Câu hỏi đề thi môn kĩ thuật đo

ĐỀ THI TỐT NGHIỆP KĨ THUẬT ĐO 2
A. Phần câu hỏi lý thuyết:
1. Câu hỏi: Định nghĩa cảm biến? Trình bày các đặc tính cảm biến? Cho ví dụ
mỗi loại?
2. Câu hỏi: Vai trò của cảm biến trong hệ thống đo lường và điều khiển? Các vấn
đề cần xem xét khi chọn lựa cảm biến cho hệ thống đo lường điều khiển?
3. Câu hỏi: Tại sao phải sử dụng mạch xử lý tín hiệu cảm biến trong các ứng
dụng đo lường? Trình bày các chuẩn ngõ ra cảm biến? Vẽ hình, giải thích?
4. Câu hỏi: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của lưu lượng kế áp suất vi sai? Các
loại lưu lượng kế áp suất vi sai?
5. Câu hỏi: Nêu cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phạm vi ứng dụng của encoder
tương đối?
6. Câu hỏi: Nêu cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phạm vi ứng dụng của encoder
tuyệt đối?
7. Câu hỏi: Trình bày phương thức hoạt động của các loại cảm biến quang: phản
xạ, không phản xạ, khuếch tán? (Vẽ hình, giải thích).
8. Câu hỏi: Cấu tạo, vai trò của các thành phần trong vòng dòng điện 4-20mA?
9. Câu hỏi: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt độ RTD? Các mạch
đo đối với cảm biến này?
10.Câu hỏi: Trình bày các phương pháp “trimming” trong hệ thống cân gồm nhiều
loadcell kết nối song song với nhau?
11.Câu hỏi: So sánh ưu nhược điểm, phạm vi ứng dụng, tầm đo nhiệt độ của các
loại cảm biến nhiệt độ sau: bi-metal, thermocouple, RTD, thermistor, IC, IR
thermal sensor?
B. Phần câu hỏi bài tập:
1. Câu hỏi: Hãy thiết kế mạch đo nhiệt độ có giai đo từ 0-100 độ C. Sử dụng
cảm biến Dùng LM335?
2. Câu hỏi: Hãy thiết kế mạch đo nhiệt độ có giai đo từ 0-100 độ C. Sử dụng
cảm biến PT100 ?
3. Câu hỏi: Hãy thiết kế mạch đo nhiệt độ có giai đo từ 0-100 độ C. Sử dụng
cảm biến cặp nhiệt loại K ?

4. Câu hỏi: Một điện trở có giá trị phụ thuộc vào nhiệt độ theo quan hệ:
( )
( )
0
0
0
T T
TT
T
R T R e
β
−
=
Trong đó, T
0
= 300K,
β
= 300K, R
T0
=1000 Ohm. Đây là một dạng quan hệ điện
trở-nhiệt độ của thermistor NTC (negative temperature coeficient), thường được
dùng như cảm biến đo nhiệt độ trong các ứng dụng cần độ chính xác thấp.
Nhiệt độ cần đo khoảng gần 300
0
K (23
0
C)
a. Thực hiện khai triển Taylor tới vi phân bậc 1, thế số vào biểu thức?
b. Độ nhạy của cảm biến này tại 300 K?
5. Câu hỏi: Tính góc Theta, biết các hàm truyền của thermocouple là 3mV/

0
C, bộ
khuyếch đại amplifier là 5, của bộ chỉ thị kim ammeter là 0.02
0
/mV
6. Câu hỏi: Hệ thống đo nhiệt độ như hình sau, có ngõ ra dòng điện 4-20mA.
Tính I khi nhiệt độ đo là 120
0
C
7. Câu hỏi: Một thanh kim loại có 1 strain gauge gắn ở phía trên và 1 strain
gauge gắn ở phía dưới sao cho khi có lực làm cong thanh kim loại, điên trở của
q strain gauge sẽ tăng và của cảm biến còn lại sẽ giảm theo quan hệ:
1 0
2 0
1
1
F
R R
F
R R
β
β
 
= +
 ÷
 
 
= −
 ÷
 

Trong đó Ro = 1000 Ohm, beta = 1000N và F là lực đặt vào tính bằng N, R1 và
R2 là các giá trị điện trở của sensor. Hai cảm biến được nối dạng mạch chia áp
Nếu điện áp nguồn là 5V, tính điện áp ra dưới dạng hàm số của lực F?
8. Câu hỏi: Một strain gauge có Gauge factor = 3, điện trở danh định 1
KΩ
,
được gắn trên đỉnh của một thanh nhôm chữ nhật 10 cm dài x 2cm dày x 4cm
rộng.
Temp
180
0
C
Thermocouple Amplifier
Ampe meter
mV
mV
Angle of
Needle on
dial
theta
Thermocouple
0.004 mV/
0
C
Amplifier G=200
V/I 0.2
mA/mV
V1
V2
I

Strain gauge được nối với một cầu Wheatstone gồm các điện trở 1 k
Ω
. Thanh
nhôm được cố định một đầu như hình, tải trọng được đặt lên đầu kia của thanh
nhôm. Cho biết modun đàn hồi E = 73.1 Gpa.
a. Tính điện trở của strain gauge khi tải trọng 1 kg được đặt vào?
b. Cầu Wheatstone được nối với nguồn 5V. Tính điện áp ngõ ra của cầu.
9. Câu hỏi: Hệ thống đo áp suất như hình dưới. Trong đó
Phần tử cảm nhận có hàm truyền: V(mV) = 30p (p có đơn vị là bar)
Bộ biến đổi converter có quan hệ I(mA) = 4+0.2V
Nếu đồng hồ meter đọc được 15mA, tính áp suất đo được ?
10. Câu hỏi : Một hệ thống gồm có 1 phần tử cảm nhận đo áp suất tầm đo 0-5bar
tương ứng với ngõ ra 0-10mV. Một mạch điện tử để chuyển đổi ngõ ra phần tử
cảm nhận thành dòng điện 4-20mA. Dùng một đồng hồ tương tự để đọc áp suất đo.
a. Viết phương trình liên hệ giữa đầu ra và vào của phần tử cảm nhận
b. Viết phương trình liên hệ giữa đầu ra và vào của mạch điện chuyển đổi
c. Nếu ngõ ra của mạch chuyển đổi là 15mA, tính áp suất tương ứng
11. Câu hỏi: Hệ thống đo tốc độ quay như hình:
Máy phát tốc tạo ra một chu kì điện cho mỗi vòng quay
Bộ biến đổi f/V chuyển tần số thành điện áp V(mV) =0.6f
Bộ biến đổi V/I chuyển điện áp V thành dòng điẹn I (mA) với hàm truyền )
0.8mA/mV.
Tính ngõ ra I khi máy phát tốc quay với tốc độ 3000 vòng / phút?