Bài giảng Đo lường & tự động hóa - Chương 5: Đo lường trong hệ thống tự động hóa

5.1 Khái niệm về đo lường

5.2 Cảm biến

5.3 Bộ phận chấp hành

5.4 Chuyển đổi tín hiệu tương tự - số (ADC)

5.5 Chuyển đổi tín hiệu số - tương tự (DAC)

5.6 Các thiết bị độc lập đầu vào và đầu ra của hệ thống

Bài giảng Đo lường & tự động hóa - Chương 5: Đo lường trong hệ thống tự động hóa trang 1

Trang 1

Bài giảng Đo lường & tự động hóa - Chương 5: Đo lường trong hệ thống tự động hóa trang 2

Trang 2

Bài giảng Đo lường & tự động hóa - Chương 5: Đo lường trong hệ thống tự động hóa trang 3

Trang 3

Bài giảng Đo lường & tự động hóa - Chương 5: Đo lường trong hệ thống tự động hóa trang 4

Trang 4

Bài giảng Đo lường & tự động hóa - Chương 5: Đo lường trong hệ thống tự động hóa trang 5

Trang 5

Bài giảng Đo lường & tự động hóa - Chương 5: Đo lường trong hệ thống tự động hóa trang 6

Trang 6

Bài giảng Đo lường & tự động hóa - Chương 5: Đo lường trong hệ thống tự động hóa trang 7

Trang 7

Bài giảng Đo lường & tự động hóa - Chương 5: Đo lường trong hệ thống tự động hóa trang 8

Trang 8

Bài giảng Đo lường & tự động hóa - Chương 5: Đo lường trong hệ thống tự động hóa trang 9

Trang 9

Bài giảng Đo lường & tự động hóa - Chương 5: Đo lường trong hệ thống tự động hóa trang 10

Trang 10

Tải về để xem bản đầy đủ

pdf 84 trang Danh Thịnh 11/01/2024 220
Bạn đang xem 10 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Đo lường & tự động hóa - Chương 5: Đo lường trong hệ thống tự động hóa", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: Bài giảng Đo lường & tự động hóa - Chương 5: Đo lường trong hệ thống tự động hóa

Bài giảng Đo lường & tự động hóa - Chương 5: Đo lường trong hệ thống tự động hóa
15.1 Khái niệm về đo lường
5.2 Cảm biến
5.3 Bộ phận chấp hành
5.4 Chuyển đổi tín hiệu tương tự - số (ADC)
5.5 Chuyển đổi tín hiệu số - tương tự (DAC)
5.6 Các thiết bị độc lập đầu vào và đầu ra của hệ 
thống 
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 
25.1 KHÁI NIỆM VỀ ĐO LƯỜNG
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
a) Định nghĩa
b) Phân loại cảm biến
c) Chuẩn cảm biến
d) Độ nhạy, độ tuyến tính
e) Thời gian hồi đáp
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 
35.1 KHÁI NIỆM VỀ ĐO LƯỜNG
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
a. Định nghĩa
CẢM BIẾNĐại lượng cần đo 
(m)
Đại lượng điện 
(s)
s = f(m)
b. Phân loại cảm biến
 Cảm biến thụ động 
- RDT (Resistance Temperature Detectors)
- Thermistor
- Strain gage
 Cảm biến tích cực
- Thermocouple
- Photodiode
- Piezoelectric
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 
45.1 Khái niệm về đo lường
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
c. Chuẩn cảm biến
 Chuẩn đơn giản
Ví dụ: đo tốc độ động cơ bằng encoder
 Chuẩn nhiều lần 
Ví dụ: đo mức chất lỏng bằng cảm biến tụ điện, điện dung phụ thuộc 
vào chiều cao chất lỏng, hằng số điện môi
Ví dụ:
đối với nhiệt điện trở
đối với cặp nhiệt 
d. Độ nhạy
0/ C
0/V C
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 
55.1 KHÁI NIỆM VỀ ĐO LƯỜNG
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
e. Độ tuyến tính
f. Khoảng giới hạn đo
h. Thời gian hồi đáp
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 
65.2 CẢM BIẾN
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
Các thiết bị đo lường thường sử dụng trong hệ thống tự động hóa
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 
75.2 CẢM BIẾN
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
Các thiết bị đo lường thường sử dụng trong hệ thống tự động hóa
85.2 CẢM BIẾN
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
Các thiết bị đo lường thường sử dụng trong hệ thống tự động hóa
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 
95.2 CẢM BIẾN
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
Các thiết bị đo lường thường sử dụng trong hệ thống tự động hóa
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 
10
5.2 CẢM BIẾN
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
Hiệu ứng này được phát hiện đầu tiên bởi Lord Kelvin vào năm 1856, tuy
nhiên mãi đến 75 năm sau mới đưa vào ứng dụng đầu tiên. Đó là bộ đo
biến dạng (strain gauge)
5.2.1. Hiệu ứng áp điện trở (piezoresistivity)
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 
11
5.2 CẢM BIẾN
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
5.2.1. Hiệu ứng áp điện trở (piezoresistivity)
Định nghĩa: Vật liệu có hiệu ứng áp điện trở là vật liệu có điện trở thay đổi
khi nó chịu tác dụng một áp lực.
- Tùy theo loại vật liệu áp điện trở mà nhận được sự thay đổi điện trở khác
nhau dưới tác động của ngoại lực.
- Ví dụ phần tử cảm nhận làm bằng vật liệu Fe có sự thay đổi điện trở lớn
hơn rất nhiều so với dây làm bằng Cu.
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 
12
5.2 CẢM BIẾN
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
Độ nhạy: của đầu đo biến dạng thường được gọi là “hệ số đầu đo”. Đây
là số không thứ nguyên:
5.2.1. Hiệu ứng áp điện trở (piezoresistivity)
Khi chịu tác động ngoại lực, các phần tử cảm nhận phải nằm trong vùng
đàn hồi & tuân theo định luật Hooke. Mối quan hệ giữa ứng suất (N/m2)
và biến dạng  tuân theo định luật Hooke và module đàn hồi Young cho
như sau:

R
R
L
L
R
R
GF
 2mNE 

Ví dụ: ESi = 190GPa; Estainless steel = 200GPa
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 
13
5.2 CẢM BIẾN
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
5.2.1. Hiệu ứng áp điện trở (piezoresistivity)
Cho khối vật liệu dạng thanh chịu 1 lực tác động dọc trục gây biến dạng 
dọc trục, đồng thời nó cũng bị biến dạng theo chiều vuông góc với trục. 
Biến dạng theo chiều dọc thanh:
l
dl
l 
Quan hệ giữa biến dạng theo
chiều dọc và chiều vuông góc
với thanh được thể hiện bằng hệ
số Poisson, :
l
w


 
Thường các lọai vật liệu đàn hồi 
có hệ số Poisson khoảng 0,3 (Si 
khỏang 0,22).
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 
14
5.2 CẢM BIẾN
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
5.2.1. Hiệu ứng áp điện trở (piezoresistivity)
Khảo sát sự thay đổi điện trở của thanh khi bị biến dạng:
Điện trở trước khi tác dụng lực của khối vật liệu trên được cho như sau:
 : điện trở suất của vật liệu (.cm)
l : chiều dài (cm)
A : diện tích mặt cắt ngang (với w: chiều rộng; t: chiều dày)
Công thức dạng khác,
A
l
R
. 
tw
l
R
.
. 
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 
15
5.2 CẢM BIẾN
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
5.2.1. Hiệu ứng áp điện trở (piezoresistivity)
Lấy vi phân từng phần công thức trên:
dt
tw
l
dw
tw
l
dl
tw
d
tw
l
dR
22 ..
.
..
t
dt
w
dw
l
dld
R
dR
Tất cả chia cho
tw
l
R
.
. 
(*)
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 
16
5.2 CẢM BIẾN
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
5.2.1. Hiệu ứng áp điện trở (piezoresistivity)
Ghi chú: Công thức trên có dấu “ “ - ” vì thanh bị biến dạng co lại theo chiều ngang ngược với biến 
dạng căng theo chiều dọc
Từ (*) và (**), ta được:
ltlw
t
dt
w
dw
 .;. 
Theo định nghĩa, ta có công thức biến dạng:
l
dl
l 
Giả thiết các thông số trên thay đổi một lượng rất nhỏ, do vậy:
tdtwdwldl ,,
(**)
lll
d
R
dR

.. 
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 
17
5.2 CẢM BIẾN
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
5.2.1. Hiệu ứng áp điện trở (piezoresistivity)
Do đó hệ số đầu đo, GF là:
Kết luận: Từ công thức trên chúng ta thấy, có hai hiệu ứng ảnh hưởng 
đến hệ số đầu đo (GF). Đó là:
Hiệu ứng áp điện trở: 
Hiệu ứng hình học: (1+2)
Hệ số Poisson thường từ 0,2 ÷0,3 nên hiệu ứng hình học ảnh hưởng 
đến hệ số đầu đo GF nằm trong khoảng từ 1,4÷1,6.
)21( 


ll
d
R
dR
GF
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 
18
5.2 CẢM BIẾN
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
5.2.1. Hiệu ứng áp điện trở (piezoresistivity)
Cảm biến xác định biến dạng dựa vào sự thay đổi điện trở gọi là strain 
gauge. ... TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
(8)
Độ nhạy:
(9)
Độ nhạy phụ thuộc:
- Đường kính trục, D
- Vật liệu làm trục, E; 
- Hệ số đầu đo, GF
- Điện áp cung cấp cho cầu Wheatstone
Giới hạn: Giới hạn của đầu đo moment xoắn phụ thuộc vào ứng suất cắt
cho phép S của trục đo:
Từ (7) & (9), ta được:
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 
59
5.5 CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
5.5.1 Tổng quan
5.5.2. Ứng dụng 
5.5.3. Lưu lượng kế dựa vào phương pháp đo thể tích trực tiếp 
5.5.4. Đo lưu lượng dựa vào tốc độ dòng chảy
5.5.5. Lưu lượng kế dựa vào sự chênh áp suất
5.5.6. Lưu lượng kế dựa vào dòng chảy xoáy
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 
60
5.5 CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
5.5.1. Tổng quan
a. Lưu lượng và đơn vị đo
Lưu lượng chất lưu là lượng chất lưu chảy qua tiết diện ống trong một 
đơn vị thời gian. 
 Lưu lượng thể tích (thể tích/ thời gian – [m3/s])
 Lưu lượng khối (khối lượng/ thời gian – [kg/s]) 
Lưu lượng trung bình trong khoảng thời gian t = t1 – t2 :
tb
V
Q
t
Lưu lượng tức thời:
dV
Q
dt
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 
61
5.5 CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
5.5.1. Tổng quan
Tùy thuộc vào tính chất chất lưu, yêu cầu công nghệ, người ta sử dụng
các lưu lượng kế khác nhau. Nguyên lý hoạt động của các lưu lượng kế
dựa trên cơ sở:
- Đếm trực tiếp thể tích chất lưu chảy qua lưu lượng kế trong khoảng
thời gian xác định t
- Đo vận tốc chất lưu chảy qua lưu lượng kế, 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 vào độ giảm áp.
b. Các phương pháp đo lưu lượng
- Tín hiệu đo biến đổi trực tiếp thành tín hiệu điện hoặc nhờ bộ
chuyển đổi điện thích hợp.
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 
62
5.5 CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
5.5.2. Ứng dụng
- Đo lưu lượng nước trong ngành cấp thoát nước, trạm bơm, trạm đo (nước
uống và nước thải)
- Đo lưu lượng của các sản phẩm dầu: dầu thô, sản phẩm hóa dầu, các quá
trình trong công nghiệp chế biến thực phẩm và hóa chất.
a. Lưu lượng kế cầm tay 
b. Lưu lượng kế cố định
- Đo lưu lượng của tất cả các loại nước: trên hệ thống ống cấp, thoát nước
(nước uống và nước thải)
- Đo lưu lượng của các sản phẩm dầu: dầu thô, sản phẩm hóa dầu, lưu
chất trong các quá trình trong công nghiệp chế biến thực phẩm và hóa dầu
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 
63
5.5 CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
5.5.2. Ứng dụng
c. Lưu lượng kế hoạt động trong môi trường nguy hại
- Đo lưu lượng trong hệ thống chất thải: nước cống / nước mưa.
- Đo lưu lượng trong hệ thống xử lý nước thải, kênh đào tưới tiêu,. ở
các khu vực nguy hiểm.
- Đo lưu lượng tại các khu vực mà con người rất khó tiếp cận.
d. Lưu lượng kế chế tạo bằng công nghệ MEMs
- Lưu lượng kế trên được chế tạo bằng công nghệ
MEMS.
- Có khả năng loại bỏ nhiễu do môi trường như bù
nhiệt độ với độ chính xác và độ lặp cao, khả năng
điều khiển chống ồn, tiếng kêu lỗ thông hơi,
- Ngoài ra, lưu lượng kế này được ứng dụng trong
các thiết bị y tế; cảnh báo hơi độc và điều khiển
thông gió; thiết bị phân tích vật liệu, máy phân tích
môi trường, thiết bị công nghệ cao..
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 
64
5.5 CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
5.5.2. Ứng dụng
e. Lưu lượng kế ứng dụng trong hệ thống điều khiển lưu chất
Hệ thống chiết rót lưu chất đóng chai
Hệ thống cung cấp khí cho buồng đốt
Hệ thống cung cấp O2 cho hệ 
thống xử lý chất thảiLTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 
65
5.5 CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
5.5.3. Lưu lượng kế dựa vào phương pháp đo thể tích trực tiếp 
Thể tích chất lưu chảy qua lưu lượng kế trong thời gian t = t1 - t2, tỷ lệ
với số vòng quay của lưu lượng kế:
qv: Thể tích chất lưu chảy qua lưu lượng kế ứng với 1 vòng quay
N1, N2 : tổng số vòng quay của lưu lượng kế tại thời điểm t1, t2
Lưu lượng trung bình:
Lưu lượng tức thời:
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 
66
5.5 CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
5.5.3. Lưu lượng kế dựa vào phương pháp đo thể tích trực tiếp 
Các phương pháp đo số vòng quay và chuyển thành tín hiệu điện:
- Dùng tốc độ kế quang.
- Dùng nam châm nhỏ gắn trên trục quay của lưu lượng kế, khi
nam châm đi qua một cuộn dây đặt cố định sẽ tạo ra xung điện.
- Dùng mạch đo thích hợp để đo tần số hoặc điện áp.
5.5.4. Đo lưu lượng dựa vào tốc độ dòng chảy
1: Bộ chỉnh dòng chảy; 2: Tuabin; 3: Bộ truyền bánh răng trục vít; 
4: Thiết bị đếm
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 
67
5.5 CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
5.5.4. Đo lưu lượng dựa vào tốc độ dòng chảy
Tốc độ quay của lưu lượng kế tỷ lệ với tốc độ của dòng chảy
k: hệ số tỷ lệ, phụ thuộc cấu tạo của lưu lượng kế
W: tốc độ dòng chảy
Lưu lượng thể tích chất lưu chảy qua lưu lượng kế:
n: tốc độ quay của lưu lượng kế; F: tiết diện dòng chảy
5.5.5. Đo lưu lượng dựa vào sự chênh lệch áp suất
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 
68
5.5 CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
5.5.5. Đo lưu lượng dựa vào sự chênh lệch áp suất
Phương pháp đo lưu lượng dựa vào sự chênh áp suất được dùng khá
phổ biến.
Q = V1.A1 = V2.A2
Phương trình Bernoulli
p1+( /2).(V1)
2 = p2+( /2).(V2)
2 = const
Theo phương trình năng lượng Bernoulli, năng lượng của một dòng chảy
gồm năng lượng tĩnh(áp suất) và động năng (vận tốc) là một hằng số.
Khi vận tốc tăng, áp suất tĩnh lập tức bị giảm đi.
Sự giảm áp suất hay hiệu áp p là thước đo cho lưu lượng Q:
 p = p1 – p2 = ( /2)(V2
2 – V1
2)
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 
69
5.5 CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
5.5.5. Đo lưu lượng dựa vào sự chênh lệch áp suất
Từ phương trình trên ta tính được:
Trong đó:
Như vậy, ta có lưu lượng theo thể tích là:
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 
70
5.5 CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
5.5.5. Đo lưu lượng dựa vào dòng chảy xoáy
- Đo lưu lượng bằng dòng xoáy dựa trên hiệu ứng sự phát sinh dòng xoáy
khi một vật cản nằm trong lưu chất. Các vòng xoáy của lưu chất xuất hiện
tuần tự và bị dòng chảy cuốn trôi đi.
- Hiện tượng này được Leonardo da Vinci và Strouhal ghi nhận năm 1878:
một sợi dây nằm trong dòng lưu chất chuyển động có sự rung động như
một dây đàn. Sự dao động này tỉ lệ thuận với vận tốc dòng chảy và tỉ lệ
nghịch với đường kính sợi dây.
- Và Karman đã phát hiện ra nguyên nhân của dao động này là do sự sinh
ra và biến mất của các dòng xoáy bên cạnh vật cản.
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 
71
5.5 CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
5.5.5. Đo lưu lượng dựa vào dòng chảy xoáy
- Như vậy, nguyên lý hoạt động của lưu lượng kế là: đo tần số dòng xoáy
dựa trên hiệu ứng sự phát sinh dòng xoáy khi một vật cản nằm trong lưu chất.
- Nguyên nhân gây ra sự dao động là sự sinh ra và biến mất của các dòng
xoáy bên cạnh vật cản. Các dòng xoáy ở 2 bên của vật cản có chiều xoáy
ngược nhau.
Dòng tầng, 
Không có xoáy
Dòng chuyển tiếp,
Xoáy không đều
Dòng rối
Xoáy đều
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 
72
5.5 CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
5.5.5. Đo lưu lượng dựa vào dòng chảy xoáy
Nguyên lý Karman:Tần số xoáy Karman tỉ lệ với vận tốc dòng chảy:
Với f : tần số xoáy karman; St: Hệ số Strouhal; v: vận tốc dòng chảy; d :
chiều rộng vật cản.
Theo thực nghiệm nếu dòng chảy có 30.000<Re< 150.000 thì 0.2 ≤ St ≤
0.21.
Như vậy, ta có thể đo tốc độ dòng bằng cách đo tần số xoáy Karman
v
f St
d
Trong điều kiện hằng số St không phụ thuộc vào trị số Re ta có thể tính 
lưu lượng chất lưu như sau:
A d f
Q A v
St
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 
73
5.5 CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
5.5.5. Đo lưu lượng dựa vào dòng chảy xoáy
Yêu cầu về hình dáng của vật cản phải được cấu tạo sao cho hằng số St
là hằng số trong khoảng rộng Re.
Đặc điểm của phương pháp đo dòng chảy xoáy:
 Cấu trúc đơn giản, do không có các bộ phận chuyển
động nên lưu lượng kế luôn đảm bảo độ bền và độ tin
cậy cao.
 Lắp đặt đơn giản, thích hợp cho các chất lỏng không
dẫn điện.
 Phương pháp này rất kinh tế và có độ tin cậy cao.
 Tần số dòng xoáy không bị ảnh hưởng bởi sự dơ bẩn
hay sự hư hỏng nhẹ của vật cản.
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 
74
5.5 CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
5.5.5. Đo lưu lượng dựa vào dòng chảy xoáy
Mối quan hệ giữa đại lượng đo và đại lượng hiển thị tuyến tính và không
thay đổi theo thời gian hoạt động của lưu lượng kế.
 Sai số phép đo bé.
 Giá trị đo không phụ thuộc vào các tính chất vật lý của môi trường dòng
chảy.
Chỉ cần hiệu chỉnh một lần duy nhất trước khi đưa lưu lượng kế vào
hoạt động, sau đó không cần hiệu chỉnh lại với các loại lưu chất khác.
 Các yếu tố cần quan tâm khi sử dụng lưu lượng kế kiểu xoáy là: cách
lắp đặt, nhiệt độ lưu chất, tỉ trọng và độ nhớt của lưu chất, các yếu tố
nhiễu do rung động
Đặc điểm của phương pháp đo dòng chảy xoáy:
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 
75
5.5 CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
5.5.5. Đo lưu lượng dựa vào dòng chảy xoáy
Các quy định về lắp đặt lưu lượng kế dòng xoáy
- Lắp lưu lượng kế theo chiều mũi tên cùng chiều dòng chảy vào
- Phải đảm bảo khoảng cách tối thiểu giữa lưu lượng kế với các đoạn nối 
với các điểm nối khác (van, đoạn cong) theo chiều xuôi và chiều ngược 
dòng chảy để thu được các tín hiệu đầu vào chính xác nhất (D là đường 
kính của lưu lượng kế)
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 
76
5.5 CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
5.5.5. Đo lưu lượng dựa vào dòng chảy xoáy
Các quy định về lắp đặt lưu lượng kế dòng xoáy
- Việc lắp đặt các điểm đo áp suất và nhiệt độ trên cùng một đường ống với
lưu lượng kế có quy định về khoảng cách
-Không đo những chất lỏng có chứa cả các chất rắn như cát, sỏi loại bỏ
định kỳ các vật rắn bám vào thanh chắn.
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 
77
5.5 CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
5.5.5. Đo lưu lượng dựa vào dòng chảy xoáy
Các quy định về lắp đặt lưu lượng kế dòng xoáy
- Thường không thể đo các lưu chất khi dòng chảy có tạp chất, dòng chảy
phân tầng hoặc dòng chảy có bọt khí.
- Tốt nhất là lưu lượng kế và đường ống phải có cùng đường kính. Trong
trường hợp không tránh khỏi phải khác nhau thì đường kính của lưu lượng
kế phải nhỏ hơn đường kính ống:
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 
78
5.5 CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
5.5.5. Đo lưu lượng dựa vào dòng chảy xoáy
Các quy định về lắp đặt lưu lượng kế dòng xoáy
Để đo được chính xác lưu lượng của lưu chất thì yêu cầu phải đo với 
những đường ống luôn đầy
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 
79
5.5 CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
5.5.5. Đo lưu lượng dựa vào dòng chảy xoáy
Các quy định về lắp đặt lưu lượng kế dòng xoáy
Các lưu chất sẽ gây ra các lỗi trong quá trình đo. Phải tránh các bọt khí tạo
ra trong chất lỏng vì vậy mà đường ống phải lắp đặt sao cho tránh được sự
tạo thành của các bọt khí. Nên lắp đặt van theo chiều xuôi dòng chảy vì sự
giảm áp suất khi dòng chảy qua van sẽ làm các bọt khí thoát đi:
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 
80
5.5 CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
5.5.5. Đo lưu lượng dựa vào dòng chảy xoáy
Các quy định về lắp đặt lưu lượng kế dòng xoáy
- Không lắp đặt lưu lượng kế trong môi trường có nhiệt độ thay đổi đột ngột
- Trong một môi trường có các thiết bị phát nhiệt nóng thì phải lắp đặt lưu
lượng kế ở chỗ có thông gió. Không lắp đặt lưu lượng kế trong môi trường
dễ bị ăn mòn.
- Không được cho lưu lượng kế vào trong bất kỳ một chất lỏng nào.
- Nên lắp đặt lưu lượng kế trong những môi trường hạn chế thấp nhất mức
va chạm và chấn động.
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 
81
5.5 CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
5.5.5. Lưu lượng kế khối nhiệt
a. Giới thiệu
Thiết bị đo là loại cảm biến được cấu tạo bằng một miếng kim loại mỏng,
đường kính nhỏ, ở bên ngoài miếng kim loại người ta đặt một cuộn dây
đun nóng, và đối xứng về hai phía cuộn dây có đặt hai cảm biến đo nhiệt
độ tương ứng T1 và T2.
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 
82
5.5 CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
5.5.5. Lưu lượng kế khối nhiệt
a. Nguyên tắc hoạt động
- Khi lưu lượng bằng không, sự đun nóng đối xứng T1=T2; khi có lưu
lượng, T1 giảm T2 tăng, độ sai biệt: ΔT = T2 – T1 tỉ lệ với lưu lượng Q cần
đo.
- Những cảm biến đo nhiệt độ có thể là hai cặp nhiệt điện, hoặc hai nhiệt
điện trở được mắc vào hai nhánh của cầu đo Wheastone với hai điện trở cố
định khác được mắc trong hai nhánh còn lại của cầu, điện áp không cân
bằng chính là tín hiệu đo.
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 
83
5.5 CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
5.5.5. Lưu lượng kế khối nhiệt
a. Nguyên tắc hoạt động
V : Điện thế cầu wheastone
F : Lưu lượng khối
Cp : Nhiệt dung riêng
N : hệ số spin tùy theo từng chất Monoatomic gas 1.04; Diatomic gas 
1.00; Triatomic gas 0.94; Polyatomic gas 0.88
pC F
V
N
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 
84
5.5 CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA
5.5.5. Lưu lượng kế khối nhiệt
a. Nguyên tắc hoạt động
- Dùng một dòng cố định để cung cấp nhiệt lượng cho đầu đo nhiệt chủ 
động
- Đầu đo tham chiếu sẽ đo nhiệt độ của dòng môi chất làm giá trị tham 
chiếu.
- Khi tốc độ dòng môi chất tăng lên thì đầu đo nhiệt chủ động sẽ được làm 
mát 
 ΔT giảm
 ΔR và ΔU đầu ra giảm
 lưu lượng của môi chất.
Cách khác: Dùng công nghệ
phân tán nhiệt
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147) 

File đính kèm:

  • pdfbai_giang_do_luong_tu_dong_hoa_chuong_5_do_luong_trong_he_th.pdf