Bài giảng Đo các đại lượng cơ bản - Chương 2: Đo nhiệt độ

Bài giảng Đo các đại lượng cơ bản - Chương 2: Đo nhiệt độ gồm các nội dung trình bày về nhiệt kế thủy tinh, nhiệt kế áp, nhiệt kế điện trở, nhiệt kế nhiệt điện, sử dụng nhiệt kế. Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Đo các đại lượng cơ bản - Chương 2: Đo nhiệt độ6/25/2011Chương 2: Đo nhiệt độ   1 - Khái quátKhái quát Nhiệt kế thủy tinhNhiệt độ là gì?Đại lượng vật lý, đặc trưng cho trạng thái nhiệt mức độ nóng của vật - Là đại lượng làm cơ sở để so sánh, đánh giá mức độ nóng của vật này so với vật khác-Nhiệt áp kếNhiệt kế điện trởThang đo nhiệt độ-Nhiệt kế nhiệt điệnSử dụng nhiệt kế-Celcius: 0C Kelvin: K Fahrenheit: 0F Rankin: 0R1 - Khái quátMối liên hệ giữa các thang đo nhiệt độT ( K )  t (0C )  273,15t F ( 0F )  9 0 t ( C )  32 51 - Khái quátPhân loại phương tiện đo nhiệt độDựa vào cấu tạo và nguyên lý hoạt động của dụng cụ đo - Giãn nở, biến đổi áp suất của chất cảm nhiệt hay dựa trên sự thay đổi thể tích, kích thước của vật cảm biến – nhiệt kế chất lỏng; nhiệt áp kế; nhiệt kế cơ học - Biến đổi điện trở của kim loại, bán dẫn – nhiệt kế điện trở9 t R ( 0R)  t ( 0C )  491,67 5Theo lĩnh vực đo nhiệt độ:-Nhiệt độ thấp t  00C Nhiệt độ trung bình 00C  t  1800C Nhiệt độ cao t  1800C đo nhiệt độ16/25/20111 - Khái quát2 - Nhiệt kế thủy tinh – chất lỏngPhân loại phương tiện đo nhiệt độDựa trên hiệu ứng nhiệt điện – nhiệt kế nhiệt điện hay cặp nhiệt điện - Nhiệt kế điện tử - sử dụng đầu dò (sensor) điện tử: diode, transitor, IC - Biến đổi cường độ bức xạ của vật nóng ở nhiệt độ cao – nhiệt kế bức xạ hay hỏa kế - Nhiệt kế sử dụng cảm biến thạch anh, nhiệt kế sóng âm, khí động….-Sử dụng đo nhiệt độ: -200oC  750oCDựa vào sự giãn nở về nhiệt của chất lỏng trong nhiệt kế: Vt = V0(1 + bt)Cấu tạo43212 - Nhiệt kế thủy tinh – chất lỏng2 - Nhiệt kế thủy tinh – chất lỏngNhiệt kế thủy tinh • Nhiệt kế phòng thí nghiệm - Khắc độ trực tiếp trên vỏ thủy tinh - Thủy tinh trong suốt hơn - Tiết diện ống thủy tinh bên trong nhỏ, thon • Nhiệt kế kỹ thuật - Khắc độ trên giấy lót vào vỏ thủy tinh - Thủy tinh không trong suốtƯu điểm-Đơn giản, độ chính xác tương đối cao Không cần thiết bị hỗ trợ Không cần năng lượng để hoạt động Dễ vỡ, dễ nhòe, đọc tại chỗ. Quán tính nhiệt lớn Không tự ghi kết quả, truyền kết quả đi xaNhược điểm-26/25/2011Cấu tạo3 - Nhiệt áp kếCấu tạo: tùy thuộc vào kết cấu ống đàn hồi-3 - Nhiệt áp kếống đàn hồi một vòngống đàn hồi nhiều vòng3 - Nhiệt áp kế-4 - Nhiệt kế cơ họcƯu điểmCấu tạo đơn giản, bền cơ học Có thể tự động ghi kết quả Có khả năng ổn định độ rungSử dụng đo nhiệt độ: -185oC  550oCDựa vào sự giãn nở chiều dài của hai vật rắn có hệsố giãn nở vì nhiệt khác nhau-Hai vật rắn độc lập nhau: nhiệt kế dilatomet Thanh lưỡng kim: nhiệt kế lưỡng kim-Nhược điểm:Độ chính xác không cao Có thể truyền kết quả đo đi xa (khoảng 20m)36/25/20115 - Nhiệt kế điện trởSử dụng đo nhiệt độ:Dựa trên sự biến đổi điện trở của vật do sự biến đổi nhiệt độ của nó gây nên.Sự biến đổi điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ được đặt trưng bằng biểu thức sau5 - Nhiệt kế điện trởBộ phận cảm biến: phần tử cảm biến; chất cáchđiện; vỏ bảo vệ nhiệt kế.-Phần tử cảm biến: kim loại và bán dẫnVật liệu cách điện: Cách điện; bền cơ học; chịuRt = R0(1+t.t)nhiệt tốt-Nhiệt kế điện trởChuyển đổi sơ cấpThiết bị đo thứ cấpVật liệu làm vỏ bảo vệ: bền cơ học; không thấm nước; dẫn nhiệt tốt; nhẹ; không gây tác hại hóa học với vật liệu phần tử cảm biến5.1 - Nhiệt kế điện trở kim loại5.2 - Nhiệt kế điện trở bán dẫnYêu cầu phần tử cảm biến nhiệt độHệ số dẫn nhiệt độ cao: Oxit mangan; Oxit Đồng; Oxit Coban….(giảm 3%/độ) Hệ số nhiệt độ của điện trở lớn và điện trở suất cao: nhiệt kế điện trở bán dẫn có kích thước nhỏ gọn+ Tinh khiết, bền hóa học+ Không thay đổi tính chất vật lý+ Khi đốt nóng không bị oxyhoa.+ Hệ số nhiệt độ điện trở lớn+ Quan hệ tuyến tính Ưu nhược điểm – SV tham khảo giáo trìnhMối liên hệ giữa điện trở và biến đổi nhiệt độ theo quy luật phi tuyến tính (hàm mũ) Ưu nhược điểm – SV tham khảo giáo trình46/25/20115.2 - Nhiệt kế điện trở bán dẫn5.3 – Mạch đoĐo nhiệt độ bằng nhiệt kế điện trở phải xácđịnh điện trở của phần tử cảm biến nhiệt độ:+ Phương pháp dùng von kế – ampe kế+ Phương pháp dùng mạch cầu+ Phương pháp Lôgomet+ phương pháp bù5.3 – Mạch đo5.3 – Mạch đoMạch đo dùng volt ke – ampeke:Dùng mạch cầu cân bằngNoA I R2 I0 I2Ω CR3 I3 BRd1 Rd3 Rt Rd4 Rd2I = constD I1 R1CB KItRdODVC Rt5 ...