CẢM BIẾN CÔNG NGHIỆP - CHƯƠNG 8 CẢM BIẾN ĐO ÁP SUẤT potx

Chương 8
CẢM BIẾN ĐO ÁP SUẤT
1. Áp suất và nguyên lý đo áp suất
2. Áp kế dùng dịch thể
3. Áp kế đàn hồi
4. Áp kế điện

1. Áp suất và nguyên lý đo
1.1. Áp suất: đại lượng có giá trị bằng lực tác
dụng vuông góc lên một đơn vị diện tích bề mặt
bình chứa:

• Chất lưu không chuyển động:

• Chất lưu chuyển động:




dS
dF
p =
(N/m
2
)
ghppp
0t
ρ+==
đt
ppp +=
ghpp

0t
ρ+=
2
v
p
2
đ
ρ
=
→ Áp suất tĩnh
→ Áp suất động
1.1. Áp suất và nguyên lý đo
1.2. Đơn vị đo áp suất: 1Pa = 1N/m
2
.

Đơn vị
áp suất
pascal
(Pa)
bar
(b)
kg/cm
2
atmotsphe
(atm)
mmH
2
O mmHg mbar
1Pascal 1 10

-5
1,02.10
-5
0,987.10
-5
1,02.10
-1
0,75.10
-2
10
-2
1 bar 10
5
1 1,02 0,987 1,02.10
4
750 10
3
1 kg/cm
2
9,8.10
4
0,980 1 0,986 10
4
735 9,80.10
2
1 atm 1,013.10
5
1,013 1,033 1 1,033.10
4
760 1,013.10

3
1mmH
2
O 9,8 9,8.10
-5
10
-3
0,968.10
-4
1 0,0735 0,098
1mmHg 133,3 13,33.10
-4
1,36.10
-3
1,315.10
-3
136 1 1,33
1mbar 100 10
-3
1,02.10
-3
0,987.10
-3
1,02 0,750 1
1. Áp suất và nguyên lý đo
1.3. Nguyên lý đo áp suất
Đo áp suất tĩnh:
v Đo trực tiếp: thông qua một lỗ được khoan
trên thành bình: p→ F tác động lên cảm
biến → Đo F ⇒ p.

v Đo gián tiếp: đo biến dạng của thành bình
chứa (cảm biến đo biến dạng).
1. Áp suất và nguyên lý đo
Đo á
tđ
ppp −=
• Ví dụ: đo hiệu áp suất bằng
ống pi-tô (hình bên). Áp suất
tác dụng lên mặt phẳng
vuông góc với dòng chảy là
áp suất tổng (p).

2. Áp kế dùng dịch thể
2.1. Vi áp kế kiểu phao
2.2. Vi áp kế kiểu chuông
2.3. Vi áp kế bù
2.4. Áp kế vành khuyên
2.1. Vi áp kế kiểu phao
a) Cấu tạo & nguyên lý làm việc:

1.
2.
3.
4.
2.1. Vi áp kế kiểu phao
• Giả sử p
1
>p
2
, chất lỏng làm việc trong bình (1)
hạ xuống, trong bình (2) dâng lên. Độ dịch chuyển
của phao:




•
Độ dịch chuyển → kim chỉ hoặc đo bằng cảm
biến đo dịch chuyển.

( )
( )
21
m
1
pp.
g
f
F

1
1
h −
ρ−ρ






+
=
2.1. Vi áp kế kiểu phao
b) Đặc điểm:
• Kết cấu cồng kềng,
• Cấp chính xác cao (1; 1,5),
• Chứa chất lỏng độc hại.
⇒ Đo áp suất tĩnh không lớn hơn 25MPa.
2.2. Vi áp kế kiểu chuông
a) Cấu tạo và nguyên lú làm việc:

Khi p
1
> p
2


1.
2.
3.
2.2. Vi áp kế kiểu chuông
• Khi p
1
= p
2
, chuông ở vị trí cân bằng.
• Khi p
1
> p
2

, chuông dịch chuyển lên trên.
Độ dịch chuyển của chuông:


•
Độ dịch chuyển H → kim chỉ hoặc đo bằng
cảm biến đo dịch chuyển.
( )
( )
21
m
pp.
g.f
f
H −
ρ−ρ∆
=
2.2. Vi áp kế kiểu chuông
b) Đặc điểm:
• Độ chính xác cao;
• Đo được áp suất thấp và áp suất chân
không.

2.3. Vi áp kế bù
a) Cấu tạo và nguyên lý làn việc:

1.
2.

3.
4.
2.3. Vi áp kế bù
b) Đặc điểm:
•
Giới hạn đo 125 - 150 mmH
2
O, sai số: ±
0,05 mmH
2
O.
• Khó khăn khi hiệu chỉnh.

2.4. Áp kế vành khuyên
a) Cấu tạo & nguyên lý làm việc:

1.
2.
3.
4.
2.4. Áp kế vành khuyên
b) Đặc điểm:
• Giới hạn đo khi dịch thể là nước: 25 - 160
mmH
2
O, thủy ngân: 400 – 2.500mmH
2
O,
• Cấp chính xác 1; 1,5.

3. Áp kế đàn hồi
3.1. Áp kế lò xo
3.2. Áp kế màng
3.3. Áp kế ống trụ
3.4. Áp kế kiểu đèn xếp
3.1. Áp kế lò xo
a) Cấu tạo & nguyên lý làm việc:

Lò xo xoắn

Vật liệu: đồng thau, hợp kim nhẹ, thép cacbon,
thép gió.
3.1. Áp kế lò xo
• Khi p = p
0
, lò xo ở trạng thái cân bằng.
• Khi (p > p
0

), lò xo giản , ngược lại (p < p
0
) lò xo
co lại→ đầu tự do dịch chuyển.
•
Biến thiên góc ở tâm (γ):
• Lực cân bằng ở đầu tự do:
22
222
xa
b
1
bh
R
.
Y
1
p
+β
α








−
ν−

γ=γ∆
pk
cos.sinsin43
sin
.
x
s48
a
b
1pabN
1
22
2
t
=
γγ+γ−γ
γ−γ
+ε








−=
pk
cos.sin
cos

.
x
s48
a
b
1pabN
2
22
2
r
=
γγ−γ
γ−γ
+ε








−=
kpp.kkN
2
2
2
1
=+=
3.1. Áp kế lò xo

b) Đặc điểm:
• Cấu tạo đơn giản,
• Góc quay phụ thuộc hình dạng: loại một vòng
góc quay nhỏ, loại nhiều vòng hoặc lò xo xoắn
góc quay lớn.
• Phạm vi đo phụ thuộc vật liệu:
+Đồng thau: < 5 MPa,
+ Hợp kim nhẹ hoặc thép <1.000 Mpa
+ Thép gió >1.000 Mpa.

3.2. Áp kế màng
a) Cấu tạo và nguyên lý làm việc:
• Màng đàn hồi: chế tạo bằng thép (tròn phẳng
hoặc uốn nếp)

1.3. Áp kế đàn hồi
3.2. Áp kế màng
• Màng dẻo: chế tạo bằng vải tẩm cao su (thường
hoặc tâm cứng).

Màng

Màng

Màng
Tấm kim loại
3.2. Áp kế màng
• Dưới tác dụng của áp suất trên hai mặt màng
chênh lệch ∆p = p
1
-p
0
→ màng biến dạng, tâm
màng dịch chuyển.
• Độ võng của tâm màng đàn hồi:
( )
3
4
2
Yh
R.p
1
16
3 ∆
ν−=δ

+ Loại phẳng:
4
4
3
3
Yh
R.p
h
b
h
a
∆
=
δ
+
δ
=
+ Loại uốn nếp:
(a, b: các hệ số)
3.2. Áp kế màng
• Lực di chuyển ở tâm màng dẻo:

p.
12
D
N
2
∆
π
=

+ Loại thường:
( )
p.
12
dDdD
N
22
∆
++π
=
+ Loại tâm cứng:
3.2. Áp kế màng
•
•
•