(02)矿用传感器(04).ppt

第二章第二章 矿用传感器矿用传感器2.1 传感器概述传感器概述2.2 甲烷传感器甲烷传感器2.3 一氧化碳传感器一氧化碳传感器2.4 氧气传感器氧气传感器2.5 温度传感器温度传感器2.6 风速传感器风速传感器2.7 风压传感器风压传感器2.8 烟雾传感器烟雾传感器2.9 开关量传感器开关量传感器二、超声波时差法风速传感器二、超声波时差法风速传感器n基本原理基本原理 通过测定超声波顺风流和逆风流传播一段距离的时间差来测定风速。二、超声波时差法风速传感器二、超声波时差法风速传感器n基本原理基本原理 通过测定超声波顺风流和逆风流传播一段距离的时间差来测定风速。三、三、KGF15(原原CW-1)型风速传感器型风速传感器n技术指标技术指标测量范围：0.315m/s基本误差：0.3m/s工作电压：924V DC工作电流：70mA DC显示方式：就地显示3位LED输出信号：15mA DC、2001000Hz防爆型式：Exib三、三、KGF15(原原CW-1)型风速传感器型风速传感器n调校方法调校方法1.首先测出安设地点巷道断面平均风速值；2.安设风速传感器，风流方向与传感器的风流指向偏差不大于5度；3.连线开机预热后，按遥控器选择键使小数码显示为“2”；4.按遥控器上升或下降键使传感器显示值与断面平均风速值相等。5.检测传感器输出是否正常：按遥控器选择键使小数码显示为“3”，此时的显示若为3.则正常。三、三、GLW100型管道流量传感器型管道流量传感器n工作原理工作原理1.被测流体介质以平均流速为v，流过迎面宽度为d的三角柱旋涡发生体时，产生卡曼涡街；2.在旋涡发生体中装有检测到涡旋频率的探头，通过相关电路处理成电信号输送给传感器；3.经A/D转换，再由单片机进行数据处理，完成传感器就地显示，同时输出频率信号至分站。三、三、GLW100型管道流量传感器型管道流量传感器n主要技术指标主要技术指标测量范围：8100m3/min(标况流量)基本测量误差：2.5%F.S信号输出：200Hz1000Hz线性对应0.00100 m3/min(标况流量)介质压力：2.5MPa三、三、GLW100型管道流量传感器型管道流量传感器n安装要求安装要求1.水平或垂直装在与其公称通径相应的管道上；2.传感头上、下游应配一定长度的直管道；3.必要时安装流体整流器或变径整流器；4.上游侧不应设置流量调节阀；三、三、GLW100型管道流量传感器型管道流量传感器n调校调校1.出厂时已调校完毕，一般现场不需调校；2.连线、接地等检查，通电运行；3.零流量检查：输出回路电流应为：4.00 0.01mA4.正常流量检查：传感器信号处理放大板上有两个检查脉冲信号的标识测点，正常时为均匀脉冲，否则，调整电位器直至正常。2.6 压力传感器压力传感器 一、压力（力）传感原理一、压力（力）传感原理n应变式n电容式n电感式n压阻式n压电式一、压力（力）传感原理一、压力（力）传感原理1、应变式、应变式n弹性元件+电阻应变片n弹性元件圆柱式；圆环式；薄板式（膜片）；悬臂梁式等。弹簧管；波纹管；波纹膜片；膜盒；薄壁圆筒等。(a)C形弹簧管 (b)多圈弹簧管 (c)波纹膜片 (d)波纹膜盒 (e)波纹管一、压力（力）传感原理一、压力（力）传感原理n电阻应变效应导体或半导体的电阻值随着机械变形而变化的现象。n电阻应变片金属电阻应变片；半导体应变片图：金属箔电阻应变片金属丝电阻：-电阻率-应变灵敏系数，26-轴向应变值，0.240.4一、压力（力）传感原理一、压力（力）传感原理n测量电桥图 筒式弹性元件与应变片一、压力（力）传感原理一、压力（力）传感原理n测量电桥n邻臂电阻变化同号时，输出电压为邻臂电压之差；异号邻臂电阻变化同号时，输出电压为邻臂电压之差；异号时，为邻臂电压之和。时，为邻臂电压之和。n对臂电阻变化同号时，输出电压为邻臂电压之和；异号对臂电阻变化同号时，输出电压为邻臂电压之和；异号时，为邻臂电压之差。时，为邻臂电压之差。电桥的工作方式：电桥的工作方式：(1)(1)单臂电桥单臂电桥单臂电桥单臂电桥(2)(2)对臂电桥对臂电桥对臂电桥对臂电桥(3)邻臂电桥邻臂电桥(4)全桥全桥一、压力（力）传感原理一、压力（力）传感原理2、压阻式、压阻式n压阻效应 半导体材料受力晶格变形，引起载流子迁移率的变化，从而导致其电阻率发生变化的现象。n压阻效应的各向异性 沿不同方向施加应力和通以电流，其压阻系数不同，即单位应力作用下电阻率的相对变化不同。n压阻效应不同于电阻应变效应 压阻效应电阻的变化主要取决于压力引起的电阻率的变化，而电阻应变效应电阻的变化则主要取决于几何尺寸的变化，即应变。前者的灵敏度比后者大50100倍。一、压力（力）传感原理一、压力（力）传感原理n压阻式压力传感器（固态压力传感器）用集成电路工艺技术在单晶硅膜片上制造出四个等值的薄膜电阻，并组成全桥电路。四个等值电阻相对于膜片中心对称，其中两条位于压应力区，另两条处于拉应力区。n当不受压力作用时，电桥处于平衡状态，无电压输出；当受到压力作用时，电桥失去平衡电桥输出电压。电桥输出的电压与压力成比例。一、压力（力）传感原理一、压力（力）传感原理n压阻式差压传感器一、压力（力）传感原理一、压力（力）传感原理n集成固态压力传感器图 压阻式集成压力传感器图 ICS1210压力传感器一、压力（力）传感原理一、压力（力）传感原理n固态压力传感器特点：(1)灵敏系数比金属应变式大50100倍，输出电信号大；(2)集成电路工艺加工，结构尺寸小，如直径1.82mm；(3)压力分辨率高，测量范围宽；(4)颇率响应好，它可测几十千赫兹的脉动压力；(5)工作可靠，综合精度高，且使用寿命长；(6)不采用温度补偿时，单晶硅受温度影响误差较大。二、二、GF系列风流压力传感器系列风流压力传感器nGF系列风流压力传感器n适用范围：井下巷道或瓦斯抽放管路n原理：压阻式（硅膜片扩散电阻全桥）型号型号测量范围测量范围GF100F(A)-100kPa0kPaGF100Z(A)0kPa100kPaGF5F(A)-5kPa0kPaGF5Z(A)0kPa5kPa二、二、GF系列风流压力传感器系列风流压力传感器nGF100F(A)（瓦斯抽放管道负压）1、技术指标n测量范围：负压0100KPa；n基本误差：3；n信号输出：1 mA5mA 或2001000Hz（线性对应负压0100KPa）n显示方式：四位红色数码管，后三位显示测量值（KPa）；左起第一位为功能位：1调零，2精度调节，3量程设置。n响应时间：30s；n信号带负载能力：0400n整机工作电压：1324V DC（本安电源）。n整机工作电流：100时，分站相对应的输入口量程应设为200；三、三、KGU9901型液位传感器型液位传感器n液位（深）传感原理三、三、KGU9901型液位传感器型液位传感器nKGU9901液位传感器1、技术指标n量程：0m5m n信号输出：n05mAn频率型2001000Hz三、三、KGU9901型液位传感器型液位传感器nKGU9901液位传感器2、调校 零点调节：将传感器放在空气中，调W2电位器使传感器显示为零；再调节W3电位器，使分站显示为零。精度调节：将传感器放在已知液体深度的位置，调节电位器W4使分站显示相应值。此时再调整W1使传感器显示相应值。注意：请保持传感器头的孔不被堵塞四、电子皮带秤四、电子皮带秤2.7 烟雾传感器烟雾传感器 一、火灾探测器一、火灾探测器n感温型n感烟型 光电感烟型、电离感烟型n感光型n可燃气体型二、烟雾传感器二、烟雾传感器 n烟雾粒径二、烟雾传感器二、烟雾传感器 n烟雾粒径二、烟雾传感器二、烟雾传感器 n烟雾粒径1、光电感烟传感器、光电感烟传感器n工作原理 利用光的散射原理，检测火灾阴燃初期的可见烟雾粒子，当火灾烟雾粒子浓度超限时，感光元件接收烟雾粒子的散射光量增加而产生报警。n特别适用于电气火灾的监测；n主光电室近红外发光二极管：断续发光0.1ms/3.5s；n感光元件：近红外光电池；n光透镜及遮光子：形成圆锥形光线；n放大、积分、开关、稳压等保护电路。1、光电感烟传感器、光电感烟传感器2、电离感烟传感器、电离感烟传感器n工作原理n核辐射 放射性同位素在衰变过程中放射出射线、射线、射线和 X射线等射线的现象。放射性同位素即称为放射源。n射线 粒子实质是氦原子核，带2个单位的正电荷，一般具有40100MeV的能量，从核内射出的速度为20km/s，在空气中的射程为几厘米到几十厘米；n射线的电离效应 射线通过物质（特别是气体）时，与物质分子或原子相互作用，使物质的轨道电子获得能量，脱离原子成为自由电子，同时产生带电正离子的现象。2、电离感烟传感器、电离感烟传感器nKG8005亚微粒子烟雾传感器nAm241火警源型：检测源和补偿源标称强度185kBqn串接互补双电离室结构 检测电离室+补偿电离室；中间电极片输出检测信号。n进气：无刷电机+气泵n过虑：小旋风分离器+冲击淘析器，除尘效率：10m/94；5m/78；3m/58；2、电离感烟传感器、电离感烟传感器1上外罩：2铭牌；3补偿电离室；4补偿源；5电路板：6电缆插头；7-补充接收电极；8中间电极；9检测源；10绝缘环：11集尘螺帽；12冲击淘析器13下外罩；14检测电离室；15吸气管；16报警灯；17中隔盘；18压环；19偏心轴；20气泵；21无刷电机；22手把2、电离感烟传感器、电离感烟传感器nKG8005亚微粒子烟雾传感器图 检测与补偿电离室的伏安特性2、电离感烟传感器、电离感烟传感器nKG8005A亚微粒子烟雾传感器n主要技术指标：工作电压：924V DC响应时间：60s声光报警：输出信号：(无烟/有烟)1.0(4.0)/5.0(20.0)mA DC200/1000Hz可调继电器接点：(无烟/有烟)通(ON)/断(OFF)2.8 开关量传感器开关量传感器 一、开关量传感原理一、开关量传感原理n开关量 设备开停、风门开闭、馈电开关状态、风筒开关；电流电压控制、有烟无烟等。n直接式 电流互感器、电压互感器n间接式n电磁感应原理、霍尔原理、测磁原理等。一、开关量传感原理一、开关量传感原理n电磁感应原理 测定机电设备供电电缆周围磁场的有无，来间接测定设备的开停状态。一、开关量传感原理一、开关量传感原理n霍尔原理原理 金属或半导体薄片的相对两侧面通以控制电流I，在薄片的垂直方向上加磁场B，则在薄片的另外两侧面间会产生大小与I和B乘积成比例的电动势UH。霍尔效应示意图RH霍尔常数，取决于载流子密度；KH霍尔片的灵敏度；一、开关量传感原理一、开关量传感原理n霍尔元件 霍尔效应示意图1、1控制电极（激励电极）2、2霍尔电极；图 霍尔元件二、二、GT-L(A)型设备开停传感器型设备开停传感器n工作原理：电磁感应1、技术指标：n电源电压：924V DCn工作方式：锁固吊挂于被测电缆上，连续工作n输出信号：1/5mA DC、5mA DC；05V DC、无电位触点；n显示方式：电源指示：绿色灯；开停指示：红色灯；二、二、GT-L(A)型设备开停传感器型设备开停传感器2、连接1号口电源正极，红色线；2号口电源负极、信号，黑色线；3号口恒流或频率信号输出，白色线；4号口（未用）绿色线。3、调校 灵敏度调节：高：拨码1、2至OFF；适于负载电流510A的设备；中：拨码1-ON、2-OFF；适于负载电流1020A的设备；低：拨码1-OFF、2-ON；适于负载电流20A的设备；4、控制功能三、三、GML(A)型风门开闭传感器型风门开闭传感器n工作原理 测磁原理：将舌簧或感磁元件固定于门框上，磁钢体安装在门上对应位置，当风门关闭时，舌簧闭合，电路接通；风门开时，电路断开；或感磁元件将磁场信号接收，经放大变换后进行指示和输出。三、三、GML(A)型风门开闭传感器型风门开闭传感器n技术指标n输出信号制：二线制15mA DC、四线制-55mA DC触 点 式：常开或常闭n传输距离：2kmn工作电压电流：924V DC三、三、GML(A)型风门开闭传感器型风门开闭传感器图 KJ90监控系统分站二线制接法第二章第二章 矿用传感器矿用传感器2.1 传感器概述传感器概述2.2 甲烷传感器甲烷传感器2.3 一氧化碳传感器一氧化碳传感器2.4 氧气传感器氧气传感器2.5 温度传感器温度传感器2.6 风速传感器风速传感器2.7 风压传感器风压传感器2.8 烟雾传感器烟雾传感器2.9 开关量传感器开关量传感器