cảm biến áp suất

2
3
I.
I.


Áp suất và nguyên lý đo áp suất
Áp suất và nguyên lý đo áp suất
II.
II.
Tìm hiểu về áp kế vi sai.
Tìm hiểu về áp kế vi sai.
III.
III.
Cảm biến áp suất dựa trên phép đo biến dạng
Cảm biến áp suất dựa trên phép đo biến dạng
IV.
IV.
Ứng dụng của cảm biến áp suất
Ứng dụng của cảm biến áp suất
V.
V.
Các tiêu chí lựa chọn một thiết bị đo áp suất
Các tiêu chí lựa chọn một thiết bị đo áp suất


X
X
LỜI MỞ ĐẦU
•

Đo áp suất là một trong những
Đo áp suất là một trong những
chức năng đo cơ bản nhất trong
chức năng đo cơ bản nhất trong
bất cứ ngành công nghiệp
bất cứ ngành công nghiệp
nào.Từ một nhà máy lọc dầu đến
nào.Từ một nhà máy lọc dầu đến
một chiếc xe ủi đất, việc đo áp
một chiếc xe ủi đất, việc đo áp
suất khí nén, lưu chất thủy lực,
suất khí nén, lưu chất thủy lực,
chất lỏng trong các quy trình,
chất lỏng trong các quy trình,
hơi nước hoặc vô số các môi
hơi nước hoặc vô số các môi
trường trung gian khác là
trường trung gian khác là
chuyện xảy ra hằng ngày và
chuyện xảy ra hằng ngày và
đóng vai trò then chốt đối với tất
đóng vai trò then chốt đối với tất
cả các cách thức điều khiển
cả các cách thức điều khiển
-Kết quả là, ở đâu ta củng bắt gặp các
-Kết quả là, ở đâu ta củng bắt gặp các
thiết bị đo áp suất, và có vô số cách lựu
thiết bị đo áp suất, và có vô số cách lựu
chọn cho bạn.Mặc dù củng có một số
chọn cho bạn.Mặc dù củng có một số

ngoại lệ song việc tổng kết lại các công
ngoại lệ song việc tổng kết lại các công
nghệ đo áp suất theo các thuật ngữ nói
nghệ đo áp suất theo các thuật ngữ nói
chung có thể đóm lại những ứng dụng
chung có thể đóm lại những ứng dụng
tốt hơn.
tốt hơn.
I/
I/
Áp suất và nguyên lý đo áp suất
Áp suất và nguyên lý đo áp suất


1. Định nghĩa :
1. Định nghĩa :
•
Áp suất là đại lượng có giá trị bằng tỉ số giữa lực tác
Áp suất là đại lượng có giá trị bằng tỉ số giữa lực tác
dụng vuông góc lên một mặt với diện tích của nó.
dụng vuông góc lên một mặt với diện tích của nó.
•
Công thức:
Công thức:




P: áp suất
P: áp suất

F: lực tác dụng
F: lực tác dụng
S: tiết diện
S: tiết diện


dF
P
dS
=
6
•
Đối với các chất lỏng, khí hoặc hơi
Đối với các chất lỏng, khí hoặc hơi
( gọi
( gọi
chung là chất lưu), áp suất là một thông số
chung là chất lưu), áp suất là một thông số
quan trọng xác định trạng thái nhiệt động
quan trọng xác định trạng thái nhiệt động
học của chún
học của chún
g
g
•
Trong công nghiệp
Trong công nghiệp
, việc đo áp suất chất lưu
, việc đo áp suất chất lưu
có ý nghĩa rất lớn trong việc đảm bảo an

có ý nghĩa rất lớn trong việc đảm bảo an
toàn thiết bị, cũng như giúp cho việc kiểm
toàn thiết bị, cũng như giúp cho việc kiểm
tra và điều khiển hoạt động của máy móc
tra và điều khiển hoạt động của máy móc
thiết bị có sử dụng chất lưu.
thiết bị có sử dụng chất lưu.
7
8
Trong hệ đơn vị quốc tế (SI), đơn vị áp suất là
Pascal: 1 Pascal là áp suất tạo bởi một lực có
độ lớn bằng 1N phân bố đồng đều trên một
diện tích 1m2 theo hướng pháp tuyến
9
2. Nguyên lý đo áp suất
•
Đối với chất lưu không chuyển động, áp suất
chất lưu là áp suất tĩnh
•
Do vậy, đo áp suất chất lưu thực chất là xác
định lực tác dụng lên một diện tích thành bình.
Đối với chất lưu không chuyển động chứa trong
một ống hở đặt thẳng đứng, áp suất tĩnh tại một
điểm M cách bề mặt tự do một khoảng h được
xác định theo công thức:
10
11
•
Để đo áp suất tĩnh có thể tiến hành
Để đo áp suất tĩnh có thể tiến hành

bằng các phương pháp sau:
bằng các phương pháp sau:


+ Đo áp suất chất lưu qua một lỗ được
+ Đo áp suất chất lưu qua một lỗ được
khoan trên thành bình nhờ cảm biến
khoan trên thành bình nhờ cảm biến
thích hợp
thích hợp


+ Đo trực tiếp biến dạng của thành bình
+ Đo trực tiếp biến dạng của thành bình
do áp suất gây nên
do áp suất gây nên
12






Trong cách đo thứ nhất
Trong cách đo thứ nhất
, phải sử dụng một
, phải sử dụng một
cảm biến đặt sát thành bình. Trong
cảm biến đặt sát thành bình. Trong
trường hợp này, áp suất cần đo được cân

trường hợp này, áp suất cần đo được cân
bằng với áp suất thủy tĩnh do cột chất lỏng
bằng với áp suất thủy tĩnh do cột chất lỏng
mẫu tạo nên hoặc tác động lên một vật
mẫu tạo nên hoặc tác động lên một vật
trung gian có phần tử nhạy cảm với lực do
trung gian có phần tử nhạy cảm với lực do
áp suất gây ra. Khi sử dụng vật trung gian
áp suất gây ra. Khi sử dụng vật trung gian
để đo áp suất, cảm biến thường trang bị
để đo áp suất, cảm biến thường trang bị
thêm bộ phận chuyển đổi điện.
thêm bộ phận chuyển đổi điện.
13
•
Trong cách đo thứ hai, người ta gắn lên
Trong cách đo thứ hai, người ta gắn lên
thành bình các cảm biến đo ứng suất để
thành bình các cảm biến đo ứng suất để
đo biến dạng của thành bình.
đo biến dạng của thành bình.
•
Đối với chất lưu chuyển động, áp suất
Đối với chất lưu chuyển động, áp suất
chất lưu (p) là tổng áp suất tĩnh và áp
chất lưu (p) là tổng áp suất tĩnh và áp
suất động
suất động

14
•
Áp suất tĩnh tương ứng với áp suất gây
Áp suất tĩnh tương ứng với áp suất gây
nên khi chất lỏng không chuyển động.
nên khi chất lỏng không chuyển động.
Áp suất động do chất lưu chuyển động
Áp suất động do chất lưu chuyển động
gây nên và có giá trị tỷ lệ với bình
gây nên và có giá trị tỷ lệ với bình
phương vận tốc chất lưu :
phương vận tốc chất lưu :
15
•
Khi dòng chảy va đập vuông góc với một
Khi dòng chảy va đập vuông góc với một
mặt phẳng, áp suất động chuyển thành
mặt phẳng, áp suất động chuyển thành
áp suất tĩnh, áp suất tác dụng lên mặt
áp suất tĩnh, áp suất tác dụng lên mặt
phẳng là áp suất tổng. Do vậy áp suất
phẳng là áp suất tổng. Do vậy áp suất
động được đo thông qua chênh lệch giữa
động được đo thông qua chênh lệch giữa
áp suất tổng và áp suất tĩnh. Thông
áp suất tổng và áp suất tĩnh. Thông
thường việc đo hiệu ( p - ) thực hiện
thường việc đo hiệu ( p - ) thực hiện
nhờ hai cảm biến nối với hai đầu ra của
nhờ hai cảm biến nối với hai đầu ra của

một ống Pitot, trong đó cảm biến (1) đo
một ống Pitot, trong đó cảm biến (1) đo
áp suất tổng, cảm biến (2) đo áp suất tĩnh
áp suất tổng, cảm biến (2) đo áp suất tĩnh
16
Đo áp suất động bằng ống Pitot
Đo áp suất động bằng ống Pitot
17
18


Ống Pitot
Ống Pitot
19
•
Có thể đo áp suất động bằng cách đặt áp
Có thể đo áp suất động bằng cách đặt áp
suất tổng lên mặt trước và áp suất tĩnh
suất tổng lên mặt trước và áp suất tĩnh
lên mặt sau của một màng đo, như vậy
lên mặt sau của một màng đo, như vậy
tín hiệu do cảm biến cung cấp chính là
tín hiệu do cảm biến cung cấp chính là
chênh lệch giữa áp suất tổng và áp suất
chênh lệch giữa áp suất tổng và áp suất
tĩnh
tĩnh
Đo áp suất động bằng màng
Đo áp suất động bằng màng
20

II/
II/
Áp kế vi sai dựa trên nguyên tắc cân
Áp kế vi sai dựa trên nguyên tắc cân
bằng thủy tĩnh
bằng thủy tĩnh
•
Nguyên lý chung là dựa trên nguyên tắc
Nguyên lý chung là dựa trên nguyên tắc
cân bằng áp suất chất lưu với áp suất
cân bằng áp suất chất lưu với áp suất
thủy tĩnh của chất lỏng làm việc trong áp
thủy tĩnh của chất lỏng làm việc trong áp
kế
kế




1.
1.
Áp kế visai kiểu phao
Áp kế visai kiểu phao
:
:


a.
a.
Cấu tạo

Cấu tạo
:
:
21
–
Gồm hai bình thông nhau, bình lớn có tiết diện F và
bình nhỏ có tiết diện f. Chất lỏng làm việc là thủy
ngân hoặc dầu biến áp.


b. Nguyên lý hoạt động
b. Nguyên lý hoạt động
•


Khi đo, áp suất lớn được đưa vào bình
Khi đo, áp suất lớn được đưa vào bình
lớn, áp suất bé được đưa vào bình nhỏ.
lớn, áp suất bé được đưa vào bình nhỏ.
•


Để tránh chất lỏng làm việc phun ra
Để tránh chất lỏng làm việc phun ra
ngoài khi cho áp suất tác động về một
ngoài khi cho áp suất tác động về một
phía, người ta mở van (4).
phía, người ta mở van (4).
22

•
Khi áp suất 2 bên cân bằng, van (4) được
Khi áp suất 2 bên cân bằng, van (4) được
khóa lại
khóa lại
23
•
Khi mức chất lỏng trong bình lớn thay
Khi mức chất lỏng trong bình lớn thay
đổi thay đổi), phao của áp kế dịch
đổi thay đổi), phao của áp kế dịch
chuyển và qua cơ cấu liên kết làm quay
chuyển và qua cơ cấu liên kết làm quay
kim chỉ thị trên đồng hồ.
kim chỉ thị trên đồng hồ.
24
•
Áp kế visai kiểu phao dùng để đo áp suất
Áp kế visai kiểu phao dùng để đo áp suất
tĩnh không lớn hơn 25MPa. Khi thay đổi
tĩnh không lớn hơn 25MPa. Khi thay đổi
tỷ số F/f ( bằng cách thay đổi ống nhỏ)
tỷ số F/f ( bằng cách thay đổi ống nhỏ)
ta có thể thay đổi phạm vi đo.
ta có thể thay đổi phạm vi đo.
•
Cấp chính xác của áp kế loại này cao ( 1
Cấp chính xác của áp kế loại này cao ( 1
– 1,5 ) nhưng chứa chất lỏng độc hại mà

– 1,5 ) nhưng chứa chất lỏng độc hại mà
khi áp suất thay đổi đột ngột có thể ảnh
khi áp suất thay đổi đột ngột có thể ảnh
hưởng đến đối tượng đo và môi trường
hưởng đến đối tượng đo và môi trường
25