Hướng dẫn kỹ thuật đo (Tập 1 - Đo điện): Phần 2

Tiếp nối phần 1, phần 2 của tài liệu Hướng dẫn kỹ thuật đo (Tập 1 - Đo điện) sẽ trình bày các nội dung chính sau: Đo đại lượng cơ học vật thể rắn, đo nhiệt độ, đo các đại lượng cơ học chất lỏng, đo đại lượng quang, dao động ký, tia âm cức và máy ghi X-Y. Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Hướng dẫn kỹ thuật đo (Tập 1 - Đo điện): Phần 2 CHÖÔNG 6 178 Chöông 6 ÑO ÑAÏI LÖÔÏNG CÔ HOÏC VAÄT THEÅ RAÉN 6.1 CAÛM BIEÁN VÒ TRÍ VAØ SÖÏ DÒCH CHUYEÅN Nhöõng caûm bieán naøy ñöôïc duøng raát phoå bieán. Moät maët, do vieäc kieåm soaùt vò trí vaø söï dòch chuyeån laø moät phaàn quan troïng trong vieäc hieäu chænh hoaït ñoäng caùc maùy moùc, caùc maùy coâng cuï chaúng haïn. Maët khaùc, do moät soá ñaïi löôïng vaät lyù coù theå ño ñöôïc vì söï dòch chuyeån nhôø chi tieát thöû nghieäm. Ñoù laø tröôøng hôïp cuûa nhöõng löïc, nhöõng aùp suaát, gia toác, nhieät ñoä, v.v... Coù hai phöông phaùp cô baûn ñöôïc duøng ñeå xaùc ñònh vò trí vaø ño söï dòch chuyeån. Phöông phaùp 1 thöôøng ñöôïc duøng. Caûm bieán taïo ra tín hieäu gaén lieàn vôùi vò trí cuûa moät trong nhöõng thaønh phaàn cuûa caûm bieán lieân keát vôùi ñoái töôïng di ñoäng, ñaëc tính quan troïng cuûa nhoùm naøy laø toång trôû caûm bieán phuï thuoäc vaøo ñaëc tính hình hoïc hoaëc kích thöôùc caûm bieán thay ñoåi theo vò trí cuûa phaàn töû di ñoäng. Ñoù laø tröôøng hôïp caùc caûm bieán: bieán trôû ño löôøng, ñieän caûm coù loõi di ñoäng, ñieän dung coù loõi di ñoäng, bieán aùp coù ñoä gheùp thay ñoåi. Phöông phaùp 2 ít thoâng duïng. Caûm bieán taïo ra moät xung öùng vôùi moãi laàn phaàn töû di chuyeån: vò trí vaø söï dòch chuyeån ñöôïc xaùc ñònh bôûi söï ñeám xung phaùt ra, hoaëc tröø ra tuøy theo chieàu chuyeån ñoäng. Nhöõng caûm bieán ñöôïc goïi laø giôùi haïn ôû hai ñaàu ñöôïc ñaëc tröng bôûi khoâng coù lieân keát cô khí vôùi vaät maø noù ño khoaûng caùch hoaëc chuyeån ñoäng. Chuùng coù ñoä tinh lôùn, söï lieân keát giöõa vaät chuyeån ñoäng vaø caûm bieán ñöôïc thöïc hieän nhôø moät söï lieân keát töø tröôøng, ñieän töø tröôøng hoaëc tónh ñieän maø cöôøng ñoä gheùp phuï thuoäc vaøo vò trí töông ñoái giöõa vaät vaø caûm bieán, xaùc ñònh ñaùp öùng cuûa caûm bieán. 179 6.1.1 Caûm bieán ñieän trôû 1- Bieán trôû ño löôøng Ñoù laø loaïi caûm bieán coù nguyeân lyù caáu taïo ñôn giaûn, cho pheùp thöïc hieän vôùi giaù thaønh reû, tín hieäu taïo ra coù theå thu ñöôïc ôû möùc ñoä töông ñoái lôùn vaø khoâng caàn moät maïch bieán ñoåi ñaëc bieät. Tuy nhieân, söï hieän dieän cuûa con chaïy do söï tröôït laø nguyeân nhaân taïo ra tieáng oàn vaø söï hao moøn, ñieàu naøy daãn ñeán söï suy giaûm chaát löôïng caûm bieán (tuyeán tính, chính xaùc) vaø coù soá laàn vaän haønh giôùi haïn maø noù khoâng bò hö hoûng. Maët khaùc, caûm bieán coù theå hoaït ñoäng ôû moâi tröôøng khoâng khí aåm, buïi. a) Daïng hình hoïc 1 L 2 l 2 Rn α R(l ) 1 0 αM 3 R(α) Rn a) 3 1 Rn c) R(α) b) Hình 6.1: Nhöõng daïng bieán trôû a) Bieán trôû thaúng; b) Bieán trôû goùc; c) Bieán trôû heùlice CHÖÔNG 6 180 Moät bieán trôû goàm moät ñieän trôû coá ñònh Rn, vaø treân ñieän trôû coù moät tieáp ñieåm goïi laø con chaïy. Ñieän trôû R giöõa con chaïy vaø moät trong hai ñaàu coá ñònh coù ñaëc tính: moät maët, phuï thuoäc vaøo vò trí con chaïy (töùc phaàn di ñoäng maø ta muoán bieán ñoåi vò trí ra tín hieäu ñieän), maët khaùc noù phuï thuoäc vaøo ñieän trôû coá ñònh. Khi ñieän trôû ñöôïc caáu taïo ñoàng nhaát, bieán trôû tuyeán tính vì coù moät tæ leä giöõa R vaø vò trí con chaïy. Tuøy theo daïng hình hoïc cuûa ñieän trôû coá ñònh vaø söï di ñoäng con chaïy, ta phaân bieät: Bieán trôû dòch chuyeån thaúng: R (l) = ( l /L ) Rn Bieán trôû dòch chuyeån goùc: R ( α ) = ( α/α M ) Rn vôùi α M laø goùc dòch chuyeån toái ña. Trong ñoù: bieán trôû dòch chuyeån voøng: αM < 360o. bieán trôû dòch chuyeån heùlice: αM > 360o. b) Ñieän trôû: ñöôïc caáu taïo bôûi daây quaán hoaëc daïng maøng (piste). Daây ñieän trôû phaûi neâu nhöõng ñaëc tính sau: heä soá nhieät ñoä cuûa ñieän trôû suaát, söùc ñieän ñoäng nhieät, ñoä oån ñònh tinh theå. Nhöõng hôïp kim thöôøng ñöôïc duøng: Ni–Cr, Ni– Cu, Ni–Cr–Fe, Ag–Pd. Daây quaán ñöôïc thöïc hieän treân vaät lieäu caùch ñieän (thuûy tinh, goám hoaëc nhöïa), daây quaán coù lôùp voû caùch ñieän. Ñieän trôû maøng ñöôïc caáu taïo bôûi moät mieáng plastique phuû moät lôùp than daãn ñieän, hoaëc lôùp oxyd kim -2 loaïi, kích thöôùc cuûa nhöõng haït kim loaïi vaøo khoaûng 10 μm. Giaù trò ñieän trôû Rn thoâng thöôøng coù giaù trò töø 1kΩ ÷ 100kΩ vaø coù theå ñaït ñeán vaøi MΩ. Sai soá cuûa ñieän trôû: nhöõng bieán trôû ñöôïc cheá taïo vôùi sai soá cuûa Rn tuøy theo tröôøng hôïp ± 20% hay ± 10%, noù coù theå ñaït ± 5%. Ñoä chính xaùc cao ñoái vôùi trò soá ñieän trôû, trong tröôøng hôïp toång quaùt thì khoâng caàn thieát bôûi vì tín hieäu ra laø keát quaû cuûa tyû soá R (x)/Rn. Heä soá nhieät ñoä cuûa ñieän trôû: thoâng thöôøng raát cao ñoái vôùi ñieän trôû maøng -4 (khoaûng – 3.10 / oC). Tuyeán tính: söï khoâng ñoàng nhaát trong cheá taïo hoaëc do thaønh phaàn vaät lieäu, moät söï khoâng ñoái xöùng nhoû trong kích thöôùc coù theå keùo theo moät söï khoâng tuyeán tính. ÑO ÑAÏI LÖÔÏNG CÔ HOÏC VAÄT THEÅ RAÉN 181 2- Bieán trôû khoâng coù con chaïy daïng cô Söï baát lôïi cuûa con chaïy daïng cô laø söï tröôït treân piste (gaây ra söï hao moøn, tieáng oàn) coù theå loaïi boû baèng caùch thay keát noái cô khí giöõa truïc di ñoäng vaø maøng ñieän trôû bôûi lieân keát quang, hoaëc töø. Hình 6.2: Nguyeân taéc cuûa bieán trôû con chaïy daïng quang Trong loaïi bieán trôû goùc coù con chaïy daïng quang, maøng ñieän trôû ño ñöôïc taùch bieät vôùi maøng ñieän daãn tieáp xuùc bôûi moät baêng moûng daïng quang ñieän daãn (CdSe), treân maøng moûng naøy nhaän moät löôïng aùnh saùng di chuyeån cuøng luùc khi ta xoay truïc cuûa bieán trôû. Ñieän trôû cuûa lôùp quang ñieän daãn ñöôïc chieáu saùng seõ giaûm ñi, taïo thaønh moät söï keát noái giöõa maøng ñieän trôû ño vaø maøng tieáp xuùc. Hình 6.3: Söï thay ñoåi ñieän trôû cuûa lôùp quang ñieän daãn döôùi taùc ñoäng cuûa söï chieáu saùng trong thôøi gian ngaén Loaïi bieán trôû töø ñöôïc caáu taïo bôûi hai phaàn töø trôû R1 vaø R2 maéc noái tieáp. Moät nam chaâm coù cuøng truïc quay vôùi bieán trôû taïo ra moät töø tröôøng xuyeân qua moät phaàn ñieän trôû R1 vaø R2 tha ...