KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG ĐIỆN - ĐIỆN TỬ TS. LƯU THẾ VINH - 7 potx

Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 127 -
Hình 4-11. Máy tạo sóng RF

5.2. Mạch dao động RF.
Mạch dao động dùng trong máy tạo sóng RF thường dùng mạch dao động
Colpits hoặc dao động Hartlay. Sơ đồ nguyên lý của hai mạch chỉ ra trên hình 4-12.






khu
ã khuếch đại được làm suy giảm
Colpits sử dụng 2












a) Mạch dao động Hartlay b) Mạch dao động Colpits
Hình 4-12

Cả hai mạch đều có bộ khuếch đại và mạch hồi tiếp. Bộ khuếch đại vừa

ếch đại tín hiệu vừa đảo pha 180
o
. Tín hiệu ra đ
và dòch pha tiếp 180
o
nữa bởi mạch hồi tiếp. Độ lợi của mạch khuếch đại bằng nghòch
đảo của độ suy giảm qua mạch hồi tiếp. Mỗi mạch có độ tăng ích vòng là 1 và độ
dòch pha vòng là 360
o
. Điểm khác biệt giữa 2 mạch là mạng dòch pha. Mạch dao động
Hartlay sử dụng 2 cuộn cảm L
1
, L
2
và 1 tụ điện C. Mạch dao động
tụ điện C
1
, C
2
và 1 cuộn cảm L. Tần số dao động của cả 2 mạch là tần số cộng
hưởng của mạch dòch pha:

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 128 -

TT
LC
f
π

2
1
=
(4-25)
Đối với mạch Hartlay: C
T
= C;
L
T
= Tổng điện cảm của L
1
và L
2.
Đối với mạch Colpits: L
T
= L;
C
T
= Tổng điện dung C
1
và C
2
mắc nối tiếp.
Để thay đổi tần số dao động của mạch có thể sử dụng chuyển mạch để thay
đổi trò số của L
T
và C
T
. Ví dụ, sơ đồ bố trí để thay đổi tần số trong mạch dao động
Hartlay như trên hình 4-13.

5.3. Mạch điều biến biên độ và điều biến tần số.









Hình 4-13. Chuyển mạch để thay đổi tần số trong mạch dao động Hartlay


5.3.1. Điều biến biên độ.
Các máy tạo sóng RF thường có thiết bò để điều biến biên độ và tần số. Điều
iến biên độ được thực hiện tại tầng khuếch đại (hình 4-14).
Hình 4-14. Mạch điều biến biên độ


b

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 129 -


Nếu không có transistor Q

2
(FET), độ lợi của mạch là:
4
3
R
R
A
V
=

Transistor Q
2
ghép với R
4
qua tụ C
2
nên nó không ảnh hưởng tới chế độ thiên
mạch khuếch đại sẽ là:
áp cho Q
1
. Khi có Q
2
trong mạch, độ lợi của

(
)
DV
R
R
R

A
/
/
/
43
=

Trong đó R
D
là điện trở cực D của FET. Tín hiệu tần thấp LF đưa vào cực
cổng G của FET làm thay đổi điện trở cực D của Q
và do đó làm thay đổi độ tăng
ch của bộ khuếch đại. Bằn
2
g cách đó, biên độ của tín hiệu RF được tăng lên hay
iảm đi cùng pha với tín hiệu LF (xem dạng sóng trên hình 4-14).
5.3.2. Điều biến tần số.
Việc điều biến tần số thường được thực hiện tại tầng dao động của máy tạo
n hiệu RF. Sơ đồ mạch điều tần sử dụng varicap chỉ ra trên hình 4-15.




dung Varicap
ược, có
hưởng
4
.
4
.

í
g

tí








Hình 4-15. Nguyên tắc điều tần bằng diode biến

Varicap là một loại diode đặc biệt làm việc trong chế độ đònh thiên ng
giá trò điện dung thay đổi theo giá trò điện áp đặt vào nên được gọi là diode biến
dung VVC.
Trong mạch C
3
có điện dung lớn ghép diode varicap với mạch cộng
LC
4
của bộ dao động, do đó điện dung của D
1
xem như mắc song song với L và C
Điện dung của mạch cộng hưởng là điện dung của diode C
D
mắc song song với C
Tần số cộng hưởng sẽ là:

4
//2
1
CLC
f
D
π
= (4-26)
Theo (4-26) ta thấy, khi C
D
thay đổi, tần số f sẽ thay đổi. Điện áp trên
collector của Q
1
biến đổi theo quy luật của tín hiệu LF, do đó C
D
thay đổi theo quy
luật LF, nghóa là tần số của điện áp ra bò điều chế theo LF. Tín hiệu ra đã bò điều
biến về tần số.

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 130 -
5.4. Tải của máy tạo sóng.
Máy tạo sóng RF có tải danh đònh lối ra là 75Ω. Nếu tải mắc có trò số đúng
75Ω thì tín hiệu lối ra từ bộ suy giảm chỉ thò dúng (hình 4-16, a). Trường hợp tải khác
ûi tính lại mức tín


rong các trường hợp
L

> R
o
và c) khi R
L
< R
o
75Ω phải mắc phối hợp song song (hình 4-16, b) hoặc nối tiếp (hình 4-16, c) để biến
đổi tải về trò số 75Ω. Khi đó mức tín hiệu ra sẽ bò thay đổi, cần pha
hiệu thực đưa vào tải.

a)
b)
e
i
= e
o
e
i
= e
o
e
i
= e
o




Hình 4-16. Cách mắc tải t : a) tải đúng R
L
= R
o
;
b) khi R
.

c)
e
i
= e
o
2
RR
R
i
i
+
×

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 131 -




CHƯƠNG V : ĐO CÁC ĐẠI LƯNG KHÔNG ĐIỆN

1. KHÁI § NIỆM CHUNG
Các đại lượng vật lý đặc trưng cho các hiện tượng và các quá trình cơ, nhiệt,
uang, hóa … đều là những đại lượng không điện. Phép đo các đại lượng không điện
ó thể được tiến hành bằng những cách thức khác nhau. Nhưng tro c tế kỹ thuật,
hương pháp đo điện được sử dụng phổ biến nhất do các đặc tính ưu việt của nó.
hép đo các đại lượng không điện bằng phương pháp điện được thực hiện thông qua

các bộ chuyển đổi hoặc các cảm biến đo lường. Các bộ chuyển đổi đóng vai trò “nhà
hiên dòch” để biến đổi các tín hiệu không điện thành tín hiệu điện, sau đó sử dụng
các mạch đo điện để tiến hành xử lý phép đo tiếp theo. Sơ đồ nguyên tắc của phép
đo các đại lượng không điện bằng phương pháp điện chỉ ra trên hình 5-1.

ấn đề
cấu hình của hệ thống đo không điện. Bài toán này hết sức đa dạng,
hú là chỗ dù ở bất kỳ dạng nào cũng có thể giải được, nghóa là với bất
ïng nào như cơ, quang, nhiệt, hóa, v.v… đều có thể dễ dàng biến đổi
g điện. Nói chính xác hơn, có thể dễ dàng biến đổi các đại
iệu điện để đưa vào các cơ cấu đo điện để đo đạc và xử lý.
iải quyết bài toán trên chính là nhiệm vụ của các bộ chuyển đổi đo lường. Có rất
hiều nguyên tắc để thực hiện các bộ chuyển đổi, và tương ứng với nó là sự đa dạng
ủa các loại chuyển đổi, như chuyển đổi điện trở, chuyển đổi điện cảm, chuyển đổi
iện dung, chuyển đổi áp điện, chuyển đổi điện, chuyển đổi quang điện, v.v….
uy nh
nhóm
– Các chuyển đ
– Các chuyển đổi nhiệt điện;
Các chuyển đổi hóa điện;
Các chuyển đổi quang điện và phát xạ điện tử.
ặc tính quan trọng nhất của các bộ chuyển đổi chính là hàm truyền đạt của
nó. Hàm truyền đạt thể hiện cấu trúc của thiết bò biến đổi và thông thường có đặc

q
c ng thự
p
P
p
Ch. đo

å
i
đo lường
Mạch
đo điện
Chỉ thò
và xử lý
X (không điện) X’ (điện)
Hình 5-1. Đo các đại lượng không điện bằng phương pháp điện
Bài toán chuyển đổi một đại lượng
then chốt trong
nhưng điều lý t
k đ
không điện sang đại lượng điện là v
ỳ một ại lươ
chúng thành đại lượn
lượng trên thành tín h
G
n
c
đ nhiệt
T iên, căn cứ vào bản chất của các đại lượng chuyển đổi có thể quy về mấy
cơ bản sau:
ổi cơ điện;
–
–
Đ

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 132 -
tính phi tuyến, điều đó làm giới hạn khoảng đo và dẫn tới sai số. Trong trường hợp
đại lượng đo biến thiên trong một phạm vi rộng, cần chia nhỏ khoảng đo (phương
pháp tuyến tính hóa từng đoạn). Thông thường khi thiết kế mạch đo người ta thực
hiện các mạch bổ trợ để hiệu chỉnh hàm truyền sao cho hàm truyền đạt chung của hệ
thống la
§ 2. CHUYỂN ĐỔI CƠ ĐIỆN
ø tuyến tính.

.2.1. Chuyển đổi điện trở R
2.1
Chuyển đổi điện trở R có thể thực hiện theo nhiều cách thức khác nhau:
– Loại biến trở (chiết áp): biến trở thẳng, biến trở góc, biến trở hélice.
– Loại điện trở biến dạng (tenzô): điện trở bột than nén, điện trở lá (kim
loạ
.1.Nguyên tắc. Dưới tác dụng của tín hiệu cơ (sự dòch chuyển, mức, chấn động,
v.v…) làm thay đổi điện trở của nguyên tố nhạy cảm (cảm biến), dẫn tới làm
thay đổi dòng trong mạch theo quy luật biến đổi của đại lượng cơ. Khảo sát sự
biến thiên này thông qua mạch đo ta có thể đánh giá được giá trò của đại lượng cơ
cần đo (hình 5-2).
Cảm bie
á
n
R
Mạch đo
Tín hiệu cơ XR= f (X)
Hình 5
-
2. Nguye
â

nta
é
ccu
û
achuye
å
nđo
å
i
i hoặc bán dẫn).
2.1.2.Cảm biến loại biến trở.
Đây là loại cảm biến có nguyên lý cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo. Cấu trúc của
loại này có thể là loại biến trở thẳng, biến trở góc hoặc biến trở Hélice (Hình 5-3).
V
i
V
o
V
o
V
o
V
i
V
i
ϕ
Hélice
ϕ
R

a) b) c)
g; b) Biến trở góc; c) Biến trở Hélice Hình 5-3. a) Biến trở thẳn

Ham truyền đạt của loại biến tø rở này được xác đònh theo hệ thức:
x (5-1)

R = k l = k x, hoặc R = k
ϕ
=k
x x o x x o

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 133 -
Trong đó: l
x
và
ϕ
x
– độ dòch chuyển thẳng và độ dòch chuyển góc của con
trượt biến trở;
x – đại lượng cơ cần đo.
Điện trở của biến trở được cấu tạo bằng điện trở loại dây quấn hoặc dạng
điện trở màng. Điện trở dây quấn thường làm từ các vật liệu có điện trở suất lớn và
hệ số nhiệt điện trở nhỏ như mangan, constantan … quấn trên đế cách điện như
được tạo thành trên cơ sở than phun hoặc oxýt
kim ách thay đổi bước quấn hoặc tiết điện của vành
trượt trên đế ta có thể điều chỉnh được hàm truyền đạt của biến trở.
tron

ể đo độ biến dạng, đo áp suất, đo kích thước, v.v…
Có 2 dạng: Dạng bột than và dạng điện trở lá.
– Dạng bột than.
lên nhau. Dưới tác dụng của than sẽ bò ép nhiều hay ít,
dẫn tới điện trở của cột than (điện trở tiếp xúc) bò thay đổi theo quy luật R
x
= f (P).


– Dạng điện trở lá.
Cấu tạo của cảm biến điện trở biến dạng gồm một dây điện trở rất mảnh,
thường là loại hợp kim có điện trở suất lớn, dán căng trên một đế mỏng cách điện có
kích thước cỡ 1÷2 cm
2
(hình 5-5).
Giá trò của điện trở tính theo công thức
đã biết:
bakelit, textolit. Loại điện trở màng
loại phủ trên đế plastic. Bằng c
ng dụng: Đo độ di chuyển thẳng hoặc độ di chuyển góc. Đo mức chất lỏng
g bình chứa, đo tốc độ chất lưu trong ống dẫn (hình 5-4)
2.1.3. Cảm biến điện trở biến dạng.
Thương dùng đ
Cảm biến có dạng một cột
lực cơ học (lực đè, nén) cột
than gồm nhiều đóa xếp chồng
a) b)
Hình 5-4 . a – Đo mức chất lỏng

S
tiết cơ khí nào đấy, người ta dán lá điện trở này
vào đó.
lên lá điện trở làm thay đổi chiều dài của dây
l
R
ρ
=
(5-2)
Muốn kiểm tra độ biến dạng của một chi
Độ biến dạng của chi tiết sẽ tác động
R
a
b
Hình 5-5
b
–
Đo tốc độ của chất lưu

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 134 -
dẫn, da
biến theo quy luật:
ãn đến sự thay đổi tiết diện của nó và kết quả là sự thay đổi điện trở của cảm
l
R
l
S

lSlR
∆
++
∆
=
∆
−
∆
+= )21(
µ
ρ
∆
∆
ρ
ρ
ρ
(5-3)
Trong đó
µ
– hệ số Poisson.
Biến thiên tương đối của điện trở suất là hàm số của độ biến thiên thể tích
dây dẫn:

l
l
∆
−=
∆
)21(

µγ
ρ
ρ
ρ
(5-4)
ûa vật liệu làm điện trở.
Từ các biểu thức (5-3) và (5-4) ta có thể rút ra biểu thức để biểu thò một đặc
tính qu ạng là hệ số tenzô K:

γ
ρ
– hệ số phụ thuộc vào đặc tính cấu trúc tinh thể cu
an trọng của cảm biến điện trở biến d
()(
[
lR
K −++=
⎟⎜⎟⎜
=
γµ
ρ
121
)
]
()
[]
lR
⎞⎛
∆
⎞⎛

∆
m
++=
µµ
212
(5-5)
2.2. Chuyển đổi điện cảm.
⎠⎝⎠⎝
Giá trò của K đối với các vật liệu khác nhau thay đổi trong một giới hạn đủ
rộng. Đối với mangan K = 0,47÷0,5, đối với hợp kim Fe-Cr-Al thì K = 2,8 ÷2,9; đối
với constantan K = 1,9 ÷2,1.

Ta biết rằng điện cảm của một ống dây xác đònh theo biểu thức:

T
o
oo
R
N
S
l
N
S
l
N
Sl
l
N
L
222

2
2
====
µµ
µµµµ
(5-6)
Trong đó:
S
l
R
o
T
µµ
=
– Từ trở của mạch từ;
l – Chiều dài của ống dây;
µ
– Độ từ
µ
o
= 4π. 10 H/m
N – Số vòng dây.
R thay đổi và L thay đổi. Khảo sát sự biến thiên của L ta
có thể
ấu tạo của cảm biến điện cảm L gồm một lõi sắt từ, trên đó quấn một số
vòng dây N. Lõi sắt được ghép từ một phần khung chữ U và 1 phần chữ I (hình 5-6)

thẩm của lõi;
-7
– Hằng số từ;

Khi µ thay đổi làm
T
xác đònh được độ lớn của đại lượng cơ cần đo. Nguyên tắc này được áp dụng
để chế tạo cảm biến điện cảm.
2.2.1.Cảm biến kiểu điện cảm L.
C

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 135 -
Ta có:

T
R
N
L
2
= (5-7)
Trong đó R = R + R
giá trò:

T l
δ
Từ trở của phần lõi sắt R
l
có

S
R

o
l
µµ
=
(5-8)
l – Chiều dài của khung chữ U + khung I;
µ
– Độ từ thẩm của lõi sắt;

l
S – Tiết diện lõi sắt.
Phần từ trở của khe δ có giá trò:
S
R
ok
µµ
δ
δ
=
(5-9)
µ
– Độ từ thẩm của không khí.
2
k
Từ đó ta có:

)(
2
22
NN

L
=
δ
µµ
δ
µµ
L
SS
i
R
oko
=
+
=
(5-10)
ẫn tới từ trở
của khe thay đổi và làm điện cảm L thay đổi. Công thức (
thuộc của điện cảm L vào sự biến thiên của δ, hàm truyền
của nó chỉ ra trên hình 5-7,a.

Trong thực tế, để cải thiện đặc tuyến truyền đạt (tăng khoảng tuyến tính của
đặc tuyến) người ta thường dùng cảm biến điện cảm dưới dạng vi sai. Nguyên lý cấu
trúc của nó chỉ ra trên hình 5-8.
T
Dưới tác dụng của ngoại lực làm δ thay đổi, hoặc
µ
k
thay đổi d
5-10) biểu diễn sự phụ
đạt là phi tuyến, đồ thò

Hình 5-
6

L
L
δ
L
L
1
L
2
1
+ L
2
δ
a) b)
H
ình 5-7

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 136 -
Cảm biến vi sai có 2 khe công tác δ
1
và δ
2
mà sự thay đổi độ lớn của nó phụ
thuộc vào sựï dòch chuyển của lõi động chữ I ở giữa.
ển làm cho δ
1
và δ
2
thay đổi.
Kết quả độ lớn của điện cảm L
1
và L
2
thay đổi.
huyển theo dương (+), δ
1
sẽ tăng và δ
2
sẽ
giảm d
lại, nếu lõi dòch chuyển theo chiều âm
(-), làm vàø δ
2
tăng
giảm. Đặc tuyến truyền đạt của cảm biến vi sai chỉ
ra trên hình 5-7,b cho thấy khoảng tuyến tính của

hàm truyền tổng cộng được mở rộng.
– Ứng ển bé, kiểm tra bề dày các tấm kim loại cán, kiểm tra
kích th
2.2.2.Cảm biến kiểu hỗ cảm M.
Cấu tạo của cảm biến hỗ cảm M giống như cảm biến điện cảm L, nhưng có 2
cuộn da
g của cảm biến M tuân theo nguyên tắc cảm
ứng điện từ giống như nguyên tắc làm việc của một máy biến áp. Nếu ta tác động
một tín hie
1
= E
1
sin ωt lên 2 đầu cuộn N
1
thì tr 2 đa cuộn
được tín hiệu e
2
= E
2
sin ωt.
Trong đó:
Đại lượng đo tác động lên lõi từ làm nó di chuy
Chẳng hạn, nếu tác dụng làm lõi di c
ẫn tới làm L
1
giảm và L
2
tăng. Ngược
δ
1

giảm dẫn tới L
1
tăng và L
2

H
ình 5-8.
Cảm ảm vi sai biến điện c
dụng: Đo độ di chuy
ước các chi tiết cơ khí chính xác
ây N
và N (hình 5-9). Hoạt độn
1 2
äu xoay chiều e
ên àu N
2
sẽ thu

2
1
2
1
N
N
E
E
=

Gọi I
1

là dòng trong cuộn N
1
thì trong
cuộn N
2
ẽ có dòng I
2
:
1

ω
=
s
H
ình 5-9

I
2
= M I
f
MI
π
2
1
(5-11)


Trong đó M là hỗ cảm giữa 2 cuộn dây:

R

N
N
M
21
=
(5-12)
R là từ trở của mạch từ. Nếu ta giữ cho I
1 2
chỉ còn là
hàm 1 biến của M, mà giá trò của M phụ thuộc vào từ trở của mạch từ theo (5-12).
Như vậy, nếu R thay đổi, M sẽ thay đổi và dẫn đến I
thay đổi. Nói cách khác ta có:
I
2
= f(R). (5-13)
– Ứng dụng: Đo độ di chuyển bé, kiểm tra bề dày các tấ i cán, kiểm tra kích
thước các chi tiết cơ khí chính xác
.2.3.Cảm biến cảm ứng.
và ω không đổi thì dòng I
2
m kim loạ
2
Cảm biến cảm ứng dựa trên nguyên tắc cảm ứng điện từ: khi một khung dây
dẫn kín quay trong một từ trường B, trong khung dây sẽ xuất hiện một suất điện động
cảm ứng.

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 137 -

dt
d
e
Φ
−=

Theo nguyê tắc này người ta đã chế tạo ra máy phát tốc để đo tốc độ qua
của các động cơ, máy phát. Nó chính là một m
y
áy phát điện nhỏ kích từ bằng nam
châm v
độ quay n.

quay n. Thang độ của đồng hồ

ân tắc nà có thể chế tạo theo kiểu nam châm (phần cảm) quay.
Khi đó phần ứng là một đóa kim loại gắn với trục quay động và kim chỉ thò. Khi nam
châm g 0,b), từ trường xuyên qua đóa biến
än dòng cảm ứng. Dòng này sinh ra từ trường chống lại từ
trường đã sinh ra nó (tức chống lại sự quay), nhưng nam châm gắn với trục động cơ
vẫn quay gắn vơ trục rên c một l xo ca
men cản cân bằng với mô men quay đóa sẽ đứng yên và kim chỉ thò ở một vò trí xác
đònh tre
Dựa trên nguyên tắc cảm ứng người ta
đã chế tạo ra dụng cụ xác đònh phương hướng
trên ma
Khi bay trong bầu trời, máy bay ch
ònh phương
hướng
nên chúng triệt tiêu lẫn nhau. Cuộn thứ cấp (dây lớn) quấn bao lấy cả 2

thanh sắt từ.
ónh cữu (hình 5-10,a).
Phần ứng quay với tốc độ bằng hoặc tỷ lệ với tốc độ quay của động cơ. Suất
điện động xuất hiện trong mạch phần ứng tỷ lệ với tốc
e = k.n
Đo s.đ.đ e ta dễ dàng xác đònh được tốc độ
được khắc độ trực tiếp ra vận tốc.
(5-14)


a) b)
Hình 5-10. Tốc kế
än







Đóa cảm ứn
g

Gắn với trục đo
g
cơ

Theo nguye y
ắn với trục của động cơ quay (hình 5-1
thiên, trên đóa xuất hie

buộc đóa phải quay theo. Đóa ùi , t ó ò ûn. Khi mô
ân thang độ.
ùy bay. Ta biết rằng trái đất chúng ta là
một nam châm khổng lồ. Từ trường do nó sinh
ra có các đường sức chạy từ Bắc xuống Nam.
òu tác dụng
từ trường của trái đất. Trên cơ sở đó người ta
đã chế tạo một dụng cụ xác đ
H
ình 5-11
có cấu trúc như sau:
Dụng cụ gồm 2 thanh sắt từ đặt song song, trên có quấn 2 cuộn dây kiểu biến
thế (hình 5-11). Cuộn sơ cấp (dây nhỏ) quấn trên 2 thanh sắt ngược chiều nhau và
nối với một nguồn điện xoay chiều. Bình thường, từ trường do chúng sinh ra ngược
chiều nhau

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 138 -
Khi bay trong bầu trời, 2 thanh sắt nằm trong từ trường trái đất. Khi đó, nếu ở
một thanh sắt từ trường do bản thân dòng điện sinh ra được cộng thêm với từ trường
trái đất
ện động này phụ thuộc vào từ thông xuyên qua bề mặt
của cả
bầu trời.
2.3. Chuye
thì ngược lại, ở thanh sắt kia từ trường đó sẽ bò trừ đi, do đó từ trường tổng do
cuộn sơ cấp sinh ra sẽ khác không. Kết quả trong cuộn thứ cấp sẽ phát sinh một sức
điện động. Độ lớn của sức đi
m biến, tức phụ thuộc vào góc giữa 2 thanh sắt với hướng từ trường trái đất.

Như vậy, đo sức điện động có thể xác đònh được góc phương vò trên
ån đổi điện dung.
Ta biết rằng, điện dung của một tụ điện là một thông số đặc trưng cho khả
øo kích thước của các bản tu (S)ï, khoảng
ựa vào các đặc tính trên người ta đã chế tạo ra các bộ chuyển đổi kiểu điện
dung. Thường có 2 dạng: tụ phẳng và tụ hình trụ.
ối với dạng tụ phẳng, điện dung của cảm biến thay đổi theo quy luật:

năng tích điện của nó, có giá trò phụ thuộc va
cách giữa các bản (d) và bản chất của chất điện môi giữa chúng (ε).
D
Đ
d
S
nC
o
)1( −=
εε
(5-15)
rong đo ûn cực, S – diện tích của 1 bản

ε – hằng số điện môi;
= 8,85. 10
-12
F/m – hằng số điện.
Như vậy, C là hàm của ách khác có thể sử dụng cảm
biến đi
T ù: n – số tấm ba
D – khoảng cách giữa 2 bản cực;
cực;

ε
o
3 biến d, S và ε. Nói c
ện dung C để đo các đại lượng cơ học làm thay đổi một trong các đại lượng
nói trên theo các quan hệ sau:
C
x
= f (d); C
x
= f (S) ; C
x
= f (ε) (5-16)
Đồ thò biểu diễn sự phụ thuộc hàm số giữa điện dung C vào các biến d, S và
ε chỉ ra trên hình 5-12.




d
S

Hình 5-12.Các dạng cảm biến điện dung phẳng
Đối với dạng tụ hình trụ, điện dung của tụ được tính:
3
C
S
3
C
C
d
a) d thay đổi
c) thay đổi
b) S thay đổi
3

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 139 -

1
2
ln
2

R
R
l
C
o

π
ε
ε
= (5-16)
Trong đó: l – Chiều cao của hình trụ;
R
1
– Bán kính hình trụ trong;
R
2
– Bán kính hình trụ ngoài.
Cảm biến điện dung loạ
chuyển làm thay đổi đại lượng l
x
t
i này thường được dùng để đo mức hoặc sự dòch
heo quan hệ C
x
= k l
x
.
ụ 1 gắn cố đònh và
giá trò
o
có thể xem hàm truyền gần tuyến tính.
rên hình 5-13, b điện dung C
x
được xác đònh bởi giá trò l
x
, là đoạn đối nhau

của 2 hình trụ 5 và 3 ngăn cách bởi lớp điện môi hình trụ 4. Dưới tác dụng của đại
lượng cơ x(t) làm hình trụ 5 di chuyển và làm l
x
thay đổi. Hàm truyền đạt của chuyển
đổi có đặc tính tuyến tính:

Trên hình 5-13 là sơ đồ của của một số cảm biến điện dung đơn giản và đồ thò
biểu diễn hàm truyền đạt của chúng.
a) b) c)
Hình 5-13. Sơ đồ và hàm truyền đạt của một số cảm biến điện dung


Trên hình 5-13, a cảm biến được cấu tạo bởi 2 bản tụ. Bản t
bản tụ 2 treo bằng lò xo đàn hồi có thể dòch chuyển dưới tác dụng của áp lực P(t).
Hàm truyền đạt của chuyển đổi C
x
= f(d
x
) là phi tuyến (có dạng hypebol). Với các
∆d < d
T
x
x
o
lk
d
D
l
C
ln

2 ==
πεε
(5-17)
rong đó D và d tương ứng là đường kính của bản tụ ngoài và bản tụ trong.

thể dạn n tụ song song 6
được g ïng cao. Vì khoảng cách
giữa 2 bản tụ và diện tích của các bản là không đổi, nên điện dung C
x
là hàm tuyến
tính của hằng số điện môi ε của môi trường giữa 2 bản tụ.
T
Trên hình 5-13, c là bộ chuyển đổi điện dung dùng để đo độ ẩm của các vật
g hạt rời (ngũ cốc, đường cát, v.v…). Nó được cấu tạo từ 2 bả
ắn với tay cầm 7 làm bằng vật liệu cách điện chất lươ

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 140 -
Ngoài những cảm biến điện dung đơn giản như trên, trong kỹ thuật đo còn sử
dụng rộng rãi các cảm biến điện dung đấu vi sai để đ lưu lư g hoa tốc đ
và các bộ chuyển đổi điện dung có hàm truyền đạt phức tạp hơn để giải quyết các
bài toa ình 5-15 là hai ví dụ cụ thể.
là cơ cấu để kiểm tra mức chất
lỏng tr
ụ thuộc vào mức chất lỏng trong
bình. S , b. trong đó C
1
là phần tụ trong
không

o ợn ëc ộ chất lưu
ùn trong thực tiễn mà trên các hình 5-14, và h
Bộ chuyển đo đåi iện dung trên hình 5-14, a
ong bình chứa 1, Giá trò của điện dung C
x
ph
ơ đồ tương đương của hệ như trên hình 5-14
khí, C
2
là phần tụ nhúng trong chất lỏng.

d
S
C
d
S
C
21
và
oo 2211
ε
ε
ε
ε
==
(5-18)
Vớ i S
1
= k(l – x) và S
2

= kx, ta có giá trò của hàm truyền đạt C
x
là:

x
d
kl
d
kx
d
kxl
d
kCCC
oooo
x
)()(
21
121
21
εε
ε
ε
ε
ε
ε
ε
ε
−−=+−=+=

x
k
k
C
ox 1

+
=
(5-19)
Trong đó:
l
d
kk
o
o
ε
ε
1
=
;
)(
211
εε
ε
−=
d
kk
o
là các hằng số.

Trên hình 5-15, a là nguyên lý chuyển đổi điện dung dùng để kiểm tra và đo
bề dày các tấm phi kim loại. Sơ đồ chuyển đổi tương đương 2 tụ điện C
và C mắc
a) b)
Hình 5-14. Chuyển đổi điện dung để đo mức chất lỏng
1 2



nối tiếp (hình 5-15, b).




a) b)


Trong đó:
Hình 5-15. Chuyển đổi điện dung để đo bề dày các tấm phi kim loại
x
o
d
S
C
δ
ε
ε
−
=

1
1
; và
x
o
S
C
δ
ε
ε
2
2
=
(5-20)

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 141 -
Hàm truyền của chuyển đổi xác đònh bởi giá trò điện dung tương đương của C
1

và C
2
mắc nối tiếp.

x
x
b
a
CC

C
C
C
δ
+
=
+
=
21
(5-21)
21
Trong đó:
dbSa
o
21
2
21
21
và
εε
ε
εε
ε
ε
ε
−
=
−
=
(5-22)

p điện. 2.4. Chuyển đổi á
Chuyển đổi áp điện dựa trên cơ sở hiệu ứng áp điện xảy ra đối với một số tinh
thể như
– Hiệu ứng áp điện thuận: Khi bò biến dạng, trên bề mặt tinh thể xuất hiện các
điện tích trái dấu.
– Hiệu ứng áp điện nghòch: Tinh thể áp điện khi
sẽ bò biến dạng.
l øn thường ử dụng tinh thể tha ộ chuyển
đổi. Tinh thể thạch anh có dạng lục lăng với 2 đầu là 2 hình chóp đối xứng như trên
hình 5-16, a, Mỗi tinh thể thạch anh có
hình chópï. Trục điện X đi qua cạnh của la

ếu cắt từ tinh thể thạch anh ra một khối hình hộp, có các cạnh đònh hướng
theo các trục X, Y như hình 5-16, b thì khi tác dụng lực P
x
lên tinh thể dọc theo hướng
trục đi X, trên 2 bề mặt đối n của tinh thể sẽ xuất hiện các điện tích trái dấu
(hiệu ư g dọc
x x
Trong đó: D – là hằng số áp điện. Với thạch anh D = 2,3.10
-12
C/N
ïng ïc cơ học P
y
dọc theo trục cơ Y, trên
cũng xuất hiện các điện tích (hiệu ứng ngang), nhưng ngược dấu với hiệu ứng dọc:
thạch anh, tuốcmalin, titanat bari,… Có 2 dạng:
đặt trong điện trường biến thiên
Trong kỹ thuật đo ươ g s ïch anh làm các b

3 trục, mà mỗi trục có những hiệu ứng đặc
biệt gắn với các hiện tượng cơ, quang và điện. Trục quang học Z là trục đi qua 2 đỉnh
êng trụ và vuông góc với trục quang. Trục cơ
Y là trục hướng vuông góc với mặt bên của lăng trụ.


a) b) c)
Hình 5-16. Tinh thể thạch anh và các trục của nó:
trục quang Z, trục điện X và trục cơ Y
N
ện diệ
ùn ):

Q = D P (5-23)
Nếu tác du lư
2 bề mặt của tinh thể

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 142 -

x
y
yy
S
S
DPQ = (5-24)
Trong đó S
y
và S

x
tương ứn l ề a t ể vuông góc g à các diện tích b m ët bản inh th
với các trục Y và trục X.
đ tích xuất hiện sẽ thay đổi khi chu ån tư iến d
dãn và ngược lại.
Cảm biến áp điện được sử dụng trong các dụng cụ đo chấn động, đo độ rung.
§ 3. C
Dấu của các iện ye ø b ạng nén sang

HUYỂN ĐỔI NHIỆT ĐIỆN
3.1. Cặp nhiệt điện.
Nguyên lý: Hai t hanh kim loại A và B khác chất được hàn với nhau. Nếu đặt 2
m h
điện động nhiệt điện E, có giá trò tỷ lệ với hiệu số nhiệt độ chênh lệch.
Hình 5-17. Cặp nhiệt điện
Như vậy, nếu giữ cố đònh nhiệt độ một đầu mối hàn, đầu kia làm đầu dò
nhiệt, thì khi đo sua ện độ å xác đònh được nh độ cần đo.
Trong bảng 5-1 cho giá trò suất nhiệt điện động tạo bởi các kim loại khác nhau
với Pla n khi nhiệt
Bảng 5-1
Suất nhiệt điện E, Suất nhiệt điện E,
ối àn ở 2 nhiệt độ t
o
và t khác nhau (hình 5-17), trong mạch sẽ xuất hiện một suất
E = f (t – t
o
) (5-25)
A
A
B

B
tt
t
A
B
t
o
o
t
t
o
a)
b)
c)

át nhiệt đi ng ta có the iệt
độ t
o
= 0
o
C và t = 100
o
C.
ti

Vật liệu
(mV ở 100
o
C)
Vật liệu

(mV ở 100
o
C)
Nicrom
Mangan
+2,2
Constantan

-3,4
Đồng
+0,76
Côpen
-3,6
-1,

Crôm
+2,4
Alumen
-1,7
+0,76
Niken
5


Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 143 -
R1
R2
R4

R3
+
-
t
Độ chính xác của phép đo nhiệt độ khi dùng cặp nhiệt phụ thuộc rất nhiều
vào việc cố đònh chính xác nhiệt độ đầu không la
đầu kh
o

điện trơ
1 2 3 4 1 2, 3

điện trở nhỏ. R
4
– từ đồng và niken. Cầu đo đặt cùng chỗ với đầu không làm việc của
o
điều chỉnh để cầu cân bằng nhờ R
3
. Trong quá trình đo






Do giá trò của suất nhiệt điện khá bé cỡ mV, nên khi đo phải sử dụng các
mạch khuếch đại.
3.2
øm việc. Trong thực tế, thường đặt
ông làm việc ở nhiệt độ nước đá đang tan (0

C). Nhưng điều này gây bất tiện
trong sử dụng và làm cồng kềnh thiết bi, do vậy người ta thường áp dụng các biện
pháp bổ trợ bằng các mạch điện để bù trừ nhiệt độ đầu không làm việc một cách tự
động. Một trong những phương pháp bù tự động rất đơn giản và tiện lợi chỉ ra trên
hình 5-18. Cặp nhiệt và đồng hồ chỉ thò được mắc trên đường chéo của một cầu đo
û R
, R , R ,R . Các điện trở R , R R được chế tạo từ mangan có hệ số nhiệt
cặp nhiệt ở nhiệt độ t
o

Ở nhiệt độ ban đầu t
nhiệt độ, nếu nhiệt độ t
o
tăng lên thì giá trò của điện trở R
4
cũng tăng lên, và giá trò
điện áp xuất hiện trên đường chéo cầu đo sẽ bù vào sự giảm suất nhiệt điện của cặp
nhiệt. Độ chính xác của phép bù theo sơ đồ này cỡ 0,01mV với mỗi một thay đổi
10
o
C của nhiệt độ t
o.
. Nhiệt điện trở.
3.2.1. Nhiệt trở kim loại (
α
> 0). Phần lớn kim loại như Cu, Fe, Ni, Al, Pt … có hệ
số nhiệt điện trở dương. Trò số điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ theo hệ thức:
) 1( và ) 1(
t
t

R
R
otot
∆
+
=
∆
+
=
α
ρ
ρ
α
(5-26)
Sử dụng nhiệt trở kim loại làm cảm biến nhiệt cho đặc tuyến truyền đạt tuyến
tính. Kh ệt độ la nhiệt
÷ 1000
C;
Ni: –80 ÷ 300
o
–200 ÷ 200
N ÷ 250
o
C
T sử dụng platin phép khoảng ät rộng. Hệ số nhiệt điện trở
của plati ,00392 /
o
C. Như vậy giá trò của đi y đổi khoảng /
o
C.

3.2.2. Nhiệt trở bán dẫn – thermistor (
α
< 0) .
Hình 5-18. Sơ đồ bù tự động nhiệt độ đầu không làm việc
oảng nhi øm việc của một số
Pt: –200
trở như:
o
C;
Cu:
o
C;
i-Fe: –200 .
hường vì cho đo nhie
n α = 0 ện trở tha 0,3Ω

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 144 -

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Nhiệt trở bán dẫn được chế tạo từ các oxýt kim loại MnO, ZnO, CuO. Giá trò
điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ theo quy luật:
T
T
eRR
β

∞
=

và
T
T
e
β
ρρ

∞
=
(5-26)
Trong đó: R
∞
– điện trở ở nhiệt độ vô cùng lớn;
β – hệ số phụ thuộc vào chất bán dẫn, có giá trò từ 10÷10
4
.

0
1

2
<−==
T
dt
d
β
ρ
ρ
α
(5-27)

Nhiệt trở bán dẫn có β lớn nên độ nhạy cao. Tuy nhiên hàm truyền phi tuyến
nên khi đo phải dùng các mạch bổ trợ để tuyến tính hóa đặc tuyến truyền đạt.
3.3. Cảm biến nhiệt dùng tiếp giáp P-N bán dẫn.
Dựa trên cơ sở thế phân cực cho tiếp giáp P-N bán dẫn (đối với diode và
transistor) phụ thuộc vào nhiệt độ, người ta đã chế tạo ra các cảm biến nhiệt dùng
diode và transistor. Ta biết điện thế phân cực V
= (0,2 ÷ 0,3)V đối với diode Ge và
V
= (0,6÷0,7)V đối
D

D
thay đổi theo nhiệt độ.
Khi nhiệt độ tăng thế phân cực giảm.
D
:
với diode Si. Tuy nhiên giá trò của V
D
Biến thiên tương đối theo nhiệt độ của V

C
T
V
o
D
mV/ 2,5)(2,1- ÷=
∆
∆

Cảm biến nhiệt dùng diode được mắc vào mạch đo theo sơ đồ hình 5-19, a.

(5-28)
iến thiên tương đối của thế lối ra theo nhiệt độ xác đònh theo hệ thức: B

⎟
⎟
⎜
⎜
+∆=
2
1
V
D
o

⎠
⎞
⎝
⎛
∆
∆
1
R
R
T
V
(5-29)
Đối với transistor, điện áp phân cực V
BE
phụ thuộc vào nhiệt độ theo hệ thức:
⎟

⎟
⎠
⎝
S
Iq
Trong đó: I
S
⎞
⎛
C
I
kT
⎜
⎜
=
BE
V ln
(5-30)
– dòng ngược bão hòa;
I – dòng colector.
0
-34
J.s – Hằng số Bolzermant
để loại


C
K = 1,38.1
Vì giá trò của dòng I
C

thay đổi theo nhiệt độ nên cần sử dụng nguồn dòng ổn
trừ sự trôi nhiệt. Khi sử dụng thường ghép cặp transistor như hình 5-19, b.









H
ình 5-19
R2
R1
D
+
-
Q1
Q2
R1
R3
R2
Vo
V
D
+V
+V
Vo
10K

4K
b)
1K
V
BE
a)
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 145 -


Từ hình vẽ ta có:

BE
V
R
o
R
R
V 5V
2
=
BE
2
1
+
=

iệt độ bò
hạn chế tro
án 150

o
C.
Các cảm biến được chế tạo công nghiệp như FJT1000, FD300, FD200 dùng
cho dã
án tính
với đáp ứng 10mV/
ứng
Nhược điểm của cảm biến nhiệt dùng diode và transistor là dãi đo nh
ng khoảng từ –40
o
C đe
i đo từ 40
o
K đế 400
o
K. Ngoài ra, các cảm biến đo nhiệt độ chuyên dụng được
chế tạo dưới dạng nguồn thế như LM135, LM235,LM335 có hàm truyền tuye
o
K. Hoặc cảm biến dưới dạng nguồn dòng như AD590 cho đáp
1µA/
o
K.

§ 4 CHUYỂN ĐỔI HÓA ĐIỆN
4.1. Cảm biến điện trở dung dòch.
Ta có điện trở của cột chất lỏng dung dòch chiều dài l giữa 2 bản cực S được
xác đònh theo hệ thức:

S
l

R
ρ
=
(5-31)
Trong đó: ρ = 1/ γ – điện trở suất của dung dòch, với γ được gọi là suất dẫn
điện của dung dòch tỉ lệ với



c – Nồng độ dung dòch;

λ
– Độ dẫn điện đương lượng của dung dòch;

dòch hay độ linh động của các ion.
Như vậy, nếu giữ cho l, S không đổi thì điện trở của dung dòch sẽ thay theo γ.
Nói cá khác h c:
hoạt tính đương lượng hóa học:
γ
=
λ
f c =
λ
a (5-32)
Ở đây: f – Hệ số hoạt tính của dung dòch;

a = f c – Hoạt tính của dung
ch điện trở sẽ là hàm số của nồng độ dung dòc
)(
1

1
cf
lll
R =⋅=⋅==
ρ
(5-33)
Đo đi
Lưu ý: Suất dẫn điện của dung dòch phụ thuộc vào nhiệt độ theo quan hệ:



aScfSS
λλ
ện trở có thể xác đònh được nồng độ dung dòch.
(
)
[
]
β
γ
γ
oot
t
t
−
+
=
1 (5-34)
Với a

xít: β = 0,016 độ
-1
; bazơ: β = 0,019 độ
-1
; muối: β = 0,024 độ
-1
.
Khi bò điện phân muối sẽ tỏa nhiệt làm cho độ linh động a = fc tăng lên, dẫn
tới γ tăng. Do đó, khi đo nồng độ bằng điện trở dung dòch cần quan tâm đến nhiệt độ,
và phải có biện pháp bổ chính.

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 146 -
4.2. Cảm biến suất điện động ganvanic.
.2.1.Khái niệm về độ pH.
Theo đònh nghóa:
4
+
−
=
H
a
pH
10
lg
(5-35)
rong đo – là độ hoạt tính của ion hydro H
+

. Ta có:

ọi k l ta có trong dung dòch k là hằng số:

ù
+
H
a
T
−+
+→ OHHH 0
2

G à hằng số phân ly,
OH
a
2
2
OHH
H
aa
k
0
−+
×
=
(5-36)
−
10
ếu: pH < 7 , dung dòch có tính axít;

vào trong một dung dòch đều xuất hiện
ng dòch g i la điện t ế điện cực. K
được trực tiếp điện thế điện cực, vì khi đặt điện cực thứ 2 vào dung dòch thì giữa điện
chuẩ
ù nồng độ chuẩn (a = 1g-dl/l). Thế
ïc so sánh với thế điện cực chuẩn:
tử ganvaníc hợp thành giữa Zn và Cu sẽ có
ïc được xác

14
0
10
22
=×=⋅
−+
OHH
OHH
aaak
(5-37)
Với một dung dòch trung tính thì sẽ có:
7
10
−
==
−+
OHH
aa
;
pH = -lg 10
-7

= 7.
N
pH > 7 , dung dòch có tính kiềm.
4.2.2.Điện thế điện cực.
Bất kỳ một điện cực nào khi nhúng
một thế điện cực E nào đó. Khi nhúng vào trong dung dòch 2 điện cực khác chất
(2 kim loại khác nhau), giữa chúng sẽ tồn tại một thế hiệu xác đònh, nghóa là có một
suất điện động ganvanic.
Điện thế giữa điện cực và du ọ ø h hông thể đo
cực này và dung dòch cũng xuất hiện một thế điện cực nữa tham gia trong mạch đo.
Do vậy điện thế điện cực được xác đònh so với thế điện cực n.
Điện cực chuẩn là điện cực bạch kim (Pt) có khí hydro bám vào được coi là
điện cực khí hydro cắm trong dung dòch H
2
SO
4
co
điện cực của các kim loại khác nhau đươ
Ví dụ: Kali: E
0
= -2,92 V;
Kẽm: E
0
= -0,76 V;
Đồng: E
0
= +0,34 V;
Bạc: E
0
= +0,8 V.

v.v…
Như vậy phần suất điện động:
E
0 (Zn-Cu)
= +0,34 – (–0,76) = 1,1 V
Khi dung dòch có nhiệt độ và nồng độ thay đổi, điện thế điện cư
đònh theo phương trình Nezst.
a
R
T
Ecf
n
F
n
F
R
T
EE
ln ln +=+=
(5-38)
oo

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 147 -
E
o
– Thế tiêu chuẩn của điện cực;
R = 8,317 J/độ – Hằng số khí;
n – số hóa trò của ion;

ay;
ûa dung dòch;
t tính của dung dòch.
Đổi từ lôga tự nhiên sang thập phân và thay các giá trò R và F ta có:
c – nồng độ dung dòch;
F = 96500 C / g.mol – Hằng số Farad
f – hệ số hoạt tính cu
a = fc – Hệ số hoạ

)lg(
058,0
fcEE +=

n
o
(5-39)

điện đo
iện động Galoa.
Dùng 2 điện cực giống nhau A và B nhúng trong 2 dung dòch có nồng độ khác
nhau ở cùng một nhiệt độ (hình 5- 20).



Hình 5-20
Phương trình 5-39 cho ta nguyên tắc đo nồng độ dung dòch c bằng cách đo suất
äng E.
4.2.3.Cảm biến suất đ

Điện thế điện cực của mỗi cực theo phương trình Nezst:

11
ln a
n
F
R
T
EE
o
+=

22
ln a
nF
RT
EE
o
+=

Suất điện động Galoa bằng hiệu điện thế giữa 2 điện cực:

()
2
1
2121

ln lnln
anF
a
RT
aa
nF
RT
EEE =−=−=
(5-40)
Độ hoạt tính dung dòch thường xác đònh là
+
H
a
, do vậy có thể viết:
2
)(
+
H
anF
1
ln
+
=
H
E

)(a
RT
Nếu chọn dung dòch 2 là dung dòch có nồng độ chuẩn, sao cho
2

= 1 thì
khi đó
(
+
H
a
)
suất điện động Galoa sẽ là:
pH 303,2)(lg 303,2)( ln
1101
===
++
⋅−
F
RT
a
F
RT
a
nF
RT
E
HH
(5-41)
Zn Zn
C
2
B
C
A

1

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -