6/25/2011
1
 Khái quát
 Nhiệt kế thủy tinh
 Nhiệt áp kế
 Nhiệt kế điện trở
 Nhiệt kế nhiệt điện
 Sử dụng nhiệt kế
Chương 2: Đo nhiệt độ
 Nhiệt độ là gì?
- Đại lượng vật lý, đặc trưng cho trạng thái nhiệt -
mức độ nóng của vật
- Là đại lượng làm cơ sở để so sánh, đánh giá mức
độ nóng của vật này so với vật khác
 Thang đo nhiệt độ
- Celcius:
0
C
- Kelvin: K
- Fahrenheit:
0
F
- Rankin:
0
R
1 - Khái quát
 Mối liên hệ giữa các thang đo nhiệt độ
 Theo lĩnh vực đo nhiệt độ:
- Nhiệt độ thấp t  0
0
C

dựa trên sự thay đổi thể tích, kích thước của vật
cảm biến – nhiệt kế chất lỏng; nhiệt áp kế; nhiệt
kế cơ học
- Biến đổi điện trở của kim loại, bán dẫn – nhiệt
kế điện trở
1 - Khái quát
6/25/2011
2
 Phân loại phương tiện đo nhiệt độ
- Dựa trên hiệu ứng nhiệt điện – nhiệt kế nhiệt
điện hay cặp nhiệt điện
- Nhiệt kế điện tử - sử dụng đầu dò (sensor) điện
tử: diode, transitor, IC
- Biến đổi cường độ bức xạ của vật nóng ở nhiệt độ
cao – nhiệt kế bức xạ hay hỏa kế
- Nhiệt kế sử dụng cảm biến thạch anh, nhiệt kế
sóng âm, khí động….
1 - Khái quát
 Sử dụng đo nhiệt độ: -200
o
C  750
o
C
Dựa vào sự giãn nở về nhiệt của chất lỏng trong
nhiệt kế: V
t
= V
0
(1 + bt)
 Cấu tạo

- ống đàn hồi nhiều vòng
3 - Nhiệt áp kế
 Ưu điểm
- Cấu tạo đơn giản, bền cơ học
- Có thể tự động ghi kết quả
- Có khả năng ổn định độ rung
 Nhược điểm:
- Độ chính xác không cao
- Có thể truyền kết quả đo đi xa (khoảng 20m)
3 - Nhiệt áp kế
 Sử dụng đo nhiệt độ: -185
o
C  550
o
C
Dựa vào sự giãn nở chiều dài của hai vật rắn có hệ
số giãn nở vì nhiệt khác nhau
- Hai vật rắn độc lập nhau: nhiệt kế dilatomet
- Thanh lưỡng kim: nhiệt kế lưỡng kim
4 - Nhiệt kế cơ học
6/25/2011
4
 Sử dụng đo nhiệt độ:
Dựa trên sự biến đổi điện trở của vật do sự biến
đổi nhiệt độ của nó gây nên.
Sự biến đổi điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ được
đặt trưng bằng biểu thức sau
R
t
= R

 Hệ số dẫn nhiệt độ cao: Oxit mangan; Oxit
Đồng; Oxit Coban….(giảm 3%/độ)
 Hệ số nhiệt độ của điện trở lớn và điện trở
suất cao: nhiệt kế điện trở bán dẫn có kích
thước nhỏ gọn
 Mối liên hệ giữa điện trở và biến đổi nhiệt
độ theo quy luật phi tuyến tính (hàm mũ)
 Ưu nhược điểm – SV tham khảo giáo trình
5.2 - Nhiệt kế điện trở bán dẫn
6/25/2011
5
5.2 - Nhiệt kế điện trở bán dẫn
 Đo nhiệt độ bằng nhiệt kế điện trở phải xác
định điện trở của phần tử cảm biến nhiệt
độ:
+ Phương pháp dùng von kế – ampe kế
+ Phương pháp dùng mạch cầu
+ Phương pháp Lôgomet
+ phương pháp bù
5.3 – Mạch đo
 Mạch đo dùng volt ke – ampeke:
5.3 – Mạch đo
I = const
R
d1
R
d2
R
d3
R

I
1
I
3
I
I
0
6/25/2011
6
 Nguyên lý: Đo nhiệt độ bằng cặp nhiệt điện,
dựa trên cơ sở của hiệu ứng nhiệt điện
 Sơ đồ nguyên lý cặp nhiệt điện:
6 - Nhiệt kế nhiệt điện
A
B
1
2 3
A B
2
1
 Sơ đồ mạch đo:
6 - Nhiệt kế nhiệt điện
A
B
1
2
3
A
2
1

o
C)
T
Đồng/Constantan
-200  400
400
J
Sắt/Constantan
-200  700
900
E
Chromel/Constantan
-100  700
900
K
Chromel/Alumel
-200  1250
1300
S
Platin/(90%Platin +
10%Rodi
0  1300
1600
B
(70%Platin+30%Rodi)/
(94%Platin+6%Rodi)
300  1600
1800
6/25/2011
7

6 - Nhiệt kế nhiệt điện
 Đo theo phương pháp tiếp xúc
+ Dụng cụ đo theo phương pháp tiếp xúc: nhiệt
kế chất lỏng, nhiệt kế điện trở và nhiệt kế nhiệt
điện.
+ Dụng cụ đo nhiệt độ theo phương pháp không
tiếp xúc: nhiệt kế bức xạ hay còn gọi là hỏa kế
7 – Sử dụng nhiệt kế
a) b) c)
d) e) f)
 Khái quát
 Áp kế thủy tĩnh
 Áp kế cơ học
 Áp kế pittong
 Áp kế điện
 Các loại áp kế khác
Chương 3: Đo áp suất
6/25/2011
8
 Áp suất là gì?
Đại lượng vật lý, biểu thị lực tác dụng lên một đơn
vị diện tích.
Áp suất có thể phân bố đồng đều hoặc
khơng đồng đều lên bề mặt chịu lực
 Trườnghợp lực phân bố đồng đều
1 – khái qt
S
F
p =
 Các dạng áp suất

kq
= 0 (theo áp
suất dư)
P
dư

P
tđ
P
tđ
P
ck
P
kq
= 0 (theo áp
chân không)
P
tđ
> P
kq
P
tđ
< P
kq
 Đơn vị đo áp suất
+ Theo SI: pascal – Pa (1Pa = 1N/m
2
)
+ Atmơtphe kỹ thuật – at
1at=1kg/cm

+ Áp kế cơ học
+ Áp kế pittong
+ Áp kế điện
1 – khái quát
 Nguyên lý hoạt động
Theo nguyên tắc áp suất thủy tĩnh. Chất lỏng thường
dùng: nước, thủy ngân hoặc rượu
 Phân loại
+ Áp kế chữ U – manomet chữ U
+ Vi áp kế
+ Baromet thủy ngân
 Ưu – nhược điểm
+ Đơn giản, rẻ tiền, độ chính xác khá cao
+ Cồng kềnh, dễ vỡ
+ Không cho phép đo được áp suất cao
2 – Áp kế thủy tĩnh
 Cấu tạo - nguyên lý hoạt động
2.1 – Áp kế chất lỏng chữ U
P
đo
P
kq
h
6/25/2011
10
 Ưu điểm
Đơn giản, có thể đo áp suất tới khoảng 200KPa
tùy thuộc vào độ bền ống thủy tinh và độ kín của hệ
thống
 Nhược điểm

học còn được gọi là áp kế đàn hồi
 Phân loại
+ Áp kế ống đàn hồi
+ Áp kế màng đàn hồi
+ Áp kế xiphong
3 – Áp kế cơ học (đàn hồi)
6/25/2011
11
 Áp kế ống đàn hồi một
vòng
 Nhước điểm
Thường xảy ra sự đàn hồi
trễ.
Mặt khác góc mở do đàn hồi
của ống một vòng thường nhỏ
(7 – 8
0
)nên đòi hỏi phải có cơ
cấu truyền động nhạy qua
kim chỉ thị
3.1 – Áp kế ống đàn hồi
 Áp kế ống đàn hồi
nhiều vòng
Số vòng xoắn 2 – 9; góc
mở đầu tự do có thể đến
540; nên kim chỉ thị
quay một góc rộng trên
thang đo.
3.1 – Áp kế ống đàn hồi
 Phần tử đàn hồi được sử dụng là các vật liệu đàn

F
G
F
GG
P =
+
=
21
4 – Áp kế pittong
 Cấu tạo
6/25/2011
13
 Nguyên lý
Hoạt động dựa trên nguyên lý biến đổi điện
trở. Áp suất biến đổi làm điện trở thay đổi
 Phân loại
+ Áp kế biến trở
+ Áp kế điện trở lực căng (Áp kế Tenzo)
+ Áp kế áp điện
5 – Áp kế điện
 Áp kế biến trở hoạt động dựa vào tính chất thay
đổi điện trở của một số vật liệu dưới tác dụng của
áp suất.
 Vật liệu thường dùng: chất bán dẫn, maganin,
constantan, vonfram, nikel, crom, bạch
kim,…Thực tế hay dùng mangan.
 Khi áp suất thay đổi, điện trở của maganin cũng
biến đổi theo mối quan hệ sau.
5.1 – Áp kế biến trở
).1.(

R
1
R
2
R
t
U
RA
Boọ hieồn thũ
keỏt quaỷ
Phn t cm bin o ỏp sut cao
5.2 p k in tr lc cng
R
T1
R
T1
R
B1
R
B2
R
T2
P
Yờu cu in tr lc cng
+ Vt liu ch to phi cú nhy cao.
+ H s nhit gión n chiu di nh.
+ Vt liu l dõy in tr phi cú in tr sut ln.
+ Cn phi bự nhit trong mch o.
5.2 p k in tr lc cng
Nguyờn tc hot ng:

6/25/2011
16
 Vị trí, cấu tạo của phần tử tiếp nhận có khác nhau
phụ thuộc vào loại áp suất
 Áp suất tĩnh
- Áp suất đo tại một điểm trong dòng lưu chất
không bị kích động.
- Phần tử tiếp nhận phải dịch chuyển theo hướng
dòng lưu chất, với vận tốc bằng vận tốc dòng chảy.
7.1– Cấu tạo; vị trí lắp đặt phần tử
tiếp nhận
 Yêu cầu vị trí, cấu tạo lắp đặt
- Khoan lỗ đảm bảo trục lỗ
vuông góc hướng dòng chảy
- Đường kính lỗ tiếp nhận
không nên quá lớn
+ Với khí: d  1,5mm
+ Với lỏng: d = 2  4mm
- Bề mặt khoan lỗ và thành
ống phải phẳng phiu
7.1– Cấu tạo; vị trí lắp đặt phần tử
tiếp nhận
 Áp suất toàn phần (áp suất hãm, áp suất
điểm tới hạn)
7.1– Cấu tạo; vị trí lắp đặt phần tử
tiếp nhận
 Điểm tiếp nhận áp suất và áp kế nên bố trí trên
đoạn ống thẳng - ở phía trên, hoặc hai bên
thành ống để tránh gây tắc ống dẫn áp suất
 Khi đo áp suất lưu chất có nhiệt độ cao, vận tốc

Dựa vào sự giảm tiết lưu đột ngột của dòng lưu chất.
Phương tiện đo: sự kết hợp giữa thiết bị tiết lưu và
hiệu áp kế để đo độ chênh lệch áp suất trước và sau
tiết lưu.
 Cấu tạo:
2 – lưu lượng kế có độ chênh áp
biến thiên
Chênh lệch
áp suất
Chênh lệch
áp suất
Giản đồ đo
áp suất
pCKQ 
4
_
2
1
2
4







D
d
gd

Ventury là thiết bị có tiết diện tiết lưu hình tròn
nhưng phần “miệng vào” thu hẹp dần đều, phần
giữa có dạng hình trụ, còn phần miệng loe hình
côn
2 – lưu lượng kế có độ chênh áp
biến thiên
Đầu đo áp
suất thấp
Đầu đo áp
suất cao
6/25/2011
19
 Nguyên lý:
- Dòng lưu chất chảy bao trùm qua phao hoặc con
đội và chúng luôn luôn ở trạng thái cân bằng.
- Khi phao hoặc con đội chuyển động thì tiết diện
dòng lưu chất đi qua sẽ thay đổi.
- Kết cấu của sự biến đổi tiết diện được tính toán sao
cho độ mở tiết diện với lưu lượng phụ thuộc tuyến
tính
+ rotamet
+ lưu lượng kế phao
+ lưu lượng kế pittong
3 – lưu lượng kế có độ chênh áp
không đổi
 Cấu tạo Rotamet
- Thường là ống mica hình
côn, con đội bên trong có
thể dịch chuyển được.
- Phao (con đội) có cấu tạo:

G
PPP 

6/25/2011
20
 Hoạt động Rotamet
- Lưu lượng qua rotamet được xác định qua công
thức
3 – lưu lượng kế có độ chênh áp
không đổi - Rotamet
 
skgG
d
F
PPFQ
m
/,.
596,1
2
0
210




 
sm
G
d
F

không đổi - Rotamet
1
2
3
4
 Ưu điểm
- Kết cấu đơn giản.
- Có thể đo được lưu lượng nhỏ.
- Đơn giản và dễ dàng khi đo.
- Khoảng đo tương đối rộng.
- Có thể sử dụng để đo lưu lượng của các lưu chất có
tính chất phá hủy mạnh
 Nhược điểm
- Không thích hợp đo lưu lượng dòng lưu chất nhiệt
độ cao 100
0
C, áp suất cao ( 0,5–0,6 MPa).
- Không cho phép truyền kết quả đo đi xa.
- Dễ vỡ
3 – lưu lượng kế có độ chênh áp không đổi -
Rotamet
6/25/2011
21
 Nguyên tắc hoạt động
- Lưu lượng được xác định dựa trên cơ sở vận tốc
dòng lưu chất
 Có thể phân chia thành ba loại chính
- Đo lưu lượng bằng lưu tốc kế kiểu tuabin.
- Đo lưu lượng bằng ống lưu tốc (ống đo vận tốc)
- Đo lưu lượng bằng các lưu tốc kế khác

v
gρ
P
P
TP
2
2
+=
(
)
tTP
PP
ρ
v
_
2
=
 Đo lưu lưu lượng bằng ống lưu tốc (ống
pitot)
- Đối với ống dẫn có tiết diện không đổi thì áp
suất tĩnh và áp suất toàn phần ở hai điểm gần
nhau thay đổi không đáng kể  Có thể gắn áp
kế chữ U để đo áp suất động
4 – Đo lưu lượng bằng lưu tốc kế
d  0,035D
6/25/2011
22
 Đo lưu lưu lượng bằng ống lưu tốc kế kiểu
cảm ứng điện từ
4 – Đo lưu lượng bằng lưu tốc

23
 Đo lưu lượng bằng bình định lượng trong hệ thống
hở
5 – lưu lượng kế thể tích
6
5
4
1
7
II
4
1
2
3
I
 Đo lưu lượng bằng bình định lượng trong hệ
thống kín
5 – lưu lượng kế thể tích
1
2
3
4
5
6
7 8
9
I II
 Lưu lượng kế bánh răng hình Ôvan và bánh xe
lăn
5 – lưu lượng kế thể tích

- Theo nguyên lý áp lực: mức kế màng đàn hồi,…
- Dựa trên cơ sở ứng dụng những tính chất điện:
mức kế điện dẫn và điện dung,…
1 – khái quát
 Mức kế cơ học: dựa trên lực tác dụng cơ học
của lưu chất lên phần tử cảm biến
o Mức kế phao nổi
2 – Đo mức chất lỏng
 Mức kế cơ học: dựa trên
lực tác dụng cơ học của
lưu chất lên phần tử cảm
biến
o Mức kế phao chìm: sự
thay đổi lực đẩy lên
phao. Lực đẩy tỷ lệ với
độ sâu của phao chìm
trong mực chất lỏng
2 – Đo mức chất lỏng
6/25/2011
25
 Mức kế áp lực: áp lực không khí nén qua ống hở
có một đầu nằm trong mực chất lỏng bồn chứa
2 – Đo mức chất lỏng
 Mức kế hiệu áp kế: dùng đo mức chất lỏng nằm
trong bình hở hoặc chân không
2 – Đo mức chất lỏng
-+
m
1
h

7 – Bộ điều khiển
3 – Đo mức vật liệu rời