MCE201

What is the primary purpose of an instrumentation system?

To provide a numerical value corresponding to the variable being measured. (Cung cấp giá trị số tương ứng với biến số đang được đo.)

Which element of a measurement system is in direct contact with the process being monitored?

The sensor. (Cảm biến - là phần tử tiếp xúc trực tiếp với quá trình.)

How is a 'transducer' defined in the context of measurement systems?

An element that converts a physical variable change into a related change in another physical variable. (Phần tử chuyển đổi sự thay đổi của một biến vật lý thành sự thay đổi của một biến vật lý khác.)

What is the role of the signal processor in an instrumentation system?

To convert the sensor's output into a form suitable for display or onward transmission. (Chuyển đổi đầu ra của cảm biến thành dạng phù hợp để hiển thị hoặc truyền tiếp.)

What functional element presents the measured value in a form recognizable by an observer?

The data presentation element. (Phần tử trình bày dữ liệu - giúp người quan sát nhận biết được giá trị đo.)

The term for an element that converts a sensor's output into a suitable form for further processing is _____.

Signal conditioner (Bộ điều hòa tín hiệu)

What does the term 'Resolution' mean in instrument specifications?

The smallest change in the input signal that can be reliably detected. (Độ phân giải - thay đổi nhỏ nhất của tín hiệu đầu vào có thể phát hiện được.)

How is 'Accuracy' typically expressed in measurement systems?

As a percentage of the full-range output or full-scale deflection (f.s.d). (Độ chính xác - thường được tính theo tỷ lệ phần trăm của dải đo tối đa.)

The ability of a system to give the same value for repeated measurements of the same variable is called _____.

Repeatability (Độ lặp lại)

What performance term describes the ratio of the output change to the input change?

Sensitivity. (Độ nhạy - tỷ số giữa thay đổi đầu ra và thay đổi đầu vào.)

How is 'Stability' defined for a measurement system?

The ability to produce the same output for a constant input over a period of time. (Độ ổn định - khả năng duy trì đầu ra giống nhau cho cùng một đầu vào hằng số theo thời gian.)

What does 'Reliability' quantify in an instrumentation system?

The probability that a system will perform to an agreed level for a specified period. (Độ tin cậy - xác suất hệ thống hoạt động đúng mức quy định trong một khoảng thời gian.)

The process of comparing an instrument's output against a known standard is called _____.

Calibration (Hiệu chuẩn)

What are the two main categories of displacement sensors based on their interaction with an object?

Contacting and non-contacting sensors. (Cảm biến tiếp xúc và cảm biến không tiếp xúc.)

How does a linear potentiometer convert displacement into an electrical signal?

By using a resistive element with a sliding contact to change the output voltage. (Sử dụng phần tử điện trở có tiếp điểm trượt để thay đổi điện áp đầu ra.)

Formula: What is the definition of strain ($\epsilon$)?

$\epsilon =\frac{\Delta L}{L}$ (The change in length divided by the original length).

What material property change is utilized in a strain gauge?

Electrical resistance changes when the material is stretched or compressed. (Điện trở thay đổi khi vật liệu bị kéo dãn hoặc nén.)

What does the acronym LVDT stand for?

Linear Variable Differential Transformer (Máy biến áp vi sai biến đổi tuyến tính)

In an LVDT, what condition results in a zero voltage output?

When the magnetic core is at the center position between the secondary coils. (Khi lõi từ nằm ở vị trí trung tâm giữa các cuộn thứ cấp.)

What is the primary function of an optical encoder?

To convert angular or linear position into a digital signal using light beams. (Chuyển đổi vị trí góc hoặc tuyến tính thành tín hiệu kỹ thuật số bằng chùm sáng.)

What type of displacement sensor uses infrared beams or reflected light for detection without physical contact?

Optical proximity sensor. (Cảm biến tiệm cận quang học.)

How does a tachogenerator measure angular speed?

It produces an AC voltage proportional to the speed via electromagnetic induction. (Tạo ra điện áp xoay chiều tỷ lệ thuận với tốc độ thông qua hiện tượng cảm ứng điện từ.)

What is the difference between 'Absolute Pressure' and 'Gauge Pressure'?

Absolute is relative to a vacuum, while gauge is relative to atmospheric pressure. (Áp suất tuyệt đối so với chân không, áp suất tương đối so với áp suất khí quyển.)

Which pressure sensor uses a C-shaped tube that tends to straighten under internal pressure?

Bourdon tube. (Ống Bourdon - ống hình chữ C có xu hướng thẳng ra khi có áp suất bên trong.)

How does a piezoelectric sensor generate a signal for pressure measurement?

By generating a charge when the piezoelectric crystal is mechanically stressed. (Tạo ra điện tích khi tinh thể thạch anh bị tác động lực cơ học.)

What principle do differential pressure flow meters use to measure flow rate?

They detect the pressure drop across a restriction in the pipe. (Đo độ sụt áp qua một điểm thắt trong ống dẫn.)

A _____ flow meter uses a multi-bladed rotor that rotates at a speed proportional to the fluid velocity.

Turbine (Lưu lượng kế kiểu tuabin)

How does an ultrasonic time-of-flight flow meter calculate flow velocity?

By measuring the difference in travel time of pulses sent upstream vs. downstream. (Đo sự chênh lệch thời gian truyền xung ngược dòng và xuôi dòng.)

What property of a bimetallic strip allows it to sense temperature changes?

Two metals with different coefficients of expansion bond together and bend when heated. (Hai kim loại có hệ số giãn nở khác nhau uốn cong khi nhiệt độ thay đổi.)

What is the main difference between an RTD and a thermistor?

RTDs use metals (resistance increases with temp), thermistors use semiconductors (resistance usually decreases). (RTD dùng kim loại, thermistor dùng bán dẫn.)

What physical effect is the basis for a thermocouple sensor?

The Seebeck effect, where a junction of two different metals produces an e.m.f. proportional to temperature. (Hiệu ứng Seebeck - cặp nhiệt điện tạo ra suất điện động tỷ lệ với nhiệt độ.)

What is 'Cold Junction Compensation' in thermocouple systems?

A method to account for the reference junction not being at $0^{\circ}C$. (Bù đầu lạnh - phương pháp tính đến việc đầu tham chiếu không ở $0^{\circ}C$.)

Which temperature sensor is best suited for non-contact measurement of very high temperatures?

Pyrometer. (Hỏa kế - dùng để đo nhiệt độ rất cao mà không cần tiếp xúc.)

The acronym MEMS stands for _____.

Micro-Electro-Mechanical Systems (Hệ thống vi cơ điện tử)

What characterizes a 'Smart Sensor' compared to a traditional sensor?

Integration of a microprocessor for functions like self-calibration and linearization. (Tích hợp bộ vi xử lý để tự hiệu chuẩn và tuyến tính hóa.)

What is the function of an operational amplifier (op-amp) in signal processing?

To provide high-gain voltage amplification and signal conditioning. (Cung cấp độ khuếch đại điện áp lớn và điều hòa tín hiệu.)

In an inverting op-amp circuit, what determines the voltage gain?

The ratio of the feedback resistor ($R_f$ ) to the input resistor ($R_i$ ). (Tỷ số giữa điện trở phản hồi và điện trở đầu vào.)

What is the purpose of an Analogue-to-Digital Converter (ADC)?

To convert a continuous analogue voltage into a discrete digital word/binary code. (Chuyển đổi điện áp tương tự liên tục thành mã nhị phân kỹ thuật số rời rạc.)

What is the standard current range used in industrial signal transmission loops?

$4$ to $20 \text{ mA}$. (Dải dòng điện tiêu chuẩn từ $4$ đến $20 \text{ mA}$ trong công nghiệp.)

Why is a $4-20 \text{ mA}$ current loop preferred over simple voltage transmission?

It is less susceptible to noise and can detect wire breaks (live zero). (Ít bị nhiễu hơn và có thể phát hiện đứt dây nhờ mức không sống.)

What term refers to unwanted electrical signals that interfere with measurement data?

Noise. (Nhiễu - các tín hiệu điện không mong muốn gây can nhiễu dữ liệu đo.)

What is the difference between an 'Indicator' and a 'Recorder'?

An indicator shows instantaneous values; a recorder stores data over time for a permanent record. (Chỉ báo cho biết giá trị tức thời; bộ ghi lưu trữ dữ liệu theo thời gian.)

How do Liquid Crystal Displays (LCDs) create visible characters?

By using an electric field to change the orientation of crystals, reflecting or blocking light. (Sử dụng điện trường thay đổi hướng tinh thể để phản xạ hoặc chặn ánh sáng.)

What is the primary characteristic of an 'Open-loop' control system?

The output has no effect on the input control action. (Hệ thống điều khiển vòng hở - đầu ra không ảnh hưởng đến tác động điều khiển đầu vào.)

What is the role of the 'Comparison Element' in a closed-loop system?

To compare the required value (set point) with the measured value to produce an error signal. (So sánh giá trị đặt với giá trị đo để tạo ra tín hiệu sai số.)

In control systems, what is 'Negative Feedback'?

A signal from the output that is subtracted from the input to reduce the error. (Phản hồi âm - tín hiệu đầu ra được trừ bớt ở đầu vào để giảm sai số.)

Which element in a control system carries out the physical action to change the variable?

The correction element (or actuator). (Phần tử chỉnh sửa hoặc cơ cấu chấp hành.)

What defines a 'Discrete-time' control system?

A system where signals are sampled at specific intervals rather than being continuous. (Hệ thống điều khiển thời gian rời rạc - tín hiệu được lấy mẫu tại các khoảng định sẵn.)

What is the function of an 'Instrumentation Amplifier'?

To precisely amplify small differential signals while rejecting common-mode noise. (Khuếch đại chính xác các tín hiệu vi sai nhỏ và loại bỏ nhiễu đồng pha.)

Concept: Hysteresis Error

Definition: The difference in output for the same input depending on whether the input was increasing or decreasing. (Sai số trễ - khác biệt đầu ra tùy thuộc vào việc đầu vào đang tăng hay giảm.)

What is a 'Limit Switch' used for in displacement sensing?

To detect when an object has reached a specific physical boundary or position. (Công tắc hành trình - phát hiện khi vật thể đạt đến một ranh giới hoặc vị trí cụ thể.)

How does a capacitive proximity sensor detect an object?

By sensing the change in capacitance as an object enters its electric field. (Phát hiện sự thay đổi điện dung khi vật thể đi vào điện trường của nó.)

What type of temperature sensor uses a current change across a semiconductor junction?

Thermodiode or transistor sensor. (Cảm biến diode nhiệt hoặc transistor.)

In an ADC, what determines the smallest voltage change that can be represented?

The number of bits (resolution) of the converter. (Số bit của bộ chuyển đổi quyết định thay đổi điện áp nhỏ nhất có thể biểu diễn.)

What is a 'Data Logger'?

A device that automatically collects and stores data from sensors over time. (Bộ ghi dữ liệu - thiết bị tự động thu thập và lưu trữ dữ liệu cảm biến theo thời gian.)

What are the common colors for LEDs in display systems?

Red, yellow, and green. (Đỏ, vàng và xanh lá cây.)

What does 'Traceability' mean in the context of calibration standards?

An unbroken chain of comparisons leading back to recognized national standards. (Tính liên kết chuẩn - chuỗi so sánh không đứt đoạn dẫn về các tiêu chuẩn quốc gia.)

What is the difference between 'Direct Action' and 'Reverse Action' in controllers?

Direct: output increases as input increases; Reverse: output decreases as input increases. (Tác động trực tiếp: đầu ra tăng khi đầu vào tăng; Tác động ngược: đầu ra giảm khi đầu vào tăng.)

How does an 'Incremental Encoder' signal rotation?

By producing a series of pulses as the shaft rotates. (Tạo ra một chuỗi các xung khi trục quay.)

Which flow meter measures the mass flow rate by detecting the twisting of a vibrating tube?

Coriolis flow meter. (Lưu lượng kế Coriolis - đo lưu lượng khối lượng bằng cách phát hiện sự xoắn của ống rung.)

What is 'Dead Time' in a control process?

The delay between a change in the input and the start of the resulting output change. (Thời gian chết - khoảng trễ giữa thay đổi đầu vào và bắt đầu thay đổi đầu ra.)

Which level sensor uses high-frequency sound waves reflected off the liquid surface?

Ultrasonic level gauge. (Thiết bị đo mức siêu âm.)

What is the purpose of a Wheatstone bridge in sensor circuits?

To convert a small change in resistance into a measurable voltage change. (Chuyển đổi sự thay đổi nhỏ của điện trở thành sự thay đổi điện áp có thể đo được.)

Nucleonic Level Indicator

A non-contact level sensor using a radioactive source and a detector (gamma rays). (Chỉ báo mức hạt nhân - dùng nguồn phóng xạ và bộ dò tia gamma.)

What characterizes 'Precision' in a set of measurements?

The degree of scatter or consistency between multiple readings of the same value. (Độ chính xác/độ chụm - mức độ phân tán hoặc nhất quán giữa nhiều lần đọc cùng một giá trị.)

What part of an instrumentation system is responsible for 'Protection' like preventing high voltages from damaging circuits?

Signal processing (specifically protection elements like Zener diodes). (Xử lý tín hiệu - các phần tử bảo vệ như diode Zener.)

What is a 'Moiré Fringe' used for in sensing?

To measure small displacements by observing the interference pattern of two gratings. (Đo các dịch chuyển nhỏ bằng cách quan sát vân giao thoa của hai lưới.)

In a digital voltmeter, what is the role of the 'Sample and Hold' circuit?

To capture and maintain a steady analogue voltage while the ADC processes it. (Chụp và giữ điện áp tương tự ổn định trong khi bộ ADC xử lý.)

How does a 'Displacer Gauge' measure liquid level?

Based on Archimedes' principle, measuring the change in buoyancy force on a partially submerged cylinder. (Dựa trên nguyên lý Archimedes, đo sự thay đổi lực đẩy nổi lên một hình trụ chìm một phần.)

What is the advantage of using 'Digital Telemetry' for data transmission?

High accuracy and immunity to noise over long distances compared to analogue signals. (Độ chính xác cao và khả năng chống nhiễu trên khoảng cách xa so với tín hiệu tương tự.)

What is the 'Full-Scale Deflection' (f.s.d) of a meter?

The maximum value that the indicator can display on its scale. (Giá trị tối đa mà chỉ báo có thể hiển thị trên thang đo của nó.)

Which sensor is commonly used in automobiles to detect throttle position?

Potentiometer. (Biến trở - dùng để phát hiện vị trí bướm ga.)

In an op-amp, what is meant by 'Virtual Earth' (or Virtual Ground)?

The inverting input terminal is effectively at $0\text{V}$ potential due to high gain and feedback. (Điểm đất ảo - đầu vào đảo có điện thế xấp xỉ $0\text{V}$ do độ khuếch đại cao và phản hồi.)

What does a 'DAC' do?

Digital-to-Analogue Converter: converts a digital binary word into an analogue voltage or current. (Bộ chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự.)

What is a 'Mimic Display' on a computer screen?

An animated diagram showing the status and values of key parts of a process plant. (Sơ đồ mô phỏng - biểu đồ hoạt họa hiển thị trạng thái và giá trị các bộ phận chính của nhà máy.)

What is the primary characteristic of an 'open-loop' control system?

There is no feedback to adjust the output based on the actual result. Giải thích: Hệ thống điều khiển vòng hở không có phản hồi để điều chỉnh đầu ra dựa trên kết quả thực tế đạt được.

In a control system, what is meant by the term 'negative feedback'?

The feedback signal is subtracted from the set value signal to reduce the error. Giải thích: Phản hồi âm là khi tín hiệu phản hồi được trừ đi từ giá trị đặt để giảm thiểu sai số.

Which element of a closed-loop system compares the required value with the measured value to produce an error signal?

Comparison element. Giải thích: Phần tử so sánh đối chiếu giá trị yêu cầu với giá trị đo được để tạo ra tín hiệu sai số.

The _____ element determines the action to be taken based on the error signal received.

Control. Giải thích: Phần tử điều khiển (Control element) quyết định hành động cần thực hiện dựa trên tín hiệu sai số nhận được.

What is the function of the 'correction element' in a control system?

It produces an action designed to change the variable being controlled. Giải thích: Phần tử hiệu chỉnh tạo ra hành động nhằm thay đổi biến số đang được điều khiển.

A system with multiple control outputs affected by several input variables is known as a _____ system.

MIMO (Multiple Input-Multiple Output). Giải thích: Hệ thống có nhiều đầu ra điều khiển bị ảnh hưởng bởi nhiều biến đầu vào được gọi là hệ thống MIMO.

What term describes a control system where inputs change only at discrete instants, often involving logic functions?

Discrete-time control system (or sequential control). Giải thích: Hệ thống điều khiển thời gian rời rạc (hoặc điều khiển tuần tự) có các đầu vào chỉ thay đổi tại các thời điểm rời rạc.

In the context of process control, what does 'dead time' (or lag) represent?

The delay between a change in the system and the start of the response. Giải thích: Thời gian chết (hoặc độ trễ) là khoảng thời gian từ khi có sự thay đổi trong hệ thống cho đến khi bắt đầu có phản ứng.

What is the difference between 'direct action' and 'reverse action' in a controller?

Direct action increases output as input increases; reverse action decreases output as input increases. Giải thích: Tác động trực tiếp tăng đầu ra khi đầu vào tăng; tác động ngược giảm đầu ra khi đầu vào tăng.

What is a 'two-step' controller commonly called?

On-off controller. Giải thích: Bộ điều khiển hai bước thường được gọi là bộ điều khiển On-off (bật-tắt).

The range of values of the controlled variable through which an on-off controller does not operate is called the _____.

Neutral zone (or dead band). Giải thích: Dải giá trị của biến được điều khiển mà tại đó bộ điều khiển on-off không hoạt động được gọi là vùng trung tính (hoặc vùng chết).

What is the main disadvantage of a simple on-off control system?

It causes the controlled variable to oscillate (cycling) about the set point. Giải thích: Nhược điểm chính của hệ thống điều khiển on-off đơn giản là làm cho biến được điều khiển dao động quanh điểm đặt.

In proportional control, the controller output is proportional to the _____.

Error. Giải thích: Trong điều khiển tỷ lệ, đầu ra của bộ điều khiển tỷ lệ thuận với sai số.

The range of error that causes a $100\%$ change in controller output is defined as the _____.

Proportional Band ($PB$). Giải thích: Dải sai số gây ra sự thay đổi $100\%$ ở đầu ra bộ điều khiển được gọi là dải tỷ lệ ($PB$).

What is the mathematical relationship between controller gain $K_p$ and the Proportional Band ($PB$)?

$PB = \frac{1}{K_p} \times 100\%$. Giải thích: Mối quan hệ giữa hệ số khuếch đại $K_p$ và dải tỷ lệ $PB$ là $PB = (1/K_p) \times 100\%$.

What is the primary limitation of a purely proportional control mode?

It results in a steady-state error (offset). Giải thích: Hạn chế chính của chế độ điều khiển tỷ lệ thuần túy là tạo ra sai số xác lập (offset).

Which control mode is specifically used to eliminate steady-state error (offset)?

Integral control (I). Giải thích: Chế độ điều khiển tích phân (I) được sử dụng cụ thể để triệt tiêu sai số xác lập.

In integral control, the rate of change of the controller output is proportional to the _____.

Error. Giải thích: Trong điều khiển tích phân, tốc độ thay đổi của đầu ra bộ điều khiển tỷ lệ thuận với sai số.

What is 'Integral Action Time' ($T_i$)?

The time required for the integral action to produce the same change as the proportional action. Giải thích: Thời gian tác động tích phân ($T_i$) là thời gian cần để phần tích phân tạo ra sự thay đổi tương đương phần tỷ lệ.

What is the purpose of adding 'derivative control' to a proportional controller?

To reduce time lags and dampen oscillations. Giải thích: Mục đích của việc thêm điều khiển vi phân là để giảm độ trễ thời gian và dập tắt các dao động.

Derivative control produces an output based on the _____ of the error.

Rate of change. Giải thích: Điều khiển vi phân tạo ra đầu ra dựa trên tốc độ thay đổi của sai số.

Why is derivative control not used alone?

It produces zero output when the error is constant, regardless of its size. Giải thích: Điều khiển vi phân không dùng độc lập vì nó tạo ra đầu ra bằng không khi sai số không đổi, bất kể sai số lớn hay nhỏ.

A controller that combines Proportional, Integral, and Derivative modes is called a _____ controller.

PID. Giải thích: Bộ điều khiển kết hợp các chế độ Tỷ lệ, Tích phân và Vi phân được gọi là bộ điều khiển PID.

The process of determining the best values for $K_p$, $T_i$, and $T_d$ for a system is called _____.

Tuning. Giải thích: Quá trình xác định các giá trị tối ưu cho $K_p$, $T_i$, và $T_d$ cho một hệ thống được gọi là hiệu chỉnh (tuning).

What is the 'quarter amplitude decay' criterion in Ziegler-Nichols tuning?

The amplitude of each oscillation is one-quarter of the previous one. Giải thích: Tiêu chuẩn suy giảm một phần tư biên độ nghĩa là biên độ của mỗi lần dao động bằng một phần tư lần trước đó.