Chương VII CƠ SỞ KỸ THUẬT ĐO
- Chất lượng sản phẩm là một yếu tố mang tính chất quyết định trong sự phát triển của
nền Cơ khí chế tạo máy. Đảm bảo chất lượng sản phẩm trong sản xuất là đảm bảo hiệu
quả kinh tế cho nền sản xuất.
- Trong quá trình chế tạo các chi tiết máy, để kiểm tra chất lượng sản phẩm cần phải đo
để đảm bảo chi tiết làm ra đạt yêu cầu kỹ thuật. Vì vậy, kỹ thuật đo là khâu không thể
thiếu được trong quá trình sản xuất.
- Việc đảm bảo chất lượng sản phẩm không đơn thuần là việc kiểm tra sản phẩm sau
khi chế tạo mà cái chính là vạch ra nguyên nhân sai hỏng ngay trong khi gia công, để có
được quy trình công nghệ hợp lí, có thể điều chỉnh quá trình gia công nhằm tạo ra sản
phẩm đạt chất lượng . Mức độ đưa thiết bị và kỹ thuật đo vào công nghệ chế tạo thể hiện
mức độ tiên tiến của nền sản xuất .
7.1 Các khái niệm cơ bản trong đo lường:
7.1.1 - Khái niệm chung
- Đo lường là việc định lượng độ lớn của đối tượng đo, dựa trên việc thiết lập quan hệ
giữa đại lượng cần đo và một đại lượng có cùng tính chất vật lý được quy định dùng làm
đơn vị đo.
- Thực chất của việc đo lường là việc so sánh đại lượng cần đo với đơn vị đo để tìm ra tỉ
lệ giữa chúng. Độ lớn của đối tượng cần đo được biểu diễn bằng trị số của tỉ lệ nhận được
kèm theo đơn vị đo dùng khi so sánh .
Ví dụ:
+) Đại lượng cần đo là X
đ
, đơn vị dùng để so sánh là W. Khi đó tỉ lệ giữa chúng là:
q
W
X
d
=
Kết quả đo sẽ biểu diễn là :X
đ

thang này không có nhiệt độ âm mà chỉ có nhiệt độ dương. Ngoài ra, sử dụng thang
Kelvin, sai số của phép đo chuẩn được giảm đi 50 lần.
c) Đơn vị đo cường độ dòng điện: Ampe (A)
+) Ampe là cường độ dòng điện một chiều chạy qua 2 dây dẫn song song dài vô hạn,
có diện tích mặt cắt nhỏ không đáng kể, được đặt trong chân không cách nhau 1m và trên
mỗi đoạn chiều dài 1m của dây dẫn xuất hiện lực tương tác bằng 2.10
-7
N.
d) Đơn vị đo thời gian: giây (s)
+) Giây bằng 9192631770 chu kì bức xạ tương ứng với sự chuyển đổi giữa 2 mức siêu
tĩnh của trạng thái cơ bản Xe-133.
+) Giây gắn liền với sự giao dộng của nguyên tử Xe. Sai số tương đối là 5.10
-11
e) Đơn vị đo cường độ ánh sáng ( Candela ).
- Candela - là cường độ ánh sáng theo một phương xác định của một nguồn phát ra bức
xạ đơn sắc có tần số 540 x 10
12
Hz và có cường độ bức xạ theo phương đó là 1/683 Oat
trên Steradian(CGPM - lần thứ 16,1979)
f) Đơn vị đo khối lượng: (Kg)
- Kilogram - là đơn vị đo khối lượng bằng khối lượng của mẫu kilogram quốc tế đặt tại
trung tâm mẫu và cân quốc tế tại Paris
g) Đơn vị đo số lượng vật chất: (Mol)
- Mol - là lượng vật chất có số phân tử (hay nguyên tử, các hạt ) bằng số nguyên tử
chứa trong
12
C với khối lượng là 0,012(kg).
78
- Các đơn vị này có thể dùng để đo tất cả các loại thông số : cơ học, nhiệt, điện, từ ánh
sáng, âm, bức xạ ion và trong lĩnh vực hoá học

V .
4
2
Π
=
h: chiều dài mẫu d: đường kính mẫu
hd
G
D
2
4
Π
=⇒
Việc chọn mối quan hệ nào đó trong các mối quan hệ có thể với thông số đo phụ thuộc
vào độ chính xác yêu cầu đối với đại lượng đo, trang thiết bị hiện có, có khả năng tìm
được hoặc tự chế tạo được. Mối quan hệ cần được chọn sao cho đơn giản, các phép đo dễ
thực hiện với yêu cầu về trang thiết bị đo ít và có khả năng thực hiện được.
79
* Cơ sở để phân loại phương pháp đo.
a. Dựa vào quan hệ giữa đầu đo và chi tiết đo chia ra: đo tiếp xúc và đo không tiếp xúc
- Đo tiếp xúc: là phương pháp đo giữa đầu đo và chi tiết đo tồn tại một áp lực gọi là áp
lực đo. Khi đo tiếp xúc, đầu đo sẽ tiếp xúc với mặt chi tiết theo đường, điểm hoặc mặt.
+) Ví dụ : khi đo bằng dụng cụ đo cơ khí quang, cơ, điện, tiếp xúc áp lực này làm
cho vị trí đo ổn định, vì thế kết quả đo tiếp xúc rất ổn định.
+) Tuy nhiên do tồn tại áp lực đo mà khi đo tiếp xúc không tránh khỏi sai số đo do các
biến dạng có liên quan tới áp lực đo gây ra. Đặc biệt khi đo các chi tiết là vật liệu mềm, dễ
biến dạng hoặc hệ đo kém cứng vững.
- Đo không tiếp xúc: là phương pháp đo không có áp lực đo giữa yếu tố đo và bề mặt đo
Ví dụ : máy đo biên dạng Project Profile, kính hiển vi, ốp ti mét
+) Do không tồn tại áp lực đo nên khi đo bề mặt chi tiết không bị biến dạng hoặc bị

định được trực tiếp từ chỉ số của dụng cụ đo mà nó có quan hệ với một hay nhiều đại
lượng đo trực tiếp theo hàm có dạng: y = f(x
1
,x
2
,x
n
)
Trong đó: y là đại lượng cần tìm
x
1
,x
2
, ,x
n
: các đại lượng đo trực tiếp.
Ví dụ: đo 2 cạnh của một tam giác vuông rồi sử dụng định lý Pitago để tính ra cạnh huyền,
xác định góc
+) Phương pháp đo gián tiếp thông qua các mối quan hệ toán học hoặc vật lý giữa đại
lượng được đo và đại lượng cần đo là phương pháp đo phong phú, đa dạng và hiệu quả.
Tuy nhiên, nếu hàm quan hệ càng phức tạp thì độ chính xác đo càng thấp vì việc tính toán,
xử lý kết quả đo và độ chính xác đo phụ thuộc rất lớn vào việc lựa chọn mối quan hệ này
d. Ngoài ra trong đánh giá và kiểm tra sản phẩm chia ra: đo từng phần và đo tổng hợp.
- Phương pháp đo từng phần: là phương pháp tiến hành đo riêng rẽ từng yếu tố, sau đó
phối hợp các yếu tố đó lại mới xác định được chi tiết đó có đạt được yêu cầu hay không
Ví dụ : đo đường kính trung bình, bước răng, góc của răng rồi kết hợp kết quả đó lại
mới xác định được đường kính trung bình của răng có nằm trong phạm vi giới hạn điều
chỉnh hay không .
+) Phương pháp đo từng phần sử dụng khi kiểm nghiệm sản phẩm và tìm nguyên nhân
gây ra phế phẩm.

∏
=
=×××=
n
i
in
KKKKK
1
21

4/ Độ nhạy giới hạn
ε
.
- Là chuyển vị nhỏ nhất ở đầu vào còn gây ra được chuyển vị ở đầu ra ổn định và quan
sát được. Khi ε càng bé thì độ chính xác đo được càng cao.
5/ Độ biến động chỉ thị .
- Là phạm vi dao động của chỉ thị khi đo lặp lại cùng 1 giá trị đo trong cùng 1 điều kiện
đo
∆
bd
= x
max
- x
min
x
max
, x
min
: giá trị chỉ thị lớn nhất và nhỏ nhất trong n lần đo lặp lại.
6/ Phạm vi đo:

- Kiểm tra yếu tố: việc kiểm tra
thực hiện riêng đối với một thông số,
thường là thông số quan trọng ảnh hưởng chính tới chất lượng sản phẩm. Ngoài ra, trong
nghiên cứu độ chính xác khi gia công để hợp lí hóa quy trình công nghệ, vạch ra nguyên
nhân sai hỏng thì cần kiểm tra yếu tố mà thông số kiểm tra chính là yếu tố của nguyên
công đang thực hiện.
- Kiểm tra tổng hợp: là phương pháp kiểm tra đồng thời sự ảnh hưởng của các yếu tố
tới chất lượng chung của sản phẩm. Phương pháp này thường được áp dụng khi thu nhận
sản phẩm.
Ví dụ: với chi tiết ren, khi gia công có thể kiểm tra đường kính trung bình, đó là kiểm
tra yếu tố. Khi chi tiết đã gia công có thể kiểm tra ăn khớp bằng cách cho ăn khớp với đai
ốc, đó là kiểm tra tổng hợp.
7.2 - Các nguyên tắc cơ bản trong đo lường:
1/ Nguyên tắc ABBE
- Khi thiết kế phương án sơ đồ nguyên tắc đo kích thước mẫu và kích thước đo có thể
đặt song song hoặc nối tiếp nhau.
83
- Nguyên tắc ABBE phát biểu rằng: “ Khi kích thước đo và kích thước mẫu nằm trên
một đường thẳng thì kết quả đo đạt độ chính xác cao nhất”.
- Khi đo khe hở khâu dẫn đầu đo di động dưới tác dụng của áp lực đo và các biến dạng
tế vi dưới tác dụng của áp lực đo chính là nguyên nhân gây ra sai số đo.
S
L
δ
KÝch th
¦
íc mÉu
KÝch th
¦
íc ®o

α
) ≈ l
2
2
α
∆
.
Với l là chiều dài đo. Nhận thấy ∆
2
<< ∆
1
.
Ví dụ: Thước cặp là dụng cụ đo không theo ABBE.
Panme là dụng cụ đo theo ABBE.
2/ Nguyên tắc xích truyền ngắn nhất.
- Mỗi khâu, mỗi khớp tham gia trong xích truyền kích thước, từ kích thước đo lên tới
kích thước mẫu để so sánh bản thân đều mang sai số công nghệ nhất định. Do đó nếu số
khâu tham gia vào xích truyền kích thước càng nhiều thì sai số tích lũy càng tăng làm sai
số phép đo càng lớn, độ chính xác của phép đo càng thấp.
- Để đạt được độ chính xác cao, máy đo và dụng cụ đo cần được thiết kế đảm bảo tỷ số
truyền với số khâu là ít nhất. Đối với sơ đồ nguyên tắc đo, sao cho số khâu thành phần
tham gia vào chuỗi kích thước để giải ra kích thước đo là ít nhất.
Ví dụ: có 3 phương án để đo khoảng cách tâm L:
84
PA I: L = L
1
+
2
21
DD +

cụ thể:
+) Độ chính xác phương tiện đo hợp lí.
+) Dễ điều chỉnh, gá đặt, thao tác, về cơ khí hóa, tự động hóa, đo hàng loạt với năng
xuất cao.
+) Yêu cầu bậc thợ điều chỉnh và thao tác trung bình.
+) Chu kỳ điều chỉnh đo, sửa chữa dài.
+) Thiết bị đo đơn giản, rẻ tiền, dễ kiếm, dễ chế tạo.
* Trong thực tế, không phải bao giờ cũng thỏa mãn đồng thời cả 4 nguyên tắc trên. Cần
căn cứ vào các điều kiện, các yêu cầu kỹ thuật riêng và chức năng cụ thể mà có thể đặc
biệt coi trọng nguyên tắc nào đó.
85
7.3 -Xử lý tín hiệu đo:
7.3.1 - Mục đích, yêu cầu
7.3.2 - Các đặc trưng cơ bản của mạch đo và các loại mạch đo
1/ Khái niệm:
- Mạch đo lường là thiết bị kỹ thuật làm nhiệm vụ biến đổi, xử lý thông tin, tính toán
phối hợp các tin tức với nhau trong một hệ vật lý thống nhất.
- Có thể coi mạch đo như một khâu tính toán, thực hiện các phép tính đại số trên sơ đồ
mạch nhờ vào kỹ thuật điện tử theo yêu cầu kỹ thuật của thiết bị đo.
2/ Các đặc trưng cơ bản của mạch đo:
* Chức năng và phạm vi làm việc:
- Trong các hệ thống đo lường - điều khiển mọi quá trình đều được đặc trưng bởi các
biến trạng thái như: lực, áp suất, vận tốc, nhiệt độ Các biến trạng thái này thường là các
đại lượng không điện. Chức năng của các mạch đo là tiếp nhận thông tin, tính toán, xử lý
sự biến thiên các biến trạng thái của các quá trình.
W(t)
X(t)
Y(t)

- Sơ đồ trên thể hiện quan hệ giữa đầu vào với đầu ra và khả năng thực hiện của chúng.

=
/
/
trong đó: - γ
W
: sai số tương đối của hàm truyền đạt
86
- γ
θ
: độ biến động của các yếu tố tác động tới mạch đo.
Khi đó sai số ở đầu ra là:
∆Y = γ
W
. W . X
b/ Sai số do sự kết hợp các đại lượng vào:
- Nếu một mạch đo có nhiều đại lượng vào thì có sự kết hợp với nhau do vậy sai số là
tổng của các sai số:
∆( x
1
± x
2
) = ∆x
1
± ∆x
2
- Sai số tương đối của tích hai đại lượng bằng tổng sai số tương đối của chúng:
2121
2
2
1

=
γ
trong đó - P: công suất tiêu thụ ở đầu vào của mạch đo
- P
max
: công suất cực đại của khâu trước.
- Khi tính toán sai số này được cộng thêm sai số của khâu trước nó.
- Ngược lại, ở đầu ra của mạch đo cần phải để cho công suất ra là lớn nhất: P
ra
= P
t
( P
t
-
công suất của tải). Khi đó sai số xác định theo công thức:
ra
tra
ra
P
PP
−
=
γ
- Ứng với trường hợp tải biến thiên thì P
t
được thay bởi công suất tải định mức P
tN
87
3/ Các loại mạch đo:
- Theo chức năng của mạch đo mà ta có thể phân thành:

mạch đo để tăng độ nhạy, độ chính xác của thiết bị đo và hệ thống đo.
7.3.3 - Các bộ biến đổi tương tự - số A/D, biến đổi số - tương tự D/A
7.3.2.1 - Các bộ chuyển đổi tương tự - số A/D(Analog - Digital Convertor)
1/ Nguyên lý của các bộ biến đổi A/D:
88
- Trong kỹ thuật đo lường khi sử dụng các dụng cụ đo chỉ thị số hay đưa tín hiệu đo vào
máy tính, phải có sự biến đổi của tín hiệu cần đo Analog thành các số tỉ lệ với nó. Thiết bị
thực hiện nhiệm vụ đó là mạch chuyển đổi tương tự - số (A/D).
Có 3 phương pháp thực hiện khác nhau về nguyên tắc:
a) Phương pháp song song: điện áp vào đồng thời so sánh với n điện áp chuẩn và xác
định chính xác xem nó đang nằm ở giữa hai mức nào. Kết quả cho ra có một bậc của tín
hiệu xấp xỉ. Với phương pháp này có giá thành cao vì bởi vì mỗi một số cần phải có một
bộ so sánh. Ưu điểm chính của phương pháp là cho kết quả nhanh.
b) Phương pháp trọng số: việc so sánh diễn ra cho từng bit của số nhị phân. Cách so
sánh thực hiện như sau: đầu tiên xác định điện áp vào có vượt điện áp chuẩn của bit già
hay không. Nếu vượt thì kết quả cho giá trị "1" và lấy điện áp vào trừ đi điện áp chuẩn.
Phần dư đem so sánh với các bit trẻ lân cận Vì vậy có bao nhiêu bit trong một số nhị
phân thì cần bấy nhiêu bước so sánh và bấy nhiêu điện áp chuẩn.
c) Phương pháp số: trong trường hợp này người ta kể đến số lượng các tổng số điện áp
chuẩn của các bit trẻ để diễn đạt điện áp vào. Nếu số lượng cực đại dùng để mô tả bằng n
thì do đó cũng cần tối đa là n bước để nhận được kết quả. Đây là phương pháp đơn giản,
kinh tế nhưng cho kết quả chậm.
2/ Các bộ chuyển đổi A/D:
a/ Các bộ chuyển đổi A/D trong công nghiệp
Bộ biến đổi A/D 3
2
1
digit MC 14433 sản xuất theo công
nghệ CMOS có đầu vào là điện áp một chiều (DC) còn đầu ra là số dưới dạng mã BCD
với 3

b/ Chuyển đổi A/D sử dụng bộ vi xử lí.
- Sử dụng bộ vi xử lí (µP) để chế tạo các bộ biến đổi A/D tạo cho ta thực hiện được
những chức năng mới. Khảo sát chuyển đổi A/D có sử dụng bộ vi xử lí 8 bit 8080.
φ
φ
3
4
5
C©n b»ng
- Thiết bị chương trình hóa 8255 điều khiển sự làm việc của µP trung tâm 8080. Từ bộ
vi xử lí này qua bộ vào ra IC 8228 (bộ khuyếch đại 2 chiều) thông tin dưới dạng mã được
90
đưa đến bộ chuyển đổi ngược D/A loại AD 7520. Điện áp ra của bộ chuyển đổi D/A sẽ
đưa đến bộ so sánh IC LM 119.
- Ở đầu vào thứ 2 của bộ so sánh, tín hiệu Analog cần biến đổi U
V
được đưa vào. Ở đầu
ra của bộ so sánh có tín hiệu 1 (hay là 0) được đưa đến bộ chương trình hóa để tích lũy
cho đến khi đạt đến tập hợp mã 8 bit tương đương với điện áp vào U
V
.
- Sau khi tạo ra được mã,
µ
P sẽ đưa nó vào thanh nhớ. Một chu kỳ chiếm khoảng thời
gian 833
µ
s/từ. Hệ thống đồng bộ được thực hiện từ IC 8224 (clock) là máy phát xung ổn
định tần số bằng thạch anh.
- Những chức năng mới mà bộ chuyển đổi A/D này có thể thực hiện: tìm các giá trị cực
đại hoặc cực tiểu của tín hiệu vào, rời rạc hóa theo thời gian, cộng các tín hiệu, so sánh các

ra
=
)248(
.
0123
0
zzzz
R
RU
Nchuan
+++−
Nếu khóa nào mở (tương ứng với mức "0") thì z
i
tương ứng sẽ bằng 0.
- Để tăng số bit của số nhị phân người ta sẽ đấu song song
một số lượng tương ứng các điện trở
16
1
R
0
,
32
1
R
0

- Các điện trở tương ứng với các bit già sẽ yêu cầu độ chính
xác nghiêm ngặt hơn cả bởi vì sự sai lệch dòng điện trong chúng không cho phép vượt quá
dòng tương ứng với các bit trẻ. Vì vậy sai số của điện trở tương ứng với bit 2
n

R
RRR
RR
15
1
8
//
4
//
2
// ==
- Thực tế có thể kết hợp giữa ma trận điện trở và khóa đảo chiều để thực hiện các bộ
biến đổi D/A
2/ Các bộ chuyển đổi D/A:
- Trong công nghiệp đã sản xuất các bộ chuyển đổi D/A dùng các khóa điện tử theo
công nghệ CMOS có độ tác động nhanh trung bình đến 2 MHz có công suất tiêu thụ thấp
và không cần phải có thiên áp.
- Khi số bit nhỏ có thể sử dụng theo phương pháp lấy tổng các dòng trọng số. Các khóa
z
i
là các khóa điện tử. Điện áp nguồn nuôi là điện áp chuẩn.
- Trong thực tế với các số bit lớn hơn người ta thường sử dụng các ma trận điện trở kết
hợp với các khóa CMOS đảo chiều.
ra
U
2
T
T
1
U

khoảng từ (-10V ÷ +10V)
7.3.4 - Ghép nối hệ thống đo lường với máy tính
- Trong các hệ thống đo và thu thập dữ liệu, các tín hiệu sau cảm biến được chuẩn hóa
và biến đổi thành tín hiệu số nhờ bộ chuyển đổi A/D sau đó được đưa vào máy tính để xử
lý và thể hiện kết quả đo hoặc điều khiển. Khi ghép nối với máy tính ta có thể thực hiện
theo các cách sau:
* Ghép nối trực tiếp qua cổng song song hoặc nối tiếp
* Dùng Card ghép nối qua rãnh cắm ISC, PIC
1/ Ghép nối qua cổng song song:
- Đây là ổ cắm 25 chân ở phía sau máy tính dùng để nối máy in với máy tính và sử
dụng máy tính vào mục đích đo lường và điều khiển.
- Qua cổng này, dữ liệu được truyền đi song song với tốc độ truyền đạt đến mức khá cao
- Tất cả đường dẫn của cổng này đều tương thích TTL tức là chúng đều cung cấp một
mức điện áp nằm giữa 0 và 5V nên mức điện áp đưa vào không được quá lớn. Sơ đồ và
cách sắp xếp các chân của ổ cắm như hình vẽ.
93
- Trong ổ cắm song song gồm có 17 đường dẫn trong đó có 5 đường dẫn vào và 12
đường dẫn ra vì vậy khi sử dụng với mục đích đo lường điều khiển người ta lắp thêm một
mạch phụ.
2/ Cổng nối tiếp RS232:
- Cổng nối tiếp RS232 là giao diện phổ biến và còn được gọi là cổng COM. Cổng nối
tiếp RS232 sử dụng rất thuận tiện để đo lường và điều khiển.
- Các dữ liệu được truyền qua cổng RS232 theo dạng nối tiếp nghĩa là các bit dữ liệu
gửi đi nối tiếp nhau theo một đường dẫn. Ưu điểm của loại này là có thể truyền số liệu với
khoảng cách lớn do ít bị nhiễu. Nó cho phép tạo ra giao tiếp điểm giữa hai máy tính khi
trao đổi thông tin với nhau và thành viên thứ ba không tham gia vào được.
- Sơ đồ bố trí chân của RS232 ở máy tính PC như hình vẽ.
1 13
14 25 96
5

- Thông thường khi ghép nối với máy tính qua rãnh cắm người ta sử dụng vi mạch ghép
nối 8255 gắn trên tấm Card cắm thêm vào máy tính PC để thu thập số liệu đo lường, xuất
và nhập dữ liệu số và điều khiển quá trình biến đổi A/D
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20 21
22
23
24
25
26
27
28

PB2 PB3
PB4
PB5
PB6
PB7
+5V
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
Reset
/ WR
PA7
PA6
PA5
PA4
- Vi mạch 8255 có 40 chân như hình vẽ trong đó có 24 đường dẫn vào/ra được xếp
thành 3 cổng song song A,B và C. Qua một thanh ghi điều khiển, người sử dụng sẽ xác
định loại hoạt động và cổng nào cần được sử dụng vào hoặc ra.
7.4 - Các cảm biến trong đo lường:
7.4.1 - Khái niệm chung
- Trong các hệ thống đo lường - điều khiển, mọi quá trình đều được đặc trưng bởi các
biến trạng thái. Các biến trạng thái này thường là các đại lượng không điện như: nhiệt độ,
áp suất, lưu lượng, tốc độ, di chuyển
- Để thực hiện quá trình đo lường - điều khiển cần phải thu thập thông tin, đo đạc, theo
dõi sự biến thiên của các biến trạng thái của quá trình thực hiện chức năng trên là các thiết

đặc tính cơ bản sau:
1/ Phải xét tới khả năng có thể thay thế các chuyển đổi. Tức là khi chế tạo một loại
chuyển đổi, phải xét tới khả năng chế tạo nhiều chuyển đổi với các đặc tính như nhau cho
trước. Do vậy có thể thay thế khi hư hỏng mà không mắc phải sai số.
2/ Chuyển đổi phải có đặc tính đơn trị, nghĩa là với đường cong hồi phục của chuyển
đổi ứng với một giá trị X ta chỉ nhận được một giá trị Y mà thôi.
3/ Đường cong của chuyển đổi phải ổn định, nghĩa là không thay đổi theo thời gian.
4/ Tín hiệu ra của chuyển đổi phải tiện cho việc kết nối vào dụng cụ đo, hệ thống đo
và máy tính.
5/ Đặc tính quan trọng của cảm biến là sai số:
+) Sai số cơ bản: của chuyển đổi là sai số gây ra do phương pháp chuyển đổi, sự không
hoàn thiện của cấu trúcvà công nghệ chế tạo.
96
+) Sai số phụ là sai số gây ra do sự biến động của điều kiện bên ngoài khác với điều
kiện tiêu chuẩn.
- Để nâng cao độ chính xác của phép đo hay dụng cụ đo, người ta cố gắng nâng cao độ
chính xác của các chuyển đổi sơ cấp vì đây chính là khâu cơ bản nhất trong thiết bị đo, mà
độ chính xác của nó phụ thuộc rất nhiều vào bản chất vật lý của chuyển đổi.
6/ Độ nhạy:
là một đặc tính quan trọng, có tác dụng quyết định cấu trúc của mạch đo để đảm bảo
cho phép đo có thể nhạy với những biến động nhỏ của đại lượng đo.
7/ Đặc tính động của chuyển đổi:
khi cho tín hiệu vào chuyển đổi thường xuất hiện quá trình quá độ. Quá trình này nhanh
hay chậm phụ thuộc vào dạng chuyển đổi. Đặc tính này gọi là độ tác động nhanh.
8/ Sự tác động ngược trở lại của chuyển đổi lên đại lượng đo làm thay đổi nó và tiếp
đến là gây ra sự thay đổi của tín hiệu ở đầu ra của chuyển đổi.
9/ Kích thước của chuyển đổi cần được hạn chế. Như vậy sẽ thuận tiện cho việc đưa
đầu đo vào những nơi hẹp, nhỏ và nâng cao độ chính xác của phép đo.
* Phân loại cảm biến:
- Theo đại lượng vào và ra bao gồm:


7.4.2 - Cảm biến khí nén (chuyển đổi khí nén)
- Nguyên tắc của chuyển đổi khí nén là dựa trên sự thay đổi kích thước làm thay đổi áp
suất, lưu lượng của dòng khí trên quan hệ kích thước với các thông số về lưu lượng của
dòng khí đã xác định.
- Dụng cụ đo bằng khí nén có độ chính xác cao, miền làm việc rộng, đơn giản, dễ chế
tạo và có thể đo được các bề mặt và kích thước mà các dụng cụ cắt không đo được. Tỷ số
truyền của hệ thống có thể đạt từ 5.10
3
÷ 10
4
.
* Ví dụ:
1/ Đo kích thước lỗ bằng khí nén:
- Áp suất dư H = const chảy qua đầu phun
vào d
1
= const rồi chảy qua lỗ cần đo d
2
gọi
là đầu phun đo. Khi đó áp đo h chỉ phụ
thuộc vào h được xác định theo công thức:
4
1
2
1





( )
K
1
β
K
-
+
x(t)
K,
β −
hÖ sè biÕn ®æi
H
h
d
1
2
d
k
h
d

=
2
Vi k: t s truyn ca h thng.
7.4.3 - Cm bin in cm (chuyn i in cm)
1- Cu to: chuyn i in cm lm vic trờn nguyờn lý in t trng. i lng
khụng in cn o lm thay i in cm ca chuyn i hay t thụng hoc t thm
ca lừi thộp. Cu to ca chuyn i l mt cuụn dõy cun trờn mt lừi thộp cú khe h
khụng khớ. Thụng s ca nú thay i di tỏc ng ca i lng vo X
V

thay i. in cm cú th thay i do tit din khe h khụng khớ thay i hoc do tn hao
dũng in xoỏy di tỏc ng ca i lng o X
V

- Nu b qua in tr thun ca cun dõy v tr t ca lừi thộp ta cú:

à

sW
R
W
L
0
22
==
trong ú: W - s vũng ca cun dõy
R

=
s
0
à

- t tr ca khe h khụng khớ
99
δ - khe hở không khí
µ
0
- độ từ thẩm của không khí
s - tiết diện thực của khe hở không khí

2
0
0
0
1.






∆
+
−=
∆
∆
=
δ
δ
δ
δ
δ
L
L
S
+) Khí δ = const và tiết diện s thay đổi:
0
0
S
L

==
- Độ nhạy tương đối của tổng trở khi tính tổng trở Z khi δ thay đổi:
2
0
0
0
'
1
1
/
/






∆
+
−=
∆
∆
=
δ
δ
δδ
δ
ZZ
S
Z

- Cảm biến quang điện thực chất là các linh kiện quang điện, chúng thay đổi tính chất khi
có ánh sáng thích hợp chiếu vào bề mặt của chúng. Bao gồm các loại sau:
1- Tế bào quang dẫn (quang điện trở):
* Nguyên lý làm việc: là sự phụ thuộc của điện trở vào thông lượng bức xạ và phổ bức
xạ đó.
- Tế bào quang dẫn là cảm biến quang điện có độ nhạy cao. Cơ sở vật lý của tế bào
quang dẫn là hiện tượng quang dẫn do hiệu ứng quang điện trong. Đó là hiện tượng giải
phóng các hạt tải điện trong vật liệu dưới tác dụng của ánh sáng làm tăng mật độ dẫn điện
của vật liệu
* Vật liệu: cảm quang thường được chế tạo bằng các bán dẫn đa tinh thể đồng nhất hoặc
đơn tinh thể, bán dẫn riêng hoặc pha tạp như:
+) Đa tinh thể: Sds, CdSe, Pbs,PbTe
+) Đơn tinh thể: Ge, Si tinh khiết hoặc pha tạp như: Au, Cu, Sb, SbIn
* Các tính chất của cảm biến quang dẫn:
- Khi chiếu sáng điện trở của cảm biến giảm rất nhanh
- Điện trở sáng của tế bào quang dẫn phụ thuộc vào thông lượng ánh sáng được biểu
diễn bằng biểu thức: R
S
= a.φ
-
γ
trong đó: a - hệ số phụ thuộc vào vật liệu, nhiệt độ và phổ bức xạ ánh sáng
γ - hệ số có giá trị từ 0,5 ÷ 1
- Độ nhạy: độ nhạy của phổ tế bào quang dẫn được định nghĩa theo biểu thức:
)(
)(
λφ
λ
∆
∆