Giáo trình Điều khiển logic - Chương 8: Lựa chọn, lắp đặt, kiểm tra và bảo trì hệ thống (pdf) Bài giảng Cảm biến và đo lường - Chương 8: Cảm biến đo áp suất

VIII. Cảm biến đo áp suất 
1. Tổng quan 
Định nghĩa 
Áp suất được định nghĩa là lực tác dụng trên một đơn vị diện tích 
P = F/A 
Áp suất tuyệt đối: là áp suất chênh lệch giữa điểm đo và chân không tuyệt đối (áp suất bằng 0). 
Áp suất dư/tương đối: là áp suất chênh lệch giữa điểm đo và môi trường xung quanh (khí quyển). 
Áp suất vi sai: là áp suất chênh lệch giữa hai điểm đo, một điểm được chọn làm điểm tham chiếu. 
1. Tổng quan 
Định nghĩa 
1. Tổng quan 
Đơn vị đo 
Trong hệ SI: Pascal (Pa), 1 Pa = 1 N/m 2 = 10 -5 bar. 
Châu Âu: bar , Bắc Mỹ: psi , Châu Á: kg/cm 2 , MPa . 
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. Tổng quan 
Phân loại 
Đọc trực tiếp 
Đo gián tiếp 
Màn chắn 
Lò xo ống 
Hộp xếp 
Điện dung 
Biến dạng 
Áp kế chất lỏng 
Áp kế nén Mc Leod 
Áp kế chữ U 
Áp kế nhớt 
Ion hóa 
Độ dẫn nhiệt 
Dựa vào sự thay đổi tỷ trọng của 
chất khí và tạo ra tín hiệu điện 
Áp điện 
2. Áp kế dạng màn chắn 
Loại đo điện dung 
Gồm 2 bản cực, 1 bản cực cố định, 1 bản cực là màn chắn chịu tác động của áp suất 
Đo áp suất dựa vào điện dung của tụ điện 
2. Áp kế dạng màn chắn 
Loại điện dung 
2. Áp kế dạng màn chắn 
Loại đo biến dạng 
2. Áp kế dạng màn chắn 
Loại áp điện 
3. Áp kế lò xo ống 
Cấu tạo và nguyên lý 
3. Áp kế lò xo ống 
Các dạng 
a) Dạng ống chữ C; b, c) dạng ống xoắn 
3. Áp kế lò xo ống 
3. Áp kế lò xo ống 
4. Áp kế hộp xếp 
Cấu tạo và nguyên lý 
Made of Bronze, S.S., BeCu, Monel etc.. 
The movement is proportional to number of convolutions 
Sensitivity is proportional to size 
In general a bellows can detect a slightly lower pressure than a diaphragm 
The range is from 0-5 mmHg to 0-2000 psi 
Accuracy in the range of 1% span 
4. Áp kế hộp xếp 
5. Áp kế chất lỏng 
5. Áp kế chất lỏng 
 Dạng chữ U 
5. Áp kế chất lỏng 
With both legs of a U-tube 
manometer open to the 
atmosphere or subjected to the same pressure, the liquid maintains the same level in each leg, stablishing a zero 
reference.  
Manometer 
With a greater pressure applied to the left side of a U-tube manometer, the liquid lowers in the left leg and rises in the right leg. 
The liquid moves until the unit weight of the liquid, as indicated by h, exactly balances the pressure.  
Manometer 
When the liquid in the tube is mercury, for example, the indicated pressure h is usually expressed in inches (or millimeters) of mercury. To convert to pounds per square inch (or kilograms per square centimeter), P 2 = ρ hg 
Where 
P 2 = pressure, (kg/cm 2 ) 
ρ = density, (kg/cm 3 ) 
h = height, (cm) 
Manometer 
 Gauge pressure is a measurement relative to atmospheric pressure and it varies with the barometric reading. 
 A gauge pressure measurement is positive when the unknown pressure exceeds atmospheric pressure (A), and is negative when the unknown pressure is less than atmospheric pressure (B).  
5. Áp kế chất lỏng 
 Dạng bồn chứa 
Reservoir (Well) Manometer 
In a well-type manometer, the cross-sectional area of one leg (the well) is much larger than the other leg. When pressure is applied to the well, the fluid lowers only slightly compared to the fluid rise in the other leg.  
5. Áp kế chất lỏng 
 Dạng ống nghiêng 
5. Áp kế chất lỏng 
Kiểu phao 
Cảm biến áp suất điện tử 
Cảm biến áp suất điện tử dùng để đo và/hoặc phát hiện sự thay đổi áp suất và chuyển thành tín hiệu điện. 
Nguyên lý đo: 
Điện trở: điện trở của vật liệu dẫn điện thay đổi phụ thuộc vào áp suất. Vật liệu thường dùng là kim loại, chịu sự kéo hoặc nén và thay đổi giá trị điện trở. (Strain gauge). 
Cảm biến áp suất điện tử 
Nguyên lý đo: 
Điện trở: 
Cảm biến áp suất điện tử 
Nguyên lý đo: 
Áp trở: dựa vào hiệu ứng áp trở, nên có độ nhạy cao, đo được áp suất thấp. Ảnh hưởng bởi nhiệt độ. 
Cảm biến áp suất điện tử 
Nguyên lý đo: 
Điện dung: Đo áp suất dựa vào đo giá trị điện dung của tụ điện. Áp suất tác động lên bản cực của tụ điện làm cho khoảng cách giữa 2 bản cực thay đổi. 
Cảm biến áp suất điện tử 
Nguyên lý đo: 
Áp điện: 
Dựa vào hiệu ứng áp điện 
Phù hợp cho đo áp suất động 
Cảm biến áp suất điện tử 
Cảm biến áp suất với sự tác động cơ khí