Chương IV Các bộ chuyển đổi đo lường sơ cấp Các bộ chuyển đổi đo lường sơ cấp 4.1. Khái niệm chung 4.2. Các bộ chuyển đổi điện trở 4.3. Các chuyển đổi điện từ 4.4. Chuyển đổi tĩnh điện 4.5. Chuyển đổi nhiệt điện 4.1. Khái niệm chung - Chuyển đổi đo lường là 1 thiết bị kĩ thuật nhằm thực hiện một quan hệ đơn trị giữa hai đại lượng vật lý xác định với một độ chính xác nào đó. - Chuyển đổi đo lường: + Chuyển đổi sơ cấp + Chuyển đổi chuẩn hóa Ưu điểm của phương pháp điện để đo các đại lượng không điện: + Độ nhạy của thiết bị có thể thay đổi được trong một phạm vi rộng của đại lượng đo. + Đo được các đại lượng có tốc độ biến đổi khác nhau. + Cho phép tập trung hóa và truyền dữ liệu đi xa. + Liên hợp các thiết bị đo và điều khiển tự động - Các đặc tính của chuyển đổi đo lường sơ cấp Y = f(X) Chuyển đổi đo lường sơ cấp (S) X Y +Phương trình chuyển đổi: Nếu Y = f(X) : tuyến tính  S = const Nếu Y = f(X) : phi tuyến  S ≠ const +Độ nhạy của chuyển đổi: Y S X ∆ = ∆ +Đại lượng chủ của chuyển đổi: Đại lượng ra của chuyển đổi có thể phụ thuộc vào nhiều đại lượng khác nhau, nhưng nó chỉ phụ thuộc chủ yếu vào một đại lượng x  x là đại lượng chủ của chuyển đổi. +Sai số: Yêu cầu sai số phải thỏa mãn yêu cầu, giảm sai số càng nhỏ càng tốt. - Sai số cơ bản: sai số gây ra do nguyên lý hoạt động của chuyển đổi, sự không hoàn thiện của cấu trúc, công nghệ chế tạo không tốt… - Sai số phụ: sai số gây ra do sự biến động của điều kiện bên ngoài khác với điều kiện tiêu chuẩn. - Phân loại dựa trên nguyên lý của chuyển đổi sơ cấp: + Chuyển đổi điện trở + Chuyển đổi điện từ + Chuyển đổi tĩnh điện + Chuyển đổi nhiệt điện + Chuyển đổi hóa điện + Chuyển đổi lượng tử …. - Phản tác dụng của chuyển đổi: thể hiện ở tiêu hao năng lượng của đối tượng cần đo, tiêu hao năng lượng này được thể hiện ở điện trở vào của chuyển đổi đo lường - Kích thước, khối lượng của chuyển đổi: thường yêu cầu phải phù hợp với ứng dụng, thường càng nhỏ càng tốt, như vậy mới đưa được đầu đo vào những nơi nhỏ hẹp để nâng cao độ chính xác của phép đo. 4.2. Chuyển đổi điện trở 4.2.1. Chuyển đổi điện trở tiếp xúc 4.2.2. Chuyển đổi biến trở 4.2.3. Chuyển đổi Tenzo 4.2.1. Chuyển đổi điện trở tiếp xúc 1. Nguyên lý cơ bản: Chuyển đổi đo lường trong đó di chuyển cơ học được biến thành sự thành sự đóng mở các tiếp điểm, các tiếp điểm này dùng để điều khiển mạch điện. Đại lượng chủ của chuyển đổi tiếp xúc là di chuyển cơ học (sự chuyển rời). [...]... và ứng dụng - Sai số của chuyển đổi điện cảm chủ yếu phụ thuộc vào mức độ ổn định của nguồn nuôi trong mạch đo Ngoài ra, chuyển đổi điện cảm chịu ảnh hưởng của t0, tần số nguồn - Dùng để đo lực, đo di chuyển từ vài micromet đến vài chục cm 4.3.2 Chuyển đổi hỗ cảm Chuyển đổi hỗ cảm là một chuyển đổi đại lượng đo thành trị số hỗ cảm tạo thành sđđ hỗ cảm 1 Tính năng của chuyển đổi hỗ cảm Giả thiết dòng... sao cho khi chuyển đổi chưa làm việc thì cầu cân bằng +U R1 C R4 R2 Rv , Uv R 3 D B Khi chuyển đổi làm việc thì R1 biến thiên một lượng là ∆R Điện áp Uv là: U ∆R UV ≈ 4 R lượng biến thiên điện trở tương đối khi biến trở di chuyển d Ứng dụng Chuyển đổi biến trở thường dùng để đo những di chuyển thẳng kích thước từ 2 ÷ 3 mm hoặc các di chuyển góc Ngoài ra chuyển đổi biến trở còn dùng để lấy các thông tin... biến trở và đặc tính của nó 2 Các đặc tính - Quan hệ giữa điện trở đầu ra của chuyển đổi và chiều dài lx có dạng bậc thang R, l R x, l x - Ngưỡng nhạy của chuyển đổi theo điện trở: R εR = W R: điện trở toàn phần của chuyển đổi W: số vòng dây - Ngưỡng nhạy của chuyển đổi theo độ dịch chuyển của con chạy : l εl = W l: chiều dài của chuyển đổi - Sai số rời rạc của chuyển đổi : εl εR 1 γ%= 100% = 100%.. .Chuyển đổi tiếp xúc một giới hạn 3 4 R C 2 L 1 Trong đó: 1 Sản phẩm 2 Thanh trượt 3 3,4 cặp tiếp điểm Chuyển đổi nhiều giới hạn: 4.2.2 Chuyển đổi biến trở 1 Nguyên lý cơ bản Là một biến trở, trong đo đại lượng không điện cần đo thay đổi làm vị trí của con chạy trên biến trở dẫn đến thay đổi điện trở đầu ra Đại lượng chủ: sự di chuyển của con chạy ( di chuyển dài hoặc di chuyển góc) Hình... 4.2.3 Chuyển đổi tenzo (điện trở lực căng) 1 Nguyên lý và cấu tạo ∆R ∆l ∆ρ ∆S = + − R l ρ S l R=ρ S ξR = ξl (1 + 2 K p + m) = K ξl ξρ = mξl ξ S = −2 K pξl 1 2 a l0 Cấu tạo của chuyển đổi tenzo dây mảnh 3 P1 R1=RT R4 U P2=0 Ura R2=RT0 R3 P RT R3 RT' Ur R0 R4 U 4.3 Chuyển đổi điện từ 4.3.1 Chuyển đổi điện cảm Chuyển đổi điện cảm là một cuộn dây quấn trên lõi thép có khe hở không khí 1 Tính năng của chuyển. .. (mạch điều pha) Trong thực tế, đối với chuyển đổi điện cảm, chủ yếu là sử dụng mạch cầu điều kiện biên Mạch cầu vi sai dùng chuyển đổi điện cảm Z1, Z2 : trở kháng của chuyển đổi vi sai Zb : trở kháng phối hợp với Z1 và Z2 Z0 trở kháng của dụng cụ đo U nguồn cung cấp + Khi trục đo nằm ở vị trí cân bằng δ1 = δ2 = δ0, Z1 = Z2 = Z Cầu cân bằng và Ura = 0 + Khi trục đo lệch khỏi vị trí cân bằng δ1, δ2 biến... đổi khi tiết diện thay đổi (δ = δ0 =const) ∆L w µ0 w µ0 S0 L0 SS = = = = = const ∆δ δ0 δ 0 S0 S0 2 2 + Độ nhạy của chuyển đổi khi δ thay đổi (s = s0 =const) µ0 w 2 S 0 ∆L Sδ = = =− 2 ∆δ (δ0 + ∆δ ) L = f(δ) phi tuyến L0   ∆δ  δ0 1 +   δ     0  2 ∆δ ≤ 0.2 δ0 ∆δ ≤ 0.4 δ0 2 Mạch đo của chuyển đổi F tác động  L thay đổi  Z thay đổi  Modun dòng, áp trong mạch thay đổi ( mạch điều biên) ... phi tuyến : 0.1 ÷ 0.3% - Sai số nhiệt độ : 0.1% /10 0C 3 Mạch đo của chuyển đổi a Mạch đo di chuyển thẳng U U I = = x Rx + R0 R0 + R l U I x Rx l R0: Tổng trở đầu vào của mạch lấy tín hiệu R: Điện trở của toàn bộ biến trở x: khoảng di chuyển của con chạy I = f(x) là phi tuyến I không biến thiên từ 0 trở đi  mạch này ít được sử dụng R0 b Mạch đo phân áp URx Rx Ux = =U R − Rx + Rx R U x x = R =U R l l... của chuyển đổi điện cảm Điện cảm của cuộn dây: µ0 w s w L= = Rµ δ 2 w 2 : số vòng dây µ0 = 4π.10-7 : hệ số dẫn từ của không khí δ : chiều dài khe hở không khí s : tiết diện hiệu dụng của khe hở không khí Rµ : là từ trở của khe hở không khí ∂L ∂L dL = ds + dδ ∂s ∂δ µ0 w2 µ0 w2 s0 ∆L = ∆s − ∆δ 2 δ0 (δ 0 + ∆δ ) s0, δ0 :giá trị ban đầu của s và δ khi chuyển đổi chưa làm việc + Độ nhạy của chuyển đổi khi tiết . Chương IV Các bộ chuyển đổi đo lường sơ cấp Các bộ chuyển đổi đo lường sơ cấp 4.1. Khái niệm chung 4.2. Các bộ chuyển đổi điện trở 4.3. Các chuyển đổi điện từ 4.4. Chuyển đổi tĩnh. của chuyển đổi sơ cấp: + Chuyển đổi điện trở + Chuyển đổi điện từ + Chuyển đổi tĩnh điện + Chuyển đổi nhiệt điện + Chuyển đổi hóa điện + Chuyển đổi lượng tử …. - Phản tác dụng của chuyển đổi: . đổi đo lường sơ cấp Y = f(X) Chuyển đổi đo lường sơ cấp (S) X Y +Phương trình chuyển đổi: Nếu Y = f(X) : tuyến tính  S = const Nếu Y = f(X) : phi tuyến  S ≠ const +Độ nhạy của chuyển đổi: Y S X ∆ = ∆