CẢM BIẾN CÔNG NGHIỆP - CHƯƠNG 3 CẢM BIẾN ĐO NHIỆT ĐỘ

Nhiệt độ: • Nhiệt độ là đại lượng vật lý đặc trưng cho trạng thái nhiệt của vật chất ảnh hưởng rất lớn đến nhiều tính chất của vật chất → đo nhiệt độ đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp và nhiều lĩnh vực. • Đo nhiệt độ: gián tiếp, dựa vào sự phụ thuộc của tính chất vật liệu vào nhiệt độ..1.2. Thang đo nhiệt độa)Thang nhiệt độ động học: do Thomson Kelvin xây dựng trên cơ sở định luật nhiệt động học thứ hai: công trong chu trình Cacnô tỷ lệ với độ chênh nhiệt độ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
CẢM BIẾN CÔNG NGHIỆP - CHƯƠNG 3 CẢM BIẾN ĐO NHIỆT ĐỘ Chương 3 CẢM BIẾN ĐO NHIỆT ĐỘ1. Khái niệm chung2. Nhiệt kế giãn nở3. Nhiệt kế điện trở4. Cặp nhiệt ngẫu5. Hỏa kế6. Các loại nhiệt kế khác 1. Khái niệm chung1.1. Nhiệt độ:• Nhiệt độ là đại lượng vật lý đặc trưng cho trạng thái nhiệt của vật chất ảnh hưởng rất lớn đến nhiều tính chất của vật chất → đo nhiệt độ đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp và nhiều lĩnh vực.• Đo nhiệt độ: gián tiếp, dựa vào sự phụ thuộc của tính chất vật liệu vào nhiệt độ. 1.2. Thang đo nhiệt độa)Thang nhiệt độ động học: do Thomson Kelvinxây dựng trên cơ sở định luật nhiệt động học thứhai: công trong chu trình Cacnô tỷ lệ với độ chênhnhiệt độ chứ không phụ thuộc chất đo nhiệt độ.- Điểm chuẩn: điểm tan của nước đá =273,15K.- Một độ K bằng độ chênh nhiệt độ ứng với 1%công trong chu trình Cacnô giữa điểm sôi củanước và điểm tan của nước đá ở áp suất bìnhthường. 1.2. Thang đo nhiệt độ• Quan hệ giữa nhiệt độ và công: Q T= .100 (K) Q100 − Q0• Thang đo nhiệt độ tuyệt đối có tính chất thuầntúy lý luận, không thể thể hiện được trên thựctế, nhưng thống nhất được đơn vị đo nhiệt độ(do không phụ thuộc chất đo). PV• Đối với chất khí lý tưởng: T = P (K) .100 100 V 100 − P V 0 0⇒ Nhiệt kế khí độ chính xác cao. 1.2. Thang đo nhiệt độb) Thang Celsius : do Andreas Celsius thành lập (1742) . Đơn vị oC. điểm nước đá tan ⇒ 0oC• Điển chuẩn: điểm nước sôi ⇒ 100oC.• Nhận xét:- 1 oC = 1K.- T(oC) = T(K) – 273,15 1.2. Thang đo nhiệt độ c)Thang Fahrenheit: do Fahrenheit thành lập (1706). Đơn vị oF. Điểm nước đá tan ⇒ 32oF• Điểm chuẩn: ⇒ 212oF Điểm nước sôi • Quan hệ giữa oF và oC: T (o F)= 9 T (o C)+ 32 5 1.3. Nhiệt độ cần đo & nhiệt độ đo được• Nhiệt độ cần đo (Tx): nhiệt độ thực của môi trường. t − Tc = Tx − ke τ• Nhiệt độ đo được (Tc): nhiệt độ bộ phận cảm nhận của cảm biến. mc Với τ =• Xét cảm biến đo tiếp xúc (hình αA vẽ) ⇒ Sai số: ∆T = Tx - Tc ≠ 0.• Sai số∆T phụ thuộc:- Trao đổi nhiệt giữa cảm biến và môi trường đo.- Trao đổi nhiệt giữa bộ cảm biến và bên ngoài. 1.4. Phương pháp đo nhiệt độa) Phương pháp đo tiếp xúc: khi đo, cảm biến tiếp xúc với môi trường đo, phép đo dựa trên các hiện tượng: + Giản nở của vật liệu. + Biến đổi trạng thái của vật liệu. + Thay đổi điện trở của vật liệu. + Hiệu ứng nhiệt điện.1.4. Phương pháp đo nhiệt độb) Phương pháp đo không tiếp xúc: khi đo cảm biến không tiếp xúc với môi trường đo, phép đo dựa vào sự phụ thuộc của bức xạ nhiệt của môi trường đo vào nhiệt độ: + Đo bằng hỏa kế bức xạ. + Đo bằng hỏa kế quang. 2. Nhiệt kế giãn nở2.1. Nguyên lý đo: dựa vào sự giãn nở (hoặc co lại) của vật liệu khi nhiệt độ tăng (hoặc giảm).• Thể tích: V (t ) = V0 (1 + α v t ) t - nhiệt độ• Chiều dài: l (t ) = l0 (1 + α l t ) 2.2. Nhiệt kế giãn nở dùng chất rắn• Nhiệt kế gốm - kim loại (Dilatomet): 1. Thanh gốm 2. Ống kim loại Nguyên lý: t tăng → ∆t:• Thanh gốm giản nở :∆lg Ống kim loại giản nở: ∆lk ∆lk >∆lg ⇒ đầu A của thanh gốm dịch chuyển sang phải: ∆l = ∆lk -∆lg = f(∆t) → đo ∆l ⇒t.2.3. Nhiệt kế giãn nở dùng chất rắn• Nhiệt kế kim loại - kim loại: 1. Kim loại 1: α1 2. Kim loại 2: α2 < α1 Cấu tạo- Nguyên lý: t tăng ∆t → các thanh giản nở với ∆l1>∆l2 ⇒ do hai thanh liên kết với nhau → uốn cong→ đầu A dịch chuyển: ∆l = ∆l1 -∆l2 = f(∆t) → đo ∆l⇒t.2.3. Nhiệt kế giãn nở dùng chất rắn• Đặc điểm:- Cấu tạo đơn giản.- Rẻ tiền.- Tuổi thọ cao.• Ứng dụng: Đo nhiệt độ < 700oC.-- Chuyển mạch (rơle nhiệt) 2.4. Nhiệt kế giãn nở chất lỏng- Vỏ thuỷ tinh có αtt =2.10 -5/oC- Thủy ngân có αHg =18.10-5/oC Hoặc dầu, rượu, cồn ….• Khi t tăng ∆t → chất lỏng giản nở 1. ∆V. 2. 3. Chất lỏng từ bình nhiệt dâng lên ống mao dẫn một khoảng: ∆h=f(∆V) = f(∆t) → đo ∆h ⇒t. 2.4. Nhiệt kế giãn nở chất lỏng• Đặc điểm:- Cấu tạo đơn giản.- Rẽ tiền.- Độ chính xác tương ...