Giáo trình Cảm biến

 1 
LỜI NÓI ĐẦU 
 “Cảm biến” trong tiếng Anh là sensor xuất phát từ chữ sense theo Nghĩa la 
tinh là cảm nhận.Từ ngày xưa người tiền sử đã nhờ vào các giác quan xúc giác đẻ 
cảm nhận ,tìm hiểu đặc điểm của thế giới tự nhiên và học cách sử dụng những hiểu 
biết đó nhằm mục đích khai thác thế giới xung quanh phục vụ cho công cuộc của 
họ .Trong thời đại phát triển của khoa học và kỹ thuật ngày nay con người không 
chỉ dựa vào các cơ quan xúc giác của cơ thể để khám phá thế giới . Các chức năng 
xúc giác để nhận biết các vật thể ,hiện tượng xảy ra trong thiên nhiên được tăng 
cường nhờ phát triển các dụng cụ dùng để đo lường và phân tích mà ta ngọi là cảm 
biến . Cảm biến được định nghĩa như những thiết bị dùng biến đổi các đại lượng 
vật lý và các đại lượng không điện cần đo thành các đại lượng điện có thể đo được 
(như dòng điện,điện thế,điện dung ,trở kháng v.v) Nó là thành phần quan trọng 
nhất trong các thiết bị đo hay trong các các hệ thống điều khiển tự động . Có thể 
nói rằng nguyên lý hoạt động của một cảm biến ,trong nhiều trường hợp thực 
tế,cũng chính là nguyên lý của phép đo hay của phương pháp điều khiển tự động . 
Đã từ lâu cảm biến được sử dụng như những bộ phận để cảm nhận và phát 
hiện, nhưng chỉ từ vài chục năm trở lại đây chúng mới thể hiên rõ vai trò quan 
trọng trong các hoạt động của con người . Nhờ những thành tựu mới của khoa học 
và công nghệ trong lĩnh vực vật liệu , thiết bị điện tử và tin học ,các cảm biến đã 
được giảm thiểu kích thước , cải thiên tính năng và ngày càng mở rộng pham vi 
ứng dụng, Giơ đây không có một lĩnh vực nào mà ở đó không sử dụng các cảm 
biến .Trúng có mặt trong các hệ thống tự động phứ tạp, người máy, kiểm tra trất 
lượng sản phẩm , tiết kiệm năng lượng , chống ô nhiễm môi trường . Cảm biến 
cũng được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực giao thông vận tải , hàng tiêu dùng , 
bảo quả thực phẩm , ô tô ,trò chơi điên tử v.v 
Trong những năm ngần đây cảm biến đã trở thành một môn hoc bắt buộc của 
sinh viên vật lý kỹ thuật , những kỹ sư vật lý tương lai , những người đóng vai trò 
ứng dụng tiến bộ của khoa học vật lý vào kỹ thuật , công nghệ , sản xuất và đời 
sống . Cảm biến cũng là lĩnh vực nghiên cứu ứng dụng của sinh viên đại học , sau 
đai học và cán bộ thuộc nhiều ngành khoa học kỹ thuật khác . Nôi dung của giáo 
trình được chia thành các chương, trong đó mỗi chương đề cập một hoặc một vài 
loại cảm biến ( như cảm biến quang ,cảm biến nhiệt độ ,cảm biến vị trí và dịch 
chuyển ,cảm biến đo vận tốc ,lưu lượng và mức chất lưu, cảm biến trân không ,cảm 
biến điện hoá ,cảm biến đo thành phần khí v.v).Trong chừng mực giới hạn của 
tài liệu tham khảo cho phép ,đối với từng loại cảm biến ,chúng tôi giới thiệu 
nguyên lý cấu tạo , cơ chế hoạt 
 2 
MỤC LỤC 
CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN ............................................................................................. 5 
CHƯƠNG I: CÁC KHÁI NIỆM VÀ ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN ................................... 6 
1. Khái niệm và phân loại cảm biến ......................................................................... 6 
1.1. Khái niệm ............................................................................................................ 6 
1.2. Phân loại cảm biến .............................................................................................. 6 
2. Đường cong chuẩn của cảm biến ............................................................................ 8 
2.1. Khái niệm ............................................................................................................ 8 
2.2. Phương pháp chuẩn cảm biến .............................................................................. 8 
3. Các đặc trưng cơ bản ............................................................................................... 9 
3.1. Độ nhạy của cảm biến ......................................................................................... 9 
3.2. Độ tuyến tính ..................................................................................................... 11 
3.3. Sai số và độ chính xác ....................................................................................... 11 
3.4. Độ nhanh và thời gian hồi đáp ........................................................................... 12 
3.5. Giới hạn sử dụng của cảm biến ......................................................................... 13 
4. Nguyên lý chung chế tạo cảm biến ........................................................................ 14 
4.1. Nguyên lý chế tạo các cảm biến tích cực ........................................................... 14 
4.2. Nguyên chế tạo cảm biến thụ động ................................................................... 16 
5. Mạch đo ................................................................................................................... 17 
5.1. Sơ đồ mạch đo ..................................................................................... ...  bằng màng 1) Màng đo 2) Phần tử áp điện 
2. Áp kế vi sai dựa trên nguyên tắc cân bằng thuỷ tĩnh 
Nguyên lý chung của phương pháp dựa trên nguyên tắc cân bằng áp suất chất 
lưu với áp suất thuỷ tĩnh của chất lỏng làm việc trong áp kế. 
2.1. Áp kế vi sai kiểu phao 
Áp kế vi sai kiểu phao gồm hai bình thông nhau, bình lớn có tiết diện F và 
bình nhỏ có tiết diện f (hình 8.3). Chất lỏng làm việc là thuỷ ngân hay dầu biến áp. 
Khi đo, áp suất lớn (p1) được đưa vào bình lớn, áp suất bé (p2) được đưa vào bình 
nhỏ. Để tránh chất lỏng làm việc phun ra ngoài khi cho áp suất tác động về một phía 
người ta mở van (4) và khi áp suất hai bên cân bằng van (4) được khoá lại. 
Khi đạt sự cân bằng áp suất, ta có: 
p1 − p2 = g(ρm − ρ)(h1 + h2 ) 
Trong đó: 
g - gia tốc trọng trường. 
pm - trọng lượng riêng của chất lỏng làm việc. 
p - trọng lượng riêng của chất lỏng hoặc khí cần đo. 
Mặt khác từ cân bằng thể tích ta có: 
F.h1 = f.h2 
Suy ra : 
Khi mức chất lỏng trong bình lớn thay đổi (h1 thay đổi), phao của áp kế dịch 
chuyển và qua cơ cấu liên kết làm quay kim chỉ thị trên đồng hồ đo. Biểu thức (8.6) 
là phương trình đặc tính tĩnh của áp kế vi sai kiểu phao. 
 107 
Hình 8.3. áp kế vi sai kiểu phao 
Áp kế vi sai kiểu phao dùng để đo áp suất tĩnh không lớn hơn 25MPa. Khi 
thay đổi tỉ số F/f (bằng cách thay ống nhỏ) ta có thể thay đổi được phạm vi đo. Cấp 
chính xác của áp suất kế loại này cao (1; 1,5) nhưng chứa chất lỏng độc hại mà khi 
áp suất thay đổi đột ngột có thể ảnh hưởng đến đối tượng đo và môi trường. 
2.2. Áp kế vi sai kiểu chuông 
Cấu tạo của áp kế vi sai kiểu chuông gồm chuông (1) nhúng trong chất lỏng 
làm việc chứa trong bình (2). 
Hình 4 áp kế vi sai kiểu chuông 
1) Chuông 2) Bình chứa 3) Chỉ thị 
Khi áp suất trong buồng (A) và (B) bằng nhau thì nắp chuông (1) ở vị trí cân 
bằng (hình8.4a), khi có biến thiên độ chênh áp d(p1-p2) >0 thì chuông được nâng 
lên (hình 8.4b). Khi đạt cân bằng ta có: d(p1 − p2 ).F = (dH + dy)∆f.g(ρm − ρ) 
(8.8) Với: 
dh = dx + dy 
d(p1 − p2 ) = dh(ρm − ρ)g 
fdy = ∆f.dH + (Φ − F)dx 
 108 
Trong đó: 
F - tiết diện ngoài của chuông. 
dH - độ di chuyển của chuông. 
dy - độ dịch chuyển của mức chất lỏng trong chuông. 
dx - độ dịch chuyển của mức chất lỏng ngoài chuông. 
∆f - diện tích tiết diện thành chuông. 
 Φ- diện tích tiết diện trong của bình lớn. 
dh - chênh lệch mức chất lỏng ở ngoài và trong chuông. 
f - diện tích tiết diện trong của chuông. 
Giải các phương trình trên ta có: 
Lấy tích phân giới hạn từ 0 đến (p1 - p2) nhận được phương trình đặc tính 
tĩnh của áp kế vi sai kiểu chuông: 
Áp kế vi sai có độ chính xác cao có thể đo được áp suất thấp và áp suất chân 
không. 
3. Cảm biến áp suất dựa trên phép đo biến dạng 
Nguyên lý chung của cảm biến áp suất loại này dựa trên cơ sở sự biến dạng 
đàn hồi của phần tử nhạy cảm với tác dụng của áp suất. Các phần tử biến dạng 
thường dùng là ống trụ, lò xo ống, xi phông và màng mỏng. 
 3.1. Phần tử biến dạng 
 3.1.1.Ống trụ 
Sơ đồ cấu tạo của phần tử biến dạng hình ống trụ trình bày trên hình 8.5. ống 
có dạng hình trụ, thành mỏng, một đầu bịt kín, được chế tạo bằng kim loại. 
Hình 8.5 Phần tử biến dạng kiểu ống hình trụ 
a) Sơ đồ cấu tạo b) Vị trí gắn cảm biến 
Đối với ống dài (L>>r), khi áp suất chất lưu tác động lên thành ống làm 
cho ống biến dạng, biến dạng ngang ω1 và biến dạng dọc của ống xác định bởi 
biểu thức: 
 109 
Trong đó: 
p - áp suất. 
Y - mô đun Young. 
v - hệ số poisson. 
r - bán kính trong của ống. 
e - chiều dày thành ống. 
Để chuyển tín hiệu cơ (biến dạng) thành tín hiệu điện người ta dùng bộ 
chuyển đổi điện (thí dụ cảm biến lực). 
3.1.2. Lò xo ống 
Cấu tạo của các lò xo ống dùng trong cảm biến áp suất trình bày trên hình 
8.6. 
Lò xo là một ống kim loại uốn cong, một đầu giữ cố định còn một đầu để tự 
do. Khi đưa chất lưu vào trong ống, áp suất tác dụng lên thành ống làm cho ống bị 
biến dạng và đầu tự do dịch chuyển. 
Trên hình (8.6a) là sơ đồ lò xo ống một vòng, tiết diện ngang của ống hình 
trái xoan. Dưới tác dụng của áp suất dư trong ống, lò xo sẽ giãn ra, còn dưới tác 
dụng của áp suất thấp nó sẽ co lại. 
Hình 8.6 Lò xo ống 
Đối với các lò xo ống thành mỏng biến thiên góc ở tâm (φ) dưới tác dụng 
của áp suất (p) xác định bởi công thức: 
Trong đó: 
v - hệ số poisson. 
Y - mô đun Young. 
R - bán kính cong. 
h - bề dày thành ống. 
a, b - các bán trục của tiết diện ôvan. 
 110 
α, β- các hệ số phụ thuộc vào hình dáng tiết diện ngang của ống. 
x = Rh/a2 - tham số chính của ống. 
Lực thành phần theo hướng tiếp tuyến với trục ống (ống thành mỏng h/b = 
0,6 - 0,7) ở đầu tự do xác định theo theo biểu thức: 
Lực hướng kính: 
Trong đó s và φ các hệ số phụ thuộc vào tỉ số b/a. 
Giá trị của k1, k2 là hằng số đối với mỗi lò xo ống nên ta có thể viết được 
biểu thức xác định lực tổng hợp: 
Bằng cách thay đổi tỉ số a/b và giá trị của R, h, γ ta có thể thay đổi được giá 
trị của ∆ γ , N và độ nhạy của phép đo. 
Lò xo ống một vòng có góc quay nhỏ, để tăng góc quay người ta dùng lò xo 
ống nhiều vòng có cấu tạo như hình (8.6b). Đối với lò xo ống dạng vòng thường 
phải sử dụng thêm các cơ cấu truyền động để tăng góc quay. 
Để tạo ra góc quay lớn người ta dùng lò xo xoắn có tiết diện ô van hoặc 
hình răng khía như hình 8.6c, góc quay thường từ 40 - 60o, do đó kim chỉ thị có thể 
gắn trực tiếp trên đầu tự do của lò xo. 
Lò xo ống chế tạo bằng đồng thau có thể đo áp suất dưới 5 MPa, hợp kim 
nhẹ hoặc thép dưới 1.000 MPa, còn trên 1.000 MPa phải dùng thép gió. 
3.2. Xiphông 
Cấu tạo của xiphông trình bày trên hình 8.7. 
Hình 8.7 Sơ đồ cấu tạo ống xiphông 
Ống xiphông là một ống hình trụ xếp nếp có khả năng biến dạng đáng kể 
dưới tác dụng của áp suất. Trong giới hạn tuyến tính, tỉ số giữa lực tác dụng và 
biến dạng của xiphông là không đổi và được gọi là độ cứng của xiphông. Để tăng 
độ cứng thường người ta đặt thêm vào trong ống một lò xo. Vật liệu chế tạo là 
 111 
đồng, thép cacbon, thép hợp kim ... Đường kính xiphông từ 8 - 100mm, chiều dày 
thành 0,1 - 0,3 mm. 
Độ dịch chuyển (ä) của đáy dưới tác dụng của lực chiều trục (N) xác định 
theo công thức: 
Trong đó: 
h0 - chiều dày thành ống xiphông. 
n - số nếp làm việc. 
 α- góc bịt kín. 
v- hệ số poisson. 
A0, A1, B0 - các hệ số phụ thuộc Rng/Rtr, r/R+r. 
Rng, Rtr - bán kính ngoài và bán kính trong của xi phông. 
r - bán kính cong của nếp uốn. 
Lực chiều trục tác dụng lên đáy xác định theo công thức: 
3.3. Màng 
Màng dùng để đo áp suất được chia ra màng đàn hồi và màng dẻo. 
Màng đàn hồi có dạng tròn phẳng hoặc có uốn nếp được chế tạo bằng thép. 
Hình 8.8 Sơ đồ màng đo áp suất 
Khi áp suất tác dụng lên hai mặt của màng khác nhau gây ra lực tác động lên 
màng làm cho nó biến dạng. Biến dạng của màng là hàm phi tuyến của áp suất và 
khác nhau tuỳ thuộc điểm khảo sát. Với màng phẳng, độ phi tuyến khá lớn khi độ 
võng lớn, do đó thường chỉ sử dụng trong một phạm vi hẹp của độ dịch chuyển của 
màng. 
Độ võng của tâm màng phẳng dưới tác dụng của áp suất tác dụng lên màng 
xác định theo công thức sau: 
 112 
Màng uốn nếp có đặc tính phi tuyến nhỏ hơn màng phẳng nên có thể sử dụng 
với độ võng lớn hơn màng phẳng. Độ võng của tâm màng uốn nếp xác định theo 
công thức: 
Với a, b là các hệ số phụ thuộc hình dạng và bề dày của màng. 
Khi đo áp suất nhỏ người ta dùng màng dẻo hình tròn phẳng hoặc uốn nếp, 
chế tạo từ vải cao su. Trong một số trường hợp người ta dùng màng dẻo có tâm 
cứng, khi đó ở tâm màng được kẹp cứng giữa hai tấm kim loại. 
Hình 8.9 Sơ đồ cấu tạo màng dẻo có tâm cứng 
Đối với màng dẻo thường, lực di chuyển tạo nên ở tâm màng xác định bởi 
biểu thức: 
Với D là đường kính ổ đỡ màng. 
Đối với màng dẻo tâm cứng, lực di chuyển tạo nên ở tâm màng xác định bởi 
biểu thức: 
Với D là đường kính màng, d là dường kính đĩa cứng. 
4. Các bộ chuyển đổi điện 
Khi sử dụng cảm biến đo áp suất bằng phần tử biến dạng, để chuyển đổi tín 
hiệu cơ trung gian thành tín hiệu điện người ta dùng các bộ chuyển đổi. Theo cách 
chuyển đổi người ta chia các bộ chuyển đổi thành hai loại: 
+ Biến đổi sự dịch chuyển của phần tử biến dạng thành tín hiệu đo. Các 
chuyển đổi loại này thường dùng là: cuộn cảm, biến áp vi sai, điện dung, điện trở... 
+ Biến đổi ứng suất thành tín hiệu đo. Các bộ chuyển đổi là các phần tử áp 
điện hoặc áp trở. 
4.1. Bộ biến đổi đo áp suất kiểu điện cảm 
Hình 8.10 Bộ chuyển đổi kiểu cảm ứng 
1) Tấm sắt từ 2) Lõi sắt từ 3) Cuộn dây 
 113 
Cấu tạo của bộ chuyển đổi kiểu điện cảm biểu diễn trên hình 8.10. Bộ 
chuyển đổi gồm tấm sắt từ động gắn trên màng (1) và nam châm điện có lõi sắt 
(2) và cuộn dây (3).Dưới tác dụng của áp suất đo,3 màng (1) dịch chuyển làm 
thay đổi khe hở từ (δ) giữa tấm sắt từ và lõi từ của nam châm điện, do đó thay đổi 
độ tự cảm của cuộn dây. Nếu bỏ qua điện trở cuộn dây, từ thông tản và tổn hao 
trong lõi từ thì độ tự cảm của bộ biến đổi xác định bởi công thức sau: 
Trong đó: 
W - số vòng dây của cuộn dây. 
ltb, Stb: chiều dài và diện tích trung bình của lõi từ. 
δ, S0 - chiều dài và tiết diện khe hở không khí . 
µ, µ0 - độ từ thẩm của lõi từ và không khí. 
Thông thường ltb/( µ Stb) << δ/( µ 0S0), do đó có thể tính L theo công thức 
gần đúng: 
Với δ = kp, ta có phương trình đặc tính tĩnh của cảm biến áp suất dùng bộ 
biến đổi cảm ứng: 
Để đo độ tự cảm L người ta dùng cầu đo xoay chiều hoặc mạch cộng hưởng LC 
4.2. Bộ biến đổi kiểu biến áp vi sai 
Bộ biến đổi áp suất kiểu biến áp vi sai (hình 8.11) gồm một lò xo vòng (1) và 
phần tử biến đổi (2). Phần tử biến đổi gồm một khung cách điện trên đó quấn cuộn 
sơ cấp (7). Cuộn thứ cấp gồm hai cuộn dây (4) và (5) quấn ngược chiều nhau. Lõi 
thép di động nối với lò xo (1). Đầu ra của cuộn thứ cấp nối với điện trở R1, cho 
phép điều chỉnh giới hạn đo trong phạm vi ±25%. 
Hình 8.11 Sơ đồ cấu tạo nguyên lý của bộ biến đổi kiểu biến áp vi sai 
1) Lò xo vòng 2) Phần tử biến đổi 3&4) Cuộn thứ cấp 5) Lõi thép 6) Cuộn sơ cấp 
 114 
Nguyên lý làm việc: dòng điện I1 chạy trong cuộn sơ cấp sinh ra từ thông 
biến thiên trong hai nửa cuộn thứ cấp, làm xuất hiện trong hai nửa cuộn dây này 
các suất điện động cảm ứng e1 và e2: 
e1 = 2đf.I1M1 
e2 = 2đf.I1M2 
Trong đó M1 và M2 là hỗ cảm giữa cuộn sơ cấp và các nửa cuộn thứ cấp. 
Hai nửa cuộn dây đấu ngược chiều nhau, do đó suất điện động trong cuộn 
thứ cấp: 
E = e1 − e2 = 2πfI1 (M1 − M2 ) = 2πfI1M (8.23) 
Đối với phần tử biến đổi chuẩn có điện trở cửa ra R1 và R2 thì điện áp ra của 
bộ biến đổi xác định bởi công thức: 
Vra = 2đfI1M ra (8.24) 
Giá trị hỗ cảm Mra phụ thuộc độ dịch chuyển của lõi thép: 
Trong đó Mmax là hỗ cảm lớn nhất của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp ứng với 
độ dịch chuyển lớn nhất của lõi thép. 
Từ phương trình (8.23) và (8.24), tìm được điện áp ra của bộ biến đổi: 
4.3. Bộ biến đổi kiểu điện dung 
Sơ đồ cảm biến kiểu điện dung trình bày trên hình 8.12 
Hình 8.12 Bộ chuyển đổi kiểu điện dung 
1) Bản cực động 2&3) Bản cực tĩnh 4) Cách diện 4) Dầu silicon 
Hình 8.12a trình bày cấu tạo một bộ biến đổi kiểu điện dung gồm bản cực 
động là màng kim loại (1), và bản cực tĩnh (2) gắn với đế bằng cách điện thạch anh 
(4). Sự phụ thuộc của điện dung C vào độ dịch chuyển của màng có dạng: 
 115 
Trong đó: 
 ε - hằng số điện môi của cách điện giữa hai bản cực. 
 δ - khoảng cách giữa các điện cực khi áp suất bằng 0. 
- độ dịch chuyển của màng. 
Hình 8.12b là một bộ biến đổi điện dung kiểu vi sai gồm hai bản cực tĩnh (2) 
và (3) gắn với chất điện môi cứng (4), kết hợp với màng (1) nằm giữa hai bản cực 
để tạo thành hai tụ điện C12 và C13. Khoảng trống giữa các bản cực và màng điền 
đầy bởi dầu silicon (5). 
Các áp suất p1 và p2 của hai môi trường đo tác động lên màng, làm màng 
dịch chuyển giữa hai bản cực tĩnh và tạo ra tín hiệu im (cung cấp bởi nguồn nuôi) tỉ 
lệ với áp suất giữa hai môi trường: 
Để biến đổi biến thiên điện dung C thành tín hiệu đo lường, thường dùng 
mạch cầu xoay chiều hoặc mạch vòng cộng hưởng LC. 
Bộ cảm biến kiểu điện dung đo được áp suất đến 120 MPa, sai số ± (0,2 -
5)%. 
4.4. Bộ biến đổi kiểu áp trở 
Cấu tạo của phần tử biến đổi áp trở biểu diễn trên hình 8.13a. Cảm biến áp 
trở gồm đế silic loại N (1) trên đó có khuếch tán tạp chất tạo thành lớp bán dẫn loại 
P (2), mặt trên được bọc cách điện và có hai tiếp xúc kim loại để nối dây dẫn (3). 
Hình 8.13. Sơ đồ nguyên lý cảm biến áp trở 
a) Sơ đồ cấu tạo b) Vị trí đặt trên màng 
1) Đế silic-N 2) Bán dẫn P 3) Dây dẫn 
Trên hình 8.13b là trường hợp màng định hướng (100) có gắn 4 cảm biến áp 
trở, trong đó có hai cảm biến đặt ở tâm theo hướng (110) và hai cảm biến đặt ở biên 
tạo thành với hướng (100) một góc 60o. Với cách đặt như vậy, biến thiên điện trở 
của hai cặp cảm biến khi có ứng suất nội sẽ bằng nhau nhưng trái dấu: 
∆R1 = ∆R3 = −∆R2 = −∆R4 = ∆R 
Để đo biến thiên điện trở người ta dùng mạch cầu, khi đó ở hai đầu đường 
chéo cầu được nuôi bằng dòng một chiều sẽ là: 
 116 
Sự thay đổi tương đối của trở kháng theo ứng lực σ tính xác định theo biểu 
thức: 
Trong đó đ là hệ số áp trở của tinh thể (~ 4.10-10 m2/N), khi đó biểu thức 
điện áp có dạng: 
Bộ chuyển đổi kiểu áp trở làm việc trong dải nhiệt độ từ - 40oC đến 125oC 
phụ thuộc vào độ pha tạp. Người ta cũng có thể bù trừ ảnh hưởng của nhiệt độ bằng 
cách đưa thêm vào bộ chuyển đổi một bộ phận hiệu chỉnh đợc điều khiển qua đầu 
đo nhiệt độ JT. 
4.5. Bộ chuyển đổi kiểu áp điện 
Bộ chuyển đổi kiểu áp điện, dùng phần tử biến đổi là phần tử áp điện, cho 
phép biến đổi trực tiếp ứng lực dưới tác động của lực F do áp suất gây nên thành tín 
hiệu điện. 
 Hình 8.14 Cảm biến kiểu áp trở 
a) Phần tử áp điện dạng tấm b) Phần tử áp điện dạng ống áp suất (p) gây nên 
lực F tác động lên các bản áp điện, làm xuất hiện trên hai mặt của bản áp điện 
mộtđiện tích Q tỉ lệ với lực tác dụng: 
Q = kF 
Với F = p.S, do đó: 
Q = kpS 
Trong đó: 
k - hằng số áp điện, trong trường hợp thạch anh k = 2,22.10-12 C/N. S - diện 
tích hữu ích của màng. 
Để tăng điện tích Q người ta ghép song song một số bản cực với nhau. 
Đối với phần tử áp điện dạng ống, điện tích trên các bản cực xác định theo 
công thức: 
 117 
Trong đó: 
D, d - đường kính ngoài và đường kính trong của phần tử áp điện. 
h - chiều cao phần phủ kim loại. 
Giới hạn trên của cảm biến áp suất dùng bộ biến đổi áp điện từ 2,5 - 100 
MPa, cấp chính xác 1,5;2. Bộ biến đổi áp điện có hồi đáp tần số rất tốt nên thường 
dùng để đo áp suất thay đổi nhanh, tuy nhiên chúng có nhược điểm là nhạy cảm 
với sự thay đổi nhiệt độ. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1.Hoàng Minh Công Cảm biến Điện công nghiệp (2009), Đại học Bách khoa Hà Nội. 
2. Phan Quốc Phô Giáo trình Cảm biến (1998) Nhà XB khoa học và kĩ thuật. 
 118 
TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐẮK LẮK 
KHOA ĐIỆN TỬ TIN HỌC 
---------------oOo--------------- 
GIÁO TRÌNH 
CẢM BIẾN 
NGHỀ: ĐIỆN TỬ DÂN DỤNG 
 TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP NGHỀ 
 Người biên soạn: 
Chủ biên: Nguyễn Anh Duy 
Lưu hành nội bộ - 2014