Kỹ thuật đo lường 1 (phần 5) pot

Giáo trình: kỹ thuật ño lường 1 - Dành cho sinh viên nhóm ngành kỹ thuật
Chương5
ðO CÁC ðẠI LƯỢNG KHÔNG ðIỆN
5.1. Khái niệm chung
ðại lượng không ñiện là những ñại lượng vật lý như nhiệt ñộ, áp suất, lưu lượng, nồng
ñộ vật chất, v.v Các ñại lượng này chiếm ña phần trong các hệ thống thông tin ño
lường và ñiều khiển tự ñộng. Thiết bị ño các ñại lượng không ñiện có sơ ñồ khối như
hình 5-1.
Các ñại lượng không ñiện ñược các chuyển
ñổi ño lường (Cð) biến ñổi thành các ñại
lượng ñiện, sau ñó ñưa vào mạch ño (Mð)
ñể tính toán, gia công tin tức và ñưa kết quả
ra chỉ thị thể hiện kết quả ño (CT).
5.2 ðo nhiệt ñộ
5.2.1. Khái niệm chung
X Y
Cð
Mð
CT
Hình 5-1. Sơ ñồ khối của thiết bị ño
Cð - Chuyển ñổi ño lường
Mð-Mạch ño lường CT- Chỉ thị
- Phương pháp chung ñể ño nhiệt ñộ là dựa trên hiện tượng truyền nhiệt (nhiệt dẫn,
ñối lưu và bức xạ nhiệt).
- Các phương pháp ño nhiệt ñộ có thể rất khác nhau tuỳ theo yêu cầu về kỹ
thuật, về dải ño nhiệt ñộ và có thể thực hiện bằng 2 phương pháp: ño trực tiếp và ño
gián tiếp.
ðo trực tiếp là phương pháp ño trong có các chuyển ñổi nhiệt ñiện ñược ñặt
trực tiếp ở môi trường cần ño. ðối với nhiệt ñộ cao thường ño bằng phương pháp gián
tiếp, dụng cụ ñặt ở ngoài môi trường ño và còn gọi là phương pháp không tiếp xúc.
Bảng 5-1 cho biết các dụng cụ và phương pháp ño nhiệt ñộ với các dải ño khác nhau.

Biên soạn: PGS.TS. Nguyễn Hữu Công - Khoa ðiện tử - ðại học Kỹ thuật CN 94
Version1 - Tháng 8 năm 2009
Giáo trình: kỹ thuật ño lường 1 - Dành cho sinh viên nhóm ngành kỹ thuật
Bảng 5-1
Nhiệt kế Nhiệt ñộ
o
C
-270 0 1000 2000 3000 100000
Nhiệt ñiện trở
- Platin
- Niken
- ðồng
- Bán dẫn
Cặp nhiệt ñiện
- Vật liệu quý
- Vật liệu thường
Hóa quang kế
- Bức xạ
- Màu sắc
- Cường ñộ sáng
5.2.2. ðo nhiệt ñộ bằng phương pháp trực tiếp
1) Nhiệt kế cặp nhiệt ngẫu
a, Nhắc lại nguyên lý
Phương pháp ño nhiệt ñộ bằng cặp nhiệt ngẫu là phương pháp ñược sử dụng
rộng rãi và thuận lợi. Cấu tạo của nhiệt kế nhiệt ngẫu như hình 5-2 gồm hai thanh kim
loại khác nhau a, b ñược hàn với nhau tại một ñầu ñó là ñầu làm việc t
1
. Hai ñầu còn
lại t
0

là ñầu tự do.
Khi nhiệt ñộ ở ñầu t
1
khác với nhiệt ñộ ñầu t
0
chúng tạo
nên một sức ñiện ñộng:
E
ab
(t
1
, t
0
) = E
ab
(t
1
) - E
ab
(t
0
) (5-1)
Nếu giữ cho nhiệt ñộ t
0
không thay ñổi và t
1
phụ
thuộc vào môi trường ño nhiệt ñộ thì ta có:
E
ab

(t
1
, t
0
) = E
ab
(t
1
) - C = f(t
1
) (5-2)
C - hằng số
t
o
t
o
a b
t
1
Hình 5-2. Sơ ñồ nhiệt kế
nhiệt ngẫu
Biên soạn: PGS.TS. Nguyễn Hữu Công - Khoa ðiện tử - ðại học Kỹ thuật CN 95
Version1 - Tháng 8 năm 2009
Giáo trình: kỹ thuật ño lường 1 - Dành cho sinh viên nhóm ngành kỹ thuật
Sức ñiện ñộng E
ab
phụ thuộc vào nhiệt ñộ t
1
và nhiệt ñộ t
0

cũng như phụ thuộc vào
vật liệu ñể chế tạo các thanh kim loại a và b.
Bảng 5-2 cho biết một số cặp nhiệt ñiện thông dụng.
Bảng 5-2: Thông số của một số cặp nhiệt ñiện thông dụng
Cặp nhiệt
Dải nhiệt ñộ Sức ñiện ñộng
làm việc (mV)
ðộ chính xác
ðồng/Constantan
(-40
o
C

100
o
C)
−
0,8%
-270  370 -6,25  19
Φ = 1,63 mm
(100
o
C

350
o
C)
−
0,75%
Cromel/Alumeo

(0
o
C

400
o
C)
−
3
o
C
-270  1250 -5,35  50,63
Φ = 3,25 mm
(400
o
C

800
o
C)
−
0,75%
Cromel/Constantan
Φ = 3,25 mm
Platin-Rodi (10%)
/Platin
Φ = 0,51 mm
-276  870 -9,8  66,4
-50  1500 -0,23  15,5
(0

o
C  400
o
C) − 3
o
C
(400
o
C  870
o
C) − 0,75%
(0
o
C  400
o
C) − 2,5%
(600
o
C  1500
o
C) − 0,4%
Platin-Rodi/Platin-
Rodi (30/6)
0

1700 0

12,42 (870
o
C


1700
o
C)
−
0,5%
Φ = 0,51 mm
b, Giới thiệu cặp nhiệt trong thực tế
- Trong thực tế các cặp nhiệt ngẫu ñược chế tạo thành một thiết bị có cấu tạo như
hình 5-3. Trong ñó các dây kim loại ñược lồng vào ống sứ cách ñiện, bên ngoài là
vỏ thép
không rỉ và chịu ñược nhiệt ñộ cao. ðầu dây ra ñược nối vào hộp ñầu nối.
Mạch ño của
nhiệt kế nhiệt ngẫu là một milivonmet như hình 5-4.
- ðiện trở ñường dây ñược qui ñịnh là 5Ω, khi ñiện trở ñường dây có giá trị nhỏ
hơn 5Ω người ta dùng ñiện trở ñiều chỉnh R
ñ/c
ñể bù vào ñiện trở ñường dây. Trong
quá trình ño nhiệt ñộ bằng cặp nhiệt ngẫu thường gặp những nguyên nhân gây nên sai
số ñó là:
Biên soạn: PGS.TS. Nguyễn Hữu Công - Khoa ðiện tử - ðại học Kỹ thuật CN 96
Version1 - Tháng 8 năm 2009
Giáo trình: kỹ thuật ño lường 1 - Dành cho sinh viên nhóm ngành kỹ thuật
Hình 5-3. Cấu tạo của cặp nhiệt ngẫu
1- Dây kim loại 2- Ống sứ cách ñiện 3- ðầu hàn 4- Vỏ thép 5- ðầu nối ra
Hình 5-4. Mạch ño của cặp nhiệt ngẫu với chỉ thị
R
d
- ðiện trở ñường dây R
ñ/c

- ðiện trở ñiều chỉnh
- ðiện trở mạch ño thay ñổi khi nhiệt ñộ môi trường thay ñổi. Từ hình 5-4 ta
thấy
ñiện áp ño ñược trên milivonmet ñược tính
U
MN
= I.R
V
(5-3) \
Với R
V
- ñiện trở của milivonmet
Biên soạn: PGS.TS. Nguyễn Hữu Công - Khoa ðiện tử - ðại học Kỹ thuật CN 97
Version1 - Tháng 8 năm 2009
Giáo trình: kỹ thuật ño lường 1 - Dành cho sinh viên nhóm ngành kỹ thuật
Mà I =
2R +
E t
(5-4)
R + R + R
d
d/c
AB V
R
AB
- ñiện trở cặp nhiệt
Từ (5-4) và (5-3) ta ñược:
E t
U
MN

= .R
V (5-5)
2R
d
+ R + R
+R
d/c AB V
U
MN
=
Ta cũng có
U
MN
=
E t
R md + R V
E t
R
md
.
R
V (5-6)
(5-7)
1+
R
V
Với R
md
= 2R
d

+ R
ñ/c
+ R
AB
- ñiện trở mạch ño
Mặt khác ta có: U
MN
= IR
V
= E
t
- IR
mñ
(5-8)
ðiện áp U
MN
luôn nhỏ hơn sức ñiện ñộng E
t
do có ñiện áp rơi trên ñiện trở
mạch ño. Từ công thức (5-7) ta thấy rằng muốn cho sai số phép ño giảm thì R
V
càng
lớn
càng tốt. Thông thường ñiện trở của milivonmet lớn hơn (40  50) lần ñiện trở
mạch ño
và sai số chủ yếu do ñiện trở của milivonmet thay ñổi.
- Bù nhiệt ñộ ñầu tự do: nhiệt ñộ ñầu tự do (t
o
) ñược duy trì ở nhiệt ñộ chuẩn 0
o

C
nhưng trong thực tế nhiệt ñộ ở môi trường (t
o
) thường khác với nhiệt ñộ ñầu tự do (t
o
) do ñó
sức ñiện ñộng E
t
ño ñược thường nhỏ hơn
sức ñiện ñộng E
t
chuẩn. Khắc phục sai
số trên người ta thực hiện ổn ñịnh nhiệt
ñộ ñầu tự do bằng phương pháp giữ
nhiệt ñộ ñầu tự do ở vùng nước ñá ñang
tan hoặc dùng thiết bị bù nhiệt ñộ ñầu
tự do như hình 5-5.
Thiết bị bù là một mạch cầu gồm
có
các ñiện trở, R
1
, R
2
, R
3
làm bằng
Maganin, R
T
là ñiện trở ñồng. Cầu ñược
hiệu chỉnh cân bằng ở nhiệt

ñộ chuẩn t
o
= 0
o
C. Khi nhiệt ñộ môi
trường khác với nhiệt ñộ chuẩn ñiện trở Hình 5-5. Sơ ñồ mạch ño của cặp nhiệt
ngẫu có thiết bị bù nhiệt ñộ
Biên soạn: PGS.TS. Nguyễn Hữu Công - Khoa ðiện tử - ðại học Kỹ thuật CN 98
Version1 - Tháng 8 năm 2009
Giáo trình: kỹ thuật ño lường 1 - Dành cho sinh viên nhóm ngành kỹ thuật
R
T
thay ñổi làm cho mạch cầu mất cân bằng. Tại hai ñiểm cd suất hiện ñiện áp U
cd
.
ðiện áp này bù vào sức ñiện ñộng nhiệt bị thay ñổi khi t
o
 t
o
và ta có:
E
AB
(t
1
, t
o
) = E’
AB
(t
1

, t
o
) + U
cd
(5-9)
2) Nhiệt kế nhiệt ñiện trở
a, Nhắc lại nguyên lý
Nhiệt kế nhiệt ñiện trở là nhiệt kế sử dụng chuyển ñổi nhiệt ñiện trở. Chuyển ñổi
nhiệt ñiện trở là một thiết bị biến ñổi nhiệt ñộ thành sự thay ñổi thông số ñiện trở R: R
T
=
f(t) (t - nhiệt ñộ).
Nhiệt ñiện trở ñược phân thành: nhiệt ñiện trở kim loại và nhiệt ñiện trở bán
dẫn.
b, Giới thiệu nhiệt kế nhiệt ñiện trở trong thực tế
Nhiệt ñiện trở kim loại
Nhiệt kế kim loại ñược chế tạo dưới dạng dây kim loại hặc màng mỏng kim loại có
ñiện trở suất thay ñổi theo nhiệt ñộ. Các nhiệt ñiện trở kim loại thường làm bằng platin,
Niken và ñồng. Chúng ñược chế tạo theo hai dạng: quấn dây trên lõi cách ñiện hoặc ñặt
vào một ống thép không gỉ, chịu ñược nhiệt ñộ cao và ñược cách ñiện bằng các ống sứ
(hình 5-6).
Biên soạn: PGS.TS. Nguyễn Hữu Công - Khoa ðiện tử - ðại học Kỹ thuật CN 99
Version1 - Tháng 8 năm 2009
Giáo trình: kỹ thuật ño lường 1 - Dành cho sinh viên nhóm ngành kỹ thuật
Hình 5-6
a) Nhiệt ñiện trở dây quấn
b) Nhiệt ñiện trở công nghiệp
1- Dây nhiệt ñiện trở
1- Dây nhiệt ñiện trở
2- ống sứ cách ñiện

2- Ống thép bảo vệ
3- Bột ôxit nhôm
3- Ổ ñỡ
4- Vỏ bọc
4- Hộp ñầu ra
Biên soạn: PGS.TS. Nguyễn Hữu Công - Khoa ðiện tử - ðại học Kỹ thuật CN 100
Version1 - Tháng 8 năm 2009
Giáo trình: kỹ thuật ño lường 1 - Dành cho sinh viên nhóm ngành kỹ thuật
Quan hệ giữa nhiệt ñộ và ñiện trở ñược biểu diễn bằng biểu thức:
R
T
= R
0
(1 + αt) (5-10)
R
0
- ñiện trở ở nhiệt ñộ chuẩn
α - hệ số nhiệt ñộ; t- nhiệt ñộ môi trường
- ðối với ñồng: α
cu
= 4,3.10
-3
(1/
o
C)
- ðối với niken: α
Ni
= 5.10
-3
(1/

o
C)
- ðối với Platin: α
pt
= 4,3.10
-3
(1/
o
C) Dải
nhiệt ñộ sử dụng:
- Từ -195
o
C  260
o
C ñối với Ni
- Từ -260
o
C  1400
o
C ñối với Pt
- Từ -50
o
C  200
o
C ñối với Cu
Hình 5-7 là một nhiệt kế bề mặt dùng ñể ño nhiệt ñộ trên bề
mặt vật rắn. Vật liệu sử dụng là Ni, Fe - Ni hoặc Pt. Chiều dày cỡ vài
µm và có diện tích cỡ 1cm
2
.

Nhiệt ñiện trở bán dẫn
là ñiện trở chế tạo từ hỗn hợp các oxit bán dẫn ña tinh thể
như: MgO; MgAl
2
O
4
; Mn
2
O
3
; Co
2
O
3
; NiO; ZnTiO
4
. Các bột oxit
Hình 5-7
này ñược trộn với nhau theo một tỉ lệ thích hợp, sau ñó nén ñịnh
dạng và thiêu kết ở nhiệt ñộ 1000
o
C. Các nhiệt ñiện trở ñược chế tạo với hình dáng khác
nhau (ñĩa, hình trụ, vòng, v.v ) như hình 5-8.
ðặc tính quan trọng của loại ñiện trở này là có ñộ nhạy nhiệt rất cao, gấp hàng
chục lần nhiệt ñiện trở kim loại và chia thành 2 loại.
- Nhiệt ñiện trở có hệ số nhiệt ñộ dương.
- Nhiệt ñiện trở có hệ số nhiệt ñộ âm.
Dải nhiệt ñộ làm việc có thể thay ñổi từ vài ñộ tuyệt ñối (
o
K) ñến 300

o
C.
Quan hệ giữa ñiện trở và nhiệt ñộ ñược tính theo biểu thức:


R
T
= R
0
expB
1 1

−


 
T
T o

R
0
là ñiện trở ở nhiệt tuyệt ñối T
0
B là hệ số nằm trong khoảng 3000 - 5000K
Biên soạn: PGS.TS. Nguyễn Hữu Công - Khoa ðiện tử - ðại học Kỹ thuật CN 101
Version1 - Tháng 8 năm 2009
Giáo trình: kỹ thuật ño lường 1 - Dành cho sinh viên nhóm ngành kỹ thuật
Hình 5-8. Nhiệt ñiện trở bán dẫn
ðộ nhạy nhiệt ñộ có dạng: α
R

= -B/T
2
(5-12)
c, mạch ño
- Mạch ño sử dụng với các nhiệt ñiện trở thường là các mạch cầu kết hợp với
các
mạch khuếch ñại ñể tăng ñộ nhạy của thiết bị. Hình 5-9 là sơ ñồ của mạch ño
thường
dùng trong công nghiệp.
- ðể tránh sai số do nhiệt ñộ môi trường thay ñổi làm cho ñiện trở ñường dây thay
ñổi khi ño người ta thường sử dụng mạch cầu 3 dây. Hình 5-10 là nguyên
lí mạch cầu không cân bằng, chỉ thị
lôgômmét từ ñiện, trong ñó R
1
, R
2
, R
3
,
R
T
là các ñiện trở của mạch cầu (R
T
nhiệt
ñiện trở).
R
0
, R’
0
- ñiện trở của lôgômmét R

4
- ñiện trở bù nhiệt ñộ;
R
d
- ñiện trở ñường dây.
Mạch cầu ñược ñiều chỉnh cân
bằng ở nhiệt ñộ chuẩn (t
0
). Khi ño R
T
thay ñổi theo nhiệt ñộ môi trường và cầu
Hình 5-9. Mạch ño nhiệt ñộ ñiện trở
mất cân bằng. Chỉ thị lôgômmét ñược khắc ñộ theo nhiệt ñộ. Sơ ñồ trên có khả năng loại
trừ ñược sai số khi ñiện áp nguồn cung cấp thay ñổi.
Biên soạn: PGS.TS. Nguyễn Hữu Công - Khoa ðiện tử - ðại học Kỹ thuật CN 102
Version1 - Tháng 8 năm 2009
Giáo trình: kỹ thuật ño lường 1 - Dành cho sinh viên nhóm ngành kỹ thuật
Hình 5-10. Sơ ñồ mạch ño với chỉ thị lôgômmét
a) ðo trực tiếp b) Dùng mạch cầu
5.3. Các phương pháp ño lực, ứng suất và áp suất
5.3.1. Khái niệm chung
- Quá trình ño lực, ứng suất và áp suất chiếm một lượng tương ñối lớn trong các xí
nghiệp có hệ thống ño và ñiều khiển tự ñộng cũng như trong quá trình nghiên cứu cơ lí
tính của các vật chịu lực trong chế tạo máy.
- Phạm vi ño lực rất rộng từ 10
-12
N  10
8
N. Lực có thể là những ñại lượng
không ñổi (lực tĩnh) ñến những lực có tốc ñộ biến thiên nhanh (lực ñộng). Thường lực

ñược chia thành những giải ño khác nhau, mỗi giải ño có thể sử dụng các phương pháp và
thiết bị khác nhau.
- ðối với áp suất, giải ño từ 0  10
10
N/m
2
. Ngưỡng nhạy của thiết bị ño từ 0,1  0,01
N/m
2
. Các dụng cụ ño áp suất ñược chia thành nhiều dải ño khác nhau. ðo ứng suất của
các loại vật liệu thường nằm trong khoảng ño 0  150.10
7
N/m
2
.Mục ñích là ñể xác ñịnh
sức bền của vật liệu.
Phương pháp ño lực, ứng suất và áp suất có thể thực hiện theo hai cách: ño trực tiếp
và ño gián tiếp.
+ Phương pháp ño trực tiếp: là phương pháp sử dụng các chuyển ñổi có ñại
lượng vào tương ứng với lực, ứng suất cần ño. ðại lượng ra ñược biến ñổi thành các
Biên soạn: PGS.TS. Nguyễn Hữu Công - Khoa ðiện tử - ðại học Kỹ thuật CN 103
Version1 - Tháng 8 năm 2009
Giáo trình: kỹ thuật ño lường 1 - Dành cho sinh viên nhóm ngành kỹ thuật
tín hiệu ñiện. Mạch ño và chỉ thị cho kết quả ño không thông qua hệ dẫn truyền trung
gian.
+ Phương pháp ño gián tiếp: trong ñó sử dụng các phần tử ñàn hồi, các hệ dẫn
truyền, biến lực, từ ñó suy ra ñại lượng cần ño.
Các phương pháp trên ñược sử dụng rộng rãi. Sử dụng phương pháp nào là tuỳ
thuộc yêu cầu và nhiệm vụ thực hiện chúng.
ðo lực, ứng suất và áp suất phần lớn có thể ñưa về phép ño ∆l hoặc

∆l σ
∆l
l
vì:
l
= ; Trong ñó:
E
l - chiều dài của ñối tượng ño
∆l - ñộ biến thiên theo chiều dài σ -
ứng suất cơ của vật liệu E - môñun
ñàn hồi.
Mạch ño thường là mạch cầu, kết hợp với các tầng khuếch ñại và chỉnh lưu. Chỉ thị
là các dụng cụ ño cơ ñiện, tự ghi, ñiện tử và các dụng cụ số.
5.3.2. Các phương pháp và dụng cụ ño lực
1. ðo lực bằng phương pháp ño trực tiếp
a,Lực kế kiểu áp ñiện
Chuyển ñổi áp ñiện ñược dùng rộng rãi là thạch anh. Tinh thể thạch anh ñược cắt
thành từng phiến có ñộ rộng Y và chiều dày X (hình 5-11).
Khi tác ñộng 1 lực vào trục X, ñiện tích xuất hiện ñược tính theo biểu thức:
q = d
1
F
x
d
1
- hệ số áp ñiện (5-13)
Nếu tác ñộng lực theo trục Y ta có:
q = - d
1
(Y/X).F

y
(5-14)
Y, X - kích thước của chuyển ñổi.
Thạch anh có: - Hằng số ñiện môi ε = 39,8.10
-12
F/m.
- Hệ số áp ñiện d
1
= 2,1.10
-12
C/N.
- Ứng suất cho phép σ = 70  10 N/mm2
- ðiện trở suất ρ = 10
12
Ωm
- Môdun ñàn hồi E = 80.10
9
m.m
-2
Biên soạn: PGS.TS. Nguyễn Hữu Công - Khoa ðiện tử - ðại học Kỹ thuật CN 104
Version1 - Tháng 8 năm 2009
Giáo trình: kỹ thuật ño lường 1 - Dành cho sinh viên nhóm ngành kỹ thuật
Hình 5-11. Chuyển ñổi áp
ñiện
- Hình 5-12 trình bày cấu tạo của lực kế áp ñiện thạch anh. Trong ñó phiến
thạch anh hình chữ nhật có một cạnh ñược cắt song song với trục X, bề mặt ñược cắt với
góc α ≈ 35
o
so với trục Z (hình 5-12a). Sơ ñồ khối của chuyển ñổi như hình 5-12b, trong
ñó khuếch ñại có phản hồi dương. Tinh thể thạch anh dao ñộng với tần số cơ bản f

o
và ñộ
lệch tần số ∆f khi chịu lực F.
Hình 5-12. Áp ñiện thạch anh
∆f =
kfo2n
D
F (5-15)
F- lực tác ñộng; k - hằng số
D- kích thước chuyển ñổi; n- hệ số
ðể tăng ñộ nhạy, chuyển ñổi có thể ñược ghép bằng nhiều phiến song song với
nhau.
Biên soạn: PGS.TS. Nguyễn Hữu Công - Khoa ðiện tử - ðại học Kỹ thuật CN 105
Version1 - Tháng 8 năm 2009
Giáo trình: kỹ thuật ño lường 1 - Dành cho sinh viên nhóm ngành kỹ thuật
b,Lực kế ñiện trở lực căng (ñiện trở tenxơ)
ðiện trở lực căng là loại chuyển ñổi mà nguyên lí làm việc dựa trên sự thay ñổi
ñiện trở khi bị biến dạng. Các vật liệu có tính chất trên là một số kim loại hoặc bán
dẫn. Với các vật liệu kim loại thường là constantan, nichrome, Platin - Vonfram.
Quan hệ giữa biến dạng và sự thay ñổi ñiện trở ñược biểu diễn bằng biểu thức:
∆R
R
=
K
∆l
(5-16)
l
K - hệ số phụ thuộc vào vật liệu và hình dạng của chuyển ñổi
K = 2,1 ñối với constantan
K = 2,5 với Nichrome

K = 4,1 với Platin - Vonfram
Hình 5-13 là cấu tạo của chuyển ñổi ñiện trở lực căng dây mảnh. Dây ñiện trở
có ñường kính Φ = 0,02  0,03 mm ñược uốn thành hình răng lược có chiều dài tác
dụng l
o
= 8  15 mm, ñộ rộng a
o
= 3  10mm. ðiện trở thay ñổi trong khoảng 10Ω -
150Ω.
- Với bán dẫn thường là silic ñơn tinh thể
phan tạp ñược cắt thành từng miếng như hình 5-14,
chiều dài l = 0,1mm ñến vài milimet, chiều dày cỡ
10
-2
mm
Hình 5-13.Chuyển ñổi ñiện trở lực căng
dây mảnh
1- Tấm giấy mỏng; 2- Dây ñiện trở;
3- Dây dẫn; 4- ðầu cốt
Hình 5-14.Chuyển ñổi ñiện trở lực căng
Dạng cắt
Hình 5-15 là mạch ño sử dụng ñiện trở lực căng loại dây mảnh trong ñó thanh ñàn
hồi ñể ño lực ñược dán hai ñiện trở ñối xứng. Khi có lực tác dụng, thanh ñàn hồi bị biến
dạng làm cho các ñiện trở bị biến dạng theo và ñiện trở của chúng bị thay ñổi. Các ñiện
Biên soạn: PGS.TS. Nguyễn Hữu Công - Khoa ðiện tử - ðại học Kỹ thuật CN 106
Version1 - Tháng 8 năm 2009
Giáo trình: kỹ thuật ño lường 1 - Dành cho sinh viên nhóm ngành kỹ thuật
trở này ñược mắc trên mạch cầu hai nhánh hoạt ñộng . ðiện áp ra của cầu tỉ lệ với lực tác
ñộng. Giới hạn ño của thiết bị trên với lực tác ñộng từ 10
3

 10
4
N. Sai số có thể ñạt tới −
0,2  0,5%.
Trong ñó:
R
0
- ñiện trở cố ñịnh; R
ñ/c
- ñiện trở cân bằng về biên ñộ
R
1
+ ∆R, R
2
- ∆R : ñiện trở lực căng.
R
c
, C - ñiện trở và ñiện dung cân bằng pha.
1 - Khuếch ñại; 2- Chỉnh lưu (Mạch ño)
Hình 5-15. Mạch ño lực dùng
chuyển ñổi lực căng
2. ðo lực bằng phương pháp gián tiếp
- Các chuyển ñổi sử dụng ñể ño lực theo phương pháp gián tiếp là các loại
chuyển ñổi ñiện cảm, hỗ cảm, ñiện dung, ñiện trở, v.v
- Dưới tác ñộng của lực ño các phần ñộng của các chuyển ñổi bị di chuyển và biến
thành tín hiệu ñiện, sau ñó ta ño tín hiệu ñiện ñể xác ñịnh lực.
Hình 5-16 vẽ sơ ñồ cấu trúc của lực kế chỉ thị số sử dụng chuyển ñổi ñiện cảm.
Hình 5-16. Sơ ñồ cấu trúc của lực kế chỉ
thị số
Biên soạn: PGS.TS. Nguyễn Hữu Công - Khoa ðiện tử - ðại học Kỹ thuật CN 107

Version1 - Tháng 8 năm 2009
Giáo trình: kỹ thuật ño lường 1 - Dành cho sinh viên nhóm ngành kỹ thuật
Máy phát tần số (MFTS1 và MFTS2) là loại máy phát LC trong ñó hai chuyển ñổi
ñiện cảm L
1
và L
2
ñược mắc theo kiểu vi sai
hình 5-17. Khi chưa có
lực tác ñộng lên lõi thép phần ñộng 2 của chuyển
ñổi ñiện cảm của chúng bằng nhau L
1
= L
2
và 2
máy phát tần số ñều phát cùng tần số 40 kHz. Khi
có lực tác ñộng lên phần ñộng 2 khe hở không khí
δ
1
và δ
2
của chuyển ñổi 1 và 2 thay ñổi do ñó ñiện
cảm của cuộn dây L
1
khác với ñiện cảm L
2
.
Máy pháp tần số phụ thuộc vào ñiện cảm
L mà L
1

và L
2
khác nhau nên tần số phát của
MFTS1 khác với MFTS2. (Ví dụ: MFTS phát tần
Hình 5-17. Chuyển ñổi ñiện cảm
mắc vi sai
1- Mạch từ;
2- Lõi thép phần ñộng;
3- Cuộn dây ñiện cảm
số 35kHz, MFTS2 là 45 kHz). Chúng ñược ñưa vào bộ ñiều chế tần số (ðC). Tần số ra sau
bộ ñiều chế là tần số tổng 80 kHz và tần số hiệu 10 kHz. Tần số 10 kHz là tần số phản
ánh lực ño ñược ñưa qua bộ lọc và bộ nhân. Bộ nhân tần ñể tăng tần số với mục ñích làm
giảm sai số trong quá trình ño, tần số nhân ñược ñưa vào bộ tạo xung và bộ ñếm ñể chỉ thị
kết quả ño.
Dải ño của thiết bị trên là 20 kN. ðộ nhạy 1000 Hz/N. Sai số phi tuyến 0,3%, sai số trễ
0,03%.
5.3.3. ðo ứng suất và biến dạng
ðo ứng suất và ño biến dạng thực tế là một, ñó là ño ∆l hay ∆l/l. ðo ứng suất và biến
dạng có thể dùng các chuyển ñổi khác nhau, thông thường dùng chuyển ñổi ñiện trở lực
căng.
Sự biến dạng của chi tiết và ứng suất ñược tính theo biểu thức:
ε
R
ε
l
=
k
∆l
(5-17)
∆R

Với: ε
l
=
l
; ε
R
=
R
σ = Eε
1
= E
ε R
k
(5-18)
Trong ñó: k - hệ số; E - môñun ñàn hồi và biến dạng.
Hình 5-18 là sơ ñồ mạch ño ứng suất và biến dạng của một dầm chịu lực và
phương pháp dán các chuyển ñổi. Khi ñối tượng ño, không có những biến dạng như
Biên soạn: PGS.TS. Nguyễn Hữu Công - Khoa ðiện tử - ðại học Kỹ thuật CN 108
Version1 - Tháng 8 năm 2009
Giáo trình: kỹ thuật ño lường 1 - Dành cho sinh viên nhóm ngành kỹ thuật
nhau và ngược dấu nhau, ñể hiệu chỉnh sai số nhiệt ñộ có thể dán một chuyển ñổi lên ñối
tượng ño, còn chuyển ñổi kia dán lên một mẫu cùng loại, mẫu này ñặt trong cùng ñiều
kiện nhiệt ñộ hình 5-18a.
Hình 5-18. Sơ ñồ mạch ño biến dạng và ứng suất dùng chuyển ñổi ñiện trở lực
căng
Trường hợp khi ño biến dạng như hình 5-18b ta dán một chuyển ñổi ở phía trên dầm
còn chuyển ñổi kia dán phía dưới. Khi có lực tác dụng chuyển ñổi phía trên chịu lực kéo,
chuyển ñổi dưới chịu lực nén. Khi cầu mất cân bằng ñiện áp ra có trị số lớn hơn khi
mạch cầu chỉ có một chuyển ñổi biến dạng và có khả năng loại trừ ñược sai số do nhiệt ñộ
môi trường gây nên.

5.3.4. Các phương pháp ño áp suất
1. Khái niệm về áp suất
Áp suất là tỉ số giữa lực tác dụng vuông góc lên một mặt với diện tích của nó. Áp
suất là một ñại lượng cơ bản ñể xác ñịnh trạng thái nhiệt ñộng học của các chất. Sự vận
hành của các quá trình công nghệ, tình trạng các thiết bị công nghệ và chế ñộ vận hành của
chúng ñược xác ñịnh bằng áp suất.
ðơn vị áp suất là Pascal (Pa) (Pa = N/m
2
)
Dải ño áp suất từ 10
-12
 10
11
Pa.
Biên soạn: PGS.TS. Nguyễn Hữu Công - Khoa ðiện tử - ðại học Kỹ thuật CN 109
Version1 - Tháng 8 năm 2009
Giáo trình: kỹ thuật ño lường 1 - Dành cho sinh viên nhóm ngành kỹ thuật
Các dụng cụ ño áp suất ñược phân loại theo áp suất cần ño và nguyên lí tác
dụng:
- Áp kế ño áp suất dư.
- Khí áp kế ño áp suất khí quyển.
- Áp kế tuyệt ñối ñể ño áp suất tính từ ñộ 0 tuyệt ñối.
- Chân không kế.
Theo nguyên lí làm việc có thể phân thành: ðo trực tiếp và ño gián tiếp.
Sau ñây là một số dụng cụ ño áp suất ñược sử dụng rộng rãi trong các quá trình
công nghệ:
2. ðo áp suất bằng phương pháp trực tiếp: áp kế ñiện
Hình 5-19 là sơ ñồ nguyên lí của áp kế áp ñiện. Dưới tác dụng của áp suất P
màng ñàn hồi 4 tạo nên một lực nén lên áp ñiện thạch anh 2 có ñường kính 5mm, bề dày
1mm. ðiện tích q xuất hiện ở ñiện cực 1 ñược ñưa vào bộ khuếch ñại ñiện tử 5 có tổng trở

vào cỡ 10
13
Ω. Quan hệ giữa ñiện tích q và áp suất P là:
q = kFP (5-19)
với F - ñiện tích hữu ích của
màng; k- hệ số.
ðể giảm quán tính của thiết bị người ta
giảm thể tích của buồng 3. Vì tần số dao ñộng
riêng của hệ thống màng chuyển ñổi khoảng
hàng chục kHz nên có ñặc tính ñộng học cao
và ñược sử dụng rộng rãi ñể ño và kiểm tra áp
suất trong hệ thống có dòng chẩy nhanh. Giới
hạn ño của thiết bị trong khoảng 2,5  100
Hình 5-19. Áp kế áp ñiện
MPa. Cấp chính xác 1,5  2.
Biên soạn: PGS.TS. Nguyễn Hữu Công - Khoa ðiện tử - ðại học Kỹ thuật CN 110
Version1 - Tháng 8 năm 2009
Giáo trình: kỹ thuật ño lường 1 - Dành cho sinh viên nhóm ngành kỹ thuật
3. ðo áp suất bằng phương pháp gián tiếp
ðó là các thiết bị dưới tác dụng của áp suất, nhờ các khâu dẫn ñộng áp suất biến
thành di chuyển, các chuyển ñổi ño di chuyển sẽ xác ñịnh ñược áp suất cần ño. Các phần
tử dẫn ñộng có thể là lò xo ống, ống xiphông và màng ñàn hồi hoặc màng dẻo. Hình 5-
20 là sơ ñồ nguyên lí của áp kế hỗ cảm vi sai hay còn gọi là áp kế biến áp vi sai. Thiết bị
gồm có khâu dẫn ñộng 1 là một lò xo ống kim loại ñược uốn cong, một ñầu giữ cố ñịnh
còn ñầu kia ñể tự do.
Chuyển ñổi 2 là một biến áp vi sai với cuộn
dây sơ cấp 7 và hai cuộn thứ cấp 4 và 5.
Giữa các cuộn dây ñặt lõi thép 6 gắn với
ñầu tự do của lò xo ống. Cuộn dây 4 và 5
ñấu ngược chiều nhau. ðầu ra của cộn thứ

cấp ñược nối với ñiện trở R
1
và R
2
ñể thay
ñổi giới hạn ño trong khoảng − 25%. Khi có
dòng ñiện I
1
chạy qua cuộn sơ cấp sẽ tạo ra
một từ thông móc vòng qua 2 cuộn dây thứ
Hình 5-20. Áp kế hỗ cảm vi sai
cấp 4 và 5 làm suất hiện các sức ñiện ñộng
cảm ứng e
1
, e
2
. ðộ lớn của chúng phụ thuộc
vào hỗ cảm M
1
và M
2
giữa cuộn sơ cấp và các cuộn thứ cấp và ta có:
e
1
= 2πfI
1
M
1
; e
2

= 2πfI
1
M
2
(5-20)
Do hai cuộn thứ cấp ñấu ngược chiều nhau nên:
E = e
1
- e
2
= 2πfl
1
(M
1
- M
2
) = 2πfMI
1
(5-21)
Với R
1
và R
2
là các ñiện trở cố ñịnh, ñiện áp ra ñược tính:
U
ra
= 2πfI
1
M
ra

(5-22)
M
ra
là giá trị hỗ cảm phụ thuộc vào ñộ di chuyển X của lõi thép 6:
M
ra
= M
max
X
(5-23)
X
max
M
max
là giá trị hỗ cảm lớn nhất của chuyển ñổi khi lõi thép di chuyển lớn nhất
X
max
. Thay (5-23) vào (5-22) ta ñược:
U
ra
=
2pfI1M max
X max
X (5-24)
Chiều dài toàn phần của lõi từ 1,6  4 mm. ðiện áp ra của thiết bị thay ñổi từ
-1V  1V tuỳ theo sự thay ñổi pha của tín hiệu, tương ứng với sự thay ñổi hỗ
cảm M của chuyển ñổi từ -10  10 mH.
Biên soạn: PGS.TS. Nguyễn Hữu Công - Khoa ðiện tử - ðại học Kỹ thuật CN 111
Version1 - Tháng 8 năm 2009
Giáo trình: kỹ thuật ño lường 1 - Dành cho sinh viên nhóm ngành kỹ thuật

Ngoài ra, ñể ño áp suất ta có thể sử dụng áp kế kiểu ñiện trở lực căng (còn gọi
là ñiện trở tenzo). Hình 5-21 là sơ ñồ thiết bị ño áp suất kiểu ñiện trở lực căng. Các
môñun tenzo là một màng mỏng kim loại 4 trên ñó có gắn bốn ñiện trở tenzo silic, tạo
thành mạch cầu không cân bằng. Môñun tenzo gắn trên ñế 2 chia môi trường ño thành
hai phần nhờ hai màng kim loại 1 và 3. Hiệu số áp suất ño P = P
1
- P
2
tác dụng lên các
tenzo qua màng ñàn hồi và chất lỏng giữa hai phần môi trường làm cho tenzo biến
dạng. Tín hiệu ra của mạch cầu ñược lấy ra từ ñiện cực 5 và nối với khuếch ñại 6.
Cung cấp cho mạch cầu là bộ nguồn 7. Tín hiệu ra ñược chuẩn hóa với dòng ñiện từ 4
 20 mA.
Hình 5-21. Áp kế dùng chuyển ñổi tenzo
Với thiết bị trên có thể ño ñược áp suất dư từ 0  10
3
kPa ñến 0  60 MPa, áp
suất chân không 10  0 kPa, áp suất tuyệt ñối từ 0  2,5 kPa hoặc 0  2,5 MPa.
Cấp chính xác ñạt ñược ñến 0,6; 2,0; 1,5. Thời gian tín hiệu ra xác lập khi có sự
thay ñổi áp suất từ 0,5  2,5 giây.
Biên soạn: PGS.TS. Nguyễn Hữu Công - Khoa ðiện tử - ðại học Kỹ thuật CN 112
Version1 - Tháng 8 năm 2009
Giáo trình: kỹ thuật ño lường 1 - Dành cho sinh viên nhóm ngành kỹ thuật
5.4. ðo lưu lượng và mức chất lỏng
5.4.1. Khái niệm chung
Lưu lượng ñược phân thành lưu lượng trung bình và lưu lượng tức thời. Lưu
lượng trung bình ñược tính:
Q
tb
= V(t

2
- t
1
) (5-25)
Trong ñó V - Thể tích vật chất
t
2
- t
1
là thời gian ño.
Lưu lượng tức thời ñược tính theo công thức:
Q = dV/dt (5-26)
Thiết bị ño lưu lượng ñược gọi là lưu lượng kế.
Từ các công thức trên, ta có thể suy ra:
t
2
t
2
Qdt
Gdt
V =
∫
và m =
∫
(5-27)
t
1
t1
m - khối lượng vật chất
G - lưu lượng khối tức thời: G = dm/dt

5.4.2. Các thiết bị ño lưu lượng và lưu tốc
1. Lưu lượng kế cánh quạt
Nguyên lí làm việc của lưu lượng kế cánh quạt dựa trên số vòng quay của
tuabin trong một ñơn vị thời gian tỉ lệ với tốc ñộ dòng chảy.
n = k.v (5-28)
k - hệ số tỉ lệ
k = 2πrFcotgα (r - bán kính trung bình của cánh tuabin; α - góc lệch giữa
cánh và trục tuabin)
v - tốc ñộ dòng chảy qua tiết diện F của ống dẫn.
Lưu lượng thể tích qua cánh quạt ñược tính bằng:
Q = v.F
Từ phương trình (5-28) và (5-29) ta có:
k.Q
n =
F
(5-29)
(5-30)
Hình 5-22 là sơ ñồ của một lưu lượng kế cánh quạt. Trong ñó cánh quạt 1 giống
như cánh tuabin, quay trên giá ñỡ 2 ñược gắn vào tấm ñỡ 3 trong ống dẫn. Ổ ñỡ 4 có
tác dụng hạn chế ñộ di chuyển của cánh quạt. Trục cánh quạt làm bằng vật liệu không
Biên soạn: PGS.TS. Nguyễn Hữu Công - Khoa ðiện tử - ðại học Kỹ thuật CN 113
Version1 - Tháng 8 năm 2009
Giáo trình: kỹ thuật ño lường 1 - Dành cho sinh viên nhóm ngành kỹ thuật
dẫn từ trong ñó gắn lõi thép 5 bằng vật liệu dẫn từ. Bên ngoài ống ñặt nam châm vĩnh cửu
6 trên nó quấn dây cảm ứng 7.
Hình 5-22. Sơ ñồ cấu tạo lưu lượng kế cánh quạt
Khi cánh quạt quay, từ thông của nam châm sẽ tăng lên khi lõi 5 nằm dọc trục
của nam châm và giảm ñi khi lõi thép 5 nằm vuông góc với nó.
Khi từ thông móc vòng trong cuộn dây cảm ứng thay ñổi sẽ xuất hiện một sức
ñiện ñộng cảm ứng E = -W

dΦ

dt
. Mỗi vòng quay từ thông tăng giảm hai lần và tần số
cảm ứng f trong cuộn dây cũng tăng gấp 2 lần số vòng quay của tuabin.
ðo tốc ñộ vòng quay bằng một tần số kế có thể xác ñịnh ñược lưu lượng cần ño. Với
phương pháp trên sai số ñạt ñược từ 1  0,3%, phạm vi ño 0,3 m
3
/h  36000 m
3
/h với chất
khí và 0,01 m
3
/h  14000 m
3
/h với chất lỏng.
2. Lưu lượng kế từ ñiện
Nguyên lí hoạt ñộng của lưu lượng kế từ ñiện
dựa trên ñịnh luật cảm ứng ñiện từ. Khi có dây dẫn
chuyển ñộng trong từ trường, trong dây dẫn cảm ứng
một sức ñiện ñộng tỉ lệ với tốc ñộ di chuyển của dây
dẫn. Nếu ta dùng một chất lỏng dẫn ñiện chảy qua
giữa hai cực của một nam châm, sức ñiện ñộng sinh
ra trong chất lỏng sẽ tỉ lệ với tốc ñộ dòng chảy hay tỉ
lệ với lưu lượng cần ño.
Hình 5-23. Sơ ñồ cấu tạo lưu
lượng kế từ ñiện
Biên soạn: PGS.TS. Nguyễn Hữu Công - Khoa ðiện tử - ðại học Kỹ thuật CN 114
Version1 - Tháng 8 năm 2009
Giáo trình: kỹ thuật ño lường 1 - Dành cho sinh viên nhóm ngành kỹ thuật

Hình 5-23 là sơ ñồ của lưu lượng kế từ ñiện. Ống dẫn dung dịch 1 ñược chế tạo bằng
vật liệu không dẫn từ có chất lỏng dẫn ñiện chảy qua. Từ trường biến thiên do nam
châm ñiện 2 tạo nên xuyên qua dòng chất lỏng cảm ứng một sức ñiện ñộng và ñược
lấy ra trên hai ñiện cực 3 và 4 ñể ñưa vào thiết bị ño (TBð).
ðộ lớn của sức ñiện ñộng ñược tính:
E = kωBdv (5-31)
Trong ñó: k - hệ số; ω - tần số góc của từ thông do nam châm tạo ra.
B - ñộ cảm ứng từ; d - ñường kính trong của ống.
v - tốc ñộ trung bình của chất lỏng.
Sức ñiện ñộng biểu diễn qua lưu lượng:
4kω
E =
πd
BQ (5-33)
vπd
2
với Q =
4
là lưu lượng dòng chảy
Lưu lượng kế trên có ưu ñiểm là không có quán tính do ñó có thể ño lưu lượng
biến thiên theo thời gian. Chỉ thị của dụng cụ không phụ thuộc vào thông số vật lí của
chất lỏng (áp suất, nhiệt ñộ, mật ñộ, ñộ nhớt) và không phụ thuộc vào sức cản phụ ñối
với dòng chảy. Thiết bị cho phép ño lưu lượng trong phạm vi rộng từ 1  2500 m
3
/giờ
cho các ống dẫn có ñường kính từ 10  1000 mm với tốc ñộ chuyển ñộng từ 0,5 - 10
m/s. Cấp chính xác ñạt ñược từ 1  2,5.
5.4.3. ðo mức
1) ðo mức bằng phương pháp ño áp suất thuỷ tĩnh
Thực chất của phương pháp là ño áp suất thuỷ tĩnh P của cột chất lỏng có ñộ cao h

và tỉ trọng ρ không ñổi.
P = ρgh (5-34)
ðo áp suất thuỷ tĩnh có thể thực hiện theo hai cách: +
Áp kế ñặt ở mức thấp nhất của chất lỏng.
+ Áp kế vi sai với một phía ñặt ở mức thấp nhất của chất lỏng và phía kia nối với
phần chứa không khí phía trên mức chất lỏng.
Hình 5-24a là sơ ñồ ño mức bằng áp kế. Áp suất ño ñược từ áp kế liên quan ñến
chiều cao h của mức: P = ρgh.
Hình 5-24b là sơ ñồ ño mức bằng áp kế vi sai trong các bể hở. Áp kế vi sai 1
ñược nối qua ống ñẩy 2 nối với bể chứa và bình so sánh 3. Bình cân bằng 3 dùng ñể bù
Biên soạn: PGS.TS. Nguyễn Hữu Công - Khoa ðiện tử - ðại học Kỹ thuật CN 115
Version1 - Tháng 8 năm 2009
Giáo trình: kỹ thuật ño lường 1 - Dành cho sinh viên nhóm ngành kỹ thuật
áp suất tĩnh tạo ra do cột chất lỏng h
l
trong ống ñẩy. Trong quá trình ño bình cân bằng
giữ
không ñổi van 4 dùng ñể duy trì mức không ñổi trong bình 3. Khi trọng lượng
riêng
không ñổi với h
1
= h
2
ta có ñộ giảm áp suất ño ñược bằng áp kế vi sai là:
∆P = ρgh (5-35)
Hình 5-24. ðo mức bằng phương pháp ño
áp suất thuỷ tĩnh
a) ðo mức bằng áp kế
b) ðo mức bằng áp kế vi sai trong bể hở
c) ðo mức bằng áp kế vi sai với bể có áp suất

Khi ño mức trong các thiết bị chịu áp suất ta sử dụng sơ ñồ hình 5-24c. Bình cân
bằng 3 ñặt tương ứng với mức cao nhất và nối vào thiết bị. Áp suất tĩnh P ñược ñưa vào
cả hai ống dẫn và ñộ giảm áp suất ñược tính như sau:
∆P = ρ’gh
max
- ρ
L
gh
Khi h = 0, ∆P = ∆P
max
, khi h = h
max
thì ∆P = 0
2. ðo mức bằng ñiện dung
Hình 5-25 là sơ ñồ thiết bị ño mức bằng chuyển ñổi ñiện dung, trong ñó chuyển
ñổi ñiện dung 1 là thanh kim loại thẳng, phủ lớp chống ăn mòn hóa học ñặt giữa thùng
kim loại ñựng chất lỏng 2. Khi thùng rỗng, ñiện dung của thùng là 8pF, lúc ñầy chất
lỏng ñiện dung tăng lên ñến 30pF. Chuyển ñổi ñiện dung ñược mắc vào một nhánh của
mạch cầu không cân bằng (MC), nhánh thứ hai gồm tụ C
1
có ñiện dung 8pF và tụ C
2
mắc song song với C
1
có ñiện dung 22pF qua khóa K. Hai nhánh khác của mạch cầu là
các cuộn dây thứ cấp của máy biến áp. Cầu ñược cung cấp bằng một máy phát cao tần
(MF) có tần số 1  10 MHz. ðiện áp ra của mạch cầu ñược chỉnh lưu qua bộ chỉnh
lưu.
Biên soạn: PGS.TS. Nguyễn Hữu Công - Khoa ðiện tử - ðại học Kỹ thuật CN 116
Version1 - Tháng 8 năm 2009

Giáo trình: kỹ thuật ño lường 1 - Dành cho sinh viên nhóm ngành kỹ thuật
Hình 5-25. Sơ ñồ thiết bị ño mức dùng chuyển ñổi ñiện dung
ðể ñiều chỉnh cho chỉ thị có giá trị cực ñại thực hiện bằng cách ñóng khóa K và
ñiều chỉnh ñiện trở R
ñ/c
. Chỉ thị có thể là một miliampemét, ñiện thế kế tự ñộng hoặc
dụng cụ số. Thiết bị có thể ño ñược mức ở nhiệt ñộ 100
o
C và áp suất của bình từ 0 
10
6
N/m
2
. Sai số của thiết bị ñạt ñược ñộ tuyến tính trong khoảng ño lớn, giải ño từ
mm  5m.
5.5. ðo vận tốc và gia tốc
5.5.1. ðo tốc ñộ quay
1. Máy phát tốc
Máy phát tốc là dụng cụ ño tốc ñộ quay của ñộng cơ. ðó là các máy phát ñiện
một chiều và xoay chiều, trục quay của máy phát ñược nối với trục quay của ñộng cơ.
Khi ñộng cơ quay máy phát phát ñiện một chiều tạo ra sức ñiện ñộng tỉ lệ với tốc ñộ
quay.
Trong máy phát tốc ñộ xoay chiều, quan hệ giữa sức ñiện ñộng và tốc ñộ quay
giống máy phát ñiện một chiều nhưng ñiện áp ra là ñiện áp xoay chiều có tần số tỉ lệ với
tốc ñộ quay:
an
f =
60
(5-36)
Trong ñó: a - số ñôi cực; n - tốc ñộ quay; f - tần số.

ðo ñiện áp U hoặc tần số f có thể xác ñịnh ñược tốc ñộ. Do ñộ chính xác thấp và
cấu tạo phức tạp nên phương pháp này ñược sử dụng không nhiều.
Biên soạn: PGS.TS. Nguyễn Hữu Công - Khoa ðiện tử - ðại học Kỹ thuật CN 117
Version1 - Tháng 8 năm 2009
Giáo trình: kỹ thuật ño lường 1 - Dành cho sinh viên nhóm ngành kỹ thuật
2. ðo tốc ñộ bằng phương pháp ñếm xung
Nguyên lí làm việc của phương pháp là biến tốc ñộ quay của ñối tượng ño
thành các xung. Tần số xung phụ thuộc vào tốc ñộ quay của ñối tương, ño tần số ta có thể
xác ñịnh ñược tốc ñộ quay.
Hình 5-28 là sơ ñồ thiết bị ño tốc ñộ quay bằng chuyển ñổi cảm ứng. Bộ biến
ñổi tốc ñộ - tần số gồm có bánh răng 1, cuộn dây cảm ứng 2. ðó là phần tử nhạy với số
lượng răng là p = 1; 6; 60; 180; 200; 250 và 600 ñể có tần số thấp nhất là 10 Hz.
Khi bánh răng quay, phần tử nhạy tạo thành các xung.
Tần số lớn nhất có thể nhận ñược khi ño là
p.n
max
f
max
=
60
(5-37)
Hình 5-28. Sơ ñồ thiết bị ño tốc ñộ dùng
Trong ñó số răng không nhỏ hơn
p = 600/n
min
.
Với: n
max
- tốc ñộ quay lớn nhất
n

min
- tốc ñộ quay nhỏ nhất
chuyển ñổi cảm ứng
Theo sơ ñồ như hình 5-28 với P = 60, thời gian ño là 1 giây thiết bị có thể chỉ thị
trực tiếp tần số quay thành tốc ñộ. Chỉ thị là dụng cụ số trong ñó các xung tần số từ phần tử
nhạy ñược ñưa qua bộ khuếch ñại vào thiết bị tính và ñưa ra chỉ thị số. Sai số của bộ ñếm
là − 1 xung.
5.5.2. ðo gia tốc và biên ñộ rung (chấn ñộng)
Các dụng cụ ño ñộ chấn ñộng ñược gọi là chấn ñộng kế, ño gia tốc gọi là gia tốc
kế.
1.Chấn ñộng kế kiểu cảm ứng
Hình 5-29 là sơ ñồ cấu tạo của chấn ñộng kế cảm ứng. Thiết bị gồm có giá ñỡ
bằng kim loại không dẫn từ 1 gắn lên ñối tượng ño. Trên giá ñỡ có thanh dao ñộng 2, nam
châm 3 và lò xo 4 tạo thành khối quán tính. Bình thường, dưới tác dụng của trọng lượng,
khối quán tính và lực ñẩy của lò xo ở trạng thái cân bằng, cuộn dây cảm ứng 5 ñặt giữa
khe hở không khí của nam châm ñứng yên.
Biên soạn: PGS.TS. Nguyễn Hữu Công - Khoa ðiện tử - ðại học Kỹ thuật CN 118
Version1 - Tháng 8 năm 2009