GIÁO ÁN_KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG CHƯƠNG 7: CÁC CHUYỂN ĐỔI ĐO LƯỜNG SƠ CẤP
GV: Lê Quốc Huy_Bộ môn TĐ-ĐL_Khoa Điện 1
C
C
H
H
Ư
Ư
Ơ
Ơ
N
N
G
G7
7
.
.

C
C
Á
Á
C
C


L
Ư
Ư
Ờ
Ờ
N
N
G
GS
S
Ơ
ƠC
C
Ấ
Ấ
P
P(
(
5
5


thc và hình dng khác nhau phù hp vi ch t ca im o. Còn gi là b cm
bin, xenx (sensor).
7.1.2. Các đặc tính của chuyển đổi sơ cấp.
Theo quan im môhình mch ta coi b cm bin nh mt hp en, có quan h
áp ng-kích thích c biu din bng phng trình ca chuyn i s cp là:
)(XfY =

(7.1)Hình 7.1. Mô hình mạch của chuyển đổi đo lường sơ cấp.
vi X là i lng u vào (i lng không in cn o), Y là i lng ra (i
lng in sau chuyn i).
Trong thc t mi quan h này thng c tìm thông qua thc nghim. Mi
quan h (7.1) thng là phi tuyn, nhng  nâng cao  chính xác ca thit b o
cn phi tìm cách tuyn tính hóa bng các mch in t hay s dng các thut toán
thc hin khi gia công bng máy tính.
Tín hiu ra Y ca chuyn i o lng s cp trong thc t không ch ph thuc
tín hiu vào X mà còn ph thuc vào các iu kin bên ngoài Z, tc là:
GIÁO ÁN_KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG CHƯƠNG 7: CÁC CHUYỂN ĐỔI ĐO LƯỜNG SƠ CẤP
GV: Lê Quốc Huy_Bộ môn TĐ-ĐL_Khoa Điện 2
),( ZXfY =

nh vy mun m bo  chính xác ca chuyn i thì s nh hng ca iu kin
ngoài Z cn phi c chú ý loi tr bng các phng pháp thích hp.
Quan h (7.1) c c trng bng nhiu c trng c bn ca b cm bin. Khi
ánh giá mt chuyn i hay phi so sánh chúng vi nhau cn phi chú ý nhng
c tính c bn sau:
- Khả năng thay thế các chuyển đổi: cn có nhiu chuyn i vi các c tính
tng t  thay th khi h hng mà không b mc phi sai s.

có quá trình quá  (tng ng vi mt khong thi gian 
q
) mi có tín hiu ra Y
tng ng  u ra.
Hình 7.4. Đặc tính động của chuyển đổi đo lường.
Quá trình này có th nhanh hay chm ph thuc vào dng chuyn i. c tính
này gi là  tác ng nhanh: nu  tác ng nhanh chm tc là phn ng ca tín
hiu ra ca chuyn i tr so vi s thay i ca tín hiu vào, nh vy thit b o có
th không áp ng c yêu cu v tính nng thi gian thc.
Khi la chn chuyn i phi lu ý  tác ng nhanh ca nó phi phù hp vi
tc  thay i ca i lng cn o hoc phi tính toán  bù li nh hng do s
chênh lch ó gây ra.  tác ng nhanh ca chuyn i có nh hng n sai s
ca phép o và tc  ca phép o.
GIÁO ÁN_KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG CHƯƠNG 7: CÁC CHUYỂN ĐỔI ĐO LƯỜNG SƠ CẤP
GV: Lê Quốc Huy_Bộ môn TĐ-ĐL_Khoa Điện 4
- Ảnh hưởng của chuyển đổi lên đại lượng đo: khi a chuyn i vào h
thng cn o  xác nh i lng o thì chuyn i do và c dng c o có nh
hng nht nh n h thng c o trong ó có nh hng n i lng o,
nh vy u ra ca chuyn i cng b nh hng.
Các chuyn i o lng và các thit b o phi c ch to và s dng sao cho ít
gây nh hng n h thng c o và i lng o nht, ví d: vônmét phi có
in tr trong rt ln, ampemét phi có in tr trong rt nh…
- Kích thước, khối lượng của chuyển đổi: thng yêu cu phi phù hp vi
ng dng, thng càng nh càng tt, nh vy mi a c u o vào nhng ni
nh hp  nâng cao  chính xác ca phép o.
7.1.3. Phân loại các chuyển đổi sơ cấp.
a) Theo nguyên lý chuyển đổi giữa đáp ứng và kích thích:

Điện
điện tích, dòng điện
điện thế, điện áp
điện trường
điện dẫn, hằng số điện môi
…
Từ
từ trường (biên độ, pha, phân cực, phổ)
từ thông, cường độ từ trường
độ từ thẩm
…
GIÁO ÁN_KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG CHƯƠNG 7: CÁC CHUYỂN ĐỔI ĐO LƯỜNG SƠ CẤP
GV: Lê Quốc Huy_Bộ môn TĐ-ĐL_Khoa Điện 5
Quang
biên, pha , phân cực, phổ
tốc độ truyền
hệ số phát xạ, khúc xạ
hệ số hấp thụ, hệ số bức xạ
…
Cơ
vị trí, vận tốc, gia tốc
lực, mômen, áp suất
ứng suất, độ cứng
khối lượng, tỉ trọng
vận tốc chất lưu, độ nhớt, lưu lượng
…
Nhiệt
nhiệt độ
thông lượng
nhiệt dung, tỉ nhiệt

e) Theo thông số của mô hình mạch thay thế:
- Cảm biến tích cực: có ngun u ra là ngun áp hoc ngun dòng.
- Cảm biến thụ động: c c trng bi các thông s R, L, C, M…tuyn tính
hoc phi tuyn.
7.2. Các chuyển đổi điện trở.
Là loi chuyn i thc hin chuyn i i lng không in cn o thành s
thay i in tr ca nó.
Có hai loi chuyn i in tr ch yu:
7.2.1. Chuyển đổi biến trở.
a) Cấu tạo và nguyên lý làm việc: là mt bin tr gm có lõi bng vt liu cách
in trên có qun dây dn in, dây qun c ph lp cách in. Trên lõi và dây
qun có con trt, di tác dng ca i lng vào con trt di chuyn làm cho
in tr thay i.
GIÁO ÁN_KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG CHƯƠNG 7: CÁC CHUYỂN ĐỔI ĐO LƯỜNG SƠ CẤP
GV: Lê Quốc Huy_Bộ môn TĐ-ĐL_Khoa Điện 6
Quan h gia i lng vào và ra c biu din:
)(
v
XfR =Hình 7.5. Hình dáng một số loại biến trở và đặc tính của nó.
b) Các đặc tính cơ bản: chuyn i bin tr ch phát hin s thay i in tr
nh nht là bng in tr mt vòng dây tng ng vi mt di chuyn bng khong
cách gia hai vòng dây.
- Độ nhạy của chuyển đổi: nu in tr toàn phn ca chuyn i là R vi s
vòng là W thì  nhy ca chuyn i (in tr bé nht có th phát hin) R
0
là:
W

Sai s phi tuyn: 0,1-0,03%

Sai s nhit : 0,1% /10
0
C
c) Mạch đo: chuyn i bin tr là loi chuyn i thông s, các mch thng
dùng gm: mch bin tr, mch phân áp, mch cu.
- Mạch biến trở: nh hình 7.6a: i lng u ra là dòng in trong mch I:

)(
.
Xf
R
l
X
R
U
RR
U
I
CT
CTx
=
+
=
+
=

vi R
CT

1
..
)(
Xf
l
X
U
l
X
R
R
U
R
R
UR
RRR
U
U
X
X
XX
X
====
+−
=

nh vy quan h gia i lng ra U
X
và i lng vào X là quan h tuyn tính, t l
thun. U

+
−
+
=
vi
l
X
RR
X
.
1
=

vi
RRRRR ====
4321
có:
)(.
2
).(
23
3
4
4
Xf
Xl
XlU
RR
R
RR

α

d) Ứng dụng: chuyn i bin tr thng c ng dng  o các di chuyn
GIÁO ÁN_KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG CHƯƠNG 7: CÁC CHUYỂN ĐỔI ĐO LƯỜNG SƠ CẤP
GV: Lê Quốc Huy_Bộ môn TĐ-ĐL_Khoa Điện 8
thng (2-3mm) hoc di chuyn góc. Ngoài ra còn ng dng trong các dng c o
lc, áp sut, gia tc hoc các chuyn i ngc trong mch cu, in th k t ng.
Chuyn i bin tr có th dùng  o các i lng bin thiên vi tn s không ln
hn 5Hz.
7.2.2. Chuyển đổi điện trở lực căng.
a) Cấu tạo và nguyên lý làm việc: da trên hiu ng tenzô: khi dây dn chu
bin dng thì in tr ca nó thay i, còn gi là chuyn i in tr tenzô.
Gm có 3 loi chính: chuyn i in tr lc cng dây mnh, chuyn i in
tr lc cng lá mng và chuyn i in tr lc cng màng mng.
Ph bin nht là chuyn i in tr lc cng dây mnh, có cu to nh hình
7.7a: trên tm giy mng bn 1 dán mt si dây in tr 2 (hình rng lc có ng
kính t 0,02-0,03mm; ch to bng constantan, nicrôm, hp kim platin-irii...). Hai
u dây c hàn vi lá ng 3 dùng  ni vi mch o. Phía trên c dán tm
giy mng  c nh dây. Chiu dài l
0
là chiu dài tác dng ca chuyn i.

a) Kiểu dây mảnh b) Kiểu lá mỏng c) Kiểu màng mỏng
Hình 7.7. Cấu tạo của chuyển đổi điện trở lực căng.
Chuyn i c dán lên i tng o, khi i tng o b bin dng s làm cho
chuyn i tenzô bin dng theo mt lng tng i
ll
l
/
∆=

lplR
KmK
εεε
.)21.(
=++=

vi: K
p
: h s Poisson, i vi kim loi K
p
=0,24-0,4.
m: h s t l,
l
m
εε
ρ
/=
, vi
ρρε
ρ
/∆=
là bin thiên tng i ca in tr
sut c trng cho s thay i tính cht vt lý ca chuyn i.
 nhy ca chuyn i là:
mKK
p
++= 21
; K=0,5-8 i vi kim loi.
 gim kích thc ca chuyn i, tng in tr tác dng cng nh có th ch
to c chuyn i vi hình dng phc tp hn ngi ta ch to chuyn i kiu

sai s trong quá trình o. Mun tng  nhy phi tng chiu dài tác dng l
0
.
- H s nhit ca chuyn i thng khác vi h s nhit ca i tng o nên
khi nhit  thay i gây bin dng ph trong quá trình o.
- Sai s ca thit b o dùng chuyn i tenzô ch yu do  chính xác khc 
ca các chuyn i. Thng chúng c ch to hàng lot và khc chun s b nên
khi s dng phi khc chun trc tip chuyn i vi mch o, khi ó sai s có th
gim n 0,2-0,5% khi o bin dng tnh và 1-1,5% khi o bin dng ng.
- Ngoài ra còn có sai s do bin dng d ca keo dán khi sy khô, s giãn n
khác nhau gia chuyn i và chi tit dán…
- Khi s dng phi có công ngh dán chun và chn v trí chính xác.
c) Mạch đo: các chuyn i in tr lc cng c dán lên i tng o bng
các lai keo dán c bit (nh axêtônxenlulôit…). Thông thng chuyn i in
tr lc cng c dùng vi mch cu mt chiu hoc xoay chiu và mch phân áp.
- Bù nhiệt độ: ngoài s thay iin tr do i tng o gây ra thì khi nhit 
thay i cng làm cho in tr ca chuyn i b thay i. Nu mch cu ch có mt
nhánh hot ng (tc là ch có mt chuyn i mc vào mt nhánh ca cu) cn
phi thc hin bù nhit . Thng s dng thêm mt chuyn i cùng loi c
dán thích hp  thc hin bù nhit .

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: s dng thêm
mt chuyn i dán lên mt chi tit không làm vic nhng có cùng vt liu và t
GIÁO ÁN_KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG CHƯƠNG 7: CÁC CHUYỂN ĐỔI ĐO LƯỜNG SƠ CẤP
GV: Lê Quốc Huy_Bộ môn TĐ-ĐL_Khoa Điện 10
trong cùng mt nhit  vi i tng o, nh hình 7.8a:
Khi cu không làm vic ( trng thái cân bng):
K

+++
−+
=
ε
ε

Nu
32
RR =
;
04 T
RR =
(vi
0T
R
là in tr ca chuyn i tenzô dán lên chi tit
không bin dng) thì in áp ra là:
Rra
UU
ε
..25,0≈
.
- Mạch cầu có hai nhánh hoạt động: có hai nhánh cu c dán chuyn i
tenzô và cùng hot ng nh hình 7.8b. in áp ra ca mch cu tng gp 2 ln và
bù nhit  tt hn, sai s nhit  cng b loi tr.
- Cầu 4 nhánh hoạt động: in áp ra ca mch cu tng 4 ln, sai s nhit  b
loi tr.
- Mạch phân áp: nh hình 7.8c, thng c ng dng  o bin dng ng
vi tn s ln hn 1000Hz (ví d bin dng do va p), t C trong mch có tác dng
lc thành phn mt chiu.

+≈++⇒<<
ωεε
có:






+
+
+
≈
RR
tR
RR
R
UU
T
RT
T
T
T
)sin(
.
ωε

in áp ra ch ly thành phn xoay chiu:
t
RR


Chuyn i áp t.
7.3.1. Chuyển đổi điện cảm và hỗ cảm.
a) Chuyển đổi điện cảm:
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động: chuyn i in cm là mt cun dây qun
trên lõi thép có khe h không khí nh hình 7.9:

a) b) c)
Hình 7.9. Một số dạng của chuyển đổi điện cảm.
Di tác ng ca i lng o X
v
có th tác ng lên chuyn i theo các cách
sau:
- Làm cho phn ng 3 di chuyn, khe h không khí  thay i làm thay i t
tr ca lõi thép do ó in cm và tng tr ca chuyn i cng thay i theo (hình
7.9a).
- Làm cho tit din khe h không khí thay i dn n thay i in cm ca
chuyn i (hình 7.9b).
- Làm cho phn ng 1 di chuyn dn n thay i tn hao dòng in xoáy làm
cho in cm ca chuyn i thay i (hình 7.9c).
- Điện cảm của chuyển đổi:
δ
µ
δ
s
W
R
W
L
0

+
∂
∂
=

δ
δδ
µ
δ
µ
∆
∆+
+∆=∆⇒
2
0
00
2
0
0
2
)(
..
s
WsWL

vi:
00
,
δ
s

δδ
µ
δ
µ
ωω
2
0
00
2
0
0
2
)(
....
s
WsWLZ

Các đặc tính cơ bản:
- Độ nhạy của chuyển đổi khi tiết diện khe hở không khí s thay đổi ( dài ca
khe h không khí  = const):
0
0
s
L
s
L
S
s
=
∆

δ
δ
∆=






∆
+
=
∆
∆
= f
L
L
S

nh vy  nhy này ph thuc vào t s
0
/
δδ
∆
tc là ph thuc s thay i ca tit
din khe h không khí
δ
∆
mà không ph thuc vào din tích ca khe h không khí.
Vi chuyn i in cm dng n thì

−=
.
2

vi
)(..
.
0
1
1
if
s
Wi
R
Wi
t
===Φ
δ
µ
δ

dt
di
sW
We ..
01
2
δ
µ
−=⇒

−=

GIÁO ÁN_KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG CHƯƠNG 7: CÁC CHUYỂN ĐỔI ĐO LƯỜNG SƠ CẤP
GV: Lê Quốc Huy_Bộ môn TĐ-ĐL_Khoa Điện 14
có giá tr hiu dng là:
δ
ω
δ
µ
s
KI
sWW
E
m
...
..
021
==

là phng trình ca chuyn i h cm, vi h s K là hng s ph thuc cu to và
ngun cung cp ca chuyn i.
Khi khe h hoc tit din ca khe h không khí thay i ta có lng thay i ca
in áp ra là:
δ
δ
d
E
ds
s
E

[]
)(
)/(1.
2
00
0
δ
δδδ
δ
δ
∆=
∆+
=
∆
∆
= f
E
E
S

- Độ nhạy của chuyển đổi với sự thay đổi của tiết diện khe hở không khí s (khi
chiu dài khe h không khí không i = const) là:
const
s
E
s
E
S
s
==

0
<< R. Ch
th là dng c t in.
GIÁO ÁN_KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG CHƯƠNG 7: CÁC CHUYỂN ĐỔI ĐO LƯỜNG SƠ CẤP
GV: Lê Quốc Huy_Bộ môn TĐ-ĐL_Khoa Điện 15
i vi các chuyn i h cm thng dùng phng pháp o in áp xoay
chiu. Khi cn xác nh du ca i lng o có th dng chnh lu nhy pha. Công
sut ra ca chuyn i h cm thng ln (c vài chc oát) nên trong nhiu trng
hp không cn khuch i.
Sai s ca mch ph thuc nhiu vào sai s ca ngun cung cp, c bit i vi
mch cu không cân bng. Ngoài ra sai s có th gp phi khi nhit  môi trng
thay i làm cho  t thm ca mch t và in tr thc ca cun dây thay i.
Tuy nhiên khi mc theo kiu vi sai s kh c các sai s trên.
d) Ứng dụng: chuyn i in cm và h cm có th o các i lng không
in khác nhau tùy thuc vào cu trúc ca tng loi chuyn i c th.
- o di chuyn t vài chc µm n hành chc cm
- o chiu dày lp ph, o  bóng ca chi tit gia công…
- o lc t c 0,1N ÷ c 10
2
N
-
o áp sut vi di o t 10
-3
N/m
2
÷ c 10
4
N/m
2
- o gia tc t 10

W
L
.
.
2
2
µ
==

vi: W: s vòng ca cun dây
R: t tr ca mch t ; µ:  t thm ca lõi thép
l, s : chiu dài và tit din ca mch t.
Suy ra tng tr ca chuyn i là:
l
sW
LZ
..
.
2
µω
ω
==

Vi W = const thì khi có tác ng ca i lng o gây nên bin dng àn hi
c hc s làm cho in cm ca chuyn i thay i là:
[]





∆
=
pL
KS
ll
LL
S
µ

vi:
ll
S
/
/
∆
∆
=
µµ
µ
: là  nhy áp t, c trng ca lõi vt liu.

ll
ss
K
p
/
/
∆
∆
−=


i vi ng sut c hc :
E
S
llE
ZZZZ
S
Z
=
∆
∆
=
∆
=
)/.(
//
σ
σ

vi E là môun àn hi.
- Sai số: sai s ca chuyn i áp t có th do các nguyên nhân sau:

Sai s hi sai do hin tng áp t tr không trùng lp gia trng thái t khi
tng ti và khi gim ti. Do s phân tán các giá tr
)(/ Ff=∆
µµ
 chu k u.
Sai s này ln nht  các chu k u tuy nhiên khi lp li chu k tng và gim
ti nhiu ln thì sai s gim xung còn c 1%.


7.3.4. Chuyển đổi cảm ứng.
a) Cấu tạo và nguyên lý hoạt động: gm có nam châm vnh cu hoc nam châm
in và cun dây, có nhiu loi khác nhau vi cu to nh hình 7.15.
Khi i lng o tác ng lên chuyn i s làm cho cun dây di chuyn dn
n t thông b thay i hoc v trí lõi thép thay i làm cho t tr ca mch t thay
i. Các loi chuyn i cm ng khác nhau bao gm: chuyn i cm ng có cun
dây di chuyn (di chuyn thng hoc di chuyn góc), chuyn i cm ng có lõi st
t di chuyn (di chuyn thng hoc di chuyn góc), chuyn i cm ng có lõi st t
b bin dng.
- Chuyển đổi cảm ứng có cuộn dây di chuyển:
i vi loi chuyn i cm ng có cun dây di chuyn thng (nh hình 7.15a)
thì khi cun dây di chuyn thì t thông  móc vòng qua cun dây thay i s sinh
ra sc in ng cm ng E c tính:
GIÁO ÁN_KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG CHƯƠNG 7: CÁC CHUYỂN ĐỔI ĐO LƯỜNG SƠ CẤP
GV: Lê Quốc Huy_Bộ môn TĐ-ĐL_Khoa Điện 18
dt
dX
S
dt
d
WE .. =
Φ
−=

vi: X:  di chuyn thng ca cun dây

WDBS ...
π
−=
là  nhy ca chuyn i.

D
s .
4
.
2
π
α
=
: tng tit din thc ca cun dây
- Chuyển đổi cảm ứng có lõi sắt từ di chuyển: di chuyn thng hoc di chuyn
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
i vi trng hp lõi st di chuyn thng thì sc in ng cm ng là:
dt
dX
S
dt
d
WE .=
Φ
−=

vi: X:  di chuyn thng ca lõi thép
GIÁO ÁN_KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG CHƯƠNG 7: CÁC CHUYỂN ĐỔI ĐO LƯỜNG SƠ CẤP
GV: Lê Quốc Huy_Bộ môn TĐ-ĐL_Khoa Điện 19

0
..

a) biến dạng thẳng b) biến dạng góc
on 1-1 ca mch t chu lc tác ng theo f
v
(hoc mômen M
v
bin thành lc
f
v
), do hiu ng áp t s làm cho t tr ca on 1-1 thay i, do ó t thông móc
vòng qua cun dây cng thay i và sinh ra sc in ng cm ng E t l vi tc
 thay i ca lc f
v
:
dt
df
S
dt
dl
SE
v
.
'
11
µ
µ
==
−

vi: l
1-1

+
=
1
.)(
0

GIÁO ÁN_KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG CHƯƠNG 7: CÁC CHUYỂN ĐỔI ĐO LƯỜNG SƠ CẤP
GV: Lê Quốc Huy_Bộ môn TĐ-ĐL_Khoa Điện 20
vi:
tL
RR
L
+
=
τ
: hng s thi gian ca mch

L
RS
S
t
.
0
=
: h s t l ( nhy ca chuyn i khi
1>>
ωτ
)
nh vy chuyn i cm ng là mt khâu quán tính-vi phân.


-2
mm ÷ vài mm.
 nhy cao ca chuyn i cho phép o c các di chuyn nh, o tc , gia
tc và các i lng khác vi di tn s n 15 ÷ 30kHz.
7.4. Chuyển đổi tĩnh điện.
Chuyn i tnh in c phân thành hai loi là: chuyn i áp in và chuyn
i in dung.
7.4.1. Chuyển đổi áp điện (chuyển đổi piezo):
a) Cấu tạo và nguyên lý hoạt động: chuyn i áp in hot ng da trên hiu
ng áp in, gm có hiu ng áp in thun và hiu ng áp in ngc:
- Hiệu ứng áp điện thuận: vt liu khi chu tác ng ca mt lc c hc bin
thiên thì trên b mt ca nó xut hin các in tích, khi lc ngng tác dng thì các
GIÁO ÁN_KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG CHƯƠNG 7: CÁC CHUYỂN ĐỔI ĐO LƯỜNG SƠ CẤP
GV: Lê Quốc Huy_Bộ môn TĐ-ĐL_Khoa Điện 21
in tích bin mt.
Vt liu dùng ch to các chuyn i áp in là các tinh th thch anh (SiO
2
),
mui BariTitanat (BaTiO
3
), mui xênhét, tuamalin…
Hình 7.19 là cu trúc ca mt tinh th thch anh: gm có 3 trc chính: trc
quang Z, trc in X và trc c Y:

Hình 7.19. a) Cấu trúc của một tinh thể thạch anh: gồm có 3 trục chính:
trục quang Z; trục điện X; trục cơ Y
b) Chuyển đổi áp điện
Nu ct tinh th áp in thành hình khi có 3 cnh ng vi 3 trc quang, c, in
thì ta c chuyn i áp in nh hình 7.19b.



vi: y,x là kích thc ca chuyn i tng ng theo trc X và Y.
Du ca in tích q
x
và q
y
ngc nhau, ngha là lc F
x
nén s làm xut hin in
tích cùng du khi F
y
là lc kéo và ngc li.

Lực tác dụng theo trục quang Z: không xy ra hiu ng áp in.
Trng hp các cnh ca chuyn i không song song vi các trc chính hoc
lc tác ng không song song vi các trc thì in tích sinh ra s có giá tr nh hn.
Hình 7.20 là các dng bin dng ca chuyn i áp in.
- Hiệu ứng áp điện ngược: nu t vt liu trong t trng bin thiên thì in
trng tác dng lên chúng s sinh ra bin dng c hc. C th nu t phn t in
trong in trng có cng  E
x
dc trc X, nó s b bin dng tng i theo
hng trc này mt lng:
x
Ed
x
x
1
=
∆

Hình 7.21. mắc song song nhiều chuyển đổi áp điện để tăng điện tích đầu ra
b) Các đặc tính cơ bản: các c tính c bn ca mt s loi vt liu áp in
thông dng nh sau:
- Thạch anh: là vt liu t nhiên hoc tng hp vi các c tính:

Hng s áp in: d
1
= 2,1.10
-12
C/N

Hng s in môi:  = 39,8.10
-12
F/m

ng sut cho phép:  = 70 ÷ 100N/mm
2


in tr sut:  = 10
16
/m, ph thuc nhiu vào nhit  và các trc.
 nhit  200
0
C thì d
1
không ph thuc nhit , t 200
0
C ÷ 500
0

GV: Lê Quốc Huy_Bộ môn TĐ-ĐL_Khoa Điện 23

Do có hin tng tr nên c tính q = f(F) không tuyn tính
Tuy nhiên do có  bn c hc cao, giá thành thp và có th ch to di hình
dng bt k nên loi vt liu này c s dng rng rãi.
Hin nay ã tìm ra các loi vt liu áp in khác nh Titanát chì (PbTiO
3
),
Ziriconat chì (PbZnO
3
) có môun áp in ln hn BaTiO
3
gp ti 4 ln.
c) Mạch đo: công sut ra ca chuyn i rt nh vì vy yêu cu tng tr vào ca
mch o phi rt ln (c 10
8
÷ 10
14
). Dây ni t chuyn i vào mch o cn phi
c bc kim  chóng li in tích rò.
Hình 7.22 là s  cu to ca mt chuyn i áp in dùng o lc F
x
: hai phn
t áp in 1 c t sao cho in tích phân cc ngc nhau khi b va p. in
tích ra c ly trên thanh dn 2  gia hai phn t 1, dây dn là cáp bc kim 3.

Hình 7.22. Sơ đồ cấu tạo của một chuyển đổi áp điện dùng đo lực f
x
u ra ca chuyn i áp in c mc vi mch o (mch khuch i) có s
 mch tng ng nh hình 7.23. u ra nhn c in áp V


- Độ nhạy thực của chuyển đổi: trong thc t thì lc tác ng lên chuyn i
ngoài lc f
x
(theo phng X) còn có các lc bin dng c hc, lc in, khi ó c
tính  nhy S ca chuyn i có dng nh hình 7.24.  nhy ca chuyn i s
không còn ph thuc vào tn s khi tha mãn iu kin:
τ
ωω
1
0
>>>>

vi
mC /
00
=
ω
là tn s dao ng riêng c hc và
ω
là tn s dao ng ca lc
tác ng lên chuyn i. Khi ó  nhy c in ca chuyn i là:
2
0
1
1
..
ω
mx
sE

còn dùng hiu ng áp in ngc  to các chuyn i ngc do di chuyn và các
thit b  kích thích dao ng siêu âm  tn s dao ng c (ví d dao ng kí c
hc). Nhc im ca loi chuyn i này là  bin dng ca phn t in áp nh
(ch vài phn micromet).

GIÁO ÁN_KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG CHƯƠNG 7: CÁC CHUYỂN ĐỔI ĐO LƯỜNG SƠ CẤP
GV: Lê Quốc Huy_Bộ môn TĐ-ĐL_Khoa Điện 25
7.4.2. Chuyển đổi điện dung.
a) Cấu tạo và nguyên lý hoạt động: các chuyn i in dung làm vic da trên
nguyên lý v s tác ng tng h gia hai in cc to thành mt t in có in
dung thay i di tác ng ca i lng vào.
Chuyn i in dung có th chia thành hai nhóm ln là chuyn i máy phát và
chuyn i thông s:

Chuyển đổi máy phát: có i lng ra thng là in áp ra ca máy phát; i
lng vào là s di chuyn thng, di chuyn góc ca bn in cc ng ca
chuyn i. Loi này thng dùng o các i lng c hc.

Chuyển đổi thông số: có i lng vào là s di chuyn ca bn in cc
ng; i lng ra là s thay i in dung C ca chuyn i.
- Chuyển đổi điện dung máy phát: hình 7.25 là cu to ca chuyn i in
dung phát in và s  mch tng ng:

Hình 7.25. Cấu tạo của một loại chuyển đổi điện dung cơ bản
và sơ đồ mạch tương đương
i lng ra là in áp U t trên hai cc ca t in, in áp này liên quan vi
các thông s nh sau :
s
q
C

2
.
2
1
..
2
1
==
;
δ
).( pSF
c
=

vi:
p
kpPmppS ++=
2
)(m - khi lng ca bn cc ng
P - h s cn du; k
p
- h s phn kháng
Suy ra phng trình ca chuyn i là:
δ
ε
).(.
2