(02)矿用传感器(04)

第二章矿用传感器§2.1传感器概述§2.2甲烷传感器§2.3一氧化碳传感器§2.4氧气传感器§2.5温度传感器§2.6风速传感器§2.7风压传感器§2.8烟雾传感器§2.9开关量传感器二、超声波时差法风速传感器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。1212coscos112cos112cosLtcvLtcvvLLLttLLvtt顺流：逆流：则：二、超声波时差法风速传感器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、KGF15(原CW-1)型风速传感器技术指标测量范围：0.3～15m/s基本误差：≤±0.3m/s工作电压：9～24VDC工作电流：≤70mADC显示方式：就地显示3位LED输出信号：1～5mADC、200～1000Hz防爆型式：ExibⅠ三、KGF15(原CW-1)型风速传感器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、GLW100型管道流量传感器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。11.25/vfSdDd三、GLW100型管道流量传感器主要技术指标测量范围：8～100m3/min(标况流量)基本测量误差：≤2.5%F.S信号输出：200Hz～1000Hz线性对应0.00～100m3/min(标况流量)介质压力：≤2.5MPa三、GLW100型管道流量传感器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、GLW100型管道流量传感器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。3164416mAFHz/;fIFIfqIqmhf输出电流与频率、流量间的关系或输出电流，；满度频率，；工况实际流量，输出频率。§2.6压力传感器一、压力（力）传感原理应变式电容式电感式压阻式压电式一、压力（力）传感原理1、应变式弹性元件+电阻应变片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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。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/LRSRRk金属丝电阻：ρ-电阻率κ-应变灵敏系数，2~6ε-轴向应变值，0.24~0.4一、压力（力）传感原理测量电桥图筒式弹性元件与应变片3203412()RRuURRRR031241234()4UdRdRdRdRduRRRR一、压力（力）传感原理测量电桥031241234()4UdRdRdRdRduRRRRiiRR031241234()4URRRRuRRRR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。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。()2UruR电桥的工作方式：()2UruR(1)单臂电桥(2)对臂电桥()4UruR031241234()4URRRRuRRRR(3)邻臂电桥(4)全桥()ruUR一、压力（力）传感原理2、压阻式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。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。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50～100倍。一、压力（力）传感原理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。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压阻式差压传感器一、压力（力）传感原理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固态压力传感器特点：(1)灵敏系数比金属应变式大50~100倍，输出电信号大；(2)集成电路工艺加工，结构尺寸小，如直径1.8～2mm；(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、GF系列风流压力传感器GF系列风流压力传感器适用范围：井下巷道或瓦斯抽放管路原理：压阻式（硅膜片扩散电阻全桥）型号测量范围GF100F(A)-100kPa~0kPaGF100Z(A)0kPa~100kPaGF5F(A)-5kPa~0kPaGF5Z(A)0kPa~5kPa二、GF系列风流压力传感器GF100F(A)（瓦斯抽放管道负压）1、技术指标测量范围：负压0～100KPa；基本误差：≤3％；信号输出：1mA～5mA或200～1000Hz（线性对应负压0～100KPa）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。响应时间：≤30s；信号带负载能力：0～400Ω整机工作电压：13～24VDC（本安电源）。整机工作电流：60mA，18VDC安全特征：防爆标志ExibdΙ（+150℃）使用环境：0℃～40℃；二、GF系列风流压力传感器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，黄色线；4号口（未用）——绿色线。3、调校①零点调节：将负压传感头直接放置在空气中，通电预热20分钟，若读数不为零，则调零。打开后盖，按“选择”键使小数码管显示为“1”，然后调节电位器P1，使大数码管显示为0.00，即可。②精度调节：按遥控器上的“选择”键，使小数码管显示为“2”后再调；③量程设置：设置值应与传感器的量程相对应，一般设为100。在传感器设置量程≤100时，分站相对应的输入口量程应设为100；在传感器设置量程100时，分站相对应的输入口量程应设为200；三、KGU9901型液位传感器液位（深）传感原理pgh三、KGU9901型液位传感器KGU9901液位传感器1、技术指标量程：0m～5m信号输出：0～5mA频率型200～1000Hz三、KGU9901型液位传感器KGU9901液位传感器2、调校①零点调节：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。②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§2.7烟雾传感器一、火灾探测器感温型感烟型光电感烟型、电离感烟型感光型可燃气体型二、烟雾传感器烟雾粒径二、烟雾传感器烟雾粒径二、烟雾传感器烟雾粒径1、光电感烟传感器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。特别适用于电气火灾的监测；主光电室近红外发光二极管：断续发光0.1ms/3.5s；感光元件：近红外光电池；光透镜及遮光子：形成圆锥形光线；放大、积分、开关、稳压等保护电路。1、光电感烟传感器2、电离感烟传感器工作原理核辐射放射性同位素在衰变过程中放射出α射线、β射线、γ射线和X射线等射线的现象。放射性同位素即称为放射源。α射线α粒子实质是氦原子核，带2个单位的正电荷，一般具有40～100MeV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；α射线的电离效应α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KG8005亚微粒子烟雾传感器Am241火警源Ⅱ型：检测源和补偿源标称强度185kBq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。进气：无刷电机+气泵过虑：小旋风分离器+冲击淘析器，除尘效率：10μm/94％；5μm/78％；3μm/58％；2、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KG8005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KG8005A亚微粒子烟雾传感器主要技术指标：工作电压：9～24VDC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)mADC200/1000Hz可调继电器接点：(无烟/有烟)通(ON)/断(OFF)§2.8开关量传感器一、开关量传感原理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。直接式电流互感器、电压互感器间接式电磁感应原理、霍尔原理、测磁原理等。一、开关量传感原理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。sin2sin22cos2mmIIftBBftdBeNSdtNSfft正弦交流电：磁感应强度：感应电动势：一、开关量传感原理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。1//E/bEUUUHHHLHHHHRneHHKRdHHfeBvUeeBvIBRIBKIB洛伦兹力：霍尔电场强度：平衡条件：＝1＝ned1＝d＝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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、GT-L(A)型设备开停传感器工作原理：电磁感应1、技术指标：电源电压：9～24VDC工作方式：锁固吊挂于被测电缆上，连续工作输出信号：1/5mADC、±5mADC；0～5VDC、无电位触点；显示方式：电源指示：绿色灯；开停指示：红色灯；二、GT-L(A)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①灵敏度调节：高：拨码1、2至OFF；适于负载电流5～10A的设备；中：拨码1-ON、2-