CẢM BIẾN ĐO LƯU LƯỢNG, MỨC CHẤT LƯU Đặng Đức Vượng IEP-HUST 1 I. Cảm biến đo lưu lượng I.1. Lưu lượng và đơn vị đo, nguyên lý đo Lưu lượng chất lưu là lượng chất lưu chảy qua tiết diện ngang của ống trong một đơn vị thời gian Lưu lượng tính theo thể tích m 3 /s Lưu lượng tính theo khối lượng Kg/s Lưu lượng trung bình trong khoảng t=t 2 -t 1 Lưu lượng tức thời: Nguyên lý: - Đếm trực tiếp thể tích chất lưu chảy qua công tơ trong một khoảng thời gian xác định t. - Đo vận tốc chất lưu chảy qua công tơ khi lưu lượng là hàm của vận tốc. - Đo độ giảm áp qua tiết diện thu hẹp trên dòng chảy, lưu lượng là hàm phụ thuộc độ giảm áp. 2 I.2. Công tơ thể tích Nguyên lý: Đo thể tích chất lưu chảy qua công tơ bằng cách đếm trực tiếp lượng thể tích đi qua buồng chứa có thể tích xác định của công tơ. Thể tích chất lưu chảy qua công tơ trong thời gian t=t 2 -t 1 Thông thường 3 Lưu lượng trung bình Lưu lượng tức thời Để đếm số vòng quay và chuyển sang tín hiệu điện: Giới hạn đo: 0,01 – 250 m3/h; độ chính xác:  (0,5-1)%; tổn thất áp suất nhỏ Nhược điểm: - gây ồn khi làm việc; chất lỏng phải được lọc tốt 4 Đo lưu lượng dòng khí Cấu tạo: - Vỏ hình trụ (1) - Các cánh (2,4,7,8) - Tang quay (3) - Cam (6) Hoạt động: -Khi cánh (4) ở vị trí như hình vẽ, áp suất chất khí tác động lên cánh làm tang (3) quay, trong quá trình quay các cánh luôn tiếp xúc với mặt ngoài cam (6) nhờ các con lăn. - Trong một vòng quay thể tích chất khí bằng thể tích vành chất khí giữa vỏ và tang -Chuyển động quay của tang được truyền đến cơ cấu đếm đặt bên ngoài vỏ công tơ Dải đo: 100 – 300 m 3 /h; cấp chính xác: 0,25 và 0,5 5 I.3. Công tơ tốc độ Tốc độ quay của công tơ Trong thời gian từ t 1 đến t 2 Với Khi đường kính tuabin: 50-300 mm thì phạm vi đo: 50-300 m 3 /h Cấp chính xác: 1; 1,5; 2 6 Đo lưu lượng nhỏ Đường kính tuabin: 10-40 mm Phạm vi đo: 3-20 m 3 /h Cấp chính xác: 2;3 7 I.4. Đo lưu lượng bằng phương pháp chênh áp Nguyên lý: Đo độ giảm áp của dòng chảy khi qua màng ngăn có lỗ thu hẹp. Độ chênh áp được xác định thông qua áp kế vi sai. Giả sử chất lỏng không bị nén: p 1 , p 2 là áp suất ngay trước và sau lỗ thu hẹp 8 Có: Thường không đo mà đo  Lưu lượng khối lượng của chất lưu: Tiết diện: Lưu lượng khối: Lưu lượng thể tích: Với chất lưu chịu nén: đưa thêm hệ số hiệu chỉnh  <1 9 Sơ đồ đo lưu lượng bằng phương pháp chênh áp 10 [...]... trạng hiện tại mức ngưỡng có đạt hay không Các phương pháp đo: - Phương pháp thủy tĩnh dùng biến đổi điện - Phương pháp điện: dựa trên tính chất điện của chất lưu - Phương pháp bức xạ: dựa trên tương tác giữa bức xạ và chất lưu 13 II.2 Phương pháp thủy tĩnh Chỉ số đo của cảm biến là hàm liên tục của chiều cao mức chất lưu 14 II.3 Phương pháp điện II.3.1 Cảm biến độ dẫn Chỉ dùng cho chất lưu dẫn điện... và hướng dòng chảy Lưu lượng ~ T; dải đo rộng Yêu cầu: dòng chảy ổn định Độ chính xác: 0,5 -1% Thời gian đáp ứng: 2,5 – 150s phụ thuộc kiểu chế tạo 12 II Đo mức II.1 Mục đích và phương pháp đo: Mục đích: xác định mức độ và khối lượng chất lưu trong bình chứa Kiểu đo: - Đo liên tục: biên độ hoặc tần số của tín hiệu đo cho biết thể tích chất lưu trong bình chứa - Xác định ngưỡng: Cảm biến đưa tín hiệu... Lưu lượng kế điện từ Nguyên lý: Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ Đo Sđđ cảm ứng  vận tốc, lưu lượng dsc B w Cấu tạo: -Ống kim loại làm bằng vật liệu không từ tính, mặt trong phủ chất cách điện - 2 điện cực - Từ trường: 10-3 – 10-2 T Yêu cầu: độ dẫn điện chất lỏng ~ Scm-1 Độ chính xác ~ 1%; vận tốc 0,6 -1 m/s 11 I.5 Lưu lượng kế nhiệt Nguyên lý: Nhiệt lượng truyền trong chất lưu phụ thuộc lưu lượng. .. môi chất lỏng 0: hằng số điện môi không khí H0: chiều cao phần không khí H: chiều cao mức chất lỏng R2: Bán kính trụ trong R1: Bán kính ngoài (thành bình) 16 Sơ đồ đo cảm biến tụ điện 17 II.3.3 Đo mức bằng cảm biến siêu âm Sóng siêu âm lan truyền trong kim loại, chất lỏng, không khí Cảm biến siêu âm gồm một thiết bị phát sóng và một thiết bị thu sóng Đo t, biết v và H ta tính được H2 18 II.3.4 Đo mức. .. trao đổi với chất lưu Pc=hS(T-Ta) h-hệ số trao đổi nhiệt; S – diện tích bề mặt CB; Ta- nhiệt độ chất lưu Khi có cân bằng nhiệt Pj=Pc  R(T)I2 =hS(T-Ta) a,b: hằng số phụ thuộc chất lưu và cảm biến h ab U Đo R, T và biết a,b, S, Ta  U 21 Cấu tạo 22 Sơ đồ mạch đo của phong kế Cảm biến đóng vai trò một nhánh của cầu Wheatstone Mạch phản hồi làm quán tính nhiệt giảm nhanh cho phép đo tốc độ biến thiên... chất lưu Độ lớn tín hiệu phụ thuộc vào độ dẫn của chất lưu - Điện cực theo phương ngang - Chất lỏng đạt ngưỡng thì dòng điện I có biên độ không đổi 15 II.3.2 Cảm biến tụ điện - Chất lỏng cách điện: Tụ điện dạng hai điện cực hình trụ nhúng trong chất lỏng hoặc một điện cực kết hợp với điện cực thứ 2 là thành bình - Chất lỏng dẫn điện: một điện cực bên ngoài phủ chất cách điện, lớp phủ đóng vai trò chất. .. phát sóng và một thiết bị thu sóng Đo t, biết v và H ta tính được H2 18 II.3.4 Đo mức bằng cảm biến quang Hệ gồm các nguồn phát quang (bức xạ ) và các đầu thu Khi ánh sáng (bức xạ ) qua chất lỏng sẽ bị suy giảm Từ việc thu tín hiệu xác định được mức chất lỏng 19 20 III Đo tốc độ III.1 Phong tốc kế khí Dùng để đo véc tơ tốc độ của không khí trong môi trường tự do Phân loại: - Phong kế dây và màng mỏng... nhiệt giảm nhanh cho phép đo tốc độ biến thiên đến 100 KHz 23 III.1.2 Phong kế chén Nguyên lý: Chất lưu tác dụng lực đẩy làm quay cánh quạt Tốc độ quay ~ vận tốc chất lưu 3 Lực tác dụng lên bán cầu 1 và 3: k1 và k2: hệ số lực cản của hai bán cầu n: vận tốc bán cầu ở thời điểm xét v: vận tốc dòng khí : khối lượng riêng của khí 24 Do cân bằng F1=F3 Như vậy v  n Cách đếm số vòng quay n của cánh quạt :... Do cân bằng F1=F3 Như vậy v  n Cách đếm số vòng quay n của cánh quạt : - Nam châm gắn trên cánh quạt, Cuộn dây cố định trên vỏ  xung điện - CB quang điện: cánh quạt che ánh sáng  xung điện Phạm vi đo: - Trong không khí: 0,1 đến 30 m/s - Trong chât lỏng: 0,05 đến 10 m/s 25 26 . CẢM BIẾN ĐO LƯU LƯỢNG, MỨC CHẤT LƯU Đặng Đức Vượng IEP-HUST 1 I. Cảm biến đo lưu lượng I.1. Lưu lượng và đơn vị đo, nguyên lý đo Lưu lượng chất lưu là lượng chất lưu chảy qua tiết. hẹp 8 Có: Thường không đo mà đo  Lưu lượng khối lượng của chất lưu: Tiết diện: Lưu lượng khối: Lưu lượng thể tích: Với chất lưu chịu nén: đưa thêm hệ số hiệu chỉnh  <1 9 Sơ đồ đo lưu lượng bằng phương. tạo 12 II. Đo mức II.1. Mục đích và phương pháp đo: Mục đích: xác định mức độ và khối lượng chất lưu trong bình chứa Kiểu đo: - Đo liên tục: biên độ hoặc tần số của tín hiệu đo cho biết thể tích chất lưu