D. Do đặc tính chuyển đổi là phi tuyến, do xuất hiện đại lượng nhiễu tác động đầu vào cảm biến, do không hoàn thiện trong công nghệ chế tạo cảm biến Hướng dẫn Chọn D là đáp án đúng Danh mục Hỏi Đáp Thẻ Trắc nghiệm đại cươngĐiều hướng bài viếtChọn cảm biến tốt nhất về mặt kỹ thuật để đo khối lượng với khoảng cần đo từ 0÷200kg: Trường hợp đo ở nhiệt độ cao, khoảng 20000C đến 31000C, hai dây của cặp nhiệt điện Wolfram-Rhenium chỉ cần quấn xoắn chặt với nhau. Với cách này người ta tránh sự căng cơ học của cặp nhiệt điện, dễ dàng làm đứt gãy cặp nhiệt điện.Với cặp nhiệt điện loại NiCr-NiAl trước khi hàn nĩng chảy ở đầu, người ta quấn xoắn chặt lại một khúc. Như thế lực căng cơ học vì sự thay đổi nhiệt độ khơng làm ảnh hưởng đến mối hàn ở đầu. Trong hình vẽ cho ta những sai số khác nhau do nhiều nguyên nhân khác nhau khi dùng cặp nhiệt điện để đo nhiệt độ. Đầu tiên ta cĩ sai số 100% khi cĩ sự đứt đoạn ở đầu dị, sự hở mạch ở điểm nào đĩ từ cặp nhiệt điện đến máy đo. Khi đầu cặp nhiệt điện nối đất hay điện lưới 220V sai số cĩ thể 10%. Khi đầu đo nối với đất và ở nhiệt độ khá cao, ví dụ 16000C cĩ sự bức xạ electron sai số cĩ thể đến 20%. Ảnh hưởng của tự cảm từ các đường dây hay cuộn dây với dịng điện cĩ cường độ lớn tạo nên điện áp xoay chiều trên cặp nhiệt điện cĩ thể gây ra sai số đến 100%. Trường hợp hai dây của cặp nhiệt điện bị ẩm ướt, một pin điện được hình thành và điện áp cĩ thể lên đến 0,5V. Sai số đo bị ẩm ướt cĩ thể lên đến 20%. Trường hợp cần gặp nhiệt điện là một đường dây cao thế (1000 - 5000V) và cặp nhiệt điện khơng cĩ vỏ bọc chống nhiễu, nhiễu điện dung cĩ thể sai số đến 2%. Khi máy đo điện được nối đất hay với điện lưới 220 V trực tiếp hay gián tiếp, sai số cĩ thể lên đến 90%. Hiện nay mỗi năm hàng chục triệu cặp nhiệt được sản xuất trên thế giới, một số lớn được chế tạo ra để chỉ dùng một lần. Đĩ là trường hợp để dùng đo nhiệt độ nĩng chảy và thành phần dưỡng khí (O2) trong kim loại nĩng chảy. Cịn trong những trường hợp khác,cặp nhiệt điện được dùng để đo nhiệt độ trong các lị cĩ nhiệt độ từ 2500C đến khoảng 25000C. Thơng thường nhiều người nghĩ rằng khi đo nhiệt độ,chỉ cần cho đầu đo của cặp nhiệt điện (thường được hàn chảy lỏng thành một cục hình cầu) tiếp xúc với mơi trường, với bề mặt cần đo. Đây là một sai lầm đưa đến kết quả đo hồn tồn sai! Nếu cặp nhiệt điện khơng đủ đút sâu cào mơi trường cần đo hay chỉ cho đầu cặp nhiệt điện tiếp xúc với mơi trường cần đo sai số cĩ thể lên đến từ -10K đến -200K. Thơng thường theo kinh nghiệm thực tiễn, cặp nhiệt điện cần đút sâu vào mơi trường đo cho đến khi nào nhiệt độ khơng cịn tăng hay ít nhất chiều sâu cần đưa cặp nhiệt điện vào cần lớn gấp 5 đến 10 lần đường kính của dây cặp nhiệt điện. Điểm đo nhiệt độ cĩ thể bị chính cặp nhiệt điện làm giảm nhiệt độ đi.Do đĩ cặp nhiệt điện sẽ cho một nhiệt độ ở một điểm cách xa điểm đo khoảng 1cm về hướng nhiệt độ thấp hơn: Hình 6.15 Và nếu cặp nhiệt điện làm điểm đo nĩng lên ta cĩ trường hợp ngược lại. Để khắc phục điều này,từ mối hàn của cặp nhiệt điện,hai dây của cặp nhiệt điện cịn được kéo dài khoảng 2 - 5 cm như hình 6.15. Như thế cặp nhiệt điện cho ta chính xác nhiệt độ ở điểm đo, cĩ 2 loại đầu đo: đầu đo đối xứng và loại đầu đo khơng đối xứng. Loại đầu đo khơng đối xứng, cặp nhiệt điện cho trị số nhiệt độ đo được khơng phải ở đầu đo M mà ở một điểm ảo V. Với đầu đo loại đối xứng điểm ảo V và đầu đo M trùng nhau. Khi cần tiến hành phép đo chính xác, đặc biệt đo nhiệt độ ở những điểm khác nhau của một cấu trúc để biết được sự phân bố nhiệt độ, ta nên dùng loại đầu đo đối xứng, cách đo này chỉ được áp dụng trong một trường hợp nhiệt khơng đồng nhất nhưng tuyến tính. Trong một số lỗi thường gặp trong lúc dùng cặp nhiệt điện trong cơng nghiệp đĩ là quên hay chọn dây thay thế (dây bù) sai. Ta cĩ thể kiểm tra cặp nhiệt điện trong cơng nghiệp điện bằng một máy đo ohm đơn giản. Điện trở của cặp nhiệt điện khoảng vài miliohm. Cần chú ý điện trở của vài loại dây thay thế với hợp kim constantan (40% Ni và 60% Cu) như Fe- CuNi, Cu-CuNi, NiCr-CuNi đến vài Ohm. Hợp kim constantan cĩ điện trở suất cao, hệ số nhiệt thấp được dùng làm điện trở. Do đĩ điện trở ở hai cực của máy đo hay bộ hiệu chỉnh cĩ thể lên đến vài Ohm (từ 0,05 Ωm-1 cho dây đồng đến 4Ωm-1 nối trực tiếp vào máy đo. So sánh điện áp của cặp nhiệt điện bảng biểu và nhiệt độ được chỉ thị, ta cĩ thể biết khoảng đo, độ tuyến tính được chọn cĩ đúng khơng… Sau đây là một số lỗi thường gặp phải: - Chỉ thị nhiệt độ phịng: cặp nhiệt điện hay dây dẫn bị đứt - Chỉ thị đúng trị số nhưng dấu âm: cực điện bị đánh tráo - Chỉ thị nhiệt độ quá cao, chỉ thị bị trơi. Cực điện của dây thay thế bị nối lộn cực với cặp nhiệt điện (như thế sẽ tạo thêm 2 cặp nhiệt điện) Sử dụng dây bù sai. - Chỉ thị nhiệt độ quá cao hay quá thấp. Nhiệt độ ở điểm so sánh sai. - Chỉ thị đúng nhưng trơi dần đi: Nhiệt độ ở điểm so sánh khơng ổn định hay khơng đo được. - Khi để hở một nhánh của cặp nhiệt điện vẫn chỉ thị một trị số nào đĩ. + Nhiễu điện từ ở ngõ vào máy đo. + Sự cách điện trong lị tối. + Phần cách điện của dây thay thế bị ẩm. - Lỗi thơng thường nhất trong nước ta, vì do thiếu hiểu biết hay khơng tìm ra dây bù thích hợp, người ta dùng dây dẫn điện bình thường bằng đồng để nối giữa cặp nhiệt điện và máy đo.Sai số đo rất lớn và thay đổi liên tục. Thành phần Typ ANSI Dùng liên tục Dùng ngắn hạn Dây + Dây - PtRh10% (13%)Pt S/(R ) 14000 17720 Cam Trắng NiCr-Au -273,050 =0.1K PtRh30% PtRh6% B 15000C 18100C Xám Trắng NiCr-Ni K 12600C 13500 Xanh lá cây Trắng Fe-CuNi T 3000C 3710 Nâu Trắng Cu-CuNi J 7600C 12000 Đen Trắng NiCr-CuNi E 871 0C 10000 Tím Trắng WRe 5%-Wre 25000C 31000 26% NiCrSi-NiSi N 12000C 13000 Hồng Trắng Bảng 6.1 Bảng các cặp nhiệt điện Cặp nhiệt điện NiCr-NiAl cịn gọi là “Chromel-alumel”, trong dây nickel một ít nhơm được thêm vào.Lớp Al2O3 bảo vệ Nikel, như một lớp sơn. Kế bên loại này ta cĩ cặp nhiệt điện loại Nicrosil-Nisil (NiCrSi-NiSi),Typ “N”. khác với loại NiCr- Ni (Typ “K”), loại này cĩ thành phần Chrom ở dây dương cao hơn (14,2 % thay vì 10%) và thành phần silic ở hai dây. Lớp SiO2 bảo vệ bề mặt của cặp nhiệt điện. Theo cách đặt tên cho cặp nhiệt điện, dây cĩ tên đầu tiên là dây dương.Mã màu cho cặp nhiệt điện cũng cĩ giá trị cho dây thay thế (hay dây bù-Compensating Cable). Thường dây cặp nhiệt điện được bọc bởi một lớp cách điện bằng tơ thủy tinh cĩ nhuộm màu theo qui định. Nếu dây cặp nhiệt điện được bọc bởi một lớp cách điện bằng tơ thủy tinh cĩ nhuộm màu theo qui định. Nếu dây cặp nhiệt điện khơng cĩ nhuộm màu, ta cĩ thể phân biệt theo vài đặc điểm sau: Fe-CuNi: dây dương cĩ từ tính Cu-CuNi: dây dương màu đồng NiCr-Ni: dây âm cĩ từ tính PtRh-Pt: dây âm mềm hơn Cặp nhiệt điện NiCr-CuNi (Typ E) cĩ điện áp nhiệt cao nhất. Ngược lại điện áp nhiệt của cặp nhiệt điện loại Platin cĩ điện áp nhiệt thấp nhất. Trị số điện áp trong bảng biểu được tính bởi nhưng đa thức cấp 2 đến cấp 4. Trị số luơn luơn được tính so với trị số ở nhiệt độ 00C. Thường thì nhiệt độ điểm so sánh khơng ở 00C, như thế nhiệt độ đo được phải tính từ điện thế đã được trừ bớt điện thế ở điểm so sánh. Ví dụ: Cặp nhiệt điện Fe-CuNi,Typ “J” Nhiệt độ đo 3000C Nhiệt độ điểm so sánh 200C Điện áp nhiệt ở 3000C:16,325 mV Điện áp nhiệt cuối cùng:15,305 mV 15,305 tương ứng với 280,15 0C Trong thực tế vì khơng cĩ sự tuyến tính giữa điện áp nhiệt và nhiệt độ, cho nên nếu ta lấy nhiệt độ tương úng với điện áp nhiệt đo được trừ đi nhiệt độ ở điểm so sánh, ta cĩ kết quả sai. Ta cần phải lấy điện áp nhiệt đo được trừ đi điện áp nhiệt ở điểm so sánh, từ kết quả này ta mới cĩ nhiệt độ ở điểm đo chính xác. Điện áp nhiệt sinh ra ở điểm so sánh thường được mạch điện tử bù trừ tự động. |
