Trang

Lời nói đầu

3

Chương 1. Các khái niệm và đặc trưng cơ bản

1.1. Khái niệm và phân loại cảm biến

5

1.1.1. Khái niệm

5

1.1.2. Phân loại

5

1.2. Các đặc trưng cơ bản của cảm biến

7

1.2.1. Đường cong chuẩn

7

1.2.2. Độ nhạy của cảm biến

8

1.2.3. Độ tuyến tính

10

1.2.4. Sai số và độ chính xác

11

1.2.5. Độ nhanh và thời gian hồi đáp

14

1.2.6. Giới hạn sử dụng của cảm biến

15

1.3. Nguyên lý chung chế tạo cảm biến

15

1.3.1. Nguyên lý chế tạo các cảm biến tích cực

16

1.3.2. Nguyên chế tạo cảm biến thụ động

18

1.4. Mạch đo

19

1.4.1. Sơ đồ mạch đo

19

1.4.2. Một số phần tử cơ bản của mạch đo

20

Chương 2. Cảm biến quang

2.1. Tính chất và đơn vị đo ánh sáng

22

2.1.1. Tính chất của ánh sáng

22

2.2.1. Các đơn vị đo quang

24

2.2. Cảm biến quang dẫn

24

2.2.1. Hiệu ứng quang dẫn

24

2.2.2. Tế bào quang dẫn

27

2.2.3. Photođiot

30

2.2.4.   Phototranzito

36

2.2.5.  Phototranzito hiệu ứng trường

38

2.3. Cảm biến quang điện phát xạ

39

2.3.1.   Hiệu ứng quang điện phát xạ

39

2.3.2.   Tế bào quang điện chân không

40

2.3.3. Tế bào quang điện dạng khí

41

2.3.4.   Thiết bị nhân quang

42

Chương 3. Cảm biến đo nhiệt độ

3.1. Khái niệm chung

42

3.1.1. Thang đo nhiệt độ

43

3.1.2. Nhiệt độ đo được và nhiệt độ cần đo

44

3.1.3. Phương pháp đo nhiệt độ

45

3.2. Nhiệt kế giãn nở

46

3.3.1. Nguyên lý đo

46

3.3.2. Các loại nhiệt kế giãn nở

46

3.3. Nhiệt kế điện trở

47

3.3.1. Nguyên lý đo

47

3.3.2. Các loại nhiệt kế điện trở

48

3.3.3. Mạch đo và dụng cụ thứ cấp

52

3.4. Cặp nhiệt ngẫu

55

3.4.1. Hiệu ứng nhiệt điện

55

3.4.2. Vật liệu chế tạo

57

3.4.3. Cấu tạo của cặp nhiệt

58

3.4.4. Mạch đo và dụng cụ thứ cấp

59

3.5. Hoả kế

64

3.5.1. Hoả kế bức xạ toàn phần

64

3.4.2. Hoả kế quang

65

3.6. Các loại cảm biến đo nhiệt độ khác

66

Chương 4. Cảm biến đo vị trí và dịch chuyển

4.1. Nguyên lý đo vị trí và dịch chuyển

68

4.2. Điện thế kế điện trở

68

4.2.1. Điện thế kế dùng con chạy cơ học

68

4.2.2. Điện thế kế không dùng con chạy cơ học

68

4.3. Cảm biến điện cảm

70

4.3.1. Cảm biến tự cảm

72

4.3.2. Cảm biến hỗ cảm

72

4.4. Cảm biến điện dung

74

4.4.1. Cảm biến tụ điện đơn

77

4.4.2. Cảm biến tụ kép vi sai

79

4.4.3. Mạch đo

80

4.5. Cảm biến quang

80

4.5.1. Cảm biến quang phản xạ

80

4.5.2. Cảm biến quang soi thấu

81

4.6. Cảm biến đo dịch chuyển bằng sóng đàn hồi

81

4.6.1. Nguyên lí đo dịch chuyển bằng sóng đàn hồi

81

4.6.2. Cảm biến sử dụng phần tử áp điện

82

4.6.3. Cảm biến âm từ

83

Chương 5. Cảm biến đo biến dạng

5.1. Biến dạng và phương pháp đo

85

5.1.1. Khái niệm cơ bản

85

5.1.2. Phương pháp đo biến dạng

86

5.2. Đầu đo điện trở kim loại

86

5.2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

86

5.2.2. Các đặc trưng chủ yếu

88

5.3. Cảm biến áp trở silic

88

5.3.1. Cấu tạo và nguyên lí hoạt động 

88

5.3.2. Các đặc trưng chủ yếu

89

5.4. Đầu đo trong chế độ động

92

5.4.1. Tần số sử dụng tối đa

90

5.4.2. Giới hạn mỏi

91

5.5. Ứng suất kế dây rung

91

Chương 6. Cảm biến đo lực

6.1. Nguyên lý đo lực

93

6.2. Cảm biến áp điện

94

6.2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

94

6.2.2. Cảm biến thạch anh kiểu vòng đệm

95

6.2.3. Cảm biến thạch anh nhiều thành phần

95

6.2.4. Mạch đo

96

6.3. Cảm biến từ giảo

98

6.3.1. Hiệu ứng từ giảo

98

6.3.2. Cảm biến từ thẩm biến thiên

99

6.3.3. Cảm biến từ dư biến thiên

99

6.4. Cảm biến đo lực dựa trên phép đo dịch chuyển

100

6.5. Cảm biến xúc giác

100

Chương 7. Cảm biến đo vận tốc, gia tốc và rung

7.1. Cảm biến đo vận tốc

101

7.1.1. Nguyên lý đo vận tốc

101

7.1.2. Tốc độ kế điện từ

102

7.1.3. Tốc độ kế xung

105

7.1.4. Máy đo góc tuyệt đối

107

7.1.5. Đổi hướng kế

108

7.2. Cảm biến đo rung và gia tốc

109

7.2.1. Khái niệm cơ bản

109

7.2.2. Cảm biến đo tốc độ rung

112

7.2.3. Gia tốc kế áp điện

113

7.2.4. Gia tốc kế áp trở

114

Chương 8. Cảm biến đo áp suất chất lưu

8.1. Áp suất và nguyên lý đo áp suất

116

8.1.1. Áp suất và đơn vị đo

116

8.1.2. Nguyên lý đo áp suất

117

8.2. Áp kế dùng dịch thể

118

8.2.1. Vi áp kế kiểu phao

119

8.2.2. Vi áp kế kiểu chuông

120

8.2.3. Vi áp kế bù

121

8.2.4. Áp kế vành khuyên

121

8.3. Áp kế đàn hồi

122

8.3.1. Áp kế lò xo

122

8.3.2. Áp kế màng

123

8.3.3. Áp kế ống trụ

125

8.3.4. Áp kế kiểu đèn xếp

125

8.4. Áp kế điện

125

8.4.1. Áp kế áp trở

126

8.4.2. Áp kế áp điện

127

8.4.3. Áp kế điện dung

128

8.4.4. Áp kế điện cảm

129

Chương 9. Cảm biến đo lưu lượng

9.1. Cảm biến đo lưu lượng

132

9.1.1. Lưu lượng và đơn vị đo

132

9.1.2. Cảm biến đo lưu lượng theo thể tích

132

9.1.3. Cảm biến đo lưu lượng theo tốc độ

134

9.1.4. Cảm biến đo lưu lượng theo độ giảm áp biến đổi

136

9.1.5. Cảm biến đo lưu lượng theo độ giảm áp không đổi

141

9.1.6. Cảm biến điện từ

142

9.2. Cảm biến đo và phát hiện mức chất lưu

143

9.2.1. Khái niệm và phương pháp đo

143

9.2.2. Cảm biến đo mức theo phương pháp thủy tĩnh

143

9.2.3. Cảm biến đo mức theo phương pháp điện

144

9.2.4. Cảm biến đo mức theo phương pháp bức xạ

145

Chương 10. Cảm biến đo một số chỉ tiêu công nghệ

10.1. Cảm biến đo thành phần khí

147

10.1.1. Khái niệm

147

10.1.2. Đo thành phần khí theo độ dẫn nhiệt của chất khí

147

10.1.3. Đo nồng độ khí theo sự cháy của cấu tử cần phân tích

149

10.1.4. Đo nồng độ khí theo độ từ thẩm của khí

149

10.1.5. Đo nồng độ khí theo khả năng hấp thụ bức xạ

151

10.1.6. Đo nồng độ khí bằng quang phổ định lượng

152

10.2. Cảm biến đo độ pH

152

10.2.1. Nguyên lý đo

152

10.2.2. Cấu tạo của cảm biến

153

10.2.3. Sơ đồ mạch đo

154

10.3. Cảm biến đo nồng độ chất điện ly

156

10.3.1. Nguyên lý đo

156

10.3.2. Cảm biến đo

156

10.4. Cảm biến đo tỉ trọng

157

10.4.1. Cảm biến đo theo áp suất

157

10.4.2. Cảm biến đo dùng đồng vị phóng xạ

158

10.5. Cảm biến đo độ ẩm

159

10.5.1. Cảm biến đo độ ẩm vật liệu rời

159

10.5.2.   Cảm biến đo độ ẩm của khí

160

Chương 11. Truyền kết quả đi xa

11.1. Truyền xa kiểu điện trở

164

11.1.1. Phương pháp dùng biến đổi điện trở

164

11.1.2. Phương pháp dùng logomet

165

11.2. Truyền xa kiểu từ cảm

165

11.2.1. Dùng cầu cân bằng cảm ứng

165

11.2.2. Dùng biến thế vi sai

166

11.3. Truyền xa kiểu đồng bộ

167

Chương 12. Cảm biến thông minh

12.1. Khái niệm về cảm biến thông minh

168

12.2. Cấu trúc của một cảm biến thông minh

169

12.3. Các khâu chức năng của cảm biến thông minh

170

12.3.1. Bộ chuyển đổi chuẩn hoá

170

12.3.2.   Bộ dồn kênh MUX (multiplexer)

172

12.3.3. Bộ chuyển đổi tương tự số A/D

173

12.4. Các thuật toán xử lý trong cảm biến thông minh

175

12.4.1. Tự động khắc độ

175

12.4.2. Xử lý tuyến tính hoá từng đoạn

175

12.4.3. Gia công kết quả đo

177

12.4.4. Sai số của kết quả các phép đo  gián tiếp

181

12.4.5. Bù sai số

183

Tài liệu tham khảo

185