Thiết bị đo lường nói chung là những loại thiết bị có chức năng đo lường, xác định và kiểm tra các giá trị của các đại lượng liên quan đến vật lý, hóa học, điện tử,… Thường thấy nhất là thiết bị đo lường được sử dụng để đánh giá áp suất, nhiệt độ, độ dài, nồng độ, lưu lượng,…
Thiết bị đo lường đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực khác nhau bao gồm: Kỹ thuật, nghiên cứu chế tạo, y tế, điện tử,… Những thiết bị đo lường đơn giản nhất có thể kế đến như thước kẻ, nhiệt kế y tế, ca đong có vạch chia, đến những thiết bị hiện đại hơn như các loại máy đo lưu lượng, máy đo áp suất, các loại cảm biến nồng độ các chất trong dung dịch,…
Trong bài viết này chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu về các loại thiết bị đo lường, được sử dụng phổ biến trong công nghiệp.
Thiết bị đo lường sử dụng trong công nghiệp là gì?
Trong công nghiệp việc sử dụng thiết bị đo lường là vô cùng quan trọng, việc đo lường và đánh giá các thông số làm việc của hệ thống giúp đảm bảo tính an toàn cho thiết bị và người lao động, đảm bảo chất lượng của các sản phẩm được tạo đồng nhất và tốt nhất.
Tùy vào từng lĩnh vực cụ thể mà ta cần thực hiện việc đo lường những đại lượng khác nhau, bằng những thiết bị đo chuyên dụng, trong nhiều ngành công nghiệp hiện nay, những thiết bị đo lường được sử dụng phổ biến có thể kể đến như:
- Máy đo áp suất (pressure gauge): Hay đồng hồ đo áp suất là thiết bị có chức năng đo áp suất làm việc trong hệ thống, độ lớn của áp suất bên trong hệ thống, được đánh giá thông qua các đơn vị đo áp suất như bar, psi, kg/cm², Mpa,…
- Máy đo lưu lượng (flow meter): Thường được gọi là đồng hồ đo lưu lượng, thiết bị này được lắp đặt trên các đoạn đường ống, nơi mà lưu chất chảy qua để kiểm tra lưu lượng của dòng chảy bên trong đường ống, đơn vị đo được sử dụng để giá độ lớn của lưu lượng là m³/h.
- Máy đo nhiệt độ (temperature gauge): Đồng hồ đo nhiệt độ được sử dụng để đo nhiệt độ của môi trường làm việc, nhiệt độ của lưu chất hoặc thiết bị máy móc nào đó, giá trị được biểu thị qua đơn vị ℃ hoặc ℉.
- Các thiết bị đo kích thước: Thiết bị đo kích thước được cung cấp với chủng loại rất đa dạng, bao gồm các loại thước đo chiều dài, thước đo góc, những dụng cụ được thước kế đặc biệt để đo đường kính, các loại dưỡng,…
- Máy đo độ ẩm: Đồng hồ đo độ ẩm được sử dụng để đánh giá độ ẩm trong không khí, độ ẩm của môi trường làm việc, độ ẩm của một số loại sản phẩm hoặc nguyên liệu thô phục vụ cho quá trình sản xuất.
- Các thiết bị đo điện: Những thiết bị được sử dụng để đo lường, các đại lượng liên quan đến dòng điện bao gồm cường độ dòng điện, được đo bằng ampe kế, hiệu điện thế được đo bằng vôn kế, hoặc những thiết bị đo đa năng để đo nhiều đại lượng khác.
Tùy vào đặc thù công việc của mỗi ngành nghề, yêu cầu về các loại thiết bị đo lường sẽ khác nhau, sau đây hãy cùng mình đi tìm hiểu kỹ hơn về một số loại thiết bị đo, được sử dụng phổ biến trong công nghiệp.
Những loại thiết bị đo lường được sử dụng phổ biến trong công nghiệp
Đồng hồ đo áp suất
Đồng hồ đo áp suất được biết đến với nhiều cái tên khác nhau, như Áp kế hoặc máy đo áp suất.
Đồng hồ đo áp suất được sử dụng để đo áp suất của các loại chất lỏng hoặc chất khí, được ứng dụng trong nhiều hệ thống khác nhau, chúng thường được lắp đặt trên đường ống, bình tích áp, bồn chứa, để kiểm tra áp suất của chất lưu làm việc tác động đến những thiết bị đó. Chuẩn theo hệ đo lường SI, giá trị của áp suất được đánh giá thông qua đơn vị Pa.
Ta có: 1 Pa = 1 N/m². (Lực tác dụng lên bề mặt của một đơn vị diện tích).
Trong thực tế làm việc áp suất của chất lưu làm việc trong hệ thống thường rất lớn, nên để thuận tiện cho việc thu thập dữ liệu về áp suất, đồng hồ đo áp suất sẽ sử dụng các đơn vị đo như Mpa, bar, kg/cm², Kpa,…
Có hai loại đồng hồ đo áp suất chính được ứng dụng trong công nghiệp là:
- Đồng hồ đo áp suất dạng cơ học: Đây là những thiết bị làm việc hoàn toàn dựa vào áp lực của chất lưu, tác động vào bộ phận cảm biến áp suất (màng áp suất hoặc ống bourdon), gây ra những biến dạng cho bộ phận cảm biến, sự biến dạng sẽ kéo theo những chuyển động nhỏ.
Chuyển động này sau đó được biến đổi và truyền đến kim đồng hồ, giá trị đo được sẽ được hiện thông qua các chỉ số tương ứng trên mặt đồng hồ đo áp suất. - Đồng hồ đo áp suất điện tử: Thiết bị cũng sử dụng bộ phận cảm biến áp suất để, thực hiện các hoạt động đo lường, tuy nhiên sự biến dạng của bộ phận cảm biến được chuyển đổi thành tín hiệu điện, sau đó truyền đến bộ vi xử lý để tính toán. Giá trị áp suất sau khi tính toán được hiển thị lên màn hình điện tử.
Nếu bạn muốn tìm hiểu sâu hơn về thiết bị này, có thể tham khảo tại bài viết: Đồng hồ đo áp suất.
Đồng hồ đo lưu lượng
Đồng hồ đo lưu lượng hay lưu lượng kế, tên tiếng anh là (flow meter), là thiết bị chuyên dụng được dùng để kiểm tra lưu lượng (Q) của chất lưu chảy qua một vị trí đường ống nào đó.
Ngoài chức năng chính là đo và ghi lại những thông số liên quan đến tốc độ của dòng chảy, nhiều loại đồng hồ đo lưu lượng hiện đại, còn được tích hợp thêm các loại cảm biến, cho phép chúng có thêm các tính năng, đo nhiệt độ cũng như áp suất của chất lưu làm việc bên trong đường ống.
Với chủng loại đa dạng, chúng được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, từ dân dụng đến công nghiệp, những loại dòng chảy mà thiết bị này có thể đo được bao gồm: Dòng chảy chất khí, dòng chảy của hơi nước nóng, dòng chảy của nước, nước thải, hóa chất,…
Loại thiết bị đo này sử dụng nhiều phương pháp lưu lượng khác nhau, để mang lại hiệu quả đo lưu lượng cao nhất cho từng loại lưu chất, một số kiểu đo được áp dụng phổ biến trên thiết bị đồng hồ đo lưu lượng có thể kế đến bao gồm:
- Phương pháp đo siêu âm
- Phương pháp đo dòng xoáy
- Phương pháp đo điện từ
- Phương pháp đo khối lượng,…
Bạn đọc có thể tham khảo chi tiết hơn tại bài viết: Đồng hồ đo lưu lượng.
Đồng hồ đo nhiệt độ
Đồng hồ đo nhiệt độ là một thiết bị dùng để đo nhiệt độ, của một vật, môi trường hoặc loại chất lưu nào đó. Có nhiều loại đồng hồ đo nhiệt độ, từ các loại cơ bản như nhiệt kế thủy ngân và nhiệt kế kỹ thuật số đến các thiết bị cao cấp hơn như đồng hồ đo nhiệt độ hồng ngoại,…
Những thiết bị đồng hồ đo nhiệt độ cổ điển, tiền thân của chúng là những loại đồng hồ cơ bây giờ, sử dụng phương pháp đo nhiệt độ nhờ vào tính chất giãn nở vì nhiệt, của các loại vật chất.
Về cơ bản các loại vật chất đều có xu hướng giãn nở ra khi nóng lên, và co lại khi lạnh đi, áp dụng nguyên lý này người ta đã chế tạo ra thiết bị đồng hồ nhiệt độ đầu tiên.
Trải qua quá trình dài ứng dụng cùng với sự phát triển của công nghệ, đồng hồ đo nhiệt độ được cải tiến rất nhiều để cung cấp giải pháp đo nhiệt độ với độ chính xác cao hơn, tiện lợi hơn, có khả năng đáp ứng được những điều kiện làm việc khó khăn hơn.
Bạn thể tìm hiểu thêm nhiều thiết bị đồng hồ đo nhiệt độ khác thông qua bài viết: Đồng hồ đo nhiệt độ.
Các loại thiết bị đo kích thước
Trong tất cả các loại thiết bị đo lường nói chung, thiết bị đo kích thước có thể được sử dụng sớm nhất, và chúng cũng có đa dạng chủng loại nhất từ những thiết bị đơn giản đến phức tạp, chức năng đo lường khác nhau.
Những thiết bị đo kích thước cơ bản nhất có thể kể đến như thước kẻ, thước dây dùng để đo độ dài, thước đo góc,…
Những thiết bị hiện đại hơn là thước kẹp, thước Panme, các loại thước được gia công với độ chính xác cao từ những loại vật liệu có chất lượng cao, được sử dụng để kiểm tra độ chính xác của các chi tiết gia công cơ khí.
Thiết bị đo điện
Điện năng là một lĩnh vực rất rộng, và đóng vai trò quan trọng ở thời điểm hiện tại, chắc hẳn điều này ai cũng biết. Dòng điện có vai trò rất quan trọng, tuy nhiên cũng tiềm ẩn nhiều nguy hiểm, nếu trong quá trình sử dụng điện không tuân theo các quy tắc an toàn.
Chính vì vậy mà việc đo lường, kiểm tra các thông số liên quan đến dòng điện như cường độ dòng điện, điện áp, tần số,… Có ý nghĩa vô cùng quan trọng.
Chình vì có nhiều thông số quan dòng điện như vậy, nên trong những giai đoạn phát triển đầu tiên người ta cần dùng đến rất nhiều loại thiết bị đo khác nhau, để có thể đánh giá hết được những thông số liên quan đến dòng điện, cũng như thiết bị sử dụng điện.
Sau này cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, các thiết bị đo điện được cải tiến, giúp cho một thiết bị có thể đảm nhận được nhiều chức năng hơn, cũng như thao tác đo lường được thực hiện dễ dàng và nhanh chóng hơn.
Đồng hồ đo độ ẩm
Đồng hồ đo độ ẩm là một thiết bị dùng để đo lường độ ẩm trong không khí hoặc vật liệu. Độ ẩm đo được sẽ được đánh giá thông qua tỷ lệ phần trăm, thường được hiển thị trên màn hình của thiết bị.
Có nhiều loại đồng hồ đo độ ẩm khác
nhau, chúng được thiết kế để phù hợp với điều kiện ứng dụng cụ thể.
Việc đo độ ẩm được thực hiện cách đây rất lâu, tuy nhiên để người ta thực sự phát triển ra một thiết bị đo độ ẩm, có thể tính từ khoảng thế kỷ 17 hoặc 18.
Vào năm 1665, nhà khoa học người Italy Francesco Grimaldi đã phát minh ra thiết bị đo độ ẩm đầu tiên.
Thiết bị này sử dụng những vật liệu hấp thụ độ ẩm, để đo lường độ ẩm của không khí. Tuy nhiên, vì thiết bị này chỉ đo được độ ẩm tương đối, và độ chính xác không cao, nên nó đã không được sử dụng phổ biến.
Vào thế kỷ 19, các nhà khoa học, đã tiếp tục phát triển các loại đồng hồ đo độ ẩm khác nhau. Trong đó, nhà khoa học người Thụy Sĩ, Horace-Bénédict de Saussure, đã phát minh ra một loại đồng hồ đo độ ẩm, sử dụng các vật liệu hấp thụ ẩm, đặt bên trong một ống thủy tinh có đường kính nhỏ. Thiết bị này đã cải thiện độ chính xác của việc đo độ ẩm đáng kể, so với các phiên bản trước đó.
Trong những năm sau đó, nhiều loại đồng hồ đo độ ẩm khác nhau đã được phát triển, bao gồm đồng hồ dùng pin điện tử, đồng hồ dùng sợi tơ, đồng hồ dùng bạc và bột đá vôi, và đồng hồ dùng phương pháp điện trở. Các loại đồng hồ đo độ ẩm này được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng khác nhau như nông nghiệp, sản xuất, y tế và thời tiết.
Hiện nay, các công nghệ tiên tiến hơn như cảm biến điện dung và đo bằng sóng siêu âm, cũng được sử dụng trong việc đo độ ẩm, mang lại độ chính xác cao hơn, độ phức tạp thấp hơn đối với các thao tác tiến hành việc đo lường và đánh giá độ ẩm.
Các tiêu chuẩn được áp dụng trong việc đo lường công nghiệp
Trong việc đo lường các chỉ số liên quan đến hệ thống công nghiệp, có nhiều tiêu chuẩn quan trọng, cần được tuân thủ để đảm bảo tính chính xác và đáng tin cậy của các dữ liệu đo được.
Dưới đây là các tiêu chuẩn quan trọng, thường được áp dụng vào việc đo lường công nghiệp:
- ISO 9001: Đây là tiêu chuẩn quốc tế về quản lý chất lượng. Các công ty và tổ chức đạt chứng nhận ISO 9001 cần đảm bảo rằng họ đang tuân thủ các tiêu chuẩn và quy trình đo lường chất lượng để đảm bảo tính chính xác và đáng tin cậy của dữ liệu đo được.
- ASTM: Đây là tổ chức tiêu chuẩn quốc tế về vật liệu và thử nghiệm. Tiêu chuẩn ASTM định nghĩa các phương pháp thử nghiệm và các yêu cầu kỹ thuật cho các vật liệu và sản phẩm trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau.
- NIST: Đây là Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia của Hoa Kỳ. NIST định nghĩa các tiêu chuẩn đo lường và cung cấp các chương trình thử nghiệm và đo lường để đảm bảo tính chính xác và đáng tin cậy của các dữ liệu đo được.
- ANSI: Đây là Viện Tiêu chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ. ANSI định nghĩa các tiêu chuẩn và quy trình đo lường chất lượng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau.
- IEC: Đây là Ủy ban Kỹ thuật Điện quốc tế. IEC định nghĩa các tiêu chuẩn và quy trình đo lường cho các sản phẩm và thiết bị điện trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau.
Tất cả các tiêu chuẩn trên đều đóng vai trò quan trọng, trong việc đảm bảo tính chính xác và đáng tin cậy, của các dữ liệu đo được trong các hệ thống công nghiệp.
Các tiêu chuẩn này không chỉ đảm bảo tính chất lượng, độ chính xác của thiết bị đo lường, mà còn đảm bảo tính đồng nhất, khả năng so sánh dữ liệu đo lường, giữa các tổ chức và ngành công nghiệp khác nhau.
Làm sao để có thể lựa chọn được những thiết bị đo lường công nghiệp phù hợp
Như bạn đã biết có rất nhiều loại thiết bị đo lường công nghiệp khác nhau, được sử dụng trong các hệ thống công nghiệp, để có thể lựa chọn được những thiết bị đo phù hợp với mục đích sử dụng, ta phải tốn rất nhiều thời gian để tìm hiểu và nghiên cứu về sản phẩm.
Hiểu được điều này, chúng tôi là đơn vị hoạt động lâu năm, trong lĩnh vực cung cấp các loại thiết bị công nghiệp, có một số lưu ý muốn chia sẻ đến khách hàng, để giúp khách hàng lựa chọn được thiết bị phù hợp nhất với nhu cầu sử dụng cho hệ thống của mình.
- Chức năng và ứng dụng: Đầu tiên, bạn cần xác định chức năng và ứng dụng của thiết bị đo lường mà bạn đang cần, bao gồm cả phạm vi đo, độ chính xác, khả năng tương thích với điều kiện làm việc cụ thể,… Ví dụ: nếu bạn đang cần đo nhiệt độ trong môi trường công nghiệp, bạn cần chọn thiết bị đo nhiệt độ phù hợp, với phạm vi nhiệt độ và độ chính xác mà bạn cần.
- Chi phí: Chi phí của thiết bị đo lường công nghiệp cũng là yếu tố quan trọng khi lựa chọn. Bạn cần đánh giá và so sánh giá cả, của các sản phẩm khác nhau, để chọn được sản phẩm phù hợp với ngân sách của mình.
- Dịch vụ hậu mãi: Bạn cần chọn những sản phẩm, được cung cấp bởi các nhà sản xuất hoặc nhà cung cấp có dịch vụ hậu mãi tốt, bảo hành và sửa chữa khi cần thiết.
- Tương thích với hệ thống hiện có: Bạn cần đảm bảo rằng thiết bị đo lường công nghiệp bạn chọn, có thể tương thích với hệ thống hiện có của bạn, đặc biệt là các phần mềm và thiết bị khác.
- Thông số kỹ thuật: Bạn cần đọc kỹ thông số kỹ thuật của thiết bị trước khi chọn. Điều này giúp bạn hiểu rõ về tính năng và khả năng của thiết bị, từ đó đưa ra quyết định chính xác nhất.
Ứng dụng thực tiễn của các loại thiết bị đo lường công nghiệp
Thiết bị đo lường công nghiệp, được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, để đo lường các thông số làm việc của hệ thống, qua đó giúp người dùng có thể đánh giá, tình trạng vận hàng của toàn bộ hệ thống, tính toán hiệu suất, để qua đó đưa ra những điều chỉnh phù hợp, nhằm đảm bảo quá trình sản xuất, được hoạt động hiệu quả và đáng tin cậy.
Dưới đây là một số ứng dụng thực tế của thiết bị đo lường công nghiệp:
- Điều khiển quá trình sản xuất: Sử dụng để đo lường các thông số như nhiệt độ, áp suất, lưu lượng và độ ẩm, để điều khiển quá trình sản xuất và đảm bảo rằng sản phẩm cuối cùng, đáp ứng được các yêu cầu chất lượng.
- Kiểm tra chất lượng sản phẩm: Sử dụng để đo lường các thông số kỹ thuật của sản phẩm, nhằm kiểm tra chất lượng sản phẩm và đảm bảo rằng chúng đáp ứng được những quy chuẩn đầu ra.
- Kiểm tra an toàn: Sử dụng để đo lường các thông số như nồng độ khí, độ ẩm và nhiệt độ để kiểm tra an toàn, cho các quá trình sản xuất và làm việc.
- Kiểm tra hiệu suất: Sử dụng để đo lường các thông số, như tiêu thụ năng lượng và lượng thành phẩm thu được, để đánh giá hiệu suất của các thiết bị và hệ thống trong quá trình sản xuất.
- Điều khiển và giám sát hệ thống: Sử dụng để điều khiển và giám sát các hệ thống, như hệ thống điều hòa không khí, hệ thống cấp nước và hệ thống điện, để đảm bảo chúng hoạt động hiệu quả và an toàn.
- Nhìn chung, thiết bị đo lường công nghiệp đóng vai trò rất quan trọng trong việc đảm bảo tính chính xác, đáng tin cậy và an toàn của các quá trình sản xuất và sản phẩm trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau.