Cảm biến công nghiệp : Cảm biến đo áp suất chất liệu part 1

Đối với các chất lỏng, khí hoặc hơi (gọi chung là chất lưu), áp suất là một thông số quan trọng xác định trạng thái nhiệt động học của chúng. Trong công nghiệp, việc đo áp suất chất lưu có ý nghĩa rất lớn trong việc đảm bảo an toàn cho thiết bị cũng nh− giúp cho việc kiểm tra và điều khiển hoạt động của máy móc thiết bị có sử dụng chất lưu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Cảm biến công nghiệp : Cảm biến đo áp suất chất liệu part 1 Ch−¬ng VIII C¶m biÕn ®o ¸p suÊt CHÊT l−u8.1. ¸p suÊt vµ nguyªn lý ®o ¸p suÊt8.1.1. ¸p suÊt vµ ®¬n vÞ ®o ¸p suÊt lµ ®¹i l−îng cã gi¸ trÞ b»ng tØ sè gi÷a lùc t¸c dông vu«ng gãc lªn métmÆt víi diÖn tÝch cña nã: dF p= (8.1) ds §èi víi c¸c chÊt láng, khÝ hoÆc h¬i (gäi chung lµ chÊt l−u), ¸p suÊt lµ mét th«ngsè quan träng x¸c ®Þnh tr¹ng th¸i nhiÖt ®éng häc cña chóng. Trong c«ng nghiÖp,viÖc ®o ¸p suÊt chÊt l−u cã ý nghÜa rÊt lín trong viÖc ®¶m b¶o an toµn cho thiÕt bÞcòng nh− gióp cho viÖc kiÓm tra vµ ®iÒu khiÓn ho¹t ®éng cña m¸y mãc thiÕt bÞ cã södông chÊt l−u. Trong hÖ ®¬n vÞ quèc tÕ (SI) ®¬n vÞ ¸p suÊt lµ pascal (Pa): 1 Pa lµ ¸p suÊt t¹o bëimét lùc cã ®é lín b»ng 1N ph©n bè ®ång ®Òu trªn mét diÖn tÝch 1m2 theo h−íngph¸p tuyÕn. §¬n vÞ Pa t−¬ng ®èi nhá nªn trong c«ng nghiÖp ng−êi ta cßn dïng ®¬n vÞ ¸p suÊtlµ bar (1 bar = 105 Pa) vµ mét sè ®¬n vÞ kh¸c. B¶ng 8.1 tr×nh bµy c¸c ®¬n vÞ ®o ¸p suÊt vµ hÖ sè chuyÓn ®æi gi÷a chóng. B¶ng 8.1 §¬n vÞ pascal bar atmotsphe kg/cm2 mmH2O mmHg mbar ¸p suÊt (Pa) (b) (atm) 10-5 1,02.10-5 0,987.10-5 1,02.10-1 0,75.10-2 10-2 11Pascal 105 1,02.104 103 1 1,02 0,987 7501 bar1 kg/cm2 9,8.104 104 9,80.102 0,980 1 0,986 735 1,013.105 1,033.104 1,013.103 1,013 1,033 1 7601 atm 9,8.10-5 10-3 0,968.10-4 9,8 1 0,0735 0,0981mmH2O 13,33.10-4 1,36.10-3 1,315.10-3 133,3 136 1 1,331mmHg 10-3 1,02.10-3 0,987.10-3 100 1,02 0,750 11mbar - 126 -8.1.2. Nguyªn lý ®o ¸p suÊt §èi víi chÊt l−u kh«ng chuyÓn ®éng, ¸p suÊt chÊt l−u lµ ¸p suÊt tÜnh (pt): p = pt (8.2)Do vËy ®o ¸p suÊt chÊt l−u thùc chÊt lµ x¸c ®Þnh lùc t¸c dông lªn mét diÖn tÝch thµnhb×nh. §èi víi chÊt l−u kh«ng chuyÓn ®éng chøa trong mét èng hë ®Æt th¼ng ®øng, ¸psuÊt tÜnh t¹i mét ®iÓm M c¸ch bÒ mÆt tù do mét kho¶ng (h) x¸c ®Þnh theo c«ng thøcsau: p = p 0 + ρgh (8.3)Trong ®ã: p0 - ¸p suÊt khÝ quyÓn. ρ - khèi l−îng riªng chÊt l−u. g- gia tèc träng tr−êng.§Ó ®o ¸p suÊt tÜnh cã thÓ tiÕn hµnh b»ng c¸c ph−¬ng ph¸p sau: - §o ¸p suÊt chÊt l−u lÊy qua mét lç ®−îc khoan trªn thµnh b×nh nhê c¶m biÕnthÝch hîp. - §o trùc tiÕp biÕn d¹ng cña thµnh b×nh do ¸p suÊt g©y nªn. Trong c¸ch ®o thø nhÊt, ph¶i sö dông mét c¶m biÕn ®Æt s¸t thµnh b×nh. Trongtr−êng hîp nµy, ¸p suÊt cÇn ®o ®−îc c©n b»ng víi ¸p suÊt thuû tØnh do cét chÊt lángmÉu t¹o nªn hoÆc t¸c ®éng lªn mét vËt trung gian cã phÇn tö nh¹y c¶m víi lùc do ¸psuÊt g©y ra. Khi sö dông vËt trung gian ®Ó ®o ¸p suÊt, c¶m biÕn th−êng trang bÞ thªmbé phËn chuyÓn ®æi ®iÖn. §Ó sai sè ®o nhá, thÓ tÝch chÕt cña kªnh dÉn vµ c¶m biÕnph¶i kh«ng ®¸ng kÓ so víi thÓ tÝch tæng céng cña chÊt l−u cÇn ®o ¸p suÊt. Trong c¸ch ®o thø hai, ng−êi ta g¾n lªn thµnh b×nh c¸c c¶m biÕn ®o øng suÊt®Ó ®o biÕn d¹ng cña thµnh b×nh. BiÕn d¹ng nµy lµ hµm cña ¸p suÊt. §èi víi chÊt l−u chuyÓn ®éng, ¸p suÊt chÊt l−u (p) lµ tæng ¸p suÊt tÜnh (pt) vµ¸p suÊt ®éng (p®) : p = pt + pd (8.4)¸p suÊt tÜnh t−¬ng øng víi ¸p suÊt g©y nªn khi chÊt láng kh«ng chuyÓn ®éng, ®−îc®o b»ng mét trong c¸c ph−¬ng ph¸p tr×nh bµy ë trªn. ¸p suÊt ®éng do chÊt l−uchuyÓn ®éng g©y nªn vµ cã gi¸ trÞ tØ lÖ víi b×nh ph−¬ng vËn tèc chÊt l−u: ρv 2 pd = (8.5) 2 - 127 -Trong ®ã ρ lµ khèi l−îng riªng chÊt l−u. Khi dßng ch¶y va ®Ëp vu«ng gãc víi mét mÆt ph¼ng, ¸p ...