傳感器原理與使用方法

1、精選文檔傳感器原理與使用方法 傳感器的原理與使用方法1 概述 在監(jiān)控系統(tǒng)中，測量范圍廣泛，包括高低壓配電設(shè)備、柴油發(fā)電機(jī)組、空調(diào)設(shè)備的交流電量：交流電壓、交流電流、有功功率、功率因數(shù)、頻率等；整流器、直流配電設(shè)備、蓄電池組的直流量：直流電壓、直流電流；機(jī)房環(huán)境的各種物理量：溫度、濕度、紅外、煙感、水浸、門禁等；同時(shí)還有表示各種物理狀態(tài)的開關(guān)量。由于監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備的輸入電量范圍只能是一些小電壓、小電流，而上述各種測量量卻是一些非電量、強(qiáng)電量，因此必須用一種信號變換裝置將它們轉(zhuǎn)換成4一20mA或0一5V的標(biāo)準(zhǔn)直流或交流信號。傳感器、變送器就是這樣一種信號變換裝置，它們把一種形式的信號變換成另

2、外一種形式的信號（傳感器），或把同一種信號變換成不同大小或不同形式的信號（變送器）。因此，傳感器和變送器在監(jiān)控系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用，是監(jiān)控系統(tǒng)中必不可少的組成單元。一般地，傳感器是把各種物理量變換成另外一種大小、形式的物理量輸出，以便于觀察、測量或處理的裝置，在監(jiān)控系統(tǒng)中，傳感器是把各種物理量變換成一定形式電量輸出，以便于進(jìn)行測量和數(shù)據(jù)采集的裝置。電量變送器則是把各種形式的電量變換成標(biāo)準(zhǔn)電量輸出的裝置。輸出的標(biāo)準(zhǔn)電量一般為：4-20mA或0-20mA的標(biāo)準(zhǔn)直流電流信號和0一5V的標(biāo)準(zhǔn)直流或交流電壓信號。在監(jiān)控系統(tǒng)中，電量變送器一般用于各種交流電量的變換，這些交流電量包括：交流電壓、交流電流、有

3、功功率、功率因數(shù)和頻率等。交流電量的表示方法有多種，常用的有：瞬時(shí)值，有效值，平均值。由于監(jiān)控系統(tǒng)中各種要測量的電量和非電量種類繁多，相應(yīng)的傳感器和變送器也各種各樣，但根據(jù)它們轉(zhuǎn)換后的輸出信號性質(zhì)，可分為分為模擬和數(shù)字兩種。在我公司的監(jiān)控系統(tǒng)中，各類傳感器、變送器有如下幾種：數(shù)字信號傳感器（變送器）：1. 離子感煙探測器，用于探測煙霧濃度。當(dāng)煙霧達(dá)到一定的濃度時(shí)，給出對應(yīng)的數(shù)字量報(bào)警信號。2. 微波雙鑒被動式紅外探測器XC-1、單紅外探測器XP-5，當(dāng)其探測范圍內(nèi)，有人體侵入時(shí)，提供對應(yīng)的繼電器觸點(diǎn)信號輸出，給出對應(yīng)的數(shù)字量報(bào)警信號。3. 玻璃破碎傳感器，當(dāng)玻璃被擊碎時(shí)，提供對應(yīng)的繼電器觸點(diǎn)信

4、號輸出，給出對應(yīng)的數(shù)字量報(bào)警信號。4. 水淹傳感器，當(dāng)傳感器被水淹住時(shí)，輸出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的TTL低電平信號。5. 門磁開關(guān)，當(dāng)門被打開時(shí)提供對應(yīng)的繼電器觸點(diǎn)信號輸出，給出對應(yīng)的數(shù)字量報(bào)警信號。6. 手動報(bào)警開關(guān)，串接入供電電源，可給出對應(yīng)手動報(bào)警信號（類似繼電器觸點(diǎn)信號輸出）。模擬信號傳感器（變送器）有如下幾種：1. TRHU溫濕度變送器單元，可測量環(huán)境溫濕度，輸出與環(huán)境溫濕度呈線性關(guān)系的直流電壓信號。2. 改進(jìn)型TRHU溫濕度變送器單元，測量環(huán)境溫濕度，輸出與環(huán)境溫濕度呈線性關(guān)系的直流電流信號。3. 諾金溫濕度變送器，測試環(huán)境溫濕度，輸出與環(huán)境溫濕度呈線性關(guān)系的直流電流信號。4. 電量變送器，監(jiān)

5、測動力設(shè)備的各種運(yùn)行參數(shù)，通常可測量高低壓配電屏、油機(jī)的交流電壓、交流電流、交流頻率、功率、功率因素等信號，直流電壓、直流電流等信號。通過電量變送器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，可將電壓、電流等強(qiáng)電信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的420mA直流信號輸出。其中，我們現(xiàn)在采用的電量變送器有西南自動化公司的、浙江海鹽公司的、河源雅達(dá)公司的。5. 直流電流互感器，采用霍爾原理對直流電流進(jìn)行非接觸測量，輸出04V/5V直流信號。6. HC6000表，是用來測量交流電壓、交流電流、頻率、功率、功率因素的智能表，可以通過PCU、MISU直接納入到我們的系統(tǒng)中來，以省去傳感器、變送器及采集模塊。上述各類變送器、探測器、互感器的輸出信號，可以用以

6、下監(jiān)控監(jiān)控模塊采集：多功能一體化監(jiān)控設(shè)備MISU、通用采集模塊CMU、環(huán)境量采集模塊EMU、電池監(jiān)測模塊BMU、傳感器供電模塊TPU。分別簡稱為MISU 、CMU、EMU、BMU、TPU。此外，在使用、安裝傳感器、變送器時(shí)，需要特別注意它們的特性，否則，可能導(dǎo)致設(shè)備損壞或危害人身安全。這些特性包括：1. 是否需要外接電源，電源電壓大小，交流還是直流。2. 輸入電量的性質(zhì)及量程范圍。3. 輸出信號類型及量程范圍。2 各類傳感器原理及應(yīng)用2.1 感煙傳感器火災(zāi)傳感器分感煙傳感器，感溫傳感器和火焰?zhèn)鞲衅?，感煙傳感器分離子感煙型和光電感煙型；感溫傳感器分定溫感溫型和差溫感溫型?；鹧?zhèn)鞲衅髦饕迷谔綔y無

7、煙火災(zāi)場合，價(jià)格高，一般情況下不采用。下面我們主要介紹在監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用最多的感煙型傳感器的工作作原理。離子感煙傳感器利用放射性元素產(chǎn)生的射線，使空氣電離產(chǎn)生微電流來檢測。目前大部分離子感煙傳感器采用單源雙室工作，即采用一個(gè)放射源，2個(gè)工作室，一個(gè)為參考室，一個(gè)為探測室。沒有煙進(jìn)入探測室時(shí)，兩室的微電流保持平衡，當(dāng)煙霧進(jìn)入探測室時(shí)，探測室電流發(fā)生變化，破壞平衡，傳感器將檢測到的信號送到一個(gè)正反饋電路，產(chǎn)生報(bào)警輸出。離子感煙傳感器使用注意事項(xiàng)： ·只有垂直煙才能使其報(bào)警，因此煙感應(yīng)裝在房屋的最頂部。 ·灰塵會使感應(yīng)頭的零敏度降低，因此應(yīng)注意防塵。 ·離子感煙傳感器使用

8、放射性元素Csl37，應(yīng)避免拆卸傳感器，以免危害安全。光電感煙傳感器利用煙粒子對光的散射作用來探測煙的存在。在光電感煙傳感器的探測室內(nèi)有一個(gè)發(fā)光管和一個(gè)接收管，發(fā)光管發(fā)射的光被接收管接收；當(dāng)煙霧進(jìn)入探測室時(shí)，由于煙粒子對光的散射作用，使得接收管接收的光減弱，從而檢測到煙霧的存在。光電感煙傳感器的電路及電氣特性與離子感煙傳感器相似。 2.2 紅外傳感器包括被動式紅外傳感器和微波、紅外雙鑒傳感器。被動式紅外傳感器工作原理：目前安全防范領(lǐng)域普遍采用熱釋電傳感器制造的被動式紅外傳感器。熱釋電材料包括鉆鈦酸鉛等，當(dāng)其表面的溫度上升或下降，則該表面產(chǎn)生電荷，這種效應(yīng)稱熱釋電效應(yīng)。用熱釋電材料制成的敏感元件

9、上，涂上一層黑色表面，有良好的吸熱性，當(dāng)紅外線照射時(shí)，熱電體溫度變化，極片發(fā)生變化，電極上產(chǎn)生電荷；當(dāng)極片重新達(dá)到平衡時(shí)，電極上電壓消失；當(dāng)紅外線撤降時(shí)，熱電體溫度下降，極片向相反方向轉(zhuǎn)化。在制作敏感元件時(shí)，把兩個(gè)極性相反的熱釋電敏感元件做在同一晶片上，這樣由于環(huán)境的影影響而使整個(gè)晶片產(chǎn)生溫度變化時(shí)，兩個(gè)傳感元產(chǎn)生的熱釋電信號相互抵消，起到補(bǔ)償作用。熱釋電傳感器在實(shí)際使用時(shí)，前面要安裝透鏡，通過透鏡的外來紅外外線只會聚在一個(gè)傳感元上，產(chǎn)生的電信號不會被抵消。熱釋電紅外傳感器作用的透鏡采用菲涅爾透鏡，實(shí)際上是一個(gè)透鏡組，它上面的的每一個(gè)單元透鏡一般部只有一個(gè)不大的視場角。而相鄰的兩個(gè)單元透鏡的視

10、場既不連續(xù)，更不交疊，卻都相隔一個(gè)盲區(qū)，這些透鏡形成一個(gè)總的監(jiān)視區(qū)域，當(dāng)人體在這一監(jiān)視區(qū)域中運(yùn)動時(shí)，順次地進(jìn)入某一單元透鏡的視場，又走出這一透鏡的視場，熱釋電傳感器對運(yùn)動的人體一會兒看到，一會兒看不到，再過一會又看到，也就是說，熱釋電傳感器對人體散發(fā)的紅外線一會兒接收到，一會兒又接收不到，引起熱釋電傳感器的溫度不斷變化，使它輸出一個(gè)又一個(gè)相應(yīng)的信號。根據(jù)熱釋電傳感器工作原理，只要熱釋電元件的溫度發(fā)生變化，就會產(chǎn)生信號輸出，因此，任何會導(dǎo)致熱釋電元件溫度變化的困素，都會引起傳感器報(bào)警，為了提高報(bào)警的可靠性，人們采取了多種措施，比如，為了降低環(huán)境度變化的影響，采用雙元或四元熱釋電傳感器，使環(huán)境溫度

11、變化產(chǎn)生的輸出互相抵消，為了提高白光干擾，采用雙層濾光片等。根據(jù)熱釋電傳感器特點(diǎn)，為了減少傳感器的誤報(bào)警，在安裝熱釋電被動紅外傳感器時(shí)應(yīng)注意以下問題：·傳感器應(yīng)避免安裝在諸如空調(diào)出風(fēng)口附近、暖氣片附近等環(huán)境溫度正常變化的場所。·傳感器監(jiān)視區(qū)域內(nèi)應(yīng)避免有熱源。·傳感器盡量避免對著有強(qiáng)光的窗口。·傳感器監(jiān)視區(qū)域內(nèi)應(yīng)避免出現(xiàn)小動物，如不可避免，應(yīng)選用防小動物透鏡。2.3 微波、紅外雙鑒傳感器微波、紅外雙鑒傳感器是被動式紅外傳感器和微波傳感器的組合，微波傳感器根據(jù)多普勒效應(yīng)原理來探測移動物體。傳感器發(fā)射微波，微波遇到障礙物時(shí)被反射回傳感器，當(dāng)障礙物相對傳感器運(yùn)動時(shí)，則傳感器接收到的反射波頻率發(fā)生變化：當(dāng)障礙物朝著傳感器運(yùn)動時(shí)，傳感器接收到的反射波頻率比發(fā)射波高，當(dāng)障礙物遠(yuǎn)離傳感器運(yùn)動時(shí)，傳感器接收到的反射波頻率比發(fā)射波低，因此，傳感器通過比較反射波和發(fā)射波的頻率來探測是否有移動物體進(jìn)入。微波只對移動物體響應(yīng)，紅外只對引起紅外溫度變化的物體響應(yīng)，微波和紅外雙鑒傳感器只有兩者同時(shí)響應(yīng)才會作出報(bào)警。因此