xa

- Dễ vỡ

3 – lưu lượng kế có độ chênh áp không đổi Rotamet

- Nguyên tắc hoạt động

- Lưu lượng được xác định dựa trên cơ sở vận tốc

dòng lưu chất

 Có thể phân chia thành ba loại chính

- Đo lưu lượng bằng lưu tốc kế kiểu tuabin

- Đo lưu lượng bằng ống lưu tốc (ống đo vận tốc)

- Đo lưu lượng bằng các lưu tốc kế khác

4 – Đo lưu lượng bằng lưu

- Tuabin với cánh thẳng, cong đặt trong dòng chảy

- Vận tốc vòng quay của tuabin tỷ lệ với vận tốc dòngchảy

- Phổ biến dùng lưu tốc kế tuabin có bộ biến đổi sơcấp theo nguyên lý cảm ứng điện từ

4 – Đo lưu lượng bằng lưu tốc kế

1

2

3 4

6 7 5

Đầu cảm biến

Cánh quạt Khung

 Đo lưu lưu lượng bằng ống lưu tốc (ống

pitot)

- Đo lưu lượng dòng chảy qua tiết diện không đổi

là xác định vận tốc trung bình của dòng chảy

- Lưu lượng: Q =tbF

- Tại một điểm bất kỳ trong dòng chảy

4 – Đo lưu lượng bằng lưu tốc

kế

g v g ρ

kế chữ U để đo áp suất động

4 – Đo lưu lượng bằng lưu tốc kế

d0,035D

 Đo lưu lưu lượng bằng ống lưu tốc kế kiểu

 Đo lưu lưu lượng dùng phong tốc kế

4 – Đo lưu lượng bằng lưu tốc kế

 Lưu lượng kế thể tích dùng đo lưu lượng chất

lỏng có độ nhớt đến 3.10-4m2/s

 Lưu lượng kế thể tích có độ chính xác tương đối

cao

- Lưu lượng kế kiểu buồng

- Lưu lượng kế kiểu pittông

- Lưu lượng kế kiểu bánh răng hình ôvan

- Lưu lượng kế kiểu bánh xe lăn

- Lưu lượng kế dùng bình định lượng

5 – lưu lượng kế thể tích

 Đo lưu lượng bằng bình định lượngKết cấu đơn giản, độ chính xác khá cao,thường dùng kiểm định phương pháp đo lưulượng khác

- Đo lưu lượng bằng bình định lượng trong hệthống hở

- Đo lưu lượng bằng bình định lượng trong hệthống kín

5 – lưu lượng kế thể tích

 Đo lưu lượng bằng bình định lượng trong hệ thống

 Mức kế là dụng cụ đo mức chất lỏng và vật

liệu rời được sử dụng rộng rãi trong sản

xuất, chế biến và vận chuyển chất lỏng

 Phân loại theo nguyên lý hoạt động:

- Mức kế cơ học: mức kế phao nổi, đàn hồi…

- Mức kế thủy tĩnh: mức kế phao chìm, áp suất, áp

- Báo mức: báo mức trên hoặc báo dưới

- Thước thăm liệu

- Đo mức liên tụcTheo nguyên lý hoạt động

- Theo nguyên lý áp lực: mức kế màng đàn hồi,…

- Dựa trên cơ sở ứng dụng những tính chất điện:

mức kế điện dẫn và điện dung,…

1 – khái quát

 Mức kế cơ học: dựa trên lực tác dụng cơ học

của lưu chất lên phần tử cảm biến

oMức kế phao nổi

2 – Đo mức chất lỏng

 Mức kế cơ học: dựa trênlực tác dụng cơ học củalưu chất lên phần tử cảmbiến

oMức kế phao chìm: sựthay đổi lực đẩy lênphao Lực đẩy tỷ lệ với

độ sâu của phao chìmtrong mực chất lỏng

2 – Đo mức chất lỏng

 Mức kế áp lực: áp lực không khí nén qua ống hở

có một đầu nằm trong mực chất lỏng bồn chứa

2 – Đo mức chất lỏng

 Mức kế hiệu áp kế: dùng đo mức chất lỏng nằmtrong bình hở hoặc chân không

2 – Đo mức chất lỏng

+ m

-1

h

h P

Bề mặt vật liệu rời thường

nhấp nhô phụ thuộc vào

 Hệ thống theo dõi xả liệu

3 – Đo mức vật liệu rời

Đo khối lượng riêng

aF

G

V g

Cml

mg 





Đo khối lượng riêng bằng khí nén

Đo khối lượng riêng

2 1

 P V

2 1

1

2

Nhớt kế bi rơi

Đo độ nhớt

Name Title