傳感器在實際應(yīng)用中的問題探討獲獎科研報告

傳感器在實際應(yīng)用中的問題探討獲獎科研報告

摘

要：近些年，我國的科學技術(shù)水平不斷進步。其中，傳感器做為電力電子應(yīng)用中電流、電壓測量的核心器件，如何準確理解其特性，并合理使用成為實際應(yīng)用中的關(guān)鍵。本文就傳感器在實際應(yīng)用的存在的問題從多方面進行了探討，并給出了合理的建議，以保障傳感器和整個電力電子系統(tǒng)處于最佳運行狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：電力電子系統(tǒng);傳感器;電壓測量;電流測量

引言

隨著機電一體化系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展，傳感器技術(shù)使用有利于整個系統(tǒng)運行質(zhì)量提升。在實際運行之中，如果沒有傳感器，就無法對系統(tǒng)運行狀態(tài)進行檢測，進而無法獲取對應(yīng)信息，就無法對系統(tǒng)信息進行有效控制和處理。

1傳感器實際應(yīng)用中應(yīng)考慮的問題

1.1傳感器安裝與固定

傳感器分兩種固定方式：PCB和盤式安裝。（1）PCB安裝方式通常PCB安裝的傳感器原邊測量信號比較小。傳感器的輸出端采用PIN針或SMD的方式，在焊接上可以按照一般器件的焊接工藝執(zhí)行，由于有的傳感器內(nèi)部不灌膠，所以盡量避免清洗。（2）盤式安裝方式通常盤式安裝的傳感器原邊測量信號比較大，體積也比較大。在傳感器的規(guī)格書中，均提供安裝孔的間距與孔徑，同時會明確各個安裝孔所用的螺釘大小及擰緊的扭矩。推薦的扭矩都是經(jīng)過設(shè)計工程師的驗證與評估，安裝時，要嚴格按照規(guī)格書中推薦的扭矩來操作，否則容易造成外殼的破裂。尤其是灌膠傳感器，一旦外殼破裂就無法修復(fù)，帶來經(jīng)濟損失的同時也會給施工帶來麻煩。

1.2安裝方向

（1）電流傳感器在每只電流傳感器的外殼上都會有一個箭頭，這個箭頭的方向代表被測電流的流向，在傳感器的原邊接入被測電流時，要保證被測電流和流向與傳感器上所示的箭頭方向一致。否則會導(dǎo)致傳感器的輸出信號反向。（2）電壓傳感器在每只電壓傳感器的外殼上都會有原邊電壓正極與負極，分別代表用于接入被測電壓信號的正、負極，有的傳感器還會帶有接地輸出端“E”或“”的，通常這端子連接到屏蔽層，要與保護地連接，以起到屏蔽和抗干擾作用。值得提醒的是，雖然傳感器可以交直流通用，但原邊接入的方向同樣會帶來副邊輸出的變化，原副邊波形會出現(xiàn)反向。

2傳感器實際應(yīng)用中的注意事項

2.1原邊導(dǎo)體

對于測量電流較大的電流傳器來說，原邊一般為穿孔結(jié)構(gòu)，要根據(jù)穿孔的形狀、大小來選擇相應(yīng)的電纜或銅排，保證原過導(dǎo)體能順利通過穿孔，不要因?qū)w截面過大而損壞傳感器穿孔。穿心導(dǎo)體應(yīng)盡量充滿穿孔，以保證測量精度。電纜和銅排穿過傳感器時，兩側(cè)要有固定支撐，盡量居中，避免銅排或電纜歪斜，以免影響測量效果。在實際運行中需要注意導(dǎo)體的溫度，最好不要超過標稱的允許溫度，以免過熱影響傳感器的正常工作，或損壞傳感器。

2.2在自動印刷中的應(yīng)用

在自動印刷中應(yīng)用光電傳感器，主要就是在開關(guān)中設(shè)置反射式光電傳感器。其具體的應(yīng)用就是在自動印刷作業(yè)中可以對紙帶的工作狀態(tài)進行光檢測，通過反射回來的信號來對紙帶是否出現(xiàn)斷紙現(xiàn)象進行判斷。針對反射回來的信號，工作人員就可以采取印刷裝置離壓來停止工作，并進行異常情況的處理。同時，通過此裝置的應(yīng)用還能夠采用透射式的方式來對單張紙進行檢測，保證紙張在通過此裝置時可以保證電路的正常通路，但是如果在通過之后進行互鎖、離壓以及離水等工序時，則會根據(jù)信號判斷來自動調(diào)低電機轉(zhuǎn)速，保證單張紙膠印工作的順利完成。

2.3工業(yè)機器人

在日益變得復(fù)雜的工作環(huán)境中，工業(yè)機器人的作用得到完美的呈現(xiàn)。在工業(yè)自動化生產(chǎn)環(huán)節(jié)，我們需要注重對工業(yè)機器人技術(shù)的分析和掌握。通過使用傳感器技術(shù)，工業(yè)機器人的工業(yè)生產(chǎn)靈活性得以提升，并且提高機器人適應(yīng)能力。在工業(yè)機器人之中，傳感器技術(shù)主要呈現(xiàn)在三個方面：第一，針對視覺傳感器的應(yīng)用，可以幫助工業(yè)機器人增設(shè)相對應(yīng)的視覺系統(tǒng)，利用傳感器技術(shù)來識別機械零部件，才能夠準確的辨別零件的具體位置;第二，安裝機器人的視覺裝置，也可以讓機器人在面臨危險材料運輸、危險道路情況以及導(dǎo)航工作中提供基礎(chǔ)支持;第三，機器人自身的觸覺傳感器，也可以發(fā)揮其對機械手的觸摸作用，利用觸覺與視覺的雙向傳感器，明確對應(yīng)參數(shù)，滿足工業(yè)生產(chǎn)準確性要求。

2.4熱處理法

在對測力傳感器提出有針對性的優(yōu)化工藝措施時，其根本目的是為了實現(xiàn)其在實踐中科學合理的利用，同時也是為了保證最終優(yōu)化的效果。其中，熱處理方法是近年來比較常見的一種優(yōu)化措施，比較常見的是被應(yīng)用在鋁合金的測力傳感器當中，尤其是在毛坯加工成彈性元件之后可以起到良好的應(yīng)用效果。其中，反淬火法是比較常見的一種，也可以將其稱之為是深冷急熱法。這種方法在應(yīng)用時，最有效的措施就是直接將鋁合金彈性元件放置在-196設(shè)施組的液氮當中，同時還要在此環(huán)境下保溫12小時。緊接著，要利用新生的高速蒸汽噴射方式或者是直接將其放入沸水當中進行處理。由于深冷與急熱相互之間會產(chǎn)生應(yīng)力反向相反的狀態(tài)，所以相互之間會產(chǎn)生抵消。通過這種方式在其中科學合理的利用，可以實現(xiàn)殘余應(yīng)力釋放的根本目的。通過實踐研究結(jié)果可以明顯看出，利用液氮與高速蒸汽的方法，那么可以實現(xiàn)對參與應(yīng)力84%的有效降低，而如果是利用液氮與沸水方法，那么可以實現(xiàn)對殘余應(yīng)力50%的有效控制。如圖1所示。

2.5環(huán)境檢測

檢測環(huán)境時要用到很多復(fù)雜的儀器，在其中應(yīng)用傳感器技術(shù)能顯著提升環(huán)境檢測工作的效果。傳感器在環(huán)境檢測中的應(yīng)用能體現(xiàn)出體積小、成本低、精度高、維護簡單以及續(xù)航時間長等優(yōu)勢，在環(huán)境檢測工作的方方面面發(fā)揮重要作用。另外，在洪災(zāi)預(yù)警中應(yīng)用傳感器技術(shù)也能保證預(yù)警準確度，確保險情準確無誤，避免遭受不必要損失;將傳感器技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)田管理則能實現(xiàn)對土壤狀態(tài)、空氣狀態(tài)的有效監(jiān)測，促使田間管理工作獲得科學依據(jù)，促進農(nóng)業(yè)豐收增產(chǎn);應(yīng)用傳感器技術(shù)還能對空氣中的有害氣體的含量、溫度異常、火光以及煙霧濃度等進行檢測，并向相關(guān)預(yù)警系統(tǒng)傳遞檢測結(jié)果，進而依托消防網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及時向消防部門上報火災(zāi)險情，使其得到準確數(shù)據(jù)和信息，及時有效阻止火災(zāi)險情進一步擴大，最大限度減少生命財產(chǎn)損失。生態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)具體如圖2所示。

2.6在自動門中的應(yīng)用

在地鐵或者電梯的自動門中，在允許的對射距離內(nèi)進行光電傳感器的發(fā)射器和接收器的安裝，可以實現(xiàn)對光軸上直徑超過30mm的不透明物體進行檢測。這樣就可以保證在乘客擋住發(fā)射器的光纖之后，由于接收器無法接受到信號，則可以判斷二者之間存在障礙物，此時就會發(fā)出信號不允許門關(guān)閉，保護乘客的安全。同時還可以設(shè)置具有不同發(fā)射信號頻率的不