(NB) Giáo trình Thực hành đo lường điện lạnh gồm 6 bài đề cập đến những thiết bị đo lường như: nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, lưu lượng, các dụng cụ đo điện như đo vôn, ampe, điện trở giúp sinh viên nắm rõ lý thuyết và thao tác thực hành chuẩn và chính xác.
NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐO LƯỜNG
Định nghĩa và phân loại phép đo
1.1 Định nghĩa về đo lường: Đo lường là hành động cụ thể thực hiện bằng công cụ đo lường để tìm trị số của một đại lượng chưa biết biểu thị bằng đơn vị đo lường
Kết quả đo lường là giá trị bằng số của đại lượng cần đo A X nó bằng tỷ số của đại lƣợng cần đo X và đơn vị đo X o o
Ví dụ: Ta đo đƣợc U = 50 V thì có thể xem là U = 50 u
Kết quả đo lường là 50, với u là đơn vị đo lường Mục đích của việc đo lường là xác định một lượng chưa biết, trong khi đối tượng đo lường là lượng trực tiếp được đo để tính toán và tìm ra lượng chưa biết đó.
Ví dụ: S = a.b mục đích là m 2 còn đối tƣợng là m
1.2.1 Đo trực tiếp: là đem lƣợng cần đo so sánh với lƣợng đơn vị bằng dụng cụ đo hay đồng hồ chia độ theo đơn vị đo
Các phép đo trực tiếp:
- Phép đọc trực tiếp: đo chiều dài bằng mét, đo dòng điện bằng ampe mét, đo điện áp bằng vôn mét, đo nhiệt độ bằng nhiệt kế…
- Phép chỉ không: đem lƣợng chƣa biết cân bằng với lƣợng đo đã biết và khi có cân bằng thì đồng hồ chỉ không
Ví dụ: cân, đo điện áp
- Phép trùng hợp: theo nguyên tắc của thước cặp để xác định lượng chưa biết
- Phép thay thế: lần lƣợt thay đại lƣợng cần đo bằng đại lƣợng đã biết
Ví dụ: Tìm R chƣa biết nhờ thay điện trở đó bằng một hộp R đã biết mà giữ nguyên I và U
- Phép cầu sai: dùng một đại lượng gần nó để suy ra đại lượng cần tìm (thường để hiệu chỉnh các dụng cụ đo độ dài)
Lượng cần đo được xác định thông qua các phép tính dựa trên mối quan hệ hàm đã biết với các lượng đo trực tiếp liên quan Phương pháp này thường được ưa chuộng hơn so với đo trực tiếp, vì đo gián tiếp dễ mắc sai số và là tổng hợp của các sai số trong phép đo trực tiếp.
Ví dụ : đo diện tích , đo công suất
Để xác định mối quan hệ giữa các đại lượng chưa biết và các đại lượng đo trực tiếp, cần tiến hành đo nhiều lần dưới các điều kiện khác nhau Qua đó, chúng ta có thể tìm ra các đại lượng chưa biết một cách chính xác.
Ví dụ :đã biết qui luật giản nở dài do ảnh hưởng của nhiệt độ là:
Để xác định các hệ số α, β và chiều dài ban đầu L0 của vật, ta có thể đo trực tiếp chiều dài ở nhiệt độ t, ký hiệu là Lt Bằng cách thực hiện ba lần đo ở các nhiệt độ khác nhau, chúng ta sẽ thu được một hệ ba phương trình Từ hệ phương trình này, có thể tính toán và xác định các đại lượng chưa biết.
Những tham số đặc trƣng cho phẩm chất của dụng cụ đo
2.1 Lý thuyết về những tham số đặc trƣng cho phẩm chất của dụng cụ đo:
Dụng cụ đo lường rất đa dạng về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và công dụng Chúng được phân chia thành hai loại chính: vật đo và đồng hồ đo.
Vật đo là những biểu hiện cụ thể của đơn vị đo, chẳng hạn như quả cân, mét và điện trở tiêu chuẩn Đồng hồ đo là các dụng cụ cần thiết để thực hiện quá trình đo lường, có thể sử dụng độc lập hoặc kết hợp với vật đo.
Đồng hồ có nhiều loại với cấu tạo và nguyên lý làm việc khác nhau Tuy nhiên, mọi đồng hồ đều bao gồm ba bộ phận chính: bộ phận nhạy cảm, bộ phận chỉ thị và bộ phận trung gian, mỗi bộ phận đều có tác dụng quan trọng trong việc hoạt động của đồng hồ.
Bộ phận nhạy cảm, hay còn gọi là đồng hồ sơ cấp, là phần thiết bị tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp với đối tượng cần đo Khi bộ phận nhạy cảm hoạt động độc lập và tiếp xúc trực tiếp với đối tượng, nó được xác định là đồng hồ sơ cấp.
+ Bộ phận chỉ thị đồng hồ : (Đồng hồ thứ cấp) căn cứ vào tín hiệu của bộ phận nhạy cảm chỉ cho người đo biết kết quả
Phân loại theo cách nhận đƣợc lƣợng bị đo từ đồng hồ thứ cấp
+ Đồng hồ so sánh: Làm nhiệm vụ so sánh lƣợng bị đo với vật đo Lƣợng bị đo đƣợc tính theo vật đo
Ví dụ : cái cân, điện thế kế
+ Đồng hồ chỉ thị: Cho biết trị số tức thời của lƣợng bị đo nhờ thang chia độ, cái chỉ thị hoặc dòng chữ số
Hình 1.1: Thang đo chỉ thị và số
Đồng hồ tự ghi là thiết bị ghi lại giá trị tức thời của đại lượng đo trên giấy dưới dạng đường cong f(t) theo thời gian Chúng có khả năng ghi liên tục hoặc gián đoạn, tuy nhiên độ chính xác thường kém hơn so với đồng hồ chỉ thị Một băng của đồng hồ tự ghi có thể hiển thị nhiều chỉ số khác nhau.
Đồng hồ kiểu tín hiệu là loại đồng hồ có bộ phận chỉ thị phát ra tín hiệu, có thể là ánh sáng hoặc âm thanh, khi giá trị đo đạt đạt đến một ngưỡng nhất định.
Phân loại theo các tham số cần đo:
+ Đồng hồ đo áp suất: áp kế - chân không kế
+ Đồng hồ đo lưu lượng: lưu lượng kế
+ Đồng hồ đo nhiệt độ: nhiệt kế, hỏa kế
+ Đồng hồ đo mức cao: đo mức của nhiên liệu, nước
+ Đồng hồ đo thành phần vật chất: bộ phân tích
2.2 Những tham số đặc trƣng cho phẩm chất của dụng cụ đo:
2.2.1 Sai số và cấp chính xác của dụng cụ đo:
Không thể có một đồng hồ đo lý tưởng hoàn hảo để xác định chính xác giá trị thực của tham số cần đo Nguyên nhân là do nguyên tắc đo lường và cấu trúc của đồng hồ không thể đạt đến sự hoàn thiện tuyệt đối.
Gọi giá trị đo đƣợc là : A đ
Còn giá trị thực là : A t
Sai số tuyệt đối : là độ sai lệch thực tế δ = Ad - At
Các loại sai số định tính: Trong khi sử dụng đồng hồ người ta thường để ý đến các loại sai số sau
Sai số cho phép là mức sai số tối đa cho phép đối với bất kỳ vạch chia nào của đồng hồ, nhằm đảm bảo đồng hồ duy trì đúng cấp chính xác theo các tiêu chuẩn kỹ thuật quy định.
+Sai số cơ bản: là sai số lớn nhất của bản thân đồng hồ khi đồng hồ làm việc bình thường, loại này do cấu tạo của đồng hồ
+Sai số phụ: do điều kiện khách quan gây nên
Trong các công thức tính sai số ta dựa vào sai số cơ bản còn sai số phụ thì không tính đến trong các phép đo
Với: X: độ chuyển động của kim chỉ thị (m, độ…)
A: độ thay đổi của giá trị bị đo
- Tăng độ nhạy bằng cách tăng hệ số khuếch đại
- Giá trị chia độ bằng 1/s = C: gọi là hằng số của dụng cụ đo
Là độ lệch lớn nhất giữa các sai số khi đo nhiều lần 1 tham số cần đo ở cùng điều kiện đo lường nd max dm A
Chú ý: biến sai số chỉ của đồng hồ không đƣợc lớn hơn sai số cho phép của đồng hồ
Mức độ biến đổi nhỏ nhất của tham số cần đo là chỉ số mà tại đó cái chỉ thị bắt đầu hoạt động Chỉ số của hạn không nhạy thường nhỏ hơn sai số cơ bản.
Sơ lược về sai số đo lường
3.1 Khái niệm về sai số đo lường:
Trong quá trình đo lường, giá trị thu được từ người xem thường không hoàn toàn chính xác so với giá trị thực của tham số cần đo, và sự chênh lệch này được gọi là sai số đo lường Dù có sử dụng các công cụ đo lường tinh vi và thực hiện các bước đo lường cẩn thận, sai số vẫn không thể loại bỏ hoàn toàn, vì không có công cụ nào hoàn hảo và điều kiện đo lường luôn có sự biến đổi Do đó, việc thừa nhận sự tồn tại của sai số đo lường là cần thiết, và người ta tìm cách hạn chế sai số trong một phạm vi chấp nhận được, đồng thời sử dụng các phương pháp tính toán để đánh giá sai số và kết quả đo lường.
Người làm công tác đo lường và thí nghiệm cần nắm vững các đại lượng sai số và nguyên nhân gây ra chúng Việc hiểu rõ sai số sẽ giúp họ tìm ra các biện pháp khắc phục hiệu quả, từ đó giảm thiểu ảnh hưởng của sai số đối với kết quả đo lường.
3.2 Sơ lược về các sai số đo lường:
Trong quá trình đo lường, sai số nhầm lẫn có thể phát sinh từ việc người thực hiện đọc sai, ghi chép sai, thao tác sai hoặc tính toán sai Để giảm thiểu những sai số này, việc tiến hành đo lường một cách cẩn thận và chính xác là rất quan trọng.
Trong thực tế, số đo có thể bị xem là có sai số lớn khi sai số nhầm lẫn vượt quá 3 lần sai số trung bình của nhiều lần đo tham số cần thiết.
Sai số hệ thống thường xảy ra do việc sử dụng đồng hồ đo không đúng cách, do khuyết điểm của đồng hồ hoặc do điều kiện đo lường không phù hợp, đặc biệt là khi thiếu hiểu biết về tính chất của đối tượng đo Trị số của sai số hệ thống thường cố định hoặc biến đổi theo quy luật, vì những nguyên nhân gây ra nó cũng có tính chất tương tự Để loại bỏ sai số hệ thống trong số đo, chúng ta có thể tìm các trị số bổ chính hoặc sắp xếp quá trình đo lường một cách hợp lý Nếu phân loại theo nguyên nhân, sai số hệ thống có thể được chia thành nhiều loại khác nhau.
Sai số công cụ: Ví dụ : - Chia độ sai - Kim không nằm đúng vị trí ban đầu - tay đòn của cân không bằng nhau
Sai số của đồng hồ có thể xảy ra khi không tuân thủ quy định sử dụng, chẳng hạn như đặt đồng hồ ở những vị trí chịu ảnh hưởng của nhiệt độ hoặc từ trường, hoặc không bố trí đồng hồ đúng cách.
Sai số do chủ quan của người xem đo Ví dụ : Đọc số sớm hay muộn hơn thực tế, ngắm đọc vạch chia theo đường xiên
Sai số do phương pháp : Do chọn phương pháp đo chưa hợp lý, không nắm vững phương pháp đo
Sai số ngẫu nhiên là những sai số không thể tránh khỏi, phát sinh từ sự không chính xác do các yếu tố hoàn toàn ngẫu nhiên.
Nguyên nhân của sai số ngẫu nhiên trong đo lường xuất phát từ những biến đổi nhỏ không liên quan đến nhau, xảy ra mà không thể dự đoán trước Do đó, việc tính toán trị số của sai số này là cần thiết, thay vì cố gắng tìm kiếm và loại bỏ các nguyên nhân gây ra nó.
ĐO LƯỜNG ĐIỆN
Khái niệm chung – các cơ cấu đo điện thông dụng
Đo lường điện là quá trình xác định các đại lượng vật lý của dòng điện thông qua việc sử dụng các dụng cụ đo lường như Ampe kế, Vôn kế, Ohm kế, Tần số kế và công tơ điện.
Vai trò : Đo lường điện đóng vai trò rất quan trọng đối với nghề điện dân dụng vì những lý do đơn giản sau :
Nhờ dụng cụ đo lường có thể xác định trị số các đại lượng điện trong mạch
Nhờ dụng cụ đo, có thể phát hiện một số hƣ hỏng xảy ra trong thiết bị và mạch điện
Ví dụ : dùng vạn năng kế để đo nguội 2 cực nối của bàn là để biết có hỏng không
Sử dụng vạn năng kế để kiểm tra xem vỏ tủ lạnh có bị rò điện hay không là rất quan trọng Đối với các thiết bị điện mới hoặc sau khi bảo trì, việc đo các thông số kỹ thuật giúp đánh giá chất lượng thiết bị Nhờ vào các dụng cụ đo và mạch đo thích hợp, chúng ta có thể xác định chính xác các thông số kỹ thuật của thiết bị điện Các đại lượng, dụng cụ đo và ký hiệu thường gặp trong đo lường điện cần được nắm rõ để thực hiện công việc hiệu quả.
Dụng cụ đo điện áp Vôn kế (V) V
Dụng cụ đo dòng điện Ampe kế (Akế) A
Dụng cụ đo công suất Oát kế (W) W
Dụng cụ đo điện năng Công tơ điện (Kwh) Kwh
1.2 Các cơ cấu đo điện thông dụng:
1.2.1 Cơ cấu đo từ điện: a Cấu tạo: gồm 2 phần là phần tĩnh và phần động
- Phần tĩnh: gồm nam châm vĩnh cửu 1, mạch từ và cự từ 3, lõi sắt 6 hình thành mạch từ kín
Phần động của thiết bị bao gồm khung dây 5 được quấn bằng dây đồng, gắn vào trục quay Trên trục quay, có 2 lò xo cản 7 mắc ngược nhau cùng với kim chỉ thị 2 và thang đo, tạo nên sự chính xác trong quá trình đo lường.
Khi dòng điện chạy qua khung dây, dưới tác dụng của từ trường của nam châm vĩnh cửu, mômen quay M q được sinh ra, khiến khung dây lệch khỏi vị trí ban đầu một góc Mômen quay này có thể được tính toán để hiểu rõ hơn về nguyên lý hoạt động của cơ cấu chỉ thị từ điện.
Tại vị trí cân bằng, mômen quay bằng mômen cản:
Trong đó: W e – năng lượng điện từ trường
B – độ từ cảm của nam châm vĩnh cửu
W – số vòng dây của khung dây
I – cường độ dòng điện c Các đặc tính chung
- Chỉ đo đƣợc dòng điện 1 chiều
- Đặc tính của thang đo đều
- Ưu điểm: độ chính xác cao, ảnh hưởng của từ trường không đáng kể, công suất tiêu thụ nhỏ, độ cản dịu tốt, thang đo đều
- Nhược điểm: chế tạo phức tạp, chịu quá tải kém, độ chính xác chịu ảnh hưởng lớn bởi nhiệt độ, chỉ đo dòng 1 chiều
+ chế tạo các loại ampemét, vônmét, ômmét nhiều thang đo, dải đo rộng
+ chế tạo các loại điện kế có độ nhạy cao
+ chế tạo các dụng cụ đo điện tử tương tự: vônmét điện tử, tần số kế điện tử…
1.2.2 Cơ cấu đo điện từ: a Cấu tạo: gồm 2 phần là phần tĩnh và phần động
- Phần tĩnh: là cuộn dây 1 bên trong có khe hở không khí (khe hở làm việc)
Phần động của thiết bị bao gồm lõi thép 2 được gắn lên trục quay 5, cho phép lõi thép quay tự do trong khe làm việc của cuộn dây Trên trục quay, các bộ phận khác như bộ phận cản dịu không khí 4, kim chỉ 6 và đối trọng 7 cũng được gắn Bên cạnh đó, thiết bị còn có lò xo cản 3 và bảng khắc độ 8, tạo nên một cấu trúc hoạt động hiệu quả.
Cấu tạo chung của cơ cấu chỉ thị điện từ bao gồm cuộn dây và lõi thép Khi dòng điện I chạy qua cuộn dây 1, nó tạo ra một nam châm điện, kéo lõi thép 2 vào khe hở không khí với một mômen quay nhất định.
W e , L là điện cảm của cuộn dây
Tại vị trí cân bằng: 2
là phương trình thể hiện đặc tính của cơ cấu chỉ thị điện từ c Các đặc tính chung
- Thang đo không đều, có đặc tính phụ thuộc vào dL/d là một đại lƣợng phi tuyến
- Cản dịu thường bằng không khí hoặc cảm ứng
- Ưu điểm: cấu tạo đơn giản, tin cậy, chịu đƣợc quá tải lớn
- Nhược điểm: độ chính xác không cao nhất là khi đo ở mạch một chiều sẽ bị sai số
(do hiện tượng từ trễ, từ dư…), độ nhạy thấp, bị ảnh hưởng của từ trường ngoài
- Ứng dụng: thường để chế tạo các loại ampemét, vônmét…
1.2.3 Cơ cấu đo điện động: a Cấu tạo: gồm 2 phần cơ bản phần động và phần tĩnh
- Phần tĩnh: gồm cuộn dây 1 để tạo ra từ trường khi có dòng điện chạy qua Trục quay chui qua khe hở giữa hai phần cuộn dây tĩnh
Khung dây 2 được đặt trong lòng cuộn dây tĩnh và gắn với trục quay, có lò xo cản, bộ phận cản dịu và kim chỉ thị Cả hai phần động và tĩnh được bảo vệ bằng màn chắn để ngăn chặn ảnh hưởng của từ trường bên ngoài Nguyên lý hoạt động của thiết bị là khi dòng điện I1 chạy qua cuộn dây 1, nó tạo ra từ trường trong lòng cuộn dây Từ trường này tác động lên dòng điện I2 trong khung dây 2, tạo ra mômen quay làm khung dây 2 quay một góc α.
M q dW e , có 2 trường hợp xảy ra:
Với: M 12 là hỗ cảm giữa cuộn dây tĩnh và động; là góc lệch pha giữa I 1 và I 2
Hình 2.3 Cấu tạo của cơ cấu chỉ thị điện động c Các đặc tính chung
- Có thể dùng trong cả mạch điện một chiều và xoay chiều
- Góc quay phụ thuộc tích (I1.I 2 ) nên thang đo không đều
- Trong mạch điện xoay chiều phụ thuộc góc lệch pha nên có thể ứng dụng làm Oátmét đo công suất
- Ưu điểm: có độ chính xác cao khi đo trong mạch điện xoay chiều
Máy móc này có một số nhược điểm đáng chú ý, bao gồm mức tiêu thụ điện năng cao, khiến nó không phù hợp cho các mạch công suất nhỏ Bên cạnh đó, thiết bị cũng dễ bị ảnh hưởng bởi từ trường bên ngoài và có độ nhạy thấp do cấu trúc mạch từ yếu.
- Ứng dụng: Chế tạo các ampemét, vônmét, oátmét một chiều và xoay chiều tần số công nghiệp…
1.2.4 Cơ cấu đo cảm ứng: a Cấu tạo: gồm phần tĩnh và phần động
Phần tĩnh của thiết bị bao gồm các cuộn dây điện 2,3, được thiết kế để khi dòng điện chạy qua, sẽ tạo ra từ trường Từ trường này sẽ móc vòng qua mạch từ và phần động, trong đó có ít nhất 2 nam châm điện.
- Phần động: đĩa kim loại 1 (thường bằng Al) gắn vào trục 4 quay trên trụ 5
Hình 2.4 Cơ cấu chỉ thị cảm ứng b Nguyên lý làm việc:
Cơ cấu này hoạt động dựa trên sự tương tác giữa từ trường xoay chiều và dòng điện xoáy được tạo ra trong đĩa của phần động, do đó chỉ sử dụng với mạch điện xoay chiều.
Mômen quay đƣợc tính: M q = C.f. 1 2 cos
Với: C – hằng số f – tần số của dòng điện I 1 , I 2
1 2 – từ thông c Đặc tính chung
- Để có mômen quay là phải có ít nhất 2 từ trường
- Mômen quay đạt giá trị cực đại nếu góc lệch pha giữa I 1 và I 2 bằng /2
- Mômen phụ thuộc vào tần số của dòng điện tạo ra từ trường
- Chỉ làm việc trong mạch xoay chiều
- Nhược điểm: mômen quay phụ thuộc tần số nên cần phải ổn định tần số
- Ứng dụng: chủ yếu để chế tạo công tơ đo năng lƣợng, có thể đo tần số
Bảng 2.1: Tổng kết các loại cơ cấu chỉ thị cơ điện
Đo dòng điện
2.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc của dụng cụ đo dòng điện:
Dụng cụ đƣợc sử dụng để đo dòng điện là Ampe hay ampemet
2.2 Các phương pháp đo dòng điện:
Phương pháp đo trực tiếp là việc sử dụng các dụng cụ đo dòng điện như ampe kế, miliampe kế và microampe kế để xác định giá trị dòng điện Kết quả được đọc trực tiếp trên thang chia độ của dụng cụ đo, mang lại độ chính xác cao trong quá trình đo lường.
Phương pháp đo gián tiếp là kỹ thuật sử dụng vônmét để đo điện áp rơi trên một điện trở mẫu trong mạch có dòng điện cần đo Bằng cách áp dụng các phương pháp tính toán, chúng ta có thể xác định được giá trị dòng điện cần đo một cách chính xác.
Phương pháp so sánh là kỹ thuật đo dòng điện bằng cách đối chiếu dòng điện cần đo với dòng điện mẫu Phương pháp này đảm bảo độ chính xác cao; khi đạt trạng thái cân bằng giữa dòng cần đo và dòng mẫu, kết quả sẽ được hiển thị trên thiết bị đo.
- Phương pháp chia nhỏ cuộn dây
Khi đo dòng điện nhỏ, các cuộn dây được mắc nối tiếp, trong khi đó, để đo dòng điện lớn, các cuộn dây sẽ được mắc song song.
Hình 2.5 Phương pháp chia nhỏ cuộn dây
- Phương pháp dùng biến dòng điện
Hình 2.6: Sơ đồ dùng B I để đo dòng điện
K I : hệ số máy biến dòng VD máy biến dòng: 100/5; 200/5; 300/5…
Phương pháp sử dụng điện trở Shunt giúp tăng khả năng chịu dòng cho cơ cấu chỉ thị bằng cách mắc thêm điện trở Shunt song song Điều này cho phép dòng điện lớn hơn đi qua, cải thiện hiệu suất hoạt động của thiết bị.
Diode mắc nối tiếp với cơ cấu đo từ điện, do đó dòng điện chỉnh lưu qua cơ cấu đo, dòng điện qua R s là dòng AC
I m dòng điện qua cơ cấu đo
I mmax dòng điện cực đại
I max dòng điện cực đại cho phép qua cơ cấu đo max max 0,318 2
Giá trị dòng điện hiệu dụng của dòng điện AC qua R s :
I s c I c là dòng điện cần đo
2.4 Điều chỉnh các dụng cụ đo:
Hình 2.7 Đồng hồ vạn năng (VOM)
Đồng hồ vạn năng (VOM) là thiết bị đo quan trọng đối với kỹ thuật viên điện tử, với bốn chức năng chính bao gồm đo điện trở, đo điện áp.
Đồng hồ đo điện áp AC và dòng điện có ưu điểm là đo nhanh và kiểm tra nhiều loại linh kiện, đồng thời cho phép quan sát sự phóng nạp của tụ điện Tuy nhiên, đồng hồ này cũng có hạn chế về độ chính xác và trở kháng thấp khoảng 20K/Volt, dẫn đến hiện tượng sụt áp khi đo trong các mạch có dòng thấp.
Hướng dẫn đo dòng điện bằng đồng hồ vạn năng
Để đo dòng điện bằng đồng hồ vạn năng, bạn cần kết nối đồng hồ theo kiểu nối tiếp với tải tiêu thụ Lưu ý rằng chỉ nên đo dòng điện có giá trị nhỏ hơn mức tối đa của thang đo Các bước thực hiện cụ thể sẽ giúp bạn thực hiện việc đo đạc một cách chính xác và an toàn.
Bước1 : Đặt đồng hồ vào thang đo dòng cao nhất
Bước 2: Đặt que đồng hồ nối tiếp với tải, que đỏ về chiều dương, que đen về chiều âm
Nếu kim lên thấp quá thì giảm thang đo
Nếu kim lên kịch kim thì tăng thang đo, nếu thang đo đã để thang cao nhất thì đồng hồ không đo đƣợc dòng điện này
Chỉ số kim báo sẽ cho ta biết giá trị dòng điện
Cách 2 : Dùng thang đo áp DC
Chúng ta có thể đo dòng điện qua tải bằng cách đo sụt áp trên điện trở hạn dòng nối với tải Việc chia điện áp đo được cho giá trị của điện trở hạn dòng sẽ cho ra giá trị dòng điện Phương pháp này cho phép đo các dòng điện lớn hơn mức cho phép của đồng hồ, đồng thời cũng đảm bảo an toàn hơn khi sử dụng.
Cách đọc trị số dòng điện và điện áp khi đo nhƣ thế nào ?
* Đọc giá trị điện áp AC và DC
Khi đo điện áp DC, cần đọc giá trị trên vạch chỉ số DC tương ứng với thang đo Nếu sử dụng thang 250V, giá trị cao nhất sẽ là 250, trong khi thang 10V có giá trị cao nhất là 10 Trong trường hợp sử dụng thang 1000V mà không có vạch ghi 1000, ta sẽ đọc trên vạch có giá trị Max = 10 và nhân giá trị đo được với 100 lần để có kết quả chính xác.
Khi đo điện áp AC, cần đọc giá trị trên vạch AC Nếu bạn đo ở thang khác, hãy tính theo tỷ lệ Chẳng hạn, nếu bạn đặt thang đo ở 250V, mỗi chỉ số trên vạch 10 số sẽ tương đương với 25V.
Khi đo dòng điện thì đọc giá trị tương tự đọc giá trị khi đo điện áp
Ampe kẹp đƣợc dùng để đo dòng điện trong mạch lớn hoặc đo dòng điện trên nhiều dây dẫn
Khi một dây dẫn mang dòng điện, nó sẽ tạo ra một từ trường xung quanh Đối với dòng điện xoay chiều, từ trường này sẽ biến đổi theo thời gian Cường độ của từ trường tỷ lệ thuận với cường độ dòng điện chạy trong dây dẫn.
Ampe kẹp sử dụng biến dòng để đo dòng điện, với thiết kế mỏ kẹp bằng sắt từ giúp kẹp quanh dây dẫn có dòng điện xoay chiều Mỏ kẹp cũng là mạch từ của máy biến dòng, trong khi cuộn dây thứ cấp được lắp trong vỏ đồng hồ và kết nối với đồng hồ đo dòng tiêu chuẩn Ngoài chức năng đo dòng điện, ampe kẹp còn có khả năng đo volt AC/DC và ohm Thiết bị chỉ thị có thể là dạng kim hoặc kỹ thuật số, cho phép hiển thị dòng điện xoay chiều cần đo.
Ampe kẹp có nhiều loại khác nhau tùy thuộc vào nhà sản xuất, với các thông số kỹ thuật và cỡ đo đa dạng Để đảm bảo sử dụng hiệu quả, người dùng nên đọc kỹ tài liệu hướng dẫn đi kèm với đồng hồ trước khi sử dụng.
Đo điện áp
3.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc của các dụng cụ đo điện áp:
Dụng cụ dùng để đo điện áp gọi là Vôn kế hay vônmét
Khi sử dụng vônmét để đo điện áp, thiết bị này luôn được kết nối song song với đoạn mạch cần đo Để đo điện áp của một phần tử cụ thể, vônmét được mắc theo cách nhất định.
Hình 2.9 Cách mắc để đo điện áp
Các vôn mét trong đo lương điện được phân loại căn cứ vào các tính năng sau đay:
- Dạng chỉ thị: vôn mét chỉ thị bằng kim hay vôn mét chỉ thị bằng số
- Thông số của điện áp đo: vôn mét đo điện áp đỉnh, điện áp trung bình hay điện áp hiệu dụng
- Dải trị số điện áp đo: micro vôn mét, mili vôn mét hay kilo vôn mét
Vôn mét, giống như các loại máy đo tín hiệu khác, bao gồm hai thành phần chính: bộ biến đổi và bộ chỉ thị.
Hình 2.10 Cấu tạo chung của Vôn mét
Bộ biến đổi của các vôn mét mà chúng ta đang xem xét là bộ tách sóng, có chức năng biến đổi điện áp cần đo có chu kỳ thành điện áp một chiều Đối với loại micro vôn mét, tín hiệu trước khi vào bộ tách sóng phải đi qua bộ khuếch đại Yêu cầu đặt ra cho bộ khuếch đại là hệ số khuếch đại phải ổn định, không phụ thuộc vào tần số, có trở kháng lớn và điện dung vào nhỏ.
Bộ chỉ thị vôn mét là thiết bị đo điện áp một chiều, có thể hiển thị kết quả bằng kim hoặc số Một yêu cầu quan trọng đối với các bộ này là cần có điện trở vào cao để đảm bảo độ chính xác trong quá trình đo lường.
Khi đo điện áp xoay chiều cao tần thì thiết bị đo đƣợc sử dụng là vôn mét điện tử
Vôn mét điện tử có độ nhạy cao, trở kháng vào lớn và tiêu thụ ít năng lượng, đồng thời chịu được quá tải Có nhiều loại vôn mét khác nhau, bao gồm các loại đo điện áp một chiều và điện áp xoay chiều Kết quả đo có thể được hiển thị dưới dạng số hoặc bằng kim tùy theo cấu tạo của thiết bị.
3.2 Các phương pháp đo điện áp: a Đo bằng Vônmét từ điện
Vônmét từ điện đƣợc cấu tạo từ cơ cấu đo từ điện bằng cách mắc nối tiếp một điện trở lớn cộng với điện trở của cơ cấu đo
Giá trị của điện trở nối tiếp có giá trị lớn để đảm bảo chỉ mức dòng chấp nhận đƣợc chảy qua cơ cấu đo, đƣợc dùng:
- Đo điện áp một chiều: có độ nhạy cao, cho phép dòng nhỏ đi qua
- Đo điện áp xoay chiều: trong mạch xoay chiều khi sử dụng kèm với bộ chỉnh lưu, chú ý đến hình dáng tín hiệu
Hình 2.10 Đo bằng Vônmét điện từ b Vônmét điện từ
Vônmét điện từ ứng dụng cơ cấu chỉ thị điện từ để đo điện áp Đƣợc dùng để đo điện áp xoay chiều ở tần só công nghiệp
Vì yêu cầu điện trở trong của
Vônmét lớn nên dòng điện chạy trong cuộn dây nhỏ, số lƣợng vòng dây quấn trên cuộn tĩnh rất lớn, cỡ 1000 đến 6000 vòng
Khi đo ở mạch xoay chiều sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng sinh ra bởi tần số của dòng điện, ảnh hưởng đến trị số trên thang đo
Khắc phục bằng cách mắc song song với cuộn dây một tụ bù c Vônmét điện động
Vônmét điện động có cấu tạo phần động tương tự như ampemet điện động, nhưng số lượng vòng dây ở phần tĩnh nhiều hơn Phần tĩnh của vônmét có tiết diện dây nhỏ hơn, nhằm đảm bảo điện trở trong lớn, đáp ứng yêu cầu của thiết bị.
Trong vônmét điện động, cuộn dây động và cuộn dây tĩnh luôn mắc nối tiếp nhau, tức:
Khi đo điện áp ở tần số cao, có thể xảy ra sai số do tần số, vì vậy cần bố trí thêm tụ bù cho các cuộn dây tĩnh và động Phương pháp so sánh là một cách hiệu quả để đo điện áp trong trường hợp này.
Các dụng cụ đo điện áp sử dụng cơ cấu cơ điện để hiển thị kết quả đo, do đó độ chính xác của chúng không vượt quá độ chính xác của chỉ thị Để nâng cao độ chính xác trong việc đo điện áp, người ta áp dụng phương pháp bù.
Nguyên tắc cơ bản sau:
- U k là điện áp mẫu với độ chính xác rất cao đƣợc tạo bởi dòng điện I ổn định đi qua điện trở mẫu R k Khi đó:
- Chỉ thị là thiết bị phát hiện sự chênh lệch điện ấp mẫu U k và điện áp cần đo U k :
U = U x – U k Khi U ) điều chỉnh con chạy của điện trở mẫu R k sao cho U x = U k nghĩa là làm cho U = 0; chỉ thị Zero
Chú ý : Các dụng cụ bù điện áp đều có nguyên tắc hoạt động nhƣ trên nhƣng có thể khác nhau phần tạo điện áp mẫu U k
3.3 Mở rộng thang đo: a Phương pháp dùng điện trở phụ
Với: R o điện trở của cơ cấu đo
U o điện áp đặt lên cơ cấu
K u là hệ số mở rộng của thang đo
Có thể chế tạo vônmét điện động với nhiều thang đo bằng cách thay đổi cách mắc song song hoặc nối tiếp giữa hai đoạn dây tĩnh và thêm các điện trở phụ Ví dụ, sơ đồ vônmét điện động có thể bao gồm hai thang đo khác nhau.
Trong Vônmét, cuộn dây tĩnh gồm hai phần A1 và A2, trong khi cuộn dây động được ký hiệu là B Cả cuộn dây tĩnh và cuộn dây động luôn được kết nối nối tiếp với nhau, cùng với các điện trở phụ Rp.
Bộ đổi nối K làm nhiệm vụ thay đổi giới hạn đo Các tụ điện C tạo mạch bù tần số cho vônmét b Phương pháp dùng biến điện áp
Vì Vônmét có điện trở lớn nên có thể coi biến áp luôn làm việc ở chế độ không tải:
Để thuận tiện trong việc sử dụng và chế tạo, điện áp định mức của biến áp phía thứ cấp thường được quy ước là 100V, trong khi phía sơ cấp được thiết kế tương ứng với các cấp điện áp lưới Khi lắp đặt hợp bộ giữa biến điện áp và Vônmét, độ Vônmét sẽ được khắc theo giá trị điện áp sơ cấp.
Giống nhƣ Biến dòng điện, biến điện áp là phần tử có cực tính, có cấp chính xác và phải được kiểm định trước khi lắp đặt
3.4 Đo điện áp: Đo điện áp xoay chiều AC
Khi đo điện áp xoay chiều, cần chuyển thang đo sang các thang AC và chọn thang cao hơn điện áp cần đo một nấc Chẳng hạn, để đo điện áp AC 220V, nên đặt thang AC ở mức 250V Nếu chọn thang thấp hơn điện áp cần đo, đồng hồ sẽ báo kịch kim, trong khi nếu chọn thang quá cao, kết quả đo sẽ không chính xác.
Khi sử dụng đồng hồ đo điện, tuyệt đối không được đặt thang đo điện trở hoặc thang đo dòng điện khi đo điện áp xoay chiều, vì nếu nhầm lẫn, đồng hồ sẽ hỏng ngay lập tức Việc đặt nhầm thang đo dòng điện vào nguồn AC sẽ dẫn đến hỏng hóc của đồng hồ, trong khi đó, nếu nhầm thang đo điện trở vào nguồn AC, các điện trở bên trong đồng hồ cũng sẽ bị hỏng.
Khi sử dụng đồng hồ đo điện áp một chiều (DC) để đo nguồn điện xoay chiều (AC), kim đồng hồ sẽ không hiển thị giá trị, nhưng đồng hồ vẫn hoạt động bình thường và không bị hỏng Việc đo điện áp AC bằng thang đo DC không gây hại cho đồng hồ, mặc dù kết quả đo sẽ không chính xác.
Khi đo điện áp một chiều (DC), cần chuyển thang đo sang chế độ DC và đặt que đo đỏ vào cực dương (+) và que đen vào cực âm (-) của nguồn Để đảm bảo độ chính xác, nên chọn thang đo cao hơn điện áp cần đo một nấc; ví dụ, nếu đo điện áp DC 110V, nên sử dụng thang 250V Nếu thang đo thấp hơn điện áp cần đo, kim sẽ báo kịch kim, trong khi thang quá cao sẽ dẫn đến kết quả không chính xác.
Dùng đồng hồ vạn năng đo điện áp một chiều DC
* Trường hợp để sai thang đo :
Đo công suất
4.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc của dụng cụ đo công suất:
Công suất là đại lượng quan trọng trong nhiều đối tượng và hiện tượng vật lý, do đó việc xác định công suất trở thành một phép đo phổ biến Nâng cao độ chính xác trong việc đo lường công suất có ý nghĩa lớn trong nền kinh tế quốc dân, liên quan đến tiêu thụ năng lượng, tìm kiếm nguồn năng lượng mới và tiết kiệm năng lượng.
Dải đo của công suất điện thường từ 10 -20 Wđến 10 +20 W
Hình 2.11: Sơ đồ mắc oát – mét với nguồn công suất cần đo
Về cấu tạo thì các Oát – mét thường gồm 3 khối: tải hấp thụ, bộ biến đổi năng lƣợng và thiết bị chỉ thị
4.2 Các phương pháp đo công suất: Ở các mạch điện một chiều, mạch xoay chiều tần số công nghiệp (50Hz, 60Hz), âm tần, cao tần thì phép đo công suất được thực hiện bằng phương pháp đo trực tiếp hay đo gián tiếp Đo trực tiếp công suất có thể thực hiện bằng Oát – mét Oát – mét có bộ biến đổi đại lƣợng điện là một thiết bị “nhân” điện áp và dòng điện trên tải Đo gián tiếp công suất thì đƣợc thực hiện bằng phép đo dòng điện, điện áp và trở kháng
Đo dòng điện ở tần số cao được thực hiện thông qua các phương pháp chuyển đổi năng lượng điện từ thành các dạng năng lượng khác như quang năng, nhiệt năng hoặc cơ năng để tiến hành đo lường.
4.3 Điều chỉnh các dụng cụ do:
Kiểm tra công tơ là bước quan trọng để đảm bảo độ chính xác của thiết bị Trước khi sử dụng, công tơ cần được hiệu chỉnh và cặp chì Để thực hiện kiểm tra, cần mắc công tơ theo sơ đồ hình 3.3.
Hình 2.12 Sơ đồ kiểm tra côngtơ
Nguồn điện 3 pha được điều chỉnh qua bộ điều chỉnh pha để tạo ra điện áp một pha có thể lệch pha từ 0 đến 360 độ so với bất kỳ pha nào của nguồn điện Tiếp theo, điện áp này sẽ đi qua biến dòng dưới dạng biến áp tự ngẫu.
1, dòng điện ra đƣợc mắc nối tiếp với phụ tải Z
T ampemét và các cuộn dòng của watmet cùng công tơ là thiết bị quan trọng trong hệ thống điện Điện áp được lấy ra từ một pha bất kỳ của nguồn điện, chẳng hạn như pha BC, thông qua biến áp tự ngẫu L.
2 và đặt vào cuộn áp của watmet cũng nhƣ của công tơ, vônmét chỉ điện áp đó ở đầu ra của biến áp tự ngẫu L
* Việc kiểm tra công tơ theo các bước sau đây:
1 Điều chỉnh tự quay của công tơ: điều chỉnh L
2, đặt điện áp vào cuộn áp của watmet và công tơ bằng điện áp định mức U = U
Khi dòng điện vào cuộn dòng của wattmet và công tơ bằng không (I = 0), wattmet sẽ chỉ 0 và công tơ sẽ không quay Nếu công tơ vẫn quay, đó là hiện tượng tự quay của công tơ.
Nguyên nhân gây ra hiện tượng tự quay của côngtơ là do mômen bù ban đầu được tạo ra để thắng lực ma sát Khi mômen này lớn hơn mômen ma sát giữa trục và trụ, hiện tượng tự quay sẽ xảy ra Để khắc phục tình trạng này, cần điều chỉnh vị trí của mấu từ trên trục côngtơ nhằm tăng mômen hãm, giảm mômen bù cho đến khi côngtơ ngừng quay.
I = 2/π: cho điện áp bằng điện áp định mức U = U
N, dòng điện bằng dòng điện định mức I = I
Để điều chỉnh góc lệch pha φ = π/2, cần lưu ý rằng khi đó công suất thực (watmet) sẽ bằng 0, nghĩa là công tơ phải đứng yên Nếu công tơ quay, điều này cho thấy rằng θ không bằng π/2 và công tơ không phản ánh đúng công suất Để đạt được góc θ = π/2, cần điều chỉnh góc β hoặc từ thông Φ u bằng cách thay đổi bộ phận phân nhánh từ của cuộn áp, hoặc có thể điều chỉnh góc α.
Để đạt được giá trị chỉ số công suất tối ưu, cần điều chỉnh vòng ngắn mạch của cuộn dòng cho đến khi công tơ dừng lại Khi công tơ không còn chuyển động, số chỉ của nó sẽ phản ánh tỉ lệ công suất, tương ứng với góc θ = π/2.
3 Kiểm tra hằng số công tơ: để kiểm tra hằng số công tơ C p thì cần phải điều chỉnh sao cho cos Ф = 1 (tức làФ = 0), lúc này watmet chỉ P = U.I
Để đo thời gian quay của công tơ, sử dụng đồng hồ bấm giây t và đếm số vòng N mà công tơ thực hiện trong khoảng thời gian t Từ đó, chúng ta có thể tính được hằng số công tơ một cách chính xác.
Hằng số này thường không đổi đối với mỗi loại côngtơ và được ghi trên mặt côngtơ
4.4 Đo công suất mạch xoay chiều một pha:
Khi dòng điện và điện áp có dạng hình sin, công suất tác dụng được tính theo công thức P = U.I.cosφ, trong đó cosφ được gọi là hệ số công suất.
Còn đại lƣợng S = U.I gọi là công suất toàn phần đƣợc coi là công suất tác dụng khi phụ tải là thuần điện trở tức là, khi cosφ = 1
Khi đánh giá hiệu quả của các thiết bị điện, khái niệm công suất phản kháng đóng vai trò quan trọng Đối với các tín hiệu áp và dòng hình sin, công suất phản kháng được tính toán dựa trên các công thức cụ thể.
Công suất tác dụng Q được tính bằng công thức Q = U.I.sinφ Trong các quá trình có chu kỳ với đường cong bất kỳ, công suất tác dụng sẽ là tổng các công suất của các thành phần sóng hài.
Hệ số công suất trong trường hợp này được xác định như là tỉ số giữa công suất tác dụng và công suất toàn phần:
4.5 Đo công suất mạch xoay chiều 3 pha:
Công suất tác dụng và công suất phản kháng được tính bằng biểu thức: U φ, I φ, trong đó U φ và I φ là điện áp pha và dòng pha hiệu dụng, còn φC là góc lệch pha giữa dòng và áp của pha tương ứng.
Biểu thức để đo năng lƣợng điện đƣợc tính nhƣ sau:
W i =P i t với: P: công suất tiêu thụ t: thời gian tiêu thụ
Đo điện trở
5.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc của dụng cụ đo điện trở:
Hình 2.13: Cấu tạo thiết bị đo điện trở
1 – Kim chỉ thị 7 – Mặt chỉ thị
2 – Vít điều chỉnh điểm 0 tĩnh 8 – Mặt kính
3 – Đầu đo điện áp thuần xoay chiều 9 – Vỏ sau
4 – Đầu đo dương (+), hoặc P (Bán dẫn dương) 10 – Nút điều chỉnh 0Ω
5 – Đầu đo chung (Com), hoặc N (Bán dẫn âm) 11 – Chuyển mạch chọn thang đo
12 – Đầu đo dòng điện xoay chiều 15A
Vỏ trước của đồng hồ vạn năng, hay còn gọi là vạn năng kế, là thiết bị sử dụng các linh kiện điện tử để đo lường và tính toán các thông số của dòng điện Để hoạt động hiệu quả, đồng hồ này cần có nguồn điện, thường là từ pin.
Hiện nay, đồng hồ đo điện số ngày càng phổ biến, mang lại sự tiện lợi trong việc kiểm tra điện và điện tử Đồng hồ vạn năng kỹ thuật số với màn hình LCD cung cấp thông số trực tiếp, giúp người dùng nhận thông tin nhanh chóng, chính xác và khách quan.
5.2 Các phương pháp đo điện trở:
* Hướng dẫn đo điện trở và trở kháng:
Với thang đo điện trở của đồng hồ vạn năng ta có thể đo đƣợc rất nhiều thứ
- Đo kiểm tra giá trị của điện trở
- Đo kiểm tra sự thông mạch của một đoạn dây dẫn
- Đo kiểm tra sự thông mạch của một đoạn mạch in
- Đo kiểm tra các cuộn dây biến áp có thông mạch không
- Đo kiểm tra sự phóng nạp của tụ điện
- Đo kiểm tra xem tụ có bị dò, bị chập không
- Đo kiểm tra trở kháng của một mạch điện
Để đo kiểm tra đi ốt và bóng bán dẫn, đồng hồ cần được lắp 2 pin tiểu 1,5V Đối với các thang đo 1Kohm hoặc 10Kohm, yêu cầu lắp thêm pin 9V.
5.3 Điều chỉnh các dụng cụ đo:
* Đo điện trở : Đo kiểm tra điện trở bằng đồng hồ vạn năng Để đo tri số điện trở ta thực hiện theo các bước sau :
Để đo điện trở, đầu tiên hãy điều chỉnh thang đo của đồng hồ: nếu điện trở nhỏ, chọn thang x1 ohm hoặc x10 ohm; nếu điện trở lớn, chọn thang x1Kohm hoặc x10Kohm Sau đó, chập hai que đo lại với nhau và điều chỉnh triết áo để kim đồng hồ chỉ về vị trí 0 ohm.
Bước 3 : Đặt que đo vào hai đầu điện trở, đọc trị số trên thang đo , Giá trị đo được
= chỉ số thang đo X thang đo
Ví dụ : nếu để thang x 100 ohm và chỉ số báo là 27 thì giá trị là = 100 x 27 = 2700 ohm = 2,7 K ohm
Bước 4 : Nếu ta để thang đo quá cao thì kim chỉ lên một chút , như vậy đọc trị số sẽ không chính xác
Bước 5 : Nếu ta để thang đo quá thấp , kim lên quá nhiều, và đọc trị số cũng không chính xác
Khi đo điện trở ta chọn thang đo sao cho kim báo gần vị trí giữa vạch chỉ số sẽ cho độ chính xác cao nhất
+ Dùng thang điện trở để đo kiểm tra tụ điện
Để kiểm tra độ phóng nạp và hư hỏng của tụ điện, chúng ta có thể sử dụng thang điện trở Khi đo tụ gốm, nên sử dụng thang đo x1K ohm hoặc 10K ohm, trong khi đối với tụ hóa, thang đo x1 ohm hoặc x10 ohm là lựa chọn phù hợp.
Dùng thang x 1K ohm để kiểm tra tụ gốm
Phép đo tụ gốm trên cho ta biết :
Tụ C1 còn tốt => kim phóng nạp khi ta đo
Tụ C2 bị dò => lên kim nhƣng không trở về vị trí cũ
Tụ C3 bị chập => kim đồng hồ lên = 0 ohm và không trở về
Để kiểm tra tụ hoá, sử dụng thang đo 10 ohm để thực hiện phép đo so sánh giữa tụ mới và tụ cũ Tụ hoá thường ít khi bị dò hoặc chập, chủ yếu là bị khô, dẫn đến giảm điện dung Khi đo, nếu tụ C2 (tụ cũ) có độ phóng nạp yếu hơn tụ C1 (tụ mới), điều này chứng tỏ tụ C2 đã bị khô và giảm điện dung.
Chú ý: khi đo tụ phóng nạp, ta phải đảo chiều que đo vài lần để xem độ phóng nạp.
ĐO NHIỆT ĐỘ
Khái niệm và phân loại các dụng cụ đo nhiệt độ
1.1 Khái niệm về nhiệt độ và thang đo nhiệt độ: a Khái niệm:
Hình 3.1 Đồng hồ đo nhiệt độ
Nhiệt độ là đại lượng đặc trưng cho trạng thái nhiệt của vật chất, phản ánh mức độ nóng lạnh và khả năng giữ nhiệt của nó Tính chất của vật chất có mối liên hệ chặt chẽ với nhiệt độ, theo thuyết động học phân tử, nhiệt độ liên quan đến động năng của các phân tử trong vật.
Trong đó K- hằng số Bonltzman
E - Động năng trung bình chuyển động thẳng của các phân tử
T - Nhiệt độ tuyệt đối của vật
Theo định luật thứ hai của nhiệt động học, nhiệt lượng mà một môi chất nhận vào hoặc tỏa ra trong chu trình Carnot tỷ lệ thuận với nhiệt độ của môi chất đó.
Vậy khái niệm nhiệt độ không phụ thuộc vào bản chất mà chỉ phụ thuộc nhiệt lƣợng nhận vào hay tỏa ra của vật
Để đo nhiệt độ, cần xác định đơn vị nhiệt độ nhằm xây dựng thang đo nhiệt độ, thường được gọi là thước đo nhiệt độ Dụng cụ sử dụng để đo nhiệt độ là nhiệt kế, trong khi nhiệt kế chuyên dùng để đo nhiệt độ cao được gọi là hỏa kế.
Thang Kelvin, được phát triển bởi Thomson Kelvin vào năm 1852, là thang nhiệt động học tuyệt đối với đơn vị đo nhiệt độ là K Trong thang đo này, nhiệt độ của điểm cân bằng ba trạng thái của nước (nước, nước đá và hơi nước) được gán giá trị 273,15 K.
Thang Celsius, được phát triển bởi Andreas Celsius vào năm 1742, là một thang nhiệt độ bách phân với đơn vị đo là độ C Trong thang đo này, điểm cân bằng trạng thái của nước và nước đá được xác định là 0 độ C.
0 o C, nhiệt độ điểm nước sôi là 100 o C
Nhiệt độ Celsius xác định qua nhiệt độ Kelvin theo biểu thức:
- Thang Fahrenheit (Fahrenheit – 1706): Đơn vị nhiệt độ là o F Trong thang đo này, nhiệt độ của điểm nước đá tan là 32 o F và điểm nước sôi là 212 o F
Quan hệ nhiệt độ Fahrenheit và nhiệt Celsius:
Bảng 3.1: Nhiệt độ một số hiện tượng quan trọng theo các thang đo:
Nhiệt độ Kelvin (K) Celsius ( o C) Fahrenheit ( o F) Điểm 0 tuyệt đối 0 - 273,15 - 459,67
Hỗn hợp nước – nước đá 273,15 0 32
Cân bằng nước – nước đá – hơi 273,16 0,01 32,018
1.2 Phân loại các dụng cụ đo nhiệt độ:
1.2.1 Dụng cụ đo nhiệt độ kiểu trực tiếp tiếp xúc
Theo thói quen, nhiệt kế thường được sử dụng để chỉ các dụng cụ đo nhiệt độ dưới 600°C, trong khi các dụng cụ đo nhiệt độ trên 600°C được gọi là hỏa kế Dựa trên nguyên lý đo nhiệt độ, đồng hồ nhiệt độ được phân chia thành 5 loại chính.
Nhiệt kế dãn nở là thiết bị đo nhiệt độ dựa trên sự dãn nở của chất rắn hoặc chất lỏng khi nhiệt độ thay đổi Phạm vi đo của nhiệt kế này thường nằm trong khoảng từ -200 đến 500 độ C.
Ví dụ nhƣ nhiệt kế thủy ngân, rƣợu
Nhiệt kế kiểu áp kế hoạt động dựa trên sự biến đổi áp suất hoặc thể tích của chất khí, chất lỏng hoặc hơi bão hòa trong một hệ thống kín có dung tích cố định khi nhiệt độ thay đổi Thiết bị này thường được sử dụng để đo nhiệt độ trong khoảng từ 0 đến 300 độ C.
Nhiệt kế điện trở là thiết bị đo nhiệt độ dựa trên sự thay đổi điện trở của vật dẫn hoặc bán dẫn khi nhiệt độ biến đổi Thiết bị này có khả năng đo trong khoảng nhiệt độ từ -200 đến 1000°C.
Cặp nhiệt, hay còn gọi là nhiệt ngẫu hoặc pin nhiệt điện, là thiết bị đo nhiệt độ dựa trên mối quan hệ giữa nhiệt độ và suất nhiệt điện động được sinh ra tại đầu mối hàn của hai cực nhiệt điện làm từ kim loại hoặc hợp kim Phạm vi đo nhiệt độ thông thường của cặp nhiệt dao động từ 0 đến 1600 độ C.
1.2.2 Dụng cụ đo nhiệt độ kiểu gián tiếp
Hỏa kế bức xạ, bao gồm hỏa kế quang học và bức xạ màu sắc, là thiết bị dùng để đo nhiệt độ của vật dựa trên tính chất bức xạ nhiệt của chúng Thiết bị này có khả năng đo trong khoảng nhiệt độ từ 600 đến 6000 độ C và thuộc loại dụng cụ đo gián tiếp.
Nhiệt kế còn đƣợc chia loại theo mức độ chính xác nhƣ:
- Loại chuẩn - Loại mẫu - Loại thực dụng
Hoặc theo cách cho số đo nhiệt độ ta có các loại :
- Chỉ thị - Tự ghi - Đo từ xa
Hình 3.2 Các loại dụng cụ đo nhiệt độ
Đo nhiệt độ bằng nhiệt kế giãn nở
2.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc :
Thể tích và chiều dài của vật thể thay đổi theo nhiệt độ và hệ số dãn nở Nhiệt kế đo nhiệt độ dựa trên nguyên tắc này được gọi là nhiệt kế kiểu dãn nở Có hai loại chính của nhiệt kế dãn nở: nhiệt kế dãn nở chất rắn (hay còn gọi là nhiệt kế cơ khí) và nhiệt kế dãn nở chất lỏng.
2.2 Đo nhiệt độ bằng nhiệt kế dãn nở chất rắn :
Nguyên lý đo nhiệt độ là dựa trên độ dãn nở dài của chất rắn
L t , L to là độ dài của vật ở nhiệt độ t và t o α : gọi là hệ số dãn nở dài của chất rắn
Cơ cấu là gồm - 1 ống kim loại có α 1 nhỏ và 1 chiếc đũa có α 2 lớn
Hình 3.3 Nhiệt kế kiểu đũa + Kiểu bản hai kim loại (thường dùng làm rơle trong hệ thống tự động đóng ngắt tiếp điểm)
Hệ số dãn nở dài của một số vật liệu
Vật liệu Hệ số dãn nở dài α
(1/độ) Nhôm Al 0,238 10 4 ÷ 0,310 10 4 Đồng Cu 0,183 10 4 ÷ 0,236 10 4
2.3 Đo nhiệt độ bằng nhiệt kế dãn nở chất lỏng:
Nguyên lý: tương tự như các loại khác nhưng sử dụng chất lỏng làm môi chất (như
Người ta dùng loại này làm nhiệt kế chuẩn có độ chia nhỏ và thang đo từ 0 - 50°
; 50 - 100 o và có thể đo đến 600 o C Ưu điểm : đơn giản rẻ tiền sử dụng dễ dàng thuận tiện khá chính xác
Khuyết điểm của thiết bị này bao gồm độ chậm trễ cao, khó đọc số, dễ bị vỡ và không tự động ghi số đo Ngoài ra, thiết bị yêu cầu phải đo tại chỗ và không phù hợp với tất cả các đối tượng, vì cần phải nhúng trực tiếp vào môi chất.
Phân loại : Nhiệt kế chất nước có rất nhiều hình dạng khác nhau nhưng :
- Xét về mặt thước chia độ thì có thể chia thành 2 loại chính :
+ Loại thước chia độ trong
Hình 3.4 Các loại nhiệt kế
+ Xét về mặt sử dụng thì có thể chia thành các loại sau:
Nhiệt kế kỹ thuật yêu cầu cắm ngập phần đuôi vào môi trường cần đo, có thể là hình thẳng hoặc hình chữ L Thiết bị này có khoảng đo từ -30 đến 500°C, với độ chia là 0,5°C hoặc 1°C Đối với loại nhiệt kế có khoảng đo lớn, độ chia có thể lên tới 5°C.
- Nhiệt kế phòng thí nghiệm : có thể là 1 trong các loại trên nhƣng có kích thước nhỏ hơn
- Chú ý : Khi đo ta cần nhúng ngập đầu nhiệt kế vào môi chất đến mức đọc
* Loại có khoảng đo ngắn độ chia 0,0001 - 0,02 o C dùng làm nhiệt lƣợng kế để tính nhiệt lƣợng
* Loại có khoảng đo nhỏ 50 o C do đến 350 o C chia độ 0,1 o C
* Loại có khoảng đo lớn 750 o C đo đến 500 o C chia độ 2 o C
Nếu đường kính ống đựng môi chất lớn thì ta đặt nhiệt kế thẳng đứng.
Đo nhiệt độ bằng nhiệt kế kiểu áp kế
3.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc:
Dựa vào sự phụ thuộc áp suất môi chất vào nhiệt độ khi thể tích không đổi
Hình 3.5 Cấu tạo nhiệt kế kiểu áp kế
Phía ngoài ống mao dẫn có ống kim loại mềm (dây xoắn bằng kim loại hoặc ống cao su để bảo vệ)
Nhiệt kế này có khả năng đo nhiệt độ từ -50°C đến 0°C và áp suất làm việc lên tới 60 kG/m², với khả năng chuyển tín hiệu xa đến 60m Độ chính xác tương đối thấp, với các chỉ số CCX là 1,6; 4; 2,5, và một số ít có CCX = 1 Ưu điểm của loại nhiệt kế này là khả năng chịu đựng chấn động và cấu tạo đơn giản, nhưng nhược điểm là độ trễ trong số chỉ thị tương đối lớn, cần phải hiệu chỉnh thường xuyên và việc sửa chữa khá khó khăn.
3.2 Đo nhiệt độ bằng áp kế loại chất lỏng:
* Dựa vào mới liên hệ giữa áp suất p và nhiệt độ t p - p o =(t-t o ) α/ξ
Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét các yếu tố quan trọng liên quan đến áp suất và nhiệt độ của chất lỏng, trong đó p, p₀, t và t₀ là các tham số tương ứng Chỉ số 0 đại diện cho điều kiện không đo đạc Hệ số giản nở thể tích được ký hiệu là α, trong khi ξ là hệ số nén ép của chất lỏng Thủy ngân, thường được sử dụng trong các ứng dụng này, có hệ số giản nở thể tích α = 18 × 10⁻⁵ cm²/kg.
Vậy đối với thủy ngân t - t o = 1 o C thì p - p o = 45kG/ cm 2
Khi sử dụng bao nhiệt, cần đảm bảo rằng nó được cắm ngập hoàn toàn trong môi chất cần đo Lưu ý rằng sai số khi sử dụng bao nhiệt sẽ khác với sai số khi chia độ, bởi vì điều kiện chia độ được thiết lập ở nhiệt độ môi trường 20 độ C.
3.3 Đo nhiệt độ bằng áp kế loại chất khí:
Thường dùng các khí trơ : N 2 , He
Quan hệ giữa áp suất và nhiệt độ xem như khí lý tưởng α = 0,0365 o C -1
3.4 Đo nhiệt độ bằng áp kế loại dùng hơi bão hòa:
Axêtôn (C2H4Cl2) và Cloruaêtilen, cloruamêtilen có đặc điểm là số chỉ của nhiệt kế không bị ảnh hưởng bởi môi trường xung quanh Thước chia độ của nhiệt kế không đều, với các vạch chia sát hơn ở nhiệt độ thấp và thưa dần ở nhiệt độ cao Đối với bao nhiệt nhỏ, nếu đo nhiệt độ thấp mà có sai số lớn, người ta có thể thêm một chất lỏng có điểm sôi cao hơn vào ống dẫn để truyền áp suất.
- Không đƣợc ngắt riêng lẻ các bộ phận, tránh va đập mạnh
- Không được làm cong ống mao dẫn đường kính chỗ cong > 20 mm
Nhiệt kế kiểu áp kế sử dụng chất lỏng cần được kiểm định định kỳ 6 tháng một lần Cần chú ý đến vị trí của đồng hồ sơ cấp và thứ cấp để tránh sai số do cột áp của chất lỏng Đối với loại này, nên hạn chế độ dài của ống mao dẫn dưới 25 m khi sử dụng môi chất khác như thủy ngân.
Đo nhiệt độ bằng cặp nhiệt
4.1 Hiệu ứng nhiệt điện và nguyên lý đo:
Giả sử nếu có hai bản dây dẫn nối với nhau và 2 đầu nối có nhiệt độ khác nhau thì sẽ xuất hiện suất điện động
(sđđ) nhỏ giữa hai đầu nối do đó sinh ra hiệu ứng nhiệt
Nguyên lý: Dựa vào sự xuất hiện sđđ trong mạch khi có độ chênh nhiệt độ giữa các đầu nối
Cấu tạo của mạch điện bao gồm nhiều dây dẫn khác loại, mỗi loại có nhiệt độ khác nhau tại các đầu nối Sự chênh lệch nhiệt độ này tạo ra điện áp ký sinh tại các điểm tiếp xúc, dẫn đến sự xuất hiện của điện áp tổng trong toàn bộ mạch.
E AB (t) + E AB (t o) là điện thế tại điểm có nhiệt độ t và t o Khi t = t o, E AB (t,t o) = 0 trong mạch không có sđđ Để đo điện thế, cần thêm dây dẫn thứ ba, dẫn đến việc phát sinh sđđ toàn mạch ∑sđđ ký sinh tại các điểm nối.
Mà e BC (t o ) + e CA (t o ) = - e AB (t o ) (= e BA (t o )) E ABC (t,t o ) = E AB (t,t o ) Vậy sđđ sinh ra không phụ thuộc vào dây thứ 3
Khi nối hai đầu của hai dây kia có nhiệt độ không đổi
- Trường hợp này tương tự ta cũng có:
E ABC (t,t o ) = e AB (t) + e BC (t 1 ) + e CB (t 1 ) + e BA (t o ) = E AB (t, t o )
Chú ý: - Khi nối cặp nhiệt với dây dẫn thứ 3 thì những điểm nối phải có nhiệt độ bằng nhau
- Vật liệu cặp nhiệt phải đồng nhất theo chiều dài
4.2 Các phương pháp nối cặp nhiệt:
* Nguyên lý : a Cách mắc nối tiếp thuận :
Khi đo nhiệt độ nhỏ, cần chú ý đến cách mắc nối tiếp nghịch để đảm bảo độ chính xác cao hơn, đặc biệt là khi góc quay của kim chỉ lớn Việc thực hiện đúng các cách mắc này sẽ giúp cải thiện kết quả đo.
Dùng để đo hiệu nhiệt độ giữa hai điểm và thường chọn cặp nhiệt có đặc tính thẳng nhiệt độ đầu tự do nhƣ nhau c Cách mắc song song
Sử dụng để đo nhiệt độ trung bình của một số điểm d Cách mắc để bù đầu lạnh cho cặp nhiệt chính
4.3 Các phương pháp bù nhiệt độ đầu tự do cặp nhiệt:
Khi biết nhiệt độ đầu lạnh t o của cặp nhiệt, ta có thể xác định nhiệt độ t thông qua bảng đối chiếu với giá trị đọc được từ cặp nhiệt Các đồng hồ sử dụng cặp nhiệt thường có nhiệt độ đầu lạnh là 0 oC.
- Nếu quan hệ là đường thẳng thì ta chỉ cần điều chỉnh kim đi một đoạn t – t‟ = t o ‟ – t o
- Thêm vào mạch cặp nhiệt 1 sđđ bằng sđđ E AB (t o ‟, t o )
Người ta láy điện áp từ cầu không cân bằng một chiều gọi là cầu bù Ký hiệu KT –
Nguyên lý : Tạo ra điện áp U cd ≈ E AB (t o ‟, t o ), đƣợc điều chỉnh bằng R s và nguồn E o
= 4V, các điện trở R1, R 2 , R 3 làm bằng Mn, R x làm bằng Ni hay Cu Nếu nhiệt độ thay đổi thì R x cũng thay đổi và tự động làm U cd tương ứng với E AB (t o ‟, t o )
Khi thực hiện quá trình bù dây, cần giữ nhiệt độ đầu tự do ổn định bằng cách đặt đầu đo trong ống dầu và ngâm trong nước đá đang tan Trong một số trường hợp, có thể sử dụng hộp nhồi chất cách nhiệt và chôn dưới đất hoặc đặt vào các buồng hằng nhiệt để đảm bảo điều kiện ổn định.
4.4 Vật liệu dùng chế tạo cặp nhiệt và các cặp nhiệt thường dùng:
Bạch kim tinh khiết thường được chọn làm tiêu chuẩn do có độ bền hóa học cao và các tính chất đã được nghiên cứu rõ ràng Với nhiệt độ nóng chảy cao và khả năng dễ dàng điều chế tinh khiết, bạch kim là vật liệu lý tưởng để phân loại thành các loại dương tính và âm tính.
Yêu cầu của các kim loại :
Có tính chất nhiệt điện ổn định theo thời gian, vật liệu này chịu được nhiệt độ cao và có độ bền hóa học vượt trội Nó không bị khuếch tán hay biến mất, và sự điện động sinh ra thay đổi theo đường thường liên quan đến nhiệt độ.
- Độ dẫn điện lớn, hệ số nhiệt độ điện trở nhỏ, có khả năng sản xuất hàng loạt, rẻ tiền
Hình 3.5 Cấu tạo cặp nhiệt
Đầu nóng của cặp nhiệt được xoắn và hàn lại với đường kính dây cực từ 0,35 đến 3 mm, với số vòng xoắn từ 2 đến 4 vòng Ngoài ống sứ, có thể sử dụng các loại ống khác như cao su hoặc tơ nhân tạo.
(100 o C ÷ 130 o C), hổ phách (250 o C), thủy tinh (500 o C), thạch anh (1000 o C), ống sứ
- Vỏ bảo vệ : Thường trong phòng thí nghiệm thì không cần, còn trong công nghiệp thì phải có
- Dây bù nối từ cặp nhiệt đi phía trên có hộp bảo vệ
Yêu cầu của vỏ bảo vệ
- Chịu nhiệt độ cao và biến đổi đột ngột của nhiệt độ
- Chống ăn mòn cơ khí và hóa học
- Hệ số dẫn nhiệt cao
- Thường dùng thạch anh, đồng, thép không rỉ để làm vỏ bảo vệ
Một số cặp nhiệt thường dùng : Ứng với mỗi loại cặp nhiệt có một loại dây bù riêng, dây bù thường được cấu tạo dây đôi
Ví dụ : Loại dây bù Ca, Ni
XA dây bù Cu – Costantan
4.5 Đồng hồ thứ cấp dùng với cặp nhiệt
Đo nhiệt độ bằng nhiệt kế điện trở
Điện trở là đặc tính vật liệu liên quan đến nhiệt độ, cho phép xác định nhiệt độ thông qua việc đo điện trở Hệ thống đo nhiệt độ bao gồm phần tử nhạy cảm nhiệt, gọi là nhiệt kế điện trở, cùng với dây nối và đồng hồ thứ cấp Sử dụng nhiệt kế điện trở giúp đạt được độ chính xác rất cao trong việc đo nhiệt độ, lên tới 0,02 oC.
5.1 Vật liệu dùng chế tạo nhiệt kế điện trở:
* Yêu cầu chung đối với vật liệu làm điện trở:
- Có điện trở suất ρ đủ lớn để điện trở ban đầu R0 lớn mà kích thước nhiệt kế vẫn nhỏ
- Hệ số nhiệt điện trở của nó tốt nhất là luôn luôn không đổi dấu, không triệt tiêu
- Có đủ độ bền cơ, hoá ở nhiệt độ làm việc
- Dễ gia công và có khả năng thay lẫn
Các cảm biến nhiệt thường được chế tạo bằng Pt và Ni Ngoài ra còn dùng Cu, W
+ Có thể chế tạo với độ tinh khiết rất cao (99,999%) do đó tăng độ chính xác của các tính chất điện
Với tính trơ về mặt hóa học và cấu trúc tinh thể ổn định, vật liệu này đảm bảo tính ổn định cao cho các đặc tính dẫn điện trong suốt quá trình sử dụng.
+ Hệ số nhiệt điện trở ở 0oC bằng 3,9.10-3/ 0 C
+ Điện trở ở 100oC lớn gấp 1,385 lần so với ở 0 o C
+ Dải nhiệt độ làm việc khá rộng từ -200 o C ÷1000 o C
+ Có độ nhạy nhiệt cao, bằng 4,7.10-3/ o C
+ Điện trở ở 100oC lớn gấp 1,617 lần so với ở 0 o C
+ Dễ bị oxy hoá khi ở nhiệt độ cao làm giảm tính ổn định
+ Dải nhiệt độ làm việc thấp hơn 250 o C
Đồng được sử dụng trong nhiều ứng dụng nhờ vào độ tuyến tính cao của điện trở theo nhiệt độ, nhưng do hoạt tính hóa học cao, nhiệt độ làm việc thường không vượt quá 180°C Vì điện trở suất của đồng thấp, nên để chế tạo điện trở có giá trị lớn, cần phải tăng chiều dài dây, dẫn đến kích thước điện trở cũng phải tăng theo.
Wolfram có độ nhạy nhiệt và độ tuyến tính cao hơn platin, cho phép hoạt động ở nhiệt độ cao hơn Với khả năng chế tạo sợi rất mảnh, wolfram có thể sản xuất các điện trở cao với kích thước nhỏ Tuy nhiên, ứng suất dư sau khi kéo sợi khó được triệt tiêu hoàn toàn qua quá trình ủ, dẫn đến giảm tính ổn định của điện trở Nhiệt độ T được đo bằng độ C.
T 0 =0 0 C và A, B, C là các hệ số thực nghiệm điện trở thường dùng và cấu tạo
5.2 Các nhiệt kế điện trở thường dùng và cấu tạo: Để tránh sự làm nóng đầu đo dòng điện chạy qua điện trở thường giới hạn ở giá trị một vài mA và điện trở có độ nhạy nhiệt cao thì điện trở phải có giá trị đủ lớn
Để tối ưu hóa điện trở, cần giảm tiết diện dây hoặc tăng chiều dài dây Tuy nhiên, việc giảm tiết diện có thể làm giảm độ bền và dễ gây đứt dây, trong khi tăng chiều dài lại làm tăng kích thước điện trở Thông thường, người ta chọn điện trở R ở 0°C có giá trị khoảng 100Ω, với điện trở platin có đường kính dây vài μm và chiều dài khoảng 10cm, sau khi quấn lại sẽ tạo ra nhiệt kế dài khoảng 1cm Các sản phẩm thương mại thường có điện trở ở 0°C là 50Ω, 500Ω và 1000Ω, trong đó các điện trở lớn thường được sử dụng để đo ở dải nhiệt độ thấp.
Nhiệt kế công nghiệp được thiết kế để đáp ứng nhu cầu sử dụng trong môi trường công nghiệp, với vỏ bọc chắc chắn giúp chống lại va chạm mạnh và rung động Các điện trở kim loại được cuốn và bảo vệ bằng thủy tinh hoặc gốm, sau đó được đặt trong vỏ bảo vệ bằng thép, đảm bảo độ bền và chính xác trong quá trình đo nhiệt độ.
Nhiệt kế công nghiệp dùng điện trở platin
1) Dây platin 5) Sứ cách điện
2) Gốm cách điện 6) Trục gá
9) Xi măng – Nhiệt kế bề mặt:
Nhiệt kế bề mặt là thiết bị dùng để đo nhiệt độ trên bề mặt của vật rắn, thường được chế tạo bằng phương pháp quang hoá Chúng sử dụng các vật liệu điện trở như Ni, Fe-Ni hoặc Pt, với lớp kim loại dày vài micromet và kích thước khoảng 1cm2.
Nhiệt kế bề mặt Đặc trƣng chính của nhiệt kế bề mặt:
– Độ nhạy nhiệt : ~5.10-3/oC đối với trường hợp Ni và Fe-Ni
~4.10-3/oC đối với trường hợp Pt
– Dải nhiệt độ sử dụng: -195oC † 260oC đối với Ni và Fe-Ni
-260oC †1400oC đối với Pt
Khi sử dụng nhiệt kế bề mặt cần đặc biệt lưu ý đến ảnh hưởng biến dạng của bề mặt đo
5.3 Nhiệt kế điện trở đồng: Được sử dụng trong một số trường hợp nhờ độ tuyến tính cao của điện trở theo nhiệt độ Tuy nhiên, hoạt tính hoá học của đồng cao nên nhiệt độ làm việc thường không vƣợt quá 180 o C Điện trở suất của đồng nhỏ, do đó để chế tạo điện trở có điện trở lớn phải tăng chiều dài dây làm tăng kích thước điện trở
5.4 Nhiệt kế điện trở bạch kim:
+ Có thể chế tạo với độ tinh khiết rất cao (99,999%) do đó tăng độ chính xác của các tính chất điện
Với tính trơ về mặt hóa học và cấu trúc tinh thể ổn định cao, vật liệu này đảm bảo tính ổn định vượt trội cho các đặc tính dẫn điện trong suốt quá trình sử dụng.
+ Hệ số nhiệt điện trở ở 0oC bằng 3,9.10-3/ 0 C
+ Điện trở ở 100oC lớn gấp 1,385 lần so với ở 0 o C
+ Dải nhiệt độ làm việc khá rộng từ -200 o C ÷1000 o C
5.5 Nhiệt kế điện trở sắt và nikel:
+ Có độ nhạy nhiệt cao, bằng 4,7.10-3/ o C
+ Điện trở ở 100oC lớn gấp 1,617 lần so với ở 0 o C
+ Dễ bị oxy hoá khi ở nhiệt độ cao làm giảm tính ổn định
+ Dải nhiệt độ làm việc thấp hơn 250 o C
5.6 Nhiệt kế điện trở bán dẫn:
Hỗn hợp bột oxyt được trộn theo tỉ lệ phù hợp, sau đó nén định hình và thiêu kết ở nhiệt độ khoảng 1000oC Các dây nối kim loại được hàn tại hai điểm trên bề mặt và được phủ bằng một lớp kim loại, trong khi mặt ngoài có thể được bọc bởi vỏ thủy tinh.
Nhiệt điện trở có độ nhạy nhiệt cao, cho phép phát hiện biến thiên nhiệt độ nhỏ từ 10^-4 đến 10^-3 K Với kích thước nhỏ gọn, cảm biến này có khả năng đo nhiệt độ tại từng điểm Thời gian hồi đáp ngắn nhờ vào nhiệt dung cảm biến thấp Tùy thuộc vào thành phần chế tạo, dải nhiệt độ làm việc của cảm biến nhiệt điện trở dao động từ vài độ đến khoảng 300 °C.
