K thu t c m bi n TS Nguy n Th Lan Hương B môn K thu t o Tin h c Công nghi p Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark Tài li u tham kh o [1] Các b c m bi n k thu t o lư ng i u n, Nhà XB Khoa h c K thu t (2001), Ch biên t p PGS.TS Lê Văn Doanh [2]C m bi n, Nhà XB Khoa h c k thu t (2000), Phan Qu c Phô, Nguy n c Chi n [3] Process/Industrial Instruments and Controls Handbook, Mc GRAW-Hill (1999), Gregory K.McMillan; Douglas M Considine, Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark N i dung gi ng d y • Khái ni m c m bi n xu hư ng phát tri n • c tính k thu t c a c m bi n • Các k thu t c m bi n b n dùng công nghi p – Nguyên lý hi u ng v t lý c a chuy n • i sơ c p ng d ng chuy n i sơ c p cho vi c o lư ng v t lý- thi t b c m bi n o – – – – – – o nhi t o áp su t, o lưu lư ng o t i tr ng om c ot c ng o gia t c chuy n ng Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark i Chương Khái ni m c tính k thu t c a c m bi n • Sơ c m bi n công nghi p Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark Phân lo i C m bi n • Theo nguyên lý ho t – – – – – – – • • • • Chuy Chuy Chuy Chuy Chuy Chuy Chuy n n n n n n n ng i i n tr i i nt i nhi t i n i i n t ion i hóa i n i tĩnh i n i lư ng t Theo kích thích: quang, h c, âm h c… Theo tính Theo ng d ng Theo mơ hình thay th : Tích c c th ng Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark VÝ dơ vỊ c¶m biÕn thụ động ại lợng Nhiệt độ Nhiệt độ thấp Thông số biến đổi Vật liệu làm cảm biến iện trở suất Kim loại : platine, nickel, đồng, chất bán dẫn Thuỷ tinh Hằng số điện môi iện trở suất Hợp kim niken silic mạ Hợp kim sắt từ Biến dạng Vị trí Từ thông xạ quang é Èm Møc é tõ thÈm iÖn trë suÊt Tõ trë iƯn trë st B¸n dÉn iƯn trë st H»ng số điện môi Chlorure de lithium Hợp kim polymere Hằng số điện môi Cách điện lỏng Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark VÝ dô cảm biến tích cực ại lợng vật lý cần ®o HiƯu øng sư dơng TÝn hiƯu Lùc ¸p suất Gia tốc áp điện iện tích Nhiệt độ Nhiệt ®iƯn iƯn ¸p Tèc ®é (vËn tèc) C m øng điện từ iện áp Vị trí Hiệu ứng Hall iện áp Từ thông xạ quang Hoa quang Phát xạ quang Hiệu ứng quang áp Hiệu ứng quang điện từ Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark iện tích Dòng điện iện áp iện áp c i m c a phương pháp o i n i l ng khụng c Các loại cảm biến hay đợc sử dụng công nghiệp dân dụng Cảm biến đo nhiệt độ (37,29%*) Cảm biến đo vị trí (27,12%*) Cảm biến đo di chuyển (16,27%*) Cảm biến đo áp suất (12,88%*) Cảm biến đo lu lợng (1,36%*) Cảm biến đo mức (1,2%*) Cảm biến đo lực (1,2%*) Cảm biến đo độ ẩm (0,81%*) *: Xếp theo số lợng loại cảm biến bán đợc Pháp năm 2002 Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark c i m c a phương pháp o i n i lư ng không d Các lĩnh vực ứng dụng Xe : (38%*) Sản xuất công nghiệp: (20%*) Điện gia dụng : (11%*) Văn phòng: (9%*) Y tế: (8%*) An toàn: (6%*) Môi trờng: (4%*) Nông nghiệp: (4%*) *: Xếp theo số lợng loại cảm biến bán đợc Pháp năm 2002 Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark Sơ chuy n i gi a i lư ng - lo i c m bi n Encoder BiÕn trë Tr−ỵt T (L,U) Di chun kÝch thớc (L) Điện cảm T (L,) T (R, U) Điện dung U, I áp điện T ( , L) R T (L, U) T (L,C) T (M,U) L Điện trở lực căng T (M,R) Khối lợng lực (M) áp từ Nhiệt điện T (M,t) Nhiệt ®é T (t,Φ) T (M,Φ) T (L,Φ) T (t,U) NhiƯt ®iƯn trë T (t,R) T (Ls,t) Quang T (M,L) Quang 10 ®iƯn T (Φ,U) Quang 11 ®iƯn trë T (Φ,R) 10 Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark C T (C, U) Camera h ng ngo i 81 Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark Ví d 82 Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark 83 Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark Chương C m bi n o l c, bi n d ng, áp su t, hi u áp su t lưu t c Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark 3.1 Các loại cảm biến đợc sử dụng để đo lực ã ã ã ã Cảm biến điện trở lực căng Cảm biến áp điện Cảm biến điện cảm Cảm biến áp từ 85 Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark A, Cảm biến địên trở lực căng Nguyên lý làm việc : hiệu ứng tenzo (piezoresistive/ strain gauge), Cảm biến loại có thông số Kích thớc đế Giá trị điện trở Rcb Dòng địên tối đa cho phép a) điện trở lực căng mỏng; b) điện trở lực căng kiểu màng mỏng 86 Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark A, Cảm biến địên trở lực căng Ta có hay Mặt khác ta có R l = f( ) R l εR = εl ∆R ∆ρ ∆l ∆S = + − R ρ l S εR= ερ + εl - εS Trong c¬ häc ta cã εS =-2KPεl ; Kp hÖ sè Poisson εR = εl (1+ 2Kp + m) = Kl ộ nhạy chuyển đổi: K = R/l = 1+ 2Kp + m 87 Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark 88 Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark B Cảm biến áp điện Dựa hiệu ứng áp điện Vật liệu dùng chế tạo chuyển đổi áp điện thờng tinh thể thạch anh (SiO2), titanatbari (BaTiO3), muối Xenhét, tuamalin Lực FX gây hiệu ứng áp ®iƯn däc víi ®iƯn tÝch q=d1Fx NÕu t¸c ®éng mét lực theo trục Y, gây hiệu ứng áp điện ngang với điện tích q, phụ thuộc vào kích thớc hình học chuyển đổi: q= -d1(y/x)Fy d1 - số áp điện ( gọi môdun áp điện) 89 y, x - kÝch th−íc cđa chun ®ỉi theo trơc X vµ Y Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark Ví d : hi u ng áp i n m t tinh th th ch anh M ch tương ương T i n !!! 90 Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark B Cảm biến áp điện (2) 91 Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark M t s thu c tính c a v t li u áp i n 92 Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark Ví d m t s thông s c a c m bi n áp i n Some unique properties of the piezoelectric films are as follows 8: • Wide frequency range: 0.001 Hz to 109 Hz ã Vast dynamic range: 108106 psi or àtorr to Mbar • Low acoustic impedance: close match to water, human tissue, and adhesive systems • High elastic compliance • High voltage output: 10 times higher than piezo ceramics for the same force input • High dielectric strength: withstanding strong fields (75 V/àm), where most piezo ceramics depolarize ã High mechanical strength and impact resistance: 109–1010 P modulus • High stability: resisting moisture (