Giáo trình Kỹ thuật cảm biến và đo lường điện - Trần Văn Hùng

Tài liệu gồm các chương chính: Các khái niệm chung, cảm biến tiệm cận, cảm biến quang, cảm biến vị trí và khoảng cách, cảm biến lực và áp suất, cảm biến nhiệt độ. Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung tài liệu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Kỹ thuật cảm biến và đo lường điện - Trần Văn Hùng Đ I H C CÔNG NGHI P TP.HCM KHOA CÔNG NGH ĐI N T ---------------------------- GIÁO TRÌNH LÝ THUY TK THU T C M BI N VÀ ĐO LƯ NG BIÊN SO N: TR N VĂN HÙNG LƯU HÀNH N I B 2012 Chương 1: Các Khái Ni m Chung Chương 1 CÁC KHÁI NI M CHUNG1.1 Gi i thi u C m bi n là thi t b dùng ñ c m nh n bi n ñ i các ñ i lư ng v t lý và các ñ ilư ng không có tính ch t ñi n c n ño thành các ñ i lư ng ñi n có th ño và x lýñư c. Trong quá trình s n xu t có nhi u ñ i lư ng v t lý như nhi t ñ , áp su t, t c ñ ,t c ñ quay, n ng ñ pH, ñ nh n... c n ñư c x lý cho ño lư ng, cho m c ñích ñi ukhi n truy n ñ ng. Các b c m bi n th c hi n ch c năng này, chúng thu nh n, ñáp ng các kích thích. C m bi n cũng ñư c xem như k thu t ñ chuy n ñ i các lư ng v t lý như nhi tñ , áp su t, kho ng cách... sang m t ñ i lư ng khác ñ có th ñánh giá t t hơn. Các ñ ilư ng này ph n l n là tín hi u ñi n. Thí d : ði n áp, dòng ñi n, ñi n tr ho c t n s dao ñ ng. Các tên khác c a khácc a b c m bi n: Sensor, b c m bi n ño lư ng, ñ u dò, van ño lư ng, b nh n bi tho c b bi n ñ i. Các ñ i lư ng c n ño (m) thư ng không có tính ch t ñi n như (nhi t ñ , ápsu t…) tác ñ ng lên c m bi n cho ta m t ñ c trưng (s) mang tính ch t ñi n như (ñi náp, dòng ñi n, tr kháng…) ch a thông tin cho phép ta có th xác ñ nh giá tr c a ñ ilư ng ñi n ñó, ñ c trưng (s) chính là hàm c a ñ i lư ng c n ño (m) s = F(m) (1.1) Ngư i ta g i (s) là ñ i lư ng ñ u ra hay là ph n ng c a c m bi n, (m) là ñ ilư ng ñ u vào hay g i là kích thích. Thông qua ño ñ c (s) cho phép nh n bi t giá trc a (m). Hình nh c a các lo i c m bi n thư ng dùng hi n nay ñư c mô t như mô hình2.1 Trang 1 Chương 1: Các Khái Ni m Chung Hình 1.1 Các lo i c m bi n thông d ng hi n nay Các b c m bi n ñư c s d ng nhi u trong các lĩnh v c công nghi p và dând ng. Các b c m bi n ñ c bi t và r t nh y c m ñư c s d ng trong các thí nghi mcác lĩnh v c nghiên c u khoa h c. Trong lĩnh v c t ñ ng hoá ngư i ta s d ng cácsensor thông thư ng hay các c m bi n có ch c năng ñ c bi t.1.2 ðư ng cong chu n c a c m bi n1.2.1 Khái ni m ðư ng cong chu n c m bi n là ñư ng cong bi u di n s ph thu c c a ñ i lư ngñi n (s) ñ u ra c a c m bi n vào giá tr c a ñ i lư ng ño (m) ñ u vào. ðư ng congchu n có th bi u di n b ng bi u th c ñ i s dư i d ng s=F(m), ho c b ng ñ th .Hình 1.2 (a) ðư ng cong chu n b) ðư ng cong chu n c a c m bi n tuy n tính hóa. D a vào ñư ng cong chu n c a c m bi n, ta có th xác ñ nh giá tr mi chưa bi tc a m thông qua giá tr ño ñư c si c a s. ð d s d ng, ngư i ta thư ng ch t o c m Trang 2 Chương 1: Các Khái Ni m Chungbi n có s ph thu c tuy n tính gi a ñ i lư ng ñ u ra và ñ i lư ng ñ u vào, phươngtrình s= F(m) sau phép bi n ñ i tuy n tính s có d ng: s = am +b (1.2)v i a, b là các h s , khi ñó ñư ng cong chu n là ñư ng th ng.1.2.2 Phương pháp chu n c m bi n Chu n c m bi n là phép ño nh m m c ñích xác l p m i quan h gi a giá tr s ñoñư c c a ñ i lư ng ñi n ñ u ra và giá tr m c a ñ i lư ng ño có tính ñ n các y u t nh hư ng, trên cơ s ñó xây d ng ñư ng cong chu n dư i d ng d nh n bi t hơn (ñth ho c bi u th c ñ i s ). Khi chu n c m bi n, v i m t lo t giá tr ñã bi t chính xác mic a m, ño giá tr tương ng si c a s và d ng ñư ng cong chu n. a. Chu n ñơn gi n Trong trư ng h p ñ i lư ng ño ch có m t ñ i lư ng v t lý duy nh t tác ñ ng lênm t ñ i lư ng ño xác ñ nh và c m bi n s d ng không nh y v i tác ñ ng c a các ñ ilư ng nh hư ng, ngư i ta dùng phương pháp chu n ñơn gi n. Th c ch t c a chu nñơn gi n là ño các giá tr c a ñ i lư ng ñ u ra ng v i các giá tr xác ñ nh không ñ ic a ñ i lư ng ño ñ u vào. Vi c chu n ti n hành theo 2 cách: o Chu n tr c ti p: các giá tr khác nhau c a ñ i lư ng ño l y t các m u chu n ho c các ph n t so sánh có giá tr bi t trư c v i ñ chính xác cao. o Chu n gián ti p: k t h p c m bi n c n chu n v i m t c m bi n so sánh ñã có s n ñư ng cong chu n, c hai ñư c ñ t trong cùng ñi u ki n làm vi c. b. Chu n nhi u l n Khi c m bi n có ph n t b tr (tr cơ ho c tr t ), giá tr ño ñư c ñ u ra phthu c không nh ng vào giá tr t c th i c a ñ i lư ng c n ño ñ u vào mà còn phthu c vào giá tr trư c ñó c a c a ñ i lư ng này. Trong trư ng h p như v y, ngư i taáp d ng phương pháp chu n nhi u l n và ti n hành như sau: o ð t l i ñi m ...