MN HC O LNG CNG NGHIP Ging vin

MÔN HỌC ĐO LƯỜNG CÔNG NGHIỆP Giảng viên: Nguyễn Đức Hoàng Bộ môn Điều Khiển Tự Động Khoa Điện – Điện Tử Đại Học Bách Khoa Tp. HCM Email: ndhoang@hcmut. edu. vn

CHƯƠNG 2 ĐẶC TRƯNG CỦA CẢM BIẾN

Nội dung chương 2 2. 1 Transfer Function 2. 2 Span (Full-Scale Input) 2. 3 Full-Scale Output 2. 4 Accuracy 2. 5 Calibration 2. 6 Calibration Error 2. 7 Hysteresis 2. 8 Nonlinearity 2. 9 Saturation 2. 11 Dead Band 2. 12 Resolution 2. 13 Special Properties 2. 14 Output Impedance 2. 15 Excitation 2. 16 Dynamic Characteristics 2. 17 Environmental Factors 2. 18 Realiability 2. 19 Application Characteristics

Transfer Function (Hàm truyền ): biểu diễn mối quan hệ giữa ngõ ra với ngõ vào (kích thích). Hàm này thiết lập sự phụ thuộc giữa tín hiệu điện y tạo ra bởi cảm biến với kích thích x: y = f(x). Hàm tuyến tính : y = a + b. x Hàm logaric : y = a + b. ln(x) Hàm e-mũ : y = a. ekx Hàm mũ : y = a + b. xk Độ nhạy :

Span (Full-Scale Input) Span (FS): tầm ngõ vào mà cảm biến có thể biến đổi. Nó biểu diễn giá trị vào cao nhất có thể mà khi đưa vào cảm biến không gây ra sai số lớn.

Full-Scale Output (FSO): sai lệch giữa các tín hiệu ra khi kích thích lớn nhất và kích thích nhỏ nhất.

Accuracy (Độ đúng): sai lệch lớn nhất của giá trị biểu diễn bởi cảm biến với giá trị đúng (ngõ vào). Ví dụ: Một cảm biến dịch chuyển có độ nhạy b = 1 m. V/mm TN: s = 10 mm S = 10. 5 m. V Sai số ?

Accuracy Phân biệt Accuracy (Độ đúng) với Precision (Độ chính xác) Độ chính xác cao Độ đúng thấp Độ chính xác thấp Độ đúng cao Độ chính xác cao Độ đúng cao

Calibration Nếu dung sai của cảm biến và dung sai của mạch giao tiếp lớn hơn độ chính xác yêu cầu calib (chuẩn định). Ví dụ: sử dụng cảm biến có độ chính xác ± 1 o. C để đo nhiệt độ có độ chính xác ± 0. 5 o. C ? Được nếu cảm biến được calib. Calib: xác định các tham số mô tả hàm truyền. Hàm tuyến tính: cần ít nhất 2 điểm để xác định các hệ số a, b Hàm phi tuyến: cần nhiều hơn 2 điểm hoặc dùng pp tuyến tính hóa từng đoạn.

Calibration Error Calibration error: độ chính xác cho phép khi calib cảm biến trong nhà máy. Ví dụ: Calib cảm biến tuyến tính.

Hysteresis (độ trễ): sai lệch ngõ vào của cảm biến tại một tín hiệu ngõ ra khi tiến từ các hướng ngược nhau.

Nonlinearity (độ phi tuyến): sai lệch lớn nhất của hàm truyền thực so với đường thẳng xấp xỉ. PP xác định độ phi tuyến: + Điểm kết thúc. + Bình phương cực tiểu.

Saturation Mỗi cảm biến có các giới hạn hoạt động. Khi tăng kích thích tới một mức nào đó thì ngõ ra không đáp ứng nữa bão hòa

Dead Band (dải chết): độ không nhạy của cảm biến trong một khoảng ngõ vào nào đó.

Resolution (độ phân giải): khoảng tăng nhỏ nhất của kích thích mà có thể cảm ứng được. VD: Độ phân giải của chiết áp 100 vòng bằng 1/100 = 1%.

Output Impedance (trở kháng ngõ ra). Mạch giao tiếp phải có trở kháng vào cao đối với CB có ngõ ra áp, trở kháng vào thấp đối với CB có ngõ ra dòng. (? )

Dynamic Characteristics (đặc trưng động): mô tả hành vi của cảm biến khi ngõ vào thay đổi.

Dynamic Characteristics Các hệ thống đo bậc 0. VD:

Dynamic Characteristics Các hệ thống đo bậc 1. Hàm truyền tương ứng: Trong đó: Độ nhạy tĩnh Thời hằng của hệ thống Tần số cắt

Dynamic Characteristics Các hệ thống đo bậc 1. VD: Nhiệt kế

Dynamic Characteristics Các hệ thống đo bậc 2. Hàm truyền tương ứng: Trong đó: Độ nhạy tĩnh Tần số dao động tự nhiên Hệ số tắt dần

Dynamic Characteristics Các hệ thống đo bậc 2. Các thông số đặc trưng cho hệ bậc 2 Độ vọt lố: Thời gian xác lập:

Dynamic Characteristics Các hệ thống đo bậc 2. Các thông số đặc trưng cho hệ bậc 2 Thời gian lên: Thời gian tại đỉnh

Dynamic Characteristics Các hệ thống đo bậc 2. VD: Cảm biến đo gia tốc

Mạch giao tiếp Đầu ra của cảm biến nói chung không phù hợp với tải (phía sau nó) về điện áp, công suất, …(tín hiệu ra nhỏ, thay đổi theo đầu vào) cần mạch giao tiếp hay mạch gia công tín hiệu.

MỘT SỐ MẠCH XỬ LÍ TÍN HIỆU

Mạch cầu Wheatstone thường được dùng trong các mạch đo nhiệt độ, lực, ứng suất, áp suất, từ trường, …

Mạch lặp điện áp

Mạch khử điện áp lệch

Bộ khuếch đại đo lường IA

Nguồn điện áp áp chính xác Pin Weston tạo áp chuẩn 1. 018 V nhưng do có nội trở 12 K nên sẽ không chính xác khi dòng cở A khắc phục bằng mạch như trên với khả năng tải dòng 5 m. A.