大型柴油機(jī)所用到的傳感器種類(lèi)及原理

1、 柴油機(jī)檢測(cè)技術(shù)船舶大型柴油機(jī)所用到的傳感器種類(lèi)及原理【摘要】:船舶柴油機(jī)能夠根據(jù)環(huán)境、工況等的變化進(jìn)行自我調(diào)節(jié)和控制，它主要通過(guò)各種傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)當(dāng)前的運(yùn)行參數(shù)。本文簡(jiǎn)要介紹溫度傳感器、壓力傳感器和速度位置傳感器、電容式傳感器測(cè)量液位、電阻應(yīng)變式旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器。電容式傳感器測(cè)量液位采用差動(dòng)電容差壓傳感器測(cè)量液體的壓力,利用液體的壓力公式計(jì)算液位,設(shè)計(jì)了一種便攜式低功耗液位儀。該儀器可以實(shí)現(xiàn)液位信號(hào)的采集和運(yùn)算,同時(shí)還配有溫度檢測(cè)系統(tǒng),通過(guò)軟件編程對(duì)液位進(jìn)行溫度補(bǔ)償,同時(shí)計(jì)算出液位值。最后簡(jiǎn)述了幾種常見(jiàn)的電阻應(yīng)變式旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器,對(duì)包括接觸式、非接觸式,可斷軸、不可斷軸,高轉(zhuǎn)速、低轉(zhuǎn)速等各種測(cè)量

2、狀態(tài)下應(yīng)采取哪種旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器進(jìn)行測(cè)量及各種旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)都進(jìn)行了詳細(xì)的分析。關(guān)鍵詞：船舶柴油機(jī)；溫度傳感器；壓力傳感器；速度位置傳感器電容式傳感器測(cè)量液位；電阻應(yīng)變式旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器Abstract:Marinedieselenginecanbeenvironmental,suchaschangesinworkingconditionsforself-regulationandcontrol,itismainlythroughavarietyofsensorstomonitorthecurrentoperatingparameters.Thispaperintroducesthetem

3、peraturesensor,pressuresensorandspeedpositionsensors,capacitivesensorsmeasureliquidlevel,resistancestrainrotarytorquesensors.Capacitiveliquidlevelsensorusingdifferentialcapacitivedifferentialpressuresensortomeasuretheliquidpressure,thepressureoftheliquidformulalevel,low-powerdesignofaportableliquidl

4、evelmeter.Theinstrumentcanachievelevelsignalacquisitionandoperation,andcomeswithtemperaturedetectionsystem,bysoftwareprogrammingthetemperaturecompensationoftheliquid,whilethevaluecalculatedlevel.Theapplicationoftheseveralcommonresistancestrainrotarytorquesensors,andincludecontact,non-contact,canbebr

5、okenshaft,notoff-axis,highspeed,lowspeedandothermeasurementswhichshouldbetakenundertorsionmomentofthesensorsandtheadvantagesanddisadvantagesofvariousrotarytorquesensorshavecarriedoutadetailedanalysis.Keywords:Marinedieselengine;temperaturesensor;pressuresensor;speedpositionsensorCapacitiveliquidleve

6、lsensor;resistancestrainrotarytorquesensor1、溫度傳感器船舶柴油機(jī)上用的溫度傳器為二線式敏溫度傳感器，其外形如圖2所示。隨著溫度的升高，熱敏電阻的阻值降低，正常情況下阻值在500Q40kQ之間變化，表1所示為一個(gè)典型的康明斯溫度傳感器參數(shù)，具體參數(shù)值請(qǐng)參照隨電路圖提供的傳感器技術(shù)參數(shù)表。圖3為溫度傳感器的工作原理圖。隨著溫度的升高，熱敏電阻值降低，從而使信號(hào)電壓降低，根據(jù)溫度傳感器的工作原理，可以用檢查熱敏電阻阻值的方法檢查溫度傳感器，通過(guò)對(duì)比實(shí)際測(cè)量所得的電阻值和參數(shù)表中的電阻值，來(lái)判斷溫度傳感器是否正常。BB2iR屋傳舷器夕卜丹多具體實(shí)例:WR系列

7、熱電偶概述：工業(yè)用熱電偶作為溫度測(cè)量，通常用來(lái)和顯示儀表等配套使用，以直接測(cè)量各種生產(chǎn)過(guò)程中從0C至+1800C范圍內(nèi)的液體、蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體表面的溫度測(cè)量。技術(shù)指標(biāo)：測(cè)溫范圍、型號(hào)、分度號(hào)、精度等見(jiàn)附表柴油機(jī)檢測(cè)技術(shù)柴油機(jī)檢測(cè)技術(shù) 絕緣電阻：溫度為1535C相對(duì)濕度80%熱電偶的若電極和保護(hù)管應(yīng)為應(yīng)不小于5MQ（電壓100V）,熱電偶的最小插入深度應(yīng)不小于其保護(hù)管直徑的810倍引線可為二線或三線響應(yīng)時(shí)間：金屬保護(hù)管16tV90s12tV30s保護(hù)管材料:不銹鋼1Cr18Ni9Ti、探鋼20#、高鋁質(zhì)附表名稱型號(hào)分度號(hào)測(cè)溫范圍直徑（mm）允許誤差C鎳鉻-鎳硅WRKK01300C12、16

8、、20、25可選2.5C或土0.751鎳鉻-康銅WREE0800C2.5C或土0.751鉑老10-鉑WRSS01600C2.5C或土0.751鉑老30-鉑老6WRBB01800C2.5C或土0.751型號(hào)規(guī)格：WR單位：mm溫度儀表熱電偶熱電偶材料K：鎳鉻-鎳硅E：鎳鉻-康銅S：鉑銠10-鉑B：鉑銠30-鉑銠6安裝固定形式1、無(wú)固定裝置式2、固定螺紋式3、活動(dòng)法蘭式4、固定法蘭式5、直角式6、固定螺紋錐形接線盒形式2、防濺式3、防水式附表4、防爆式保護(hù)管規(guī)格0、16mm不銹鋼管1、12mm不銹鋼管2、20mm不銹鋼管3、16mm高鋁管162025總長(zhǎng)L插深I(lǐng)總長(zhǎng)L插深I(lǐng)總長(zhǎng)L插深I(lǐng)300150

9、40025055040035020045030065050040025055040090075045030065050011501000550400900750165015006505001150100021502000900750165015001150100021502000 #柴油機(jī)檢測(cè)技術(shù)4、25mm高鋁管歡迎撥打移動(dòng)熱線：1369475或01081709716垂詢或索取資料!WZ系列熱電阻概述：工業(yè)用熱電阻作為溫度測(cè)量?jī)x表，通常用來(lái)和顯示儀表等配套使用，直接測(cè)量各種生產(chǎn)過(guò)程中從-200C+500C范圍內(nèi)的液體、蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體表面的溫度。技術(shù)指標(biāo)：測(cè)溫范圍、型號(hào)、分度號(hào)、精度等

10、見(jiàn)附表三絕緣電阻：溫度為1535C相對(duì)濕度80%熱電偶的若電極和保護(hù)管應(yīng)為應(yīng)不小于5MQ（電壓100V）,熱電偶的最小插入深度應(yīng)不小于其保護(hù)管直徑的810倍引線可為二線或三線響應(yīng)時(shí)間：金屬保護(hù)管16tV90s12tV30s保護(hù)管材料:不銹鋼1Cr18Ni9Ti、探鋼20#、高鋁質(zhì)柴油機(jī)檢測(cè)技術(shù)柴油機(jī)檢測(cè)技術(shù)柴油機(jī)檢測(cè)技術(shù) 防爆標(biāo)志：dIIbT4選型規(guī)格：WZ注：“t”為實(shí)際測(cè)量溫度熱電阻類(lèi)別分度號(hào)測(cè)溫范圍允許誤差A(yù)t(C)WZP鉑熱電阻Pt100、Pt50Pt10-200+600CA級(jí)土(0.15+0.0021)WZP鉑熱電阻-200+450CB級(jí)土(0.30+0.0051)WZC銅熱電阻CU

11、50-50+150C(0.30+0.0051)附表三:溫度儀表1熱電阻熱電阻材料P鉑熱電阻C銅熱電阻按裝固定形式1無(wú)固定裝置2固定螺紋3活動(dòng)法蘭4固定法蘭接線盒形式2防濺式3防水式保護(hù)管規(guī)格016不銹鋼管1W12不銹鋼管WRZ系列一體化溫度變送器概述：WRZ系列一體化溫度變送器是熱電阻、熱電偶與變送器的完美結(jié)合，以十分簡(jiǎn)捷的方式把-2001300C的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)420mA電流信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度精確測(cè)量與控制。WZR溫度變送器可與顯示儀、控制系統(tǒng)、記錄儀等調(diào)節(jié)器配套使用，并被廣泛應(yīng)用于石油、化工、發(fā)電、醫(yī)藥、紡織、鍋爐等工業(yè)領(lǐng)域。技術(shù)指標(biāo)：儀表主要特點(diǎn):基本誤差：1.0%、0.5%、0.25%

12、輸出信號(hào)：420mA負(fù)載電阻：250Q允許范圍為0500Q供電電源：24VDC允許范圍為1830VDC長(zhǎng)溫度漂移:W0.015%/C用環(huán)境溫度：-2560C、相對(duì)濕度：W95%高，無(wú)視覺(jué)誤差防爆等級(jí)：dIIBT4O二線制輸出、無(wú)需補(bǔ)償導(dǎo)線O抗干擾能力強(qiáng)、遠(yuǎn)傳性能好O結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理安裝方便O小型化、安全可靠、使用壽命O三線制、二線制輸入方法通O液晶顯示現(xiàn)場(chǎng)溫度，清晰度測(cè)溫范圍:品名測(cè)溫材料分度號(hào)測(cè)溫范圍執(zhí)八、電偶鎳鉻-康銅E01000C范圍內(nèi)任選鎳鉻-鎳硅K01300C范圍內(nèi)任選鉑銠10-鉑S01600C范圍內(nèi)任選乍白銠30-鉑銠6B01800C范圍內(nèi)任選執(zhí)八、電阻鉑熱電阻Pt100-20060

13、0C范圍內(nèi)任選銅熱電阻Cu50-50150C范圍內(nèi)任選銅熱電阻Cu100-50150C范圍內(nèi)任選注：1、在測(cè)溫范圍800C以下、隔爆型機(jī)電一體化溫度變送器的防爆性能有效2、可按用戶要求特殊設(shè)計(jì)、生產(chǎn)其它型號(hào)的變送器工作原理：溫度變送器采用熱電偶、熱電阻作為測(cè)溫元件，從測(cè)量元件輸出信號(hào)送到變送器模塊，經(jīng)穩(wěn)壓濾波、運(yùn)算放大、非線形校正、V/I轉(zhuǎn)換、恒流等電路處理后，轉(zhuǎn)換為與溫度成線性關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出。如圖：執(zhí)八、電偶或執(zhí)八、電穩(wěn)壓輸入網(wǎng)絡(luò)高性能放大非線性校正24VDC電壓/電流轉(zhuǎn)換420mA選型規(guī)格WRBWRB連接工藝M1M12X1.5M2M20X1.5M3M27X2M4法蘭式M5直插式接線

14、盒形式一體化溫度變送器類(lèi)別A熱電偶KEBSB熱電阻Pt100、Cu50、Cu100測(cè)溫范圍TA-200600CTB01600C插入深度L02000mm內(nèi)任選保護(hù)管直徑D02至8可選D112、16、20、25可選2防濺式3防水式接線盒形式防水式結(jié)構(gòu)形式4防爆式現(xiàn)場(chǎng)顯示形式0無(wú)顯示1數(shù)字顯示防水或小接線盒（熱電阻）cTfr；_隔爆式柴油機(jī)檢測(cè)技術(shù)柴油機(jī)檢測(cè)技術(shù)無(wú)固定安裝固定法蘭安裝直肅安裝卡窘潔動(dòng)袪蘭安裝航插式:主：|.血忌弋淮験示安裝扳度柴油機(jī)檢測(cè)技術(shù)柴油機(jī)檢測(cè)技術(shù) 安裝固定形式CI-圈1-典型安裝圖注意事項(xiàng)1、熱電阻到變送器端子間的引線要求盡量縮短，以減少不必要的精度損失。2、變送器所接的信號(hào)

15、線可以為普通的雙絞線。3、特殊規(guī)格訂貨可經(jīng)雙方協(xié)商決定4、可根據(jù)用戶需要配用相應(yīng)材料的保護(hù)管，如剛玉質(zhì)或高鋁質(zhì)保護(hù)管。3、壓力傳感器控制系統(tǒng)中典型的壓力傳感器包括機(jī)油壓力傳感器、進(jìn)氣壓力傳感器、燃油壓力傳感器、大氣壓力傳感器，以及某些情況下OEM安裝的壓力傳感器。天然發(fā)動(dòng)機(jī)通常還安裝有多個(gè)壓力傳感器?？得魉拱l(fā)動(dòng)機(jī)上使用的壓力傳感器有2種：一種是電容式壓力傳感器；另外一種是壓電晶體式傳感器。2種傳感器均為3線式，2根電源線向傳感器提供5V的工作電壓，1根信號(hào)線向ECU提供壓力信號(hào)電壓。燃油壓力傳感器接線圖和裝配圖如圖4所示。電容式壓力傳感器通過(guò)內(nèi)部的一個(gè)電容來(lái)感應(yīng)壓力的變化，當(dāng)壓力變化時(shí)，壓力差

16、使電容的2個(gè)極板之間的距離發(fā)生變化，從而輸出一個(gè)信號(hào)電壓。壓電晶體式傳感器通過(guò)內(nèi)部一個(gè)壓電晶體來(lái)感應(yīng)壓力的變化，當(dāng)壓力變化時(shí)，作用在壓電晶體上的壓差使電晶體輸出一個(gè)信號(hào)電壓。聲祐禍銃圻力電歸號(hào)裁油油執(zhí)EE龍|気號(hào)醫(yī)純I握力傳桔as畑沖理r傳池制襁覦陶抽贊血閣根據(jù)壓力傳感器測(cè)量壓力時(shí)參考?jí)毫Φ牟煌?，壓力傳感器又可以分為相?duì)壓力傳感器和絕對(duì)壓力傳感器2種。相對(duì)壓力傳感器測(cè)量壓力時(shí)的參考?jí)毫榇髿鈮毫?，因此其測(cè)量大氣時(shí)的測(cè)量值為零；絕對(duì)壓力傳感器測(cè)量壓時(shí)的參考?jí)毫κ钦婵眨錅y(cè)得的壓力值為絕對(duì)壓力。壓力傳感器工作原理如圖5所示。甌力憐轉(zhuǎn)舘工作原理圖大部分壓力傳感器無(wú)法通過(guò)測(cè)量電阻的方式來(lái)判斷好壞，而需

17、要在壓力傳感器作時(shí)通過(guò)輸出的信號(hào)電壓來(lái)判斷。因此在檢測(cè)壓力傳感器時(shí)需要專(zhuān)用的檢測(cè)導(dǎo)線，保證傳感器正常工作的時(shí)將條線引出供檢測(cè)，不同的壓力傳感器需要不同的檢測(cè)導(dǎo)線。圖6為3種不同的壓力傳感器測(cè)試插頭。圖昨伍力傳蹴器專(zhuān)用測(cè)試導(dǎo)線及樋頭発凹測(cè)試導(dǎo)端不同的壓力傳感器其插頭不同，所選用的專(zhuān)用測(cè)試導(dǎo)線不同，但其測(cè)試方法是一樣的。測(cè)試方法是：斷開(kāi)傳感器與線路的插頭；選擇正確的測(cè)試導(dǎo)線（即測(cè)試導(dǎo)線插頭與傳感器插頭相同）；用萬(wàn)用表在測(cè)試端分別測(cè)出輸入電壓和輸出信號(hào)電壓。把測(cè)得的電壓值分別與發(fā)電機(jī)廠給出的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)規(guī)范相比較，即可判斷該傳感器是否正常。具體實(shí)例：HB2135系列專(zhuān)用型硅壓阻壓力傳感器特點(diǎn)：自主設(shè)計(jì)、

18、專(zhuān)業(yè)制造的硅壓阻壓力傳感器標(biāo)準(zhǔn)壓力接口和信號(hào)輸出膜片隔離、穩(wěn)定可靠恒流、恒壓供電模式的溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程控制、設(shè)備儀器的氣體和液體的表壓、絕壓的測(cè)量電氣接線示意圖電源+輸出一B1恒流供電原理圏典型應(yīng)用電路主要技術(shù)指標(biāo):序號(hào)項(xiàng)目規(guī)格1基準(zhǔn)里程35kPa、100kPa、250kPa、600kPa、1MPa、2.5MPa、6MPa、10MPa、25MPa、40MPa、60MPa、100MPa2過(guò)載能力1.5倍基準(zhǔn)量程的3零點(diǎn)輸出土1mV4滿里程輸出50mV5準(zhǔn)確度0.1%F.S、0.25%F.S、0.5%F.S6電特性供電電源：1mA,或恒壓5V絕緣電阻：200M(100VDC)橋路阻抗

19、：5(120%)k7溫度范圍工作溫度：-40+100C070C(典型)補(bǔ)償溫度：-30+100C、-10+50C、070C8零點(diǎn)溫度系數(shù)0.02%F.S/C（典型）9靈敏度溫度系數(shù)0.02%F.S/C（典型）10長(zhǎng)期穩(wěn)定性0.2%F.S/年注：1.準(zhǔn)確度包括遲滯、重復(fù)性和非線性(最小二乘法)2沒(méi)有其它說(shuō)明，所有測(cè)試值均相對(duì)25C紅色導(dǎo)線一電源+棕色導(dǎo)線一電源-橙色導(dǎo)線一輸出+黃色導(dǎo)線一輸出-型號(hào)及規(guī)格代號(hào)HB2135專(zhuān)用型硅壓阻壓力傳感器代號(hào)品種A絕壓G表壓代號(hào)基準(zhǔn)量稈35035kPa1010100kPa2510250kPa6010600kPa10201MPa252025MPa60206MPa

20、103010MPa253025MPa403040MPa603060MPa1040100MPa代號(hào)準(zhǔn)確度等級(jí)B0.1%F.SC0.25%F.SD0.5%F.S代號(hào)溫度補(bǔ)償模式AT恒流供電溫度補(bǔ)償VT恒壓供電溫度補(bǔ)償代號(hào)壓力測(cè)量接口JM20X1.5外螺紋KZ1/2外螺紋L客戶約定代號(hào)信號(hào)輸出連接M1航空接插件M2赫斯曼接插件M3纜線連接L客戶約定代號(hào)補(bǔ)償溫區(qū)T1-30+100CT2-10+50CT3070C數(shù)字丨年代及編號(hào)選型示例HB2135G102CJM2T10600003HB2135系列專(zhuān)用型硅壓阻壓力傳感器，表壓，量程01MPa，準(zhǔn)確度0.25%F.S,M20X1.5外螺紋壓力測(cè)量接口，赫斯

21、曼接插件連接，補(bǔ)償溫區(qū)-30+100C2006年牛產(chǎn)，第00003編號(hào)。3、速度與位置傳感器4、速度與位置傳感器是船舶柴油發(fā)電機(jī)上用于檢測(cè)柴油機(jī)機(jī)運(yùn)行速度和凸輪軸位置的傳感器。常用的有2種不同形式的速度傳感器：磁繞組（VR）式和霍爾效應(yīng)式，如圖8所/示O圖曾2種類(lèi)型的速度與位置傳膊器具體實(shí)例：轉(zhuǎn)速測(cè)量及控制的基本原理1.1轉(zhuǎn)速測(cè)量原理轉(zhuǎn)速的測(cè)量方法很多，根據(jù)脈沖計(jì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速測(cè)量的方法主要有M法（測(cè)頻法）、T法（測(cè)周期法）和MPT法（頻率周期法），該系統(tǒng)采用了M法（測(cè)頻法）。由于轉(zhuǎn)速是以單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)衡量，在變換過(guò)程中多數(shù)是有規(guī)律的重復(fù)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，將一塊永久磁鋼固定在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的

22、轉(zhuǎn)盤(pán)邊沿，轉(zhuǎn)盤(pán)隨測(cè)軸旋轉(zhuǎn)，磁鋼也將跟著同步旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)盤(pán)下方安裝一個(gè)霍爾器件，轉(zhuǎn)盤(pán)隨軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，受磁鋼所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的影響，霍爾器件輸出脈沖信號(hào)，其頻率和轉(zhuǎn)速成正比。脈沖信號(hào)的周期與電機(jī)的轉(zhuǎn)速有以下關(guān)系：式中：n為電機(jī)轉(zhuǎn)速；P為電機(jī)轉(zhuǎn)一圈的脈沖數(shù)；T為輸出方波信號(hào)周期根據(jù)式(1)即可計(jì)算出直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速?；魻柶骷怯砂雽?dǎo)體材料制成的一種薄片，在垂直于平面方向上施加外磁場(chǎng)B,在沿平面方向兩端加外電場(chǎng)，則使電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，結(jié)果在器件的2個(gè)側(cè)面之間產(chǎn)生霍爾電勢(shì)。其大小和外磁場(chǎng)及電流大小成比例?；魻栭_(kāi)關(guān)傳感器由于其體積小、無(wú)觸點(diǎn)、動(dòng)態(tài)特性好、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，故在測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)物體旋轉(zhuǎn)速度領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。在

23、這里選用美國(guó)史普拉格公司(SPRAGUE)生產(chǎn)的3000系列霍爾開(kāi)關(guān)傳感器3013,它是一種硅單片集成電路，器件的內(nèi)部含有穩(wěn)壓電路、霍爾電勢(shì)發(fā)生器、放大器、史密特觸發(fā)器和集電極開(kāi)路輸出電路，具有工作電壓范圍寬、可靠性高、外電路簡(jiǎn)單輸出電平可與各種數(shù)字電路兼容等特點(diǎn)。1.2轉(zhuǎn)速控制原理直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速與施加于電機(jī)兩端的電壓大小有關(guān)，可以采用C8051F060片內(nèi)的D/A轉(zhuǎn)換器DAC0的輸出控制直流電機(jī)的電壓從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。在這里采用簡(jiǎn)單的比例調(diào)節(jié)器算法(簡(jiǎn)單的加一、減一法)。比例調(diào)節(jié)器的輸出系統(tǒng)式為：尸心式中：Y為調(diào)節(jié)器的輸出；e(t)為調(diào)節(jié)器的輸人，一般為偏差值；Kp為比例系數(shù)。從式(2)可

24、以看出，調(diào)節(jié)器的輸出Y與輸入偏差值e(t)成正比。因此，只要偏差e(t)一出現(xiàn)就產(chǎn)生與之成比例的調(diào)節(jié)作用，具有調(diào)節(jié)及時(shí)的特點(diǎn)，這是一種最基本的調(diào)節(jié)規(guī)律。比例調(diào)節(jié)作用的大小除了與偏差e(t)有關(guān)外，主要取決于比例系數(shù)Kp,比例調(diào)節(jié)系數(shù)愈大，調(diào)節(jié)作用越強(qiáng)，動(dòng)態(tài)特性也越大。反之，比例系數(shù)越小，調(diào)節(jié)作用越弱。對(duì)于大多數(shù)的慣性環(huán)節(jié)，Kp太大時(shí)將會(huì)引起自激振蕩。比例調(diào)節(jié)的主要缺點(diǎn)是存在靜差，對(duì)于擾動(dòng)的慣性環(huán)節(jié)，Kp太大時(shí)將會(huì)引起自激振蕩。對(duì)于擾動(dòng)較大，慣性也比較大的系統(tǒng)，若采用單純的比例調(diào)節(jié)器就難于兼顧動(dòng)態(tài)和靜態(tài)特性，需采用調(diào)節(jié)規(guī)律比較復(fù)雜的PI(比例積分調(diào)節(jié)器)或PID(比例、積分、微分調(diào)節(jié)器)算法。系

25、統(tǒng)的硬件軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用單片機(jī)C8051F060作為主控制器，使用霍爾傳感器測(cè)量電機(jī)的轉(zhuǎn)速，通過(guò)7079最終在LED上顯示測(cè)試結(jié)果。此外，還可以根據(jù)需要調(diào)整控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，硬件組成由圖1所示。系統(tǒng)測(cè)速框圖如下測(cè)速原理圖測(cè)速原理：測(cè)速的方法決定了測(cè)速信號(hào)的硬件連接，測(cè)速實(shí)際上就是測(cè)頻，因此，頻率測(cè)量的一些原則同樣適用于測(cè)速。通?？梢杂糜?jì)數(shù)法、測(cè)脈寬法和等精度法來(lái)進(jìn)行測(cè)試。所謂計(jì)數(shù)法，就是給定一個(gè)閘門(mén)時(shí)間，在閘門(mén)時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)輸入的脈沖個(gè)數(shù)；測(cè)脈寬法是利用待測(cè)信號(hào)的脈寬來(lái)控制計(jì)數(shù)門(mén)，對(duì)一個(gè)高精度的高頻計(jì)數(shù)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。由于閘門(mén)與被測(cè)信號(hào)不能同步，因此，這兩種方法都存在1誤差的問(wèn)題，第一種方法適用于信號(hào)

26、頻率高時(shí)使用，第二種方法則在信號(hào)頻率低時(shí)使用。等精度法則對(duì)高、低頻信號(hào)都有很好的適應(yīng)性。圖2是測(cè)速電路的信號(hào)獲取部分，在電源輸入端并聯(lián)電容C2用來(lái)濾去電源尖嘯，使霍爾元件穩(wěn)定工作。HG表示霍爾元件，采用CS3020，在霍爾元件輸出端（引腳3）與地并聯(lián)電容C3濾去波形尖峰，再接一個(gè)上拉電阻R2,然后將其接入LM324的引腳3。用LM324構(gòu)成一個(gè)電壓比較器，將霍爾元件輸出電壓與電位器RP1比較得出高低電平信號(hào)給單片機(jī)讀取。C4用于波形整形，以保證獲得良好數(shù)字信號(hào)。LED便于觀察，當(dāng)比較器輸出高電平時(shí)不亮，低電平時(shí)亮。微型電機(jī)M可采用型，通過(guò)電位器RP1分壓，實(shí)現(xiàn)提高或降低電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。C1電容

27、使電機(jī)的速度不會(huì)產(chǎn)生突變，因?yàn)殡娙菽艽鎯?chǔ)電荷。電壓比較器的功能：比較兩個(gè)電壓的大?。ㄓ幂敵鲭妷旱母呋虻碗娖剑硎緝蓚€(gè)輸入電壓的大小關(guān)系）：當(dāng)“”輸入端電壓高于“”輸入端時(shí)，電壓比較器輸出為高電平；當(dāng)“”輸入端電壓低于“”輸入端時(shí)，電壓比較器輸出為低電平；比較器還有整形的作用，利用這一特點(diǎn)可使單片機(jī)獲得良好穩(wěn)定的輸出信號(hào)，不至于丟失信號(hào)，能提高測(cè)速的精確性和穩(wěn)定性?？刂破鰿8051F060主要完成轉(zhuǎn)速脈沖的采集、16為定時(shí)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)定時(shí)、運(yùn)算比較，片內(nèi)集成的12位DAC0控制轉(zhuǎn)速，并且通過(guò)7279顯示接口芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)碼顯示等多項(xiàng)功能。系統(tǒng)采用外部晶振，系統(tǒng)時(shí)鐘SYSCLK等于18432000,T0

28、定時(shí)1ms，初始化時(shí)TH0=（-SYSCLK/1000）8；TL0=-SYSCLK/1000。等待1s到，輸出轉(zhuǎn)速脈沖個(gè)數(shù)N，計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)速值。將1s內(nèi)的轉(zhuǎn)速值換算成1min內(nèi)的電機(jī)轉(zhuǎn)速值，并在LED上輸出測(cè)量結(jié)果。軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用C8051F060中的INT0中斷對(duì)轉(zhuǎn)速脈沖計(jì)數(shù)。定時(shí)器T1工作于外部事件計(jì)數(shù)方式對(duì)轉(zhuǎn)速脈沖計(jì)數(shù)；T0工作于定時(shí)器方式均工作于方式1。每到1s讀一次計(jì)數(shù)值，此值即為脈沖信號(hào)的頻率，根據(jù)式（1）可計(jì)算出電機(jī)的轉(zhuǎn)速。由于直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速與施加工于電機(jī)兩端的電壓大小有關(guān)，故將實(shí)際測(cè)得的轉(zhuǎn)速值與預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)速值比較，若大于預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)速值則減小DAC0的數(shù)值，若小于轉(zhuǎn)速預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)速值則

29、增加DAC0的值調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速，直到轉(zhuǎn)速值等于預(yù)設(shè)定的值，這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制，主程序和T0中斷流程圖如圖2、3所示。ZS-02霍爾轉(zhuǎn)速傳感器一.簡(jiǎn)介霍爾轉(zhuǎn)速傳感器采用霍爾效應(yīng)，當(dāng)金屬齒經(jīng)過(guò)霍爾傳感器前端時(shí)，引起磁場(chǎng)變化，霍爾元件檢測(cè)到磁場(chǎng)變化，并轉(zhuǎn)換成一個(gè)交變電信號(hào)，傳感器內(nèi)置電路對(duì)該信號(hào)進(jìn)行放大、整形，輸出良好的矩形脈沖信號(hào)，測(cè)量頻率范圍更寬，輸出信號(hào)更精確穩(wěn)定，安裝簡(jiǎn)單，防油防水，已在電力、汽車(chē)、航空、紡織、石化等測(cè)速領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用二技術(shù)參數(shù)工作電壓：524V測(cè)量范圍：020KHz感應(yīng)距離：02mm測(cè)速齒輪形式：模數(shù)24（漸開(kāi)線齒輪）輸出信號(hào)：方波，其峰無(wú)關(guān)，最大輸出電流20m

30、A峰值等于工作電源電壓幅度，與轉(zhuǎn)速工作溫度：-40+150C螺紋規(guī)格：16傳感器（M16X1）重量：約120三訂貨指南訂貨代號(hào)：ZS-02-A-B口傳感器長(zhǎng)度：A口B口01：65mm01:單路輸出02：117mm02：兩路輸出03：148mm如ZS-02-B02表示117mm長(zhǎng)的ZS-02形傳感器。傳感器安裝支架安裝方向標(biāo)記緊固螺母轉(zhuǎn)速單路接線方式：紅線電源+極黑線電源-極黃線信號(hào)輸岀正反轉(zhuǎn)速接線方式：紅線電源+極黑線電源-極黃線信號(hào)A輸岀綠線信號(hào)B輸岀引岀線被測(cè)齒輪4、電容式傳感器測(cè)量液位電容式油位傳感器，是為鐵路機(jī)車(chē)、汽車(chē)油箱、油罐車(chē)、油庫(kù)等油位的精確測(cè)量而量身定做的專(zhuān)用儀表，采用先進(jìn)的電

31、容傳感器采集電路結(jié)合16位單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理，精度可達(dá)0.2%。整機(jī)無(wú)任何可動(dòng)或彈性部件，耐沖擊、安裝方便、可靠性高、精度高、性能價(jià)格比好?？砂惭b在各種場(chǎng)合對(duì)汽油、柴油、各種液壓油等油位進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)控。產(chǎn)品核心部件采用先進(jìn)的射頻電容檢測(cè)電路經(jīng)過(guò)16位單片機(jī)經(jīng)過(guò)精確的溫度補(bǔ)償和線性修正，轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)（一般為420mA）?？蛇xHART、CANBUS、485通訊協(xié)議進(jìn)行系統(tǒng)組態(tài)。全系列變送器都具有自校準(zhǔn)功能，用戶可通過(guò)兩個(gè)按鍵或兩根引線進(jìn)行“零點(diǎn)”、“量程”自動(dòng)校準(zhǔn)，以適應(yīng)各種復(fù)雜場(chǎng)所的不同要求。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)任何可動(dòng)或彈性元部件，因此可靠性極高，維護(hù)量極少。一般情況下，不必進(jìn)行維修。調(diào)整方便，完

32、全智能化?！傲泓c(diǎn)”與“量程”僅需用磁性筆輕點(diǎn)一下即可。精確的溫度補(bǔ)償，消除了油介質(zhì)因熱脹冷縮引起的誤差。可用于高溫油位測(cè)量，且測(cè)量值不受被測(cè)液體的溫度、比重及容器的形狀、壓力影響。輸出信號(hào)具有一定的阻尼時(shí)間，消除了因振動(dòng)、顛簸引起的數(shù)據(jù)波動(dòng)。完善的過(guò)流、過(guò)壓、電源極性保護(hù)。圖14接觸式旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器原理框圖 圖14接觸式旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器原理框圖 # 柴油機(jī)檢測(cè)技術(shù)三、工作原理:電容式油位傳感器的傳感部分是一個(gè)同軸的容器，當(dāng)油進(jìn)入容器后引起傳感器殼體和感應(yīng)電極之間電容量的變化，這個(gè)變化量通過(guò)電路的轉(zhuǎn)換并進(jìn)行精確的線性和溫度補(bǔ)償，輸出420mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)供給顯示儀表。汕們促隨忍心I屮軸附四、性能指標(biāo)：

33、檢測(cè)范圍：10-2000mm精度:0.5級(jí)承壓范圍：-0.1MPa5MPa探極耐溫:-50200C環(huán)境溫度:-2070C輸出信號(hào):420mA供電電源:DC1228V（典型值24VDC）固定方式:螺紋安裝M16X1五、安裝與調(diào)試：1、傳感器為標(biāo)準(zhǔn)二線制儀表，電源（信號(hào)）線應(yīng)使用屏蔽線或兩根紐在一起的雙絞線，盡量不要與其它電線一起通過(guò)線管或明線槽，也不可在大功率設(shè)備附近穿過(guò)。2、本產(chǎn)品在出廠時(shí)已經(jīng)校準(zhǔn)，可適合大多數(shù)不導(dǎo)電的液體。若需要現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整可采取以下方法：現(xiàn)場(chǎng)調(diào)零當(dāng)油位處于下限時(shí)，用磁性筆斷續(xù)接觸黑色殼體上的“零點(diǎn)”部位，直到輸出電流調(diào)整到4mA。柴油機(jī)檢測(cè)技術(shù)性現(xiàn)場(chǎng)調(diào)滿當(dāng)油位處于上限時(shí)，用磁性

34、筆斷續(xù)接觸黑色殼體上的“滿點(diǎn)”部位，直到輸出電流調(diào)整到20mA。5、電阻應(yīng)變式旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器1接觸式旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器接觸式旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器的原理為：傳動(dòng)軸由于受扭產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)變，引起貼在軸上的應(yīng)變計(jì)變形使其電阻值發(fā)生改變，從而導(dǎo)致應(yīng)變電橋失衡，輸出與扭矩成正比的微弱電壓信號(hào)，然后即可根據(jù)材料力學(xué)中應(yīng)變和扭矩的關(guān)系得到相應(yīng)扭矩大小，里信號(hào)的傳輸采用接觸式的導(dǎo)電滑環(huán)和刷臂，圖14為接觸式旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器測(cè)量的原理圖。旋轉(zhuǎn)軸上的應(yīng)變橋把電壓信號(hào)傳遞給和旋轉(zhuǎn)軸一起旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)電滑環(huán)，導(dǎo)電滑環(huán)再把信號(hào)傳遞給和其接觸的固定在傳感器外殼上的導(dǎo)電刷臂，從而完成信號(hào)由旋轉(zhuǎn)到靜止的可靠傳遞。柴油機(jī)檢測(cè)技術(shù)柴油機(jī)檢測(cè)技術(shù)數(shù)字信

35、號(hào)無(wú)線傳輸型旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器把無(wú)線傳輸技術(shù)應(yīng)用到旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器，實(shí)現(xiàn) #數(shù)字信號(hào)無(wú)線傳輸型旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器把無(wú)線傳輸技術(shù)應(yīng)用到旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器，實(shí)現(xiàn) 一般情況下，刷臂分為兩種，一種為刷絲式，一種為刷片式。刷絲式的刷臂和滑環(huán)的接觸面小,摩擦小，但信號(hào)傳遞可靠性相對(duì)較低，不適合高速旋轉(zhuǎn)下測(cè)量，一般轉(zhuǎn)速在500r/min情況下，可采用這種測(cè)量方式；刷片式的刷臂和滑環(huán)的接觸面大，摩擦大，信號(hào)傳遞可靠性相對(duì)較高，一般轉(zhuǎn)速在5003000r/min的情況下，可采用這種測(cè)量方式。接觸式旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器的特點(diǎn)是：適合測(cè)量靜止扭矩，也可以測(cè)量低速轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩；體積小，重量輕，易于安裝；無(wú)需復(fù)雜電路；存在導(dǎo)電滑環(huán)的磨損，壽命

36、有限，不適合高轉(zhuǎn)速場(chǎng)合。2非接觸式旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器非接觸式旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器中能量的傳遞都是通過(guò)非接觸耦合的電磁感應(yīng)來(lái)供電的，傳遞電壓為9V左右。電感集流環(huán)是應(yīng)用初級(jí)線圈與次級(jí)線圈之間的電磁感應(yīng)現(xiàn)象來(lái)進(jìn)行非接觸能源傳遞的解決了在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，對(duì)旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器進(jìn)行持續(xù)、非接觸供能的問(wèn)題。電感集流環(huán)的初級(jí)線圈是繞在一個(gè)靜止的尼龍骨架上，外面包有電磁純鐵，卡在傳感器的外殼上；次級(jí)線圈是繞在一個(gè)圓環(huán)形電磁純鐵上，圓環(huán)形電磁純鐵固定在彈性軸上，與軸一起旋轉(zhuǎn)。靜止的和旋轉(zhuǎn)的線圈同軸布置，互相不接觸，有一個(gè)很小的空氣間隙。為了提高兩個(gè)線圈之間的耦合系數(shù)，這個(gè)間隙應(yīng)該盡可能做得小，通常約為0115mm。加在初級(jí)線

37、圈上的高頻電壓（一般為1060Hz）,通過(guò)電磁感應(yīng)在旋轉(zhuǎn)的次級(jí)線圈上感應(yīng)出電壓，經(jīng)穩(wěn)壓、整流后為應(yīng)變電橋、信號(hào)處理電路及發(fā)射機(jī)提供能量。感應(yīng)供電的優(yōu)點(diǎn)是適合長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量，尤其適合實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)。非接觸式旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器根據(jù)信號(hào)的傳輸方式又分為數(shù)字信號(hào)無(wú)線傳輸型旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器和頻率信號(hào)傳輸型旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器。211數(shù)字信號(hào)無(wú)線傳輸型旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器柴油機(jī)檢測(cè)技術(shù)柴油機(jī)檢測(cè)技術(shù) 3卡環(huán)式旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器 了純數(shù)字式的無(wú)線傳輸，測(cè)試系統(tǒng)包括電源信號(hào)、應(yīng)變電橋、單片機(jī)、數(shù)據(jù)無(wú)線發(fā)射與接收模塊、轉(zhuǎn)換電路與終端顯示與存儲(chǔ)設(shè)備。其原理框圖如圖15所示。wXIfew-圖15無(wú)線傳輸型旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器原理框圖將測(cè)扭電阻應(yīng)

38、變片粘貼在被測(cè)彈性軸上并組成應(yīng)變電橋，電感集流環(huán)的感應(yīng)電壓經(jīng)過(guò)整流、濾波、穩(wěn)壓后向應(yīng)變電橋提供電源，當(dāng)彈性軸受扭時(shí)，彈性軸產(chǎn)生變形，電阻應(yīng)變片的阻值隨之發(fā)生變化，使電橋輸出不平衡，由變換電路輸出mV級(jí)的電壓信號(hào)，模擬信號(hào)直接接入ADC824的模擬輸入端，A/D轉(zhuǎn)換器將應(yīng)變信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，單片機(jī)進(jìn)行編程處理后按照一定的格式傳送給無(wú)線發(fā)送模塊，信號(hào)通過(guò)無(wú)線數(shù)傳模組來(lái)實(shí)現(xiàn)純數(shù)字量的無(wú)線收發(fā)，無(wú)線接收模塊將信號(hào)接收后，再通過(guò)RS232串行通訊口傳送給上位機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。212頻率信號(hào)無(wú)線傳輸型旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器頻率信號(hào)無(wú)線傳輸型旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器與數(shù)字信號(hào)無(wú)線傳輸型旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器電源的供電方式相同，都采

39、用無(wú)接觸耦合的電磁感應(yīng)供電方式，主要區(qū)別是此類(lèi)傳感器傳遞的并非純數(shù)字信號(hào)，而是通過(guò)非接觸耦合的電磁感應(yīng)來(lái)傳遞頻率信號(hào)，同樣較好地解決了旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下扭矩?cái)?shù)值（轉(zhuǎn)矩）的測(cè)量。其結(jié)構(gòu)原理框圖如圖16所示。1-輸入能源耦合器；2-應(yīng)變橋；3-放大器;4-V/F變換器；5-輸出信號(hào)耦合器；6-信號(hào)輸出電路圖16頻率信號(hào)無(wú)線傳輸型旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器原理框圖電源經(jīng)過(guò)處理后經(jīng)耦合將能源供給應(yīng)變橋，應(yīng)變電橋?qū)?yīng)變軸的微小變形轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大器的放大送到V/F變換器，把電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以耦合的頻率信號(hào)，經(jīng)輸出信號(hào)耦合器輸出，通過(guò)信號(hào)輸出電路整形后輸出調(diào)頻方波信號(hào),然后測(cè)出方波頻率量，就可以得到相應(yīng)的扭矩值。非接觸式旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器的特點(diǎn):無(wú)接觸,無(wú)磨損，使用壽命長(zhǎng)，轉(zhuǎn)換精度高,A/D轉(zhuǎn)換內(nèi)碼可達(dá)10萬(wàn)以上；由于采用微電子技術(shù)。測(cè)量可靠性大大提高；可在高轉(zhuǎn)速下測(cè)量，數(shù)字信號(hào)無(wú)線傳輸型可在5000r/min轉(zhuǎn)速下測(cè)量扭矩（取決于無(wú)線收發(fā)模塊傳遞的可靠性）；頻率信號(hào)數(shù)據(jù)傳輸型可在8000r/min轉(zhuǎn)速下測(cè)量；由于內(nèi)藏CPU電路,可以實(shí)現(xiàn)各種補(bǔ)償,使其精度大大提