Các chuyển đối đo lường sơ cấp_chương 7
Chuyển đổi đo lường sơ cấp thực hiện quan hệ hàm đơn trị giữa hai đại lượng
vật lý với một độ chính xác nhất định, trong đó đại lượng vào cần đo là đại lượng
không điện và đại lượng ra là đại lượng điện, xử lý đại lượng điện này bằng các
mạch đo để có được kết quả đo
GIÁO ÁN_KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG CHƯƠNG 7: CÁC CHUYỂN ĐỔI ĐO LƯỜNG SƠ CẤP
CHƯƠNG 7.
CÁC CHUYỂN ĐỔI ĐO LƯỜNG SƠ CẤP (5 LT)
7.1. Khái niệm chung.
Chuyển đổi đo lường sơ cấp thực hiện quan hệ hàm đơn trị giữa hai đại lượng
vật lý với một độ chính xác nhất định, trong đó đại lượng vào cần đo là đại lượng
không điện và đại lượng ra là đại lượng điện, xử lý đại lượng điện này bằng các
mạch đo để có được kết quả đo.
Các chuyển đổi đo lường sơ cấp thường dựa trên các hiệu ứng vật lý vì vậy độ
chính xác của nó phụ thuộc rất nhiều vào bản chất vật lý của chuyển đổi. Để nâng
cao độ chính xác của phép đo và dụng cụ đo cần nâng cao độ chính xác của chuyển
đổi sơ cấp vì đây là khâu cơ bản trong thiết bị đo.
7.1.1. Các định nghĩa.
- Chuyển đổi đo lường (tranducer): là thiết bị thực hiện một quan hệ hàm đơn
trị giữa hai đại lượng vật lý với một độ chính xác nhất định.
- Chuyển đổi đo lường sơ cấp (primary tranducer): là các chuyển đổi đo
lường mà đại lượng vào là đại lượng không điện và đại lượng ra là đại lượng điện.
Đa số các chuyển đổi đo lường sơ cấp đều dựa trên các hiệu ứng vật lý như: hiệu
ứng nhiệt điện, quang điện, hóa điện, cộng hưởng từ hạt nhân…vì vậy mà độ chính
xác, độ nhạy, độ tác động nhanh…đều phụ thuộc vào các thành tựu của ngành vật lý
và phụ thuộc vào công nghệ chế tạo.
- Đầu đo (sensor): là chuyển đổi sơ cấp được đặt trong một hộp và có kích
thước và hình dạng khác nhau phù hợp với chỗ đặt của điểm đo. Còn gọi là bộ cảm
biến, xenxơ (sensor).
7.1.2. Các đặc tính của chuyển đổi sơ cấp.
Theo quan điểm môhình mạch ta coi bộ cảm biến như một hộp đen, có quan hệ
đáp ứng-kích thích được biểu diễn bằng phương trình của chuyển đổi sơ cấp là:
Y = f (X ) (7.1)
Hình 7.1. Mô hình mạch của chuyển đổi đo lường sơ cấp.
với X là đại lượng đầu vào (đại lượng không điện cần đo), Y là đại lượng ra (đại
lượng điện sau chuyển đổi).
Trong thực tế mối quan hệ này thường được tìm thông qua thực nghiệm. Mối
quan hệ (7.1) thường là phi tuyến, nhưng để nâng cao độ chính xác của thiết bị đo
cần phải tìm cách tuyến tính hóa bằng các mạch điện tử hay sử dụng các thuật toán
thực hiện khi gia công bằng máy tính.
Tín hiệu ra Y của chuyển đổi đo lường sơ cấp trong thực tế không chỉ phụ thuộc
tín hiệu vào X mà còn phụ thuộc vào các điều kiện bên ngoài Z, tức là:
GV: Lê Quốc Huy_Bộ môn TĐ-ĐL_Khoa Điện 1
GIÁO ÁN_KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG CHƯƠNG 7: CÁC CHUYỂN ĐỔI ĐO LƯỜNG SƠ CẤP
Y = f (X ,Z)
như vậy muốn đảm bảo độ chính xác của chuyển đổi thì sự ảnh hưởng của điều kiện
ngoài Z cần phải đươc chú ý loại trừ bằng các phương pháp thích hợp.
Quan hệ (7.1) được đặc trưng bằng nhiều đặc trưng cơ bản của bộ cảm biến. Khi
đánh giá một chuyển đổi hay phải so sánh chúng với nhau cần phải chú ý những
đặc tính cơ bản sau:
- Khả năng thay thế các chuyển đổi: cần có nhiều chuyển đổi với các đặc tính
tương tự để thay thế khi hư hỏng mà không bị mắc phải sai số.
- Chuyển đổi phải có đặc tính đơn trị: nghĩa là với đường cong hồi phục của
chuyển đổi ứng với một giá trị X chỉ có một giá trị Y.
Hình 7.2. Tính không đơn trị của đặc tính của chuyển đổi.
- Đường cong đặc tính của chuyển đổi phải ổn định: nghĩa là không được
thay đổi theo thời gian (không bị già hóa).
- Tín hiệu ra của chuyển đổi phải tiện cho việc ghép nối vào dụng cụ đo, hệ
thống đo và máy tính: hiện nay có 2 chuẩn tín hiệu ra phổ biến là tín hiệu điện áp
0-5V, 0-10V…; tín hiệu dòng điện 0-20mA, 4-20mA.
- Sai số: là đặc tính quan trọng của chuyển đổi đo. Yêu cầu sai số phải thỏa mãn
yêu cầu, giảm sai số càng nhỏ càng tốt. Khi xét theo nguyên nhân gây sai số thường
có sai số cơ bản và sai số phụ:
Sai số cơ bản: sai số gây ra do nguyên lý hoạt động của chuyển đổi, sự
không hoàn thiện của cấu trúc, công nghệ chế tạo không tốt…
Sai số phụ: sai số gây ra do sự biến động của điều kiện bên ngoài khác với
điều kiện tiêu chuẩn.
- Độ nhạy: là một tiêu chuẩn quan trọng có tác dụng quyết định cấu trúc của
mạch đo để đảm bảo cho phép đo có thể đo được những biến động nhỏ của đại
lượng đo. Yêu cầu độ nhạy của chuyển đổi đối với đại lượng đo càng lớn càng tốt,
tuy nhiên bên cạnh đo cũng yêu cầu độ nhạy của chuyển đổi với nhiễu phải thấp để
hạn chế thấp nhất ảnh hưởng của nhiễu lên kết quả đo.
- Độ tuyến tính của đường đặc tính: yêu cầu đường đặc tính quan hệ đại
lương đo và tín hiệu ra càng tuyến tính càng tốt.
GV: Lê Quốc Huy_Bộ môn TĐ-ĐL_Khoa Điện 2
GIÁO ÁN_KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG CHƯƠNG 7: CÁC CHUYỂN ĐỔI ĐO LƯỜNG SƠ CẤP
Hình 7.3. Đặc tính thể hiện độ nhạy của chuyển đổi đo lường.
- Đặc tính động: khi tín hiệu đo X tác động vào chuyển đổi ĐLSC thường phải
có quá trình quá độ (tương ứng với một khoảng thời gian τqđ) mới có tín hiệu ra Y
tương ứng ở đầu ra.
Hình 7.4. Đặc tính động của chuyển đổi đo lường.
Quá trình này có thể nhanh hay chậm phụ thuộc vào dạng chuyển đổi. Đặc tính
này gọi là độ tác động nhanh: nếu độ tác động nhanh chậm tức là phản ứng của tín
hiệu ra của chuyển đổi trễ so với sự thay đổi của tín hiệu vào, như vậy thiết bị đo có
thể không đáp ứng được yêu cầu về tính năng thời gian thực.
Khi lựa chọn chuyển đổi phải lưu ý độ tác động nhanh của nó phải phù hợp với
tốc độ thay đổi của đại lượng cần đo hoặc phải tính toán để bù lại ảnh hưởng do sự
chênh lệch đó gây ra. Độ tác động nhanh của chuyển đổi có ảnh hưởng đến sai số
của phép đo và tốc độ của phép đo.
GV: Lê Quốc Huy_Bộ môn TĐ-ĐL_Khoa Điện 3
GIÁO ÁN_KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG CHƯƠNG 7: CÁC CHUYỂN ĐỔI ĐO LƯỜNG SƠ CẤP
- Ảnh hưởng của chuyển đổi lên đại lượng đo: khi đưa chuyển đổi vào hệ
thống cần đo để xác định đại lượng đo thì chuyển đổi do và cả dụng cụ đo có ảnh
hưởng nhất định đến hệ thống được đo trong đó có ảnh hưởng đến đại lượng đo,
như vậy đầu ra của chuyển đổi cũng bị ảnh hưởng.
Các chuyển đổi đo lường và các thiết bị đo phải được chế tạo và sử dụng sao cho ít
gây ảnh hưởng đến hệ thống được đo và đại lượng đo nhất, ví dụ: vônmét phải có
điện trở trong rất lớn, ampemét phải có điện trở trong rất nhỏ…
- Kích thước, khối lượng của chuyển đổi: thường yêu cầu phải phù hợp với
ứng dụng, thường càng nhỏ càng tốt, như vậy mới đưa được đầu đo vào những nơi
nhỏ hẹp để nâng cao độ chính xác của phép đo.
7.1.3. Phân loại các chuyển đổi sơ cấp.
a) Theo nguyên lý chuyển đổi giữa đáp ứng và kích thích:
Hiện tượng Loại chuyển đổi
Điện trở
Điện từ
Tĩnh điện
Nhiệt điện
Điện tử và ion
Quang điện
Vật lý
Quang từ
Quang đàn hồi
Từ điện
Nhiệt từ
Nhiệt quang
…
Biến đổi hóa học
Điệnhóa
Hóa học
Phân tích phổ
…
Biến đổi sinh hóa
Sinh học Hiệu ứng trên cơ thể sống
…
b) Theo dạng kích thích:
Kích thích Các đặc tính của kích thích
biên pha, phân cực
phổ
Âm thanh
tốc độ truyền sóng
..
điện tích, dòng điện
điện thế, điện áp
Điện điện trường
điện dẫn, hằng số điện môi
…
từ trường (biên độ, pha, phân cực, phổ)
từ thông, cường độ từ trường
Từ
độ từ thẩm
…
GV: Lê Quốc Huy_Bộ môn TĐ-ĐL_Khoa Điện 4
GIÁO ÁN_KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG CHƯƠNG 7: CÁC CHUYỂN ĐỔI ĐO LƯỜNG SƠ CẤP
biên, pha , phân cực, phổ
tốc độ truyền
Quang hệ số phát xạ, khúc xạ
hệ số hấp thụ, hệ số bức xạ
…
vị trí, vận tốc, gia tốc
lực, mômen, áp suất
ứng suất, độ cứng
Cơ
khối lượng, tỉ trọng
vận tốc chất lưu, độ nhớt, lưu lượng
…
nhiệt độ
thông lượng
Nhiệt
nhiệt dung, tỉ nhiệt
..
kiểu
năng lượng
Bức xạ
cường độ
…
c) Theo tính năng của chuyển đổi:
độ nhạy khả năng quá tải
độ chính xác tốc độ đáp ứng
độ phân giải độ trễ
độ chọn lọc độ ổn định
độ tuyến tính tuổi thọ
công suất tiêu thụ điều kiện môi trường
dải tần kích thước, trọng lượng
d) Theo phạm vi sử dụng của chuyển đổi:
công nghiệp nông nghiệp
nghiên cứu khoa học dân dụng
môi trường, khí tượng giao thông
thông tin, viễn thông quân sự, vũ trụ
e) Theo thông số của mô hình mạch thay thế:
- Cảm biến tích cực: có nguồn đầu ra là nguồn áp hoặc nguồn dòng.
- Cảm biến thụ động: được đặc trưng bởi các thông số R, L, C, M…tuyến tính
hoặc phi tuyến.
7.2. Các chuyển đổi điện trở.
Là loại chuyển đổi thực hiện chuyển đổi đại lượng không điện cần đo thành sự
thay đổi điện trở của nó.
Có hai loại chuyển đổi điện trở chủ yếu:
7.2.1. Chuyển đổi biến trở.
a) Cấu tạo và nguyên lý làm việc: là một biến trở gồm có lõi bằng vật liệu cách
điện trên có quấn dây dẫn điện, dây quấn được phủ lớp cách điện. Trên lõi và dây
quấn có con trượt, dưới tác dụng của đại lượng vào con trượt di chuyển làm cho
điện trở thay đổi.
GV: Lê Quốc Huy_Bộ môn TĐ-ĐL_Khoa Điện 5
GIÁO ÁN_KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG CHƯƠNG 7: CÁC CHUYỂN ĐỔI ĐO LƯỜNG SƠ CẤP
Quan hệ giữa đại lượng vào và ra được biểu diễn:
R = f (X v )
Hình 7.5. Hình dáng một số loại biến trở và đặc tính của nó.
b) Các đặc tính cơ bản: chuyển đổi biến trở chỉ phát hiện sự thay đổi điện trở
nhỏ nhất là bằng điện trở một vòng dây tương ứng với một di chuyển bằng khoảng
cách giữa hai vòng dây.
- Độ nhạy của chuyển đổi: nếu điện trở toàn phần của chuyển đổi là R với số
vòng là W thì độ nhạy của chuyển đổi (điện trở bé nhất có thể phát hiện) R0 là:
R
R0 =
W
- Độ di chuyển bé nhất có thể phát hiện: gọi L là chiều dài của biến trở thì độ di
chuyển bé nhất có thể phát hiện là:
L
X0 =
W
- Sai số rời rạc của chuyển đổi đối với cuộn dây quấn như nhau:
∆Rmin R 1
γ = = 0 =
2R 2R 2W
với ∆Rmin là điện trở toàn phần của một vòng dây.
Sai số phi tuyến: 0,1-0,03%
Sai số nhiệt độ: 0,1% /100C
c) Mạch đo: chuyển đổi biến trở là loại chuyển đổi thông số, các mạch thường
dùng gồm: mạch biến trở, mạch phân áp, mạch cầu.
- Mạch biến trở: như hình 7.6a: đại lượng đầu ra là dòng điện trong mạch I:
U U
I= = = f (X )
R x + RCT X
R. + RCT
l
với RCT là điện trở của cơ cấu chỉ thị (ampemét). Dòng điện tỉ lệ nghịch với lượng
di chuyển X.
Nhược điểm của mạch này là quan hệ I=f(X) không tuyến tính, dòng điện không
biến thiên được từ 0 trở đi (Imin=U/R > 0).
- Mạch phân áp: như hình 7.6b: đại lượng ra là điện áp lấy trên một phần của
GV: Lê Quốc Huy_Bộ môn TĐ-ĐL_Khoa Điện 6
GIÁO ÁN_KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG CHƯƠNG 7: CÁC CHUYỂN ĐỔI ĐO LƯỜNG SƠ CẤP
biến trở UX:
U
U X = I .( R X // RV ) = .( R X // RV )
( R − R X ) + ( R X // RV )
nếu RV >> R X ⇒ ( R X // RV ) ≈ R X , có:
U R 1 X X
UX = R X = U . X = U . .( R. ) = U .( ) = f ( X )
(R − RX ) + RX R R l l
như vậy quan hệ giữa đại lượng ra UX và đại lượng vào X là quan hệ tuyến tính, tỉ lệ
thuận. UX biến thiên từ [0, U] khi X biến thiên từ [0, l].
a) Mạch biến trở b) Mạch phân áp
c) mạch cầu d) Mạch lôgômét
Hình 7.6. Cách mắc chuyển đổi biến trở trong mạch.
- Mạch cầu: như hình 7.6c: đại lượng ra là điện áp lấy trên cầu Ug:
với R g >> R1 , R2 , R3 , R4 có:
R4 R3 X
U g = U .( − ) với R X = R1 .
R4 + R X R3 + R2 l
với R1 = R2 = R3 = R4 = R có:
R4 R3 U l−X
U g = U .( − )= . = f (X )
R4 + R X R3 + R2 2 l+X
như vậy quan hệ giữa đại lượng ra Ug và đại lượng vào X là quan hệ phi tuyến, tỉ lệ
nghịch.
- Mạch lôgômét: như hình 7.6d: đại lượng ra là góc quay α của kim chỉ thị của
lôgômét:
Khi con chạy trượt lượng X làm RX thay đổi, dòng điện I1, I2 thay đổi theo làm
cho góc quay α của lôgômét thay đổi:
α = f ( I1 / I 2 ) = f ( X )
d) Ứng dụng: chuyển đổi biến trở thường được ứng dụng để đo các di chuyển
GV: Lê Quốc Huy_Bộ môn TĐ-ĐL_Khoa Điện 7
GIÁO ÁN_KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG CHƯƠNG 7: CÁC CHUYỂN ĐỔI ĐO LƯỜNG SƠ CẤP
thẳng (2-3mm) hoặc di chuyển góc. Ngoài ra còn ứng dụng trong các dụng cụ đo
lực, áp suất, gia tốc hoặc các chuyển đổi ngược trong mạch cầu, điện thế kế tự động.
Chuyển đổi biến trở có thể dùng để đo các đại lượng biến thiên với tần số không lớn
hơn 5Hz.
7.2.2. Chuyển đổi điện trở lực căng.
a) Cấu tạo và nguyên lý làm việc: dựa trên hiệu ứng tenzô: khi dây dẫn chịu
biến dạng thì điện trở của nó thay đổi, còn gọi là chuyển đổi điện trở tenzô.
Gồm có 3 loại chính: chuyển đổi điện trở lực căng dây mảnh, chuyển đổi điện
trở lực căng lá mỏng và chuyển đổi điện trở lực căng màng mỏng.
Phổ biến nhất là chuyển đổi điện trở lực căng dây mảnh, có cấu tạo như hình
7.7a: trên tấm giấy mỏng bền 1 dán một sợi dây điện trở 2 (hình răng lược có đường
kính từ 0,02-0,03mm; chế tạo bằng constantan, nicrôm, hợp kim platin-iriđi...). Hai
đầu dây được hàn với lá đồng 3 dùng để nối với mạch đo. Phía trên được dán tấm
giấy mỏng để cố định dây. Chiều dài l0 là chiều dài tác dụng của chuyển đổi.
a) Kiểu dây mảnh b) Kiểu lá mỏng c) Kiểu màng mỏng
Hình 7.7. Cấu tạo của chuyển đổi điện trở lực căng.
Chuyển đổi được dán lên đối tượng đo, khi đối tượng đo bị biến dạng sẽ làm cho
chuyển đổi tenzô biến dạng theo một lượng tương đối ε l = ∆l / l và điện trở của nó
thay đổi một lượng tương đối là ε R = ∆R / R với:
∆R ∆l
εR = = f = f (ε l )
R l
có được phương trình biến đổi tổng quát của biến trở lực căng là:
ε R = ε l .(1 + 2 K p + m) = K .ε l
với: Kp: hệ số Poisson, đối với kim loại Kp=0,24-0,4.
m: hệ số tỉ lệ, m = ε ρ / ε l , với ε ρ = ∆ρ / ρ là biến thiên tương đối của điện trở
suất đặc trưng cho sự thay đổi tính chất vật lý của chuyển đổi.
Độ nhạy của chuyển đổi là: K = 1 + 2 K p + m ; K=0,5-8 đối với kim loại.
Để giảm kích thước của chuyển đổi, tăng điện trở tác dụng cũng như có thể chế
tạo được chuyển đổi với hình dạng phức tạp hơn người ta chế tạo chuyển đổi kiểu
màng mỏng và lá mỏng:
Chuyển đổi lực căng kiểu lá mỏng:được chế tạo từ một lá kim loại mỏng với
chiều dày 0,004 ÷ 0,012mm. Nhờ phương pháp quang khắc hình dáng của chuyển
đổi được tạo thành khác nhau như hình 7.7b.
Chuyển đổi lực căng kiểu màng mỏng: được chế tạo bằng cách cho bốc hơi kim
loại lên một khung với hình dáng định trước.
Ưu điểm của hai kiểu chuyển đổi trên là điện trở lớn, tăng được độ nhạy, kích
GV: Lê Quốc Huy_Bộ môn TĐ-ĐL_Khoa Điện 8
GIÁO ÁN_KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG CHƯƠNG 7: CÁC CHUYỂN ĐỔI ĐO LƯỜNG SƠ CẤP
thước giảm.
Ngoài ra các vật liệu bán dẫn như silic, gemani, asen…cũng được dùng để chế
tạo các chuyển đổi điện trở lực căng. Ưu điểm của loại này là hệ số nhạy lớn (K=-
200-800), kích thước nhỏ, nhiệt độ làm việc từ -250-2500C. Nhược điểm của chúng
là độ bền cơ học kém.
b) Các đặc tính cơ bản:
- Yêu cầu đối với vật liệu chế tạo chuyển đổi: có độ nhạy lớn, dây điện trở có hệ
số nhiệt α nhỏ, điện trở suất ρ lớn, sự thay đổi điện trở tương đối không vượt quá
1% khi đối tượng đo chịu ứng suất lớn nhất (độ biến dạng tương đối ε1 trong giới
hạn đàn hồi không lớn hơn 2,5.10-3 do đó εR vào khoảng 1,25-10).
- Độ nhạy của chuyển đổi dây mảnh khác với độ nhạy của vật liệu chế tạo ban
đầu do có thêm phần bị uốn cong của chuyển đổi không chịu biến dạng theo hướng
cần đo, điều này làm giảm độ nhạy cỡ 25-30%. Mặt khác các phần uốn còn gây ra
sai số trong quá trình đo. Muốn tăng độ nhạy phải tăng chiều dài tác dụng l0.
- Hệ số nhiệt của chuyển đổi thường khác với hệ số nhiệt của đối tượng đo nên
khi nhiệt độ thay đổi gây biến dạng phụ trong quá trình đo.
- Sai số của thiết bị đo dùng chuyển đổi tenzô chủ yếu do độ chính xác khắc độ
của các chuyển đổi. Thường chúng được chế tạo hàng loạt và khắc chuẩn sơ bộ nên
khi sử dụng phải khắc chuẩn trực tiếp chuyển đổi với mạch đo, khi đó sai số có thể
giảm đến 0,2-0,5% khi đo biến dạng tĩnh và 1-1,5% khi đo biến dạng động.
- Ngoài ra còn có sai số do biến dạng dư của keo dán khi sấy khô, sự giãn nở
khác nhau giữa chuyển đổi và chi tiết dán…
- Khi sử dụng phải có công nghệ dán chuẩn và chọn vị trí chính xác.
c) Mạch đo: các chuyển đổi điện trở lực căng được dán lên đối tượng đo bằng
các laọi keo dán đặc biệt (như axêtônxenlulôit…). Thông thường chuyển đổi điện
trở lực căng được dùng với mạch cầu một chiều hoặc xoay chiều và mạch phân áp.
- Bù nhiệt độ: ngoài sự thay đổiđiện trở do đối tượng đo gây ra thì khi nhiệt độ
thay đổi cũng làm cho điện trở của chuyển đổi bị thay đổi. Nếu mạch cầu chỉ có một
nhánh hoạt động (tức là chỉ có một chuyển đổi mắc vào một nhánh của cầu) cần
phải thực hiện bù nhiệt độ. Thường sử dụng thêm một chuyển đổi cùng loại được
dán thích hợp để thực hiện bù nhiệt độ.
a) b) c)
Hình 7.8. Mắc chuyển đổi điện trở lực căng bằng mạch cầu đo.
- Mạch cầu một nhánh hoạt động và một nhánh không hoạt động: sử dụng thêm
một chuyển đổi dán lên một chi tiết không làm việc nhưng có cùng vật liệu và đặt
GV: Lê Quốc Huy_Bộ môn TĐ-ĐL_Khoa Điện 9
GIÁO ÁN_KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG CHƯƠNG 7: CÁC CHUYỂN ĐỔI ĐO LƯỜNG SƠ CẤP
trong cùng một nhiệt độ với đối tượng đo, như hình 7.8a:
Khi cầu không làm việc (ở trạng thái cân bằng):
RT R
= 3 =K
R2 R4
Khi đối tượng đo làm việc RT thay đổi thành ε R .RT , cầu mất cân bằng và có điện
áp ra:
(1 + ε R ) RT R3 − R2 R4
U ra = U .
[(1 + ε R ) RT + R4 ].( R2 + R3 )
Nếu R2 = R3 ; R4 = RT 0 (với RT 0 là điện trở của chuyển đổi tenzô dán lên chi tiết
không biến dạng) thì điện áp ra là:
U ra ≈ 0,25.U .ε R .
- Mạch cầu có hai nhánh hoạt động: có hai nhánh cầu được dán chuyển đổi
tenzô và cùng hoạt động như hình 7.8b. Điện áp ra của mạch cầu tăng gấp 2 lần và
bù nhiệt độ tốt hơn, sai số nhiệt độ cũng bị loại trừ.
- Cầu 4 nhánh hoạt động: điện áp ra của mạch cầu tăng 4 lần, sai số nhiệt độ bị
loại trừ.
- Mạch phân áp: như hình 7.8c, thường được ứng dụng để đo biến dạng động
với tần số lớn hơn 1000Hz (ví dụ biến dạng do va đập), tụ C trong mạch có tác dụng
lọc thành phần một chiều.
Điện áp rơi trên tenzô:
U
UT = .RT
RT + R
Khi có biến dạng với tần số ω:
U
UT = .[ RT (1 + ε R sin ωt )]
RT (1 + ε R sin ωt ) + R
với ε R GIÁO ÁN_KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG CHƯƠNG 7: CÁC CHUYỂN ĐỔI ĐO LƯỜNG SƠ CẤP
Chuyển đổi cảm ứng.
Chuyển đổi áp từ.
7.3.1. Chuyển đổi điện cảm và hỗ cảm.
a) Chuyển đổi điện cảm:
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động: chuyển đổi điện cảm là một cuộn dây quấn
trên lõi thép có khe hở không khí như hình 7.9:
a) b) c)
Hình 7.9. Một số dạng của chuyển đổi điện cảm.
Dưới tác động của đại lượng đo Xv có thể tác động lên chuyển đổi theo các cách
sau:
- Làm cho phần ứng 3 di chuyển, khe hở không khí δ thay đổi làm thay đổi từ
trở của lõi thép do đó điện cảm và tổng trở của chuyển đổi cũng thay đổi theo (hình
7.9a).
- Làm cho tiết diện khe hở không khí thay đổi dẫn đến thay đổi điện cảm của
chuyển đổi (hình 7.9b).
- Làm cho phần ứng 1 di chuyển dẫn đến thay đổi tổn hao dòng điện xoáy làm
cho điện cảm của chuyển đổi thay đổi (hình 7.9c).
W2 µ s
- Điện cảm của chuyển đổi: L = =W2 0
Rδ δ
(bỏ qua điện trở thuần của cuộn dây và từ trở của lõi thép)
với: W là số vòng của cuộn dây
Rδ = µ 0 s / δ là từ trở của khe hở không khí; δ: chiều dài khe hở không khí
µ 0 : độ từ thẩm của khôngkhí; s: tiết diện thực của khe hở không khí
Lượng thay đổi của điện cảm khi có Xv tác động là (với W = const ):
∂L ∂L
dL = ds + dδ
∂s ∂δ
µ0 µ 0 s0
⇒ ∆L = W 2 . ∆s + W 2 . ∆δ
δ0 (δ 0 + ∆δ ) 2
với: s 0 , δ 0 : tiết diện và khe hở ban đầu (khi chưa có đại lượng đo Xv tác động).
GV: Lê Quốc Huy_Bộ môn TĐ-ĐL_Khoa Điện 11
GIÁO ÁN_KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG CHƯƠNG 7: CÁC CHUYỂN ĐỔI ĐO LƯỜNG SƠ CẤP
µ0 s
- Tổng trở của chuyển đổi: Z = ωL = ω.W 2 : là một hàm tuyến tính với
δ
tiết diện khe hở không khí s và là hàm phi tuyến (hypebol) với chiều dài khe hở
không khí δ.
Lượng thay đổi của tổng trở Z khi có Xv tác động là:
µ µ 0 s0
∆Z = ω.∆L = ω.W 2 . 0 ∆s − W 2 . ∆δ
δ0 (δ 0 + ∆δ ) 2
Các đặc tính cơ bản:
- Độ nhạy của chuyển đổi khi tiết diện khe hở không khí s thay đổi (độ dài của
khe hở không khí δ = const):
∆L L0
Ss = =
∆s s 0
µ 0 s0
với L0 = W 2 là giá trị điện cảm ban đầu của chuyển đổi (khi Xv chưa tác động).
δ0
Hình 7.10. Đặc tính của chuyển đổi điện cảm khi khe hở không khí thay đổi:
a) khi mắc theo kiểu đơn ; b) khi mắc theo kiểu vi sai
- Độ nhạy của chuyển đổi khi khe hở không khí δ thay đổi (tiết diện của khe hở
không khí s = const):
∆L L0
Sδ = = = f (∆δ )
∆δ ∆δ
2
δ 0 .1 +
δ0
như vậy độ nhạy này phụ thuộc vào tỉ số ∆δ / δ 0 tức là phụ thuộc sự thay đổi của tiết
diện khe hở không khí ∆δ mà không phụ thuộc vào diện tích của khe hở không khí.
Với chuyển đổi điện cảm dạng đơn thì ∆δ / δ 0 ≤ 0,2 ; với chuyển đổi điện cảm mắc
kiểu vi sai thì ∆δ / δ 0 ≤ 0,4 đảm bảo độ phi tuyến của chuyển đổi dưới 1%.
Đặc tính của chuyển đổi điện cảm khi khe hở không khí thay đổi thường phi
tuyến và tỉ lệ thuận với tần số của nguồn kích thích như hình 7.10a.
Để tăng độ nhạy và độ tuyến tính của chuyển đổi điện cảm người ta thường mắc
chuyển đổi này theo kiểu vi sai có đặc tính như hình 7.10b.
GV: Lê Quốc Huy_Bộ môn TĐ-ĐL_Khoa Điện 12
GIÁO ÁN_KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG CHƯƠNG 7: CÁC CHUYỂN ĐỔI ĐO LƯỜNG SƠ CẤP
b) Chuyển đổi hỗ cảm (chuyển đổi biến áp):
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động: như hình 7.11a,b: có cấu tạo giống với chuyển
đổi điện cảm, chỉ khác là có thêm một cuộn dây đo W2.
Khi chiều dài hoặc tiết diện của khe hở không khí thay đổi sẽ làm cho từ thông
của mạch từ thay đổi và xuất hiện sức điện động cảm ứng e:
dΦ t
e = −W2 .
dt
i.W1 µ s
với Φ t = = i.W1 . 0 = f (i )
Rδ δ
W1 µ 0 s di
⇒ e = −W2 . .
δ dt
Hình 7.11. Các chuyển đổi hỗ cảm:
a) chuyển đổi đơn; b) chuyển đổi kiểu vi sai
Khi làm việc với dòng điện xoay chiều i = I m . sin ωt thì giá trị sức điện động
trong cuộn dây đo W2 là:
W .W .µ s
e = − 1 2 0 .ω.I m . cos ωt
δ
GV: Lê Quốc Huy_Bộ môn TĐ-ĐL_Khoa Điện 13
GIÁO ÁN_KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG CHƯƠNG 7: CÁC CHUYỂN ĐỔI ĐO LƯỜNG SƠ CẤP
có giá trị hiệu dụng là:
W1 .W2 .µ 0 s s
E= .ω.I m = K .
δ δ
là phương trình của chuyển đổi hỗ cảm, với hệ số K là hằng số phụ thuộc cấu tạo và
nguồn cung cấp của chuyển đổi.
Khi khe hở hoặc tiết diện của khe hở không khí thay đổi ta có lượng thay đổi của
điện áp ra là:
∂E ∂E
dE =.ds + .dδ
∂s ∂δ
K K .s
⇒ ∆E = .∆s − .∆δ
δ0 (δ 0 + ∆δ ) 2
Các đặc tính cơ bản:
- Độ nhạy của chuyển đổi với sự thay đổi chiều dài của khe hở không khí δ (khi
tiết diện khe hở không khí không đổi s = const) là:
∆E E0
Sδ = = = f (∆δ )
∆δ δ 0 .[1 + (∆δ / δ 0 )]2
- Độ nhạy của chuyển đổi với sự thay đổi của tiết diện khe hở không khí s (khi
chiều dài khe hở không khí không đổi δ= const) là:
∆E E 0
Ss = = = const
∆s s0
K .s 0
với E 0 = là sức điện động hỗ cảm ban đầu trong cuộn dây đo W2 khi đại lượng
δ0
đo Xv chưa tác động lên chuyển đổi.
Độ nhạy của chuyển đổi hỗ cảm tỉ lệ thuận với tần số của nguồn cung cấp.
c) Mạch đo: thường sử dụng mạch cầu không cân bằng với nguồn cung cấp xoay
chiều có một nhánh hoạt động (chuyển đổi đơn) hoặc hai nhánh hoạt động (chuyển
đổi mắc kiểu vi sai).
Ví dụ xét mạch cầu với chuyển đổi mắc kiểu vi sai như hình 7.12:
Hình 7.12. Mạch cầu với chuyển đổi điện cảm mắc kiểu vi sai
Trong đó điện trở R0 dùng để cân bằng thành phần thực (biên độ) và R0 GIÁO ÁN_KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG CHƯƠNG 7: CÁC CHUYỂN ĐỔI ĐO LƯỜNG SƠ CẤP
Đối với các chuyển đổi hỗ cảm thường dùng phương pháp đo điện áp xoay
chiều. Khi cần xác định dấu của đại lượng đo có thể dụng chỉnh lưu nhạy pha. Công
suất ra của chuyển đổi hỗ cảm thường lớn (cỡ vài chục oát) nên trong nhiều trường
hợp không cần khuếch đại.
Sai số của mạch phụ thuộc nhiều vào sai số của nguồn cung cấp, đặc biệt đối với
mạch cầu không cân bằng. Ngoài ra sai số có thể gặp phải khi nhiệt độ môi trường
thay đổi làm cho độ từ thẩm của mạch từ và điện trở thực của cuộn dây thay đổi.
Tuy nhiên khi mắc theo kiểu vi sai sẽ khử được các sai số trên.
d) Ứng dụng: chuyển đổi điện cảm và hỗ cảm có thể đo các đại lượng không
điện khác nhau tùy thuộc vào cấu trúc của từng loại chuyển đổi cụ thể.
- Đo di chuyển từ vài chục µm đến hành chục cm
- Đo chiều dày lớp phủ, đo độ bóng của chi tiết gia công…
- Đo lực từ cỡ 0,1N ÷ cỡ 102 N
-
Đo áp suất với dải đo từ 10-3N/m2 ÷ cỡ 104 N/m2
- Đo gia tốc từ 10-2g đến cỡ 102g.
Đặc tính động của chuyển đổi được xác định chủ yếu phụ thuộc vào hệ thống cơ
của phần động. Tần số làm việc rất rộng tùy theo cấu trúc của phần động có thể đo
được các đại lượng biến thiên từ 500Hz ÷ vài kHz.
7.3.3. Chuyển đổi áp từ:
a) Cấu tạo và nguyên lý hoạt động: chuyển đổi áp từ là một dạng của chuyển
đổi điện cảm và hỗ cảm. Tuy nhiên khác với hai loại trên, mạch từ của chuyển đổi
áp từ là mạch từ kín. Nguyên lý làm việc của nó dựa trên hiệu ứng áp từ:
Hình 7.13 là cấu tạo của một số dạng khác nhau của chuyển đổi áp từ:
- Chuyển đổi áp từ kiểu điện cảm: hình 7.13a
- Chuyển đổi áp từ kiểu hỗ cảm: hình 7.13b
Hình 7.13.Các dạng của chuyển đổi áp từ:
a) kiểu điện cảm b) kiểu hỗ cảm
Dưới tác dụng của biến dạng đàn hồi cơ học làm cho lõi thép biến dạng dẫn đến
các tính chất của vật liệu sắt từ bị thay đổi, cụ thể là độ từ thẩm µ và từ trở của mạch
GV: Lê Quốc Huy_Bộ môn TĐ-ĐL_Khoa Điện 15
GIÁO ÁN_KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG CHƯƠNG 7: CÁC CHUYỂN ĐỔI ĐO LƯỜNG SƠ CẤP
từ Rµ thay đổi, làm cho điện cảm L hoặc hỗ cảm M thay đổi theo.
Cụ thể, nếu bỏ qua tổn hao dòng xoáy và từ trễ thì điện cảm của chuyển đổi áp từ
là:
W2 2 µ .s
L= =W .
R l
với: W: số vòng của cuộn dây
R: từ trở của mạch từ ; µ: độ từ thẩm của lõi thép
l, s : chiều dài và tiết diện của mạch từ.
Suy ra tổng trở của chuyển đổi là:
ω.W 2 µ .s
Z = ω.L =
l
Với W = const thì khi có tác động của đại lượng đo gây nên biến dạng đàn hồi
cơ học sẽ làm cho điện cảm của chuyển đổi thay đổi là:
∆µ ∆s ∆l l
∆L = L0 . + − .
µ s l [1 + (∆l / l )]2
b) Các đặc tính cơ bản:
- Độ nhạy của chuyển đổi áp từ đối với điện cảm L:
∆L / L
SL = = S µ − ( K p + 1)
∆l / l
∆µ / µ
với: Sµ = : là độ nhạy áp từ, đặc trưng của lõi vật liệu.
∆l / l
∆s / s
Kp = − : là hệ số poisson
∆l / l
Thường S µ >> ( K p + 1) nên có thể coi độ nhạy tương đối của chuyển đổi bằng độ
nhạy áp từ: SL = Sµ
Độ nhạy thực của chuyển đổi khi tính đến điện trở cuộn dây, tổn hao trên lõi
thép sẽ nhỏ hơn so với độ nhạy áp từ.
- Độ nhạy của chuyển đổi áp từ đối với tổng trở Z:
∆Z / Z
SZ = = SL = Sµ
∆l / l
Thực tế thường dùng khái niệm độ nhạy tương đối Sσ đối với ứng suất cơ học σ:
∆Z / Z ∆Z / Z S
Sσ = = = Z
σ E.(∆l / l ) E
với E là môđun đàn hồi.
- Sai số: sai số của chuyển đổi áp từ có thể do các nguyên nhân sau:
Sai số hồi sai do hiện tượng áp từ trễ không trùng lặp giữa trạng thái từ khi
tăng tải và khi giảm tải. Do sự phân tán các giá trị ∆µ / µ = f ( F ) ở chu kỳ đầu.
Sai số này lớn nhất ở các chu kỳ đầu tuy nhiên khi lặp lại chu kỳ tăng và giảm
tải nhiều lần thì sai số giảm xuống còn cỡ 1%.
Sai số gây ra bởi sự dao động của dòng điện từ hóa làm thay đổi từ thẩm ban
đầu và thay đổi độ lớn của hiệu ứng áp từ. Giảm sai số này bằng cách chọn giá
trị dòng từ hóa để cho lõi thép làm việc với cường độ từ trường tương ứng với
GV: Lê Quốc Huy_Bộ môn TĐ-ĐL_Khoa Điện 16
GIÁO ÁN_KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG CHƯƠNG 7: CÁC CHUYỂN ĐỔI ĐO LƯỜNG SƠ CẤP
độ từ thẩm lớn nhất. Khi đó sai số sẽ nhỏ hơn 0,3% ÷ 0,4% khi điện áp nguồn
nuôi dao động 1%.
Sai số gây ra bởi sự dao động nhiệt độ của môi trường: khi nhiệt độ thay đổi
sẽ làm cho điện trở của cuộn dây, độ từ thẩm ban đầu và hiệu ứng áp từ của
chuyển đổi bị thay đổi. Sai số do nhiệt độ từ (0,5% ÷ 1,5%)/100C.
c) Mạch đo: mạch đo của chuyển đổi áp từ tương tự như mạch đo của chuyển
đổi điện cảm và hỗ cảm. Đặc tính động của chuyển đổi áp từ được quyết định chủ
yếu ở mạch đo và có thể làm việc với các đại lượng biến thiên đến hàng chục kHz.
Ví dụ về cấu tạo của chuyển đổi áp từ kiểu vi sai và mạch đo của nó như hình
7.14:
Hình 7.14. Cấu tạo của chuyển đổi áp từ kiểu vi sai và mạch đo của nó
d) Ứng dụng: chuyển đổi áp từ thường dùng để đo lực có giá trị lớn (105 ÷ 106N)
và đo áp suất trong điều kiện khó khăn.
Nhược điểm của chuyển đổi áp từ là độ chính xác thấp (cỡ 3% ÷ 5%) nhưng có
ưu điểm là cấu trúc đơn giản, độ tin cậy cao nên thường được sử dụng nhiều ở ngoài
hiện trường để đo áp suất, mômen xoắn trong các máy khoan đất, đo lực cắt trong
quá trình gia công kim loại…
7.3.4. Chuyển đổi cảm ứng.
a) Cấu tạo và nguyên lý hoạt động: gồm có nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm
điện và cuộn dây, có nhiều loại khác nhau với cấu tạo như hình 7.15.
Khi đại lượng đo tác động lên chuyển đổi sẽ làm cho cuộn dây di chuyển dẫn
đến từ thông bị thay đổi hoặc vị trí lõi thép thay đổi làm cho từ trở của mạch từ thay
đổi. Các loại chuyển đổi cảm ứng khác nhau bao gồm: chuyển đổi cảm ứng có cuộn
dây di chuyển (di chuyển thẳng hoặc di chuyển góc), chuyển đổi cảm ứng có lõi sắt
từ di chuyển (di chuyển thẳng hoặc di chuyển góc), chuyển đổi cảm ứng có lõi sắt từ
bị biến dạng.
- Chuyển đổi cảm ứng có cuộn dây di chuyển:
Đối với loại chuyển đổi cảm ứng có cuộn dây di chuyển thẳng (như hình 7.15a)
thì khi cuộn dây di chuyển thì từ thông Ф móc vòng qua cuộn dây thay đổi sẽ sinh
ra sức điện động cảm ứng E được tính:
GV: Lê Quốc Huy_Bộ môn TĐ-ĐL_Khoa Điện 17
GIÁO ÁN_KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG CHƯƠNG 7: CÁC CHUYỂN ĐỔI ĐO LƯỜNG SƠ CẤP
dΦ dX
E = −W . = S.
dt dt
với: X: độ di chuyển thẳng của cuộn dây
S = − B.π .D.W là độ nhạy của chuyển đổi.
B: độ từ cảm của khe hở không khí
D: đường kính trung bình của cuộn dây
W: số vòng của cuộn dây
Hình 7.15. Chuyển đổi cảm ứng có cuộn dây di chuyển:
a) cuộn dây di chuyển thẳng b) cuộn dây di chuyển góc
Đối với loại chuyển đổi cảm ứng có cuộn dây quay một góc α (như hình 7.15b)
thì:
dX dα
E = − Bα .l. = − Bα .sα .
dt dt
với: α: độ di chuyển góc của cuộn dây
Bα : cảm ứng từ của khe hở không khí
l = π .D.W : tổng chiều dài thực của cuộn dây
π .D 2
sα = .W : tổng tiết diện thực của cuộn dây
4
- Chuyển đổi cảm ứng có lõi sắt từ di chuyển: di chuyển thẳng hoặc di chuyển
góc (hình 7.16a,b):
Hình 7.16. Chuyển đổi cảm ứng có lõi sắt từ di chuyển:
a) di chuyển thẳng b) di chuyển góc
Đối với trường hợp lõi sắt di chuyển thẳng thì sức điện động cảm ứng là:
dΦ dX
E = −W = S.
dt dt
với: X: độ di chuyển thẳng của lõi thép
GV: Lê Quốc Huy_Bộ môn TĐ-ĐL_Khoa Điện 18
GIÁO ÁN_KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG CHƯƠNG 7: CÁC CHUYỂN ĐỔI ĐO LƯỜNG SƠ CẤP
k .W .FM
S= : độ nhạy của chuyển đổi
RM 0
k: hệ số phụ thuộc vào cấu trúc của chuyển đổi
FM : sức từ động của nam châm
RM0 : từ trở của mạch từ khi chưa có đại lượng đo tác động (khi X=0)
Đối với trường hợp lõi sắt di chuyển góc quay quanh trục theo qui luật hình sin,
tức là khe hở không khí giữa các đầu cực từ thay đổi theo qui luật hình sin thì sức
điện động sinh ra là:
dΦ
E = −W = −W .ω.B.sα . cos 2ωt
dt
- Chuyển đổi cảm ứng có lõi sắt từ bị biến dạng (dựa trên hiệu ứng áp từ): di
chuyển thẳng hoặc di chuyển góc (hình 7.17a,b):
Hình 7.17. Chuyển đổi cảm ứng có lõi sắt từ bị biến dạng (dựa trên hiệu ứng áp từ):
a) biến dạng thẳng b) biến dạng góc
Đoạn 1-1 của mạch từ chịu lực tác động theo fv (hoặc mômen Mv biến thành lực
fv), do hiệu ứng áp từ sẽ làm cho từ trở của đoạn 1-1 thay đổi, do đó từ thông móc
vòng qua cuộn dây cũng thay đổi và sinh ra sức điện động cảm ứng E tỉ lệ với tốc
độ thay đổi của lực fv:
dl1−1 df
E = Sµ = S 'µ . v
dt dt
với: l1-1: chiều dài của đoạn mạch từ bị biến dạng (đoạn 1-1)
S µ , S µ : độ nhạy tương ứng khi thay đổi l và khi thay đổi fv
'
- Kết luận chung: như vậy đối với chuyển đổi cảm ứng thì phương trình biến đổi
chung có dạng:
dX
E = S.
dt
với: S: độ nhạy của chuyển đổi
X: đại lượng vào của chuyển đổi (di chuyển thẳng, di chuyển góc hoặc lực)
Mạch tương đương của chuyển đổi cảm ứng như hình 7.18: trong đó:
RL, L: điện trở thực và điện cảm thực của cuộn dây
Rt: điện trở thực của tải (ví dụ của cơ cấu chỉ thị nối với chuyển đổi)
Ứng với điều kiện ban đầu thì độ nhạy của chuyển đổi có dạng:
τp
S ( p) = S 0 .
1 + τp
GV: Lê Quốc Huy_Bộ môn TĐ-ĐL_Khoa Điện 19
GIÁO ÁN_KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG CHƯƠNG 7: CÁC CHUYỂN ĐỔI ĐO LƯỜNG SƠ CẤP
L
với: τ= : hằng số thời gian của mạch
RL + Rt
S .Rt
S0 = : hệ số tỉ lệ (độ nhạy của chuyển đổi khi ωτ >> 1 )
L
như vậy chuyển đổi cảm ứng là một khâu quán tính-vi phân.
Hình 7.18. Mạch tương đương của chuyển đổi cảm ứng
b) Các đặc tính cơ bản: Từ các dạng cấu trúc khác nhau có nhận xét là: các
chuyển đổi cảm ứng có cuộn dây di chuyển có đặc tính tuyến tính và độ chính xác
cao hơn. Các chuyển đổi có lõi thép di chuyển ngược lại có đặc tính phi tuyến và từ
trễ do đó chỉ sử dụng trong các mạch điều tần hoặc điều pha.
Tín hiệu ra của các chuyển đổi cảm ứng có biên độ cao (cỡ 10-1 ÷ 101 V) nên
mạch đo đơn giản và không cần khuếch đại.
Khi sử dụng các chuyển đổi cảm ứng cần phải chú ý đến sai số do tần số thay
đổi. Sai số của chuyển đổi với nam châm vĩnh cửu và cuộn dây di chuyển đạt được
từ 0,2% ÷ 0,5%.
c) Mạch đo: từ các phương trình đặc trưng của chuyển đổi ta cũng thấy rằng sức
điện động ở đầu ra của các chuyển đổi cảm ứng tỉ lệ với tốc độ biến thiên của tín
hiệu đầu vào, do đó muốn đo tín hiệu thì phải mắc thêm bộ tích phân ở đầu ra của
chuyển đổi, khi đó tín hiệu điện áp ra nhận được là:
dX
U = ∫ Edt = ∫ S . = S.X
dt
là một đại lượng ổn định tỉ lệ với biến thiên của đại lượng vào (đại lượng cần đo) .
d) Ứng dụng:
- Các chuyển đổi cảm ứng có cuộn dây di chuyển: dùng đo tốc độ quay và
mômen quay, dùng làm tốc độ kế.
- Các chuyển đổi có lõi thép di chuyển: dùng đo di chuyển thẳng, đo di chuyển
góc, đo biên độ rung từ 10-2mm ÷ vài mm.
Độ nhạy cao của chuyển đổi cho phép đo được các di chuyển nhỏ, đo tốc độ, gia
tốc và các đại lượng khác với dải tần số đến 15 ÷ 30kHz.
7.4. Chuyển đổi tĩnh điện.
Chuyển đổi tĩnh điện được phân thành hai loại là: chuyển đổi áp điện và chuyển
đổi điện dung.
7.4.1. Chuyển đổi áp điện (chuyển đổi piezo):
a) Cấu tạo và nguyên lý hoạt động: chuyển đổi áp điện hoạt động dựa trên hiệu
ứng áp điện, gồm có hiệu ứng áp điện thuận và hiệu ứng áp điện ngược:
- Hiệu ứng áp điện thuận: vật liệu khi chịu tác động của một lực cơ học biến
thiên thì trên bề mặt của nó xuất hiện các điện tích, khi lực ngừng tác dụng thì các
GV: Lê Quốc Huy_Bộ môn TĐ-ĐL_Khoa Điện 20
