| Tác giả | Hoàng Minh Công |
| ISBN | 978- 604-82-7153-4 |
| ISBN điện tử | 978-604-82-4486-6 |
| Khổ sách | 19 x 26,5 cm |
| Năm xuất bản (tái bản) | 2023 |
| Danh mục | Hoàng Minh Công |
| Số trang | 193 |
| Ngôn ngữ | vi |
| Loại sách | Ebook;Sách giấy; |
| Quốc gia | Việt Nam |
Cảm biến được định nghĩa như một thiết bị dùng để cảm nhận và biến đổi các đại lượng vật lý mang tính chất điện hoặc không mang tính chất điện thành các đại lượng điện có thể đo được. Nó là thành phần quan trọng trong một thiết bị đo hay trong một hệ điều khiển tự động.
Đã từ lâu các bộ cảm biến được sử dụng như những bộ phận để cảm nhận và phát hiện, nhưng chỉ từ vài ba chục năm trở lại đây chúng mới thể hiện vai trò quan trọng trong kỹ thuật và công nghiệp đặc biệt là trong lĩnh vực đo lường, kiểm tra và điều khiển tự động. Nhờ các tiến bộ của khoa học và công nghệ trong lĩnh vực vật liệu, thiết bị điện tử và tin học, các cảm biến đã được giảm thiểu kích thước, cải thiện tính năng và ngày càng mở rộng phạm vi ứng dụng. Giờ đây không có một lĩnh vực nào mà ở đó không sử dụng cảm biến. Chúng có mặt trong các hệ thống tự động phức tạp, người máy, kiểm tra chất lượng sản phẩm, tiết kiệm năng lượng, chống ô nhiễm môi trường. Cảm biến cũng được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực giao thông vận tải, sản xuất hàng tiêu dùng, bảo quản thực phẩm, sản xuất ô tô... Bởi vậy trang bị những kiến thức cơ bản về cảm biến trở thành một yêu cầu quan trọng đối với các cán bộ kỹ thuật.
Đối với sinh viên ngành cơ điện tử cũng như các ngành tự động hoá trong các trường đại học kỹ thuật, môn học cảm biến công nghiệp là một môn học bắt buộc trong chương trình đào tạo, nhằm trang bị những kiến thức cơ bản về cảm biến để học tốt các môn học chuyên ngành. Giáo trình Cảm biến công nghiệp được viết cho chuyên ngành cơ điện tử gồm 12 chương, giới thiệu những kiến thức cơ bản về cảm biến, cấu tạo, nguyên lý hoạt động, các đặc trưng cơ bản và sơ đồ mạch đo của những cảm biến được sử dụng phổ biến trong công nghiệp cũng như trong thí nghiệm, nghiên cứu và được sắp xếp theo công dụng của các bộ cảm biến.
Trang | |
Lời nói đầu | 3 |
Chương 1. Các khái niệm và đặc trưng cơ bản | |
1.1. Khái niệm và phân loại cảm biến | 5 |
1.1.1. Khái niệm | 5 |
1.1.2. Phân loại | 5 |
1.2. Các đặc trưng cơ bản của cảm biến | 7 |
1.2.1. Đường cong chuẩn | 7 |
1.2.2. Độ nhạy của cảm biến | 8 |
1.2.3. Độ tuyến tính | 10 |
1.2.4. Sai số và độ chính xác | 11 |
1.2.5. Độ nhanh và thời gian hồi đáp | 14 |
1.2.6. Giới hạn sử dụng của cảm biến | 15 |
1.3. Nguyên lý chung chế tạo cảm biến | 15 |
1.3.1. Nguyên lý chế tạo các cảm biến tích cực | 16 |
1.3.2. Nguyên chế tạo cảm biến thụ động | 18 |
1.4. Mạch đo | 19 |
1.4.1. Sơ đồ mạch đo | 19 |
1.4.2. Một số phần tử cơ bản của mạch đo | 20 |
Chương 2. Cảm biến quang | |
2.1. Tính chất và đơn vị đo ánh sáng | 22 |
2.1.1. Tính chất của ánh sáng | 22 |
2.2.1. Các đơn vị đo quang | 24 |
2.2. Cảm biến quang dẫn | 24 |
2.2.1. Hiệu ứng quang dẫn | 24 |
2.2.2. Tế bào quang dẫn | 27 |
2.2.3. Photođiot | 30 |
2.2.4. Phototranzito | 36 |
2.2.5. Phototranzito hiệu ứng trường | 38 |
2.3. Cảm biến quang điện phát xạ | 39 |
2.3.1. Hiệu ứng quang điện phát xạ | 39 |
2.3.2. Tế bào quang điện chân không | 40 |
2.3.3. Tế bào quang điện dạng khí | 41 |
2.3.4. Thiết bị nhân quang | 42 |
Chương 3. Cảm biến đo nhiệt độ | |
3.1. Khái niệm chung | 42 |
3.1.1. Thang đo nhiệt độ | 43 |
3.1.2. Nhiệt độ đo được và nhiệt độ cần đo | 44 |
3.1.3. Phương pháp đo nhiệt độ | 45 |
3.2. Nhiệt kế giãn nở | 46 |
3.3.1. Nguyên lý đo | 46 |
3.3.2. Các loại nhiệt kế giãn nở | 46 |
3.3. Nhiệt kế điện trở | 47 |
3.3.1. Nguyên lý đo | 47 |
3.3.2. Các loại nhiệt kế điện trở | 48 |
3.3.3. Mạch đo và dụng cụ thứ cấp | 52 |
3.4. Cặp nhiệt ngẫu | 55 |
3.4.1. Hiệu ứng nhiệt điện | 55 |
3.4.2. Vật liệu chế tạo | 57 |
3.4.3. Cấu tạo của cặp nhiệt | 58 |
3.4.4. Mạch đo và dụng cụ thứ cấp | 59 |
3.5. Hoả kế | 64 |
3.5.1. Hoả kế bức xạ toàn phần | 64 |
3.4.2. Hoả kế quang | 65 |
3.6. Các loại cảm biến đo nhiệt độ khác | 66 |
Chương 4. Cảm biến đo vị trí và dịch chuyển | |
4.1. Nguyên lý đo vị trí và dịch chuyển | 68 |
4.2. Điện thế kế điện trở | 68 |
4.2.1. Điện thế kế dùng con chạy cơ học | 68 |
4.2.2. Điện thế kế không dùng con chạy cơ học | 68 |
4.3. Cảm biến điện cảm | 70 |
4.3.1. Cảm biến tự cảm | 72 |
4.3.2. Cảm biến hỗ cảm | 72 |
4.4. Cảm biến điện dung | 74 |
4.4.1. Cảm biến tụ điện đơn | 77 |
4.4.2. Cảm biến tụ kép vi sai | 79 |
4.4.3. Mạch đo | 80 |
4.5. Cảm biến quang | 80 |
4.5.1. Cảm biến quang phản xạ | 80 |
4.5.2. Cảm biến quang soi thấu | 81 |
4.6. Cảm biến đo dịch chuyển bằng sóng đàn hồi | 81 |
4.6.1. Nguyên lí đo dịch chuyển bằng sóng đàn hồi | 81 |
4.6.2. Cảm biến sử dụng phần tử áp điện | 82 |
4.6.3. Cảm biến âm từ | 83 |
Chương 5. Cảm biến đo biến dạng | |
5.1. Biến dạng và phương pháp đo | 85 |
5.1.1. Khái niệm cơ bản | 85 |
5.1.2. Phương pháp đo biến dạng | 86 |
5.2. Đầu đo điện trở kim loại | 86 |
5.2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động | 86 |
5.2.2. Các đặc trưng chủ yếu | 88 |
5.3. Cảm biến áp trở silic | 88 |
5.3.1. Cấu tạo và nguyên lí hoạt động | 88 |
5.3.2. Các đặc trưng chủ yếu | 89 |
5.4. Đầu đo trong chế độ động | 92 |
5.4.1. Tần số sử dụng tối đa | 90 |
5.4.2. Giới hạn mỏi | 91 |
5.5. Ứng suất kế dây rung | 91 |
Chương 6. Cảm biến đo lực | |
6.1. Nguyên lý đo lực | 93 |
6.2. Cảm biến áp điện | 94 |
6.2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động | 94 |
6.2.2. Cảm biến thạch anh kiểu vòng đệm | 95 |
6.2.3. Cảm biến thạch anh nhiều thành phần | 95 |
6.2.4. Mạch đo | 96 |
6.3. Cảm biến từ giảo | 98 |
6.3.1. Hiệu ứng từ giảo | 98 |
6.3.2. Cảm biến từ thẩm biến thiên | 99 |
6.3.3. Cảm biến từ dư biến thiên | 99 |
6.4. Cảm biến đo lực dựa trên phép đo dịch chuyển | 100 |
6.5. Cảm biến xúc giác | 100 |
Chương 7. Cảm biến đo vận tốc, gia tốc và rung | |
7.1. Cảm biến đo vận tốc | 101 |
7.1.1. Nguyên lý đo vận tốc | 101 |
7.1.2. Tốc độ kế điện từ | 102 |
7.1.3. Tốc độ kế xung | 105 |
7.1.4. Máy đo góc tuyệt đối | 107 |
7.1.5. Đổi hướng kế | 108 |
7.2. Cảm biến đo rung và gia tốc | 109 |
7.2.1. Khái niệm cơ bản | 109 |
7.2.2. Cảm biến đo tốc độ rung | 112 |
7.2.3. Gia tốc kế áp điện | 113 |
7.2.4. Gia tốc kế áp trở | 114 |
Chương 8. Cảm biến đo áp suất chất lưu | |
8.1. Áp suất và nguyên lý đo áp suất | 116 |
8.1.1. Áp suất và đơn vị đo | 116 |
8.1.2. Nguyên lý đo áp suất | 117 |
8.2. Áp kế dùng dịch thể | 118 |
8.2.1. Vi áp kế kiểu phao | 119 |
8.2.2. Vi áp kế kiểu chuông | 120 |
8.2.3. Vi áp kế bù | 121 |
8.2.4. Áp kế vành khuyên | 121 |
8.3. Áp kế đàn hồi | 122 |
8.3.1. Áp kế lò xo | 122 |
8.3.2. Áp kế màng | 123 |
8.3.3. Áp kế ống trụ | 125 |
8.3.4. Áp kế kiểu đèn xếp | 125 |
8.4. Áp kế điện | 125 |
8.4.1. Áp kế áp trở | 126 |
8.4.2. Áp kế áp điện | 127 |
8.4.3. Áp kế điện dung | 128 |
8.4.4. Áp kế điện cảm | 129 |
Chương 9. Cảm biến đo lưu lượng | |
9.1. Cảm biến đo lưu lượng | 132 |
9.1.1. Lưu lượng và đơn vị đo | 132 |
9.1.2. Cảm biến đo lưu lượng theo thể tích | 132 |
9.1.3. Cảm biến đo lưu lượng theo tốc độ | 134 |
9.1.4. Cảm biến đo lưu lượng theo độ giảm áp biến đổi | 136 |
9.1.5. Cảm biến đo lưu lượng theo độ giảm áp không đổi | 141 |
9.1.6. Cảm biến điện từ | 142 |
9.2. Cảm biến đo và phát hiện mức chất lưu | 143 |
9.2.1. Khái niệm và phương pháp đo | 143 |
9.2.2. Cảm biến đo mức theo phương pháp thủy tĩnh | 143 |
9.2.3. Cảm biến đo mức theo phương pháp điện | 144 |
9.2.4. Cảm biến đo mức theo phương pháp bức xạ | 145 |
Chương 10. Cảm biến đo một số chỉ tiêu công nghệ | |
10.1. Cảm biến đo thành phần khí | 147 |
10.1.1. Khái niệm | 147 |
10.1.2. Đo thành phần khí theo độ dẫn nhiệt của chất khí | 147 |
10.1.3. Đo nồng độ khí theo sự cháy của cấu tử cần phân tích | 149 |
10.1.4. Đo nồng độ khí theo độ từ thẩm của khí | 149 |
10.1.5. Đo nồng độ khí theo khả năng hấp thụ bức xạ | 151 |
10.1.6. Đo nồng độ khí bằng quang phổ định lượng | 152 |
10.2. Cảm biến đo độ pH | 152 |
10.2.1. Nguyên lý đo | 152 |
10.2.2. Cấu tạo của cảm biến | 153 |
10.2.3. Sơ đồ mạch đo | 154 |
10.3. Cảm biến đo nồng độ chất điện ly | 156 |
10.3.1. Nguyên lý đo | 156 |
10.3.2. Cảm biến đo | 156 |
10.4. Cảm biến đo tỉ trọng | 157 |
10.4.1. Cảm biến đo theo áp suất | 157 |
10.4.2. Cảm biến đo dùng đồng vị phóng xạ | 158 |
10.5. Cảm biến đo độ ẩm | 159 |
10.5.1. Cảm biến đo độ ẩm vật liệu rời | 159 |
10.5.2. Cảm biến đo độ ẩm của khí | 160 |
Chương 11. Truyền kết quả đi xa | |
11.1. Truyền xa kiểu điện trở | 164 |
11.1.1. Phương pháp dùng biến đổi điện trở | 164 |
11.1.2. Phương pháp dùng logomet | 165 |
11.2. Truyền xa kiểu từ cảm | 165 |
11.2.1. Dùng cầu cân bằng cảm ứng | 165 |
11.2.2. Dùng biến thế vi sai | 166 |
11.3. Truyền xa kiểu đồng bộ | 167 |
Chương 12. Cảm biến thông minh | |
12.1. Khái niệm về cảm biến thông minh | 168 |
12.2. Cấu trúc của một cảm biến thông minh | 169 |
12.3. Các khâu chức năng của cảm biến thông minh | 170 |
12.3.1. Bộ chuyển đổi chuẩn hoá | 170 |
12.3.2. Bộ dồn kênh MUX (multiplexer) | 172 |
12.3.3. Bộ chuyển đổi tương tự số A/D | 173 |
12.4. Các thuật toán xử lý trong cảm biến thông minh | 175 |
12.4.1. Tự động khắc độ | 175 |
12.4.2. Xử lý tuyến tính hoá từng đoạn | 175 |
12.4.3. Gia công kết quả đo | 177 |
12.4.4. Sai số của kết quả các phép đo gián tiếp | 181 |
12.4.5. Bù sai số | 183 |
Tài liệu tham khảo | 185 |
