TAILIEUCHUNG - Bài giảng Cảm biến áp suất
Bài giảng Cảm biến áp suất trình bày về áp suất chất lưu; áp suất thủy tĩnh; đơn vị đo áp suất; nguyên lý đo áp suất; phần tử biến dạng; phương pháp chuyển đổi tín hiệu; cảm biến áp suất điện dung; cảm biến áp trở. Mời các bạn tham khảo bài giảng để bổ sung thêm kiến thức về lĩnh vực này. | Cảm biến áp suất To learn something new, first, you must know something old Áp suất chất lưu Áp suất được định nghĩa là lực tác dụng lên một đơn vị diện tích trên bất kỳ bề mặt nào. Áp suất được phân thành 3 loại: Áp suất tuyệt đối: điểm đo so với chân không. Áp suất tương đối biểu diễn độ chênh lệch áp suất giữa điểm đo và môi trường xung quanh. Áp suất vi sai biểu diễn độ chênh lệch áp suất giữa 2 điểm, trong đó 1 điểm được chọn làm chuẩn. Có thể áp suất ở cả 2 điểm đều thay đổi, nhưng chỉ có độ chênh lệch áp suất mới được quan tâm. Áp suất cột chất lưu chứa trong một ống hở đặt thẳng đứng, tác dụng lên một đơn vị diện tích bề mặt ρ: khối lượng riêng g: gia tốc trọng trường p0: áp suất khí quyển h: chiều cao cột chất lưu Điều kiện bình thường, cột thủy ngan Áp suất thủy tĩnh p= p0 + ρgh Đơn vị đo áp suất Hệ SI: Pascal (Pa) là Nm-2 Công nghiệp: bar (1bar = 105 Pa) Nguyên lý đo áp suất Chất lưu không chuyển động đo áp suất tĩnh pt → đo lực tác dụng đo lực tác động vào thành bình, ống Đo trực tiếp biến dạng thành bình Chất lưu chuyển động: p = pt + Pd pt: áp suất tĩnh pd = Phần tử biến dạng Sự biến dạng của phần tử cảm ứng tạo ra độ dịch chuyển hay độ căng, từ đó có thể đo lường được đại lượng áp suất. Phần tử cảm ứng áp suất: so sánh áp suất cần đo và áp suất chuẩn và phần đàn hồi để biến đổi sự khác biệt áp suất thành sự biến dạng của phần tử cảm ứng. Có nhiều loại phần tử biến dạng, chúng được nhóm lại thành các dạng: màng (diaphragm), capsule, ống (bellows, tube). Xiphông ống trụ ống Bourdon C Bourdon xoắn Helical Bourdon spiral Bourdon Màng thẳng Màng nhăn capsule Ống trụ ε1: biến dạng ngang ε2: biến dạng dọc Y: modul Young ν: hệ số Poisson r, e: bán kính trong và ngoài của ống Xiphông Ống hình trụ được xếp nếp Tỉ số giữa lực tác dụng và biến dạng là không đổi Ống Bourdon Ống đàn hồi, một đầu cố định và một đầu tự do Áp suất chất lưu tác động lên thành ống làm cho ống bị biến dạng, đầu tự do dịch chuyển Vật liệu đồng Màng (diaphragm) Màng đàn hồi và màng dẻo Áp suất tác động lên màng làm cho nó biến dạng. Phi tuyến, phạm vi đo nhỏ. Màng đàn hồi Màng dẻo Phương pháp chuyển đổi tín hiệu Cơ học Áp trở Biến thiên điện dung Biến thiên điện dung Hiệu ứng áp điện Dao động cơ điện Quang điện Cảm biến áp suất điện dung Thông dụng, tầm đo áp suất rất rộng. Cảm biến điện dung đo áp suất cao với áp suất full-scale trên 107Pa cho đến chân không (manometer điện dung) áp suất dưới 10-3Pa Màng kim loại hoặc silicon được sử dụng làm phần tử cảm ứng áp suất và tạo thành một bản cực của tụ điện. Điện cực còn lại là cố định, tạo thành bởi một lớp hợp kim trên một nền sứ hay thuỷ tinh. Ap suất tác động vào màng, làm thay đổi khoảng cách giữa 2 bản cực, qua đó làm thay đổi điện dung của tụ điện. Với thiết kế vi sai, màng cảm ứng được đặt giữa 2 bản cực cố định. Cảm biến áp trở Chế tạo trực tiếp trên đế Si loại N, khuếch tán trực tiếp trên vật trung gian. Tính đàn hồi tốt Tín hiệu ra lớn, kích thước nhỏ. Độ nhạy phụ thuộc độ lớn áp suất cần đo, có giá trị khoảng ( đến 3mV/mbar) Phụ thuộc nhiệt độ, phải bù nhiệt.
đang nạp các trang xem trước
