項(xiàng)目2礦用傳感器

項(xiàng)目二礦用傳感器任務(wù)一甲烷傳感器任務(wù)二CO/O2傳感器任務(wù)三溫度傳感器任務(wù)四風(fēng)速傳感器任務(wù)五風(fēng)壓傳感器任務(wù)六煙霧傳感器任務(wù)七開關(guān)量傳感器

傳感器簡介一、非電量電測量

二、傳感器的組成和分類

三、傳感器的基本特性

一、非電量電測量非電量：

各種非電物理和化學(xué)量，如溫度、位移、風(fēng)速、壓力、甲烷濃度、化學(xué)成份等。非電量電測量技術(shù)：

將各種被測的非電量參數(shù)轉(zhuǎn)換成電量參數(shù)進(jìn)行測量的技術(shù)，包括傳感器技術(shù)和電子技術(shù)。非電量電測量的優(yōu)點(diǎn)：

便于信號的傳輸、存儲、處理；易于實(shí)現(xiàn)遙測、自動檢測及生產(chǎn)過程自動控制等；一、非電量電測量傳感器

將被測量轉(zhuǎn)換為電量，并把它傳送到信號調(diào)節(jié)器中的部件。傳感器又稱為變換器、轉(zhuǎn)換器、探頭。其中，電量是電壓、電流、或電參量（電阻、電感、電容）傳感器信號調(diào)節(jié)器顯示記錄器電源非電量數(shù)字量模擬量非電量電測量系統(tǒng)組成框圖一、非電量電測量信號調(diào)節(jié)器

傳感器輸出的電信號或電參數(shù)→記錄顯示器所需的標(biāo)準(zhǔn)電壓、電流信號。

其內(nèi)部電路主要有：

電橋電路、放大電路、濾波電路、相敏檢波電路、諧振電路、阻抗變換電路、調(diào)制解調(diào)電路等，以匹配不同類型的傳感器和顯示記錄器。傳感器信號調(diào)節(jié)器顯示記錄器電源非電量數(shù)字量模擬量非電量電測量系統(tǒng)組成框圖一、非電量電測量顯示記錄器模擬顯示：如指針指示數(shù)字顯示：直接顯示數(shù)字圖形顯示：如示波器另外，對于動態(tài)過程的變化無法用顯示儀及時(shí)顯示的應(yīng)該用自動記錄器記錄下來，而后用打印機(jī)或繪圖儀打印結(jié)果。傳感器信號調(diào)節(jié)器顯示記錄器電源非電量數(shù)字量模擬量非電量電測量系統(tǒng)組成框圖二、傳感器的組成和分類敏感元件：

直接感受被測量，通常是先轉(zhuǎn)換為一種易于轉(zhuǎn)換成電量的非電量。轉(zhuǎn)換元件：將非電量轉(zhuǎn)換為電量。將非電量直接轉(zhuǎn)換為電量的傳感器稱為直接轉(zhuǎn)換型傳感器，如熱電偶、壓電傳感器等。經(jīng)二次或多次轉(zhuǎn)換為電量的傳感器稱為間接轉(zhuǎn)換型傳感器，如瓦斯傳感器、壓力傳感器等。測量電路：放大、變換和處理，以輸出標(biāo)準(zhǔn)信號。敏感元件轉(zhuǎn)換元件非電量電量測量電路電源二、傳感器的組成和分類應(yīng)變式磁電式熱電式電容式電感式工作原理被測物理量壓力溫度位移振動傳感器分類：傳感器命名：正序：傳感器，壓力，應(yīng)變式，10kPa倒序：10kPa，應(yīng)變式，壓力，傳感器倒序：10mm，磁電式，位移，傳感器三、傳感器的基本特性測量系統(tǒng)可以看作是一個(gè)信息通道，通常把被測物理量作為測量系統(tǒng)的輸入信號，稱為激勵(lì)；把測量系統(tǒng)的輸出信號稱為響應(yīng)。傳感器可以看作是：具有兩個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端的二端口網(wǎng)絡(luò)；并具有相應(yīng)的輸入輸出外部特性。兩種被測量1、不變或變化很緩慢的量2、變化迅速的量兩種特性1、靜態(tài)特性2、動態(tài)特性三、傳感器的基本特性靜態(tài)特性：

表示被測物理量處于穩(wěn)定狀態(tài)或緩慢變化時(shí)，傳感器的輸入量與輸出量之間的關(guān)系。靜態(tài)特性曲線理論特性曲線：設(shè)計(jì)部門或用戶給定的靜態(tài)特性曲線。實(shí)際特性曲線(靜態(tài)校準(zhǔn)曲線)：靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件下，一定標(biāo)準(zhǔn)精度等級，重復(fù)進(jìn)行全量程逐級加載和卸載測試而獲得的曲線。主要靜態(tài)指標(biāo)：線性度、靈敏度、遲滯性、重復(fù)性、分辯力、量程、漂移等。三、傳感器的基本特性線性度：又稱非線性

是指傳感器的輸出與輸入之間數(shù)量關(guān)系的線性程度，一般用校準(zhǔn)曲線與擬合直線之間的最大偏差與滿量程輸出的百分比表示。它反映了實(shí)際輸入輸出與理想直線的偏離程度。說明：為了標(biāo)定和數(shù)據(jù)處理的方便，通常進(jìn)行線性化處理以使傳感器的輸入輸出關(guān)系為線性或接近線性；但同時(shí)也帶來了非線性誤差。三、傳感器的基本特性靈敏度：

是指傳感器的輸出量變化值△y與輸入量變化值△X之比，即S=△y/△X；可見靈敏度表示單位輸入量的變化所引起傳感器輸出量的變化。線性系統(tǒng)的靈敏度是一個(gè)常數(shù)，而非線性測量裝置的靈敏度隨輸入量的變化而變化。靈敏度的量綱為輸出量與輸入量量綱之比，如某壓力傳感器的S為5mV/MPa。三、傳感器的基本特性遲滯性：滯后或回程誤差

表示在規(guī)定的同一校準(zhǔn)條件下，測量裝置在同一校準(zhǔn)級上正、反行程輸出值的不一致程度。用各校準(zhǔn)級中的最大遲滯偏差與滿量程輸出值的百分比表示。三、傳感器的基本特性重復(fù)性誤差：表示在規(guī)定的同一校準(zhǔn)條件下，測量裝置在同一方向在全量程范圍內(nèi)多次重復(fù)校準(zhǔn)，各次校準(zhǔn)曲線之間的不一致性，用各校準(zhǔn)級上正、反行程最大標(biāo)準(zhǔn)偏差的t倍與滿量程輸出值的百分比表示。三、傳感器的基本特性分辨力：

是指測量系統(tǒng)能測到的最小輸入量變化Δx的能力。因全量程范圍內(nèi)各測量區(qū)的Δx不完全相同，常用量程內(nèi)的最大Δx與滿量程輸出值的百分比k表示，稱為分辨率；量程：測量系統(tǒng)能測量的最小輸入量至最大輸入量之間的范圍。如光學(xué)瓦斯檢定器(AQG-1型)的測定范圍為0.01～10%CH4。說明：超過儀器的測量范圍或者儀器的分辨力不夠，則儀器不能正常工作，甚至損壞儀表，造成災(zāi)害。三、傳感器的基本特性漂移：是指在輸入量不變的情況下，傳感器輸出量隨著時(shí)間變化的現(xiàn)象。漂移的原因：傳感器自身結(jié)構(gòu)參數(shù)和工作環(huán)境的變化。最常見的漂移是溫度漂移：主要表現(xiàn)為溫度零點(diǎn)漂移和溫度靈敏度漂移。穩(wěn)定性：通常用靈敏度對時(shí)間的變化率dS/dt表示檢測儀表的穩(wěn)定性。變化率愈小，穩(wěn)定性愈高。安全儀表要保證檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，必須要有很高的穩(wěn)定性。三、傳感器的基本特性動態(tài)特性

是指被測對象隨時(shí)間變化時(shí)傳感器輸入與輸出間的關(guān)系，即傳感器的響應(yīng)特性。動態(tài)測量時(shí)，由于傳感器的慣性和滯后，傳感器的輸出處于動態(tài)過渡過程之中，因此傳感器的輸出量不僅是輸入量也是時(shí)間的函數(shù)。通常輸出信號與輸入信號具有不同的時(shí)間函數(shù)，而引起輸出與輸入間的差異，即動態(tài)誤差。動態(tài)特性就是測量系統(tǒng)能夠不失真地再現(xiàn)變化著的輸入量的能力的反映。動態(tài)特性指標(biāo)

頻域指標(biāo)：固有角頻率、工作頻帶、相位角等。

時(shí)域指標(biāo)：時(shí)間常數(shù)、上升時(shí)間、響應(yīng)時(shí)間等。任務(wù)一甲烷傳感器一、熱催化式甲烷傳感器

二、熱導(dǎo)式甲烷傳感器

一、熱催化式甲烷傳感器煤礦瓦斯

主要是甲烷（CH4）；

CO、CO2、NO2、H2S、H2、SO2、NH3等。CH4無色、無味、無毒，對空氣的比重為0.558CH4可燃，5％～16％可爆，9.5％爆炸力最強(qiáng)。一、熱催化式甲烷傳感器檢測原理敏感元件催化作用甲烷無焰燃燒生熱元件溫度變化元件電阻變化測量電路指示甲烷濃度一、熱催化式甲烷傳感器熱電阻效應(yīng)即導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化的現(xiàn)象，二者有確定的函數(shù)關(guān)系，通常阻值隨溫度的變化基本上呈線性關(guān)系。金屬熱電阻一般稱為熱電阻，其電阻溫度系數(shù)大多為：＋0.4～0.6％/℃；半導(dǎo)體熱電阻一般稱為熱敏電阻，其電阻溫度系數(shù)大多為：－3～6％/℃；鉑熱電阻

0℃～850℃時(shí)，Rt=R0(1+At+Bt2)；-200℃～0℃時(shí)，Rt=R0[1+At+Bt2)+Ct3(t-100)]；其中Rt和R0分別表示t℃和0℃時(shí)鉑熱電阻的電阻值；

A=3.9083×10-3/℃；B=-5.775×10-7/℃2；C=-4.183×10-12/℃4一、熱催化式甲烷傳感器鉑熱電阻

我國規(guī)定工業(yè)用鉑熱電阻有R0＝10Ω和R0＝100Ω兩種，即分度號為Pt10和Pt100；不同分度號的鉑熱電阻有相應(yīng)的分度表，即Rt-t的關(guān)系表。金屬純度越高溫度系數(shù)越大，通常用R100/R0表示鉑的純度，一般要求R100/R0>1.385。目前可達(dá)1.3930，對應(yīng)的鉑純度為99.9995％銅熱電阻-50℃～150℃時(shí)，Rt=R0(1+αt)；α＝0.428％/℃銅熱電阻有兩種分度號：Cu50和Cu100一、熱催化式甲烷傳感器鉑絲催化元件高純度鉑絲繞制的螺旋線圈（d＝25～70μm，Ф200～500μm）構(gòu)成的鉑熱電阻。鉑絲既是催化劑，又是加熱器，同時(shí)又是感溫元件。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單；穩(wěn)定性較好；受硫化物中毒影響小。缺點(diǎn)：催化活性低；工作溫度高,升華嚴(yán)重；壽命短；零點(diǎn)漂移。一、熱催化式甲烷傳感器載體催化元件鉑絲：加熱；感溫；載體：固定鉑絲；傳熱；附載催化劑；催化劑：Pt,Pd,Th

催化作用，降低甲烷燃燒溫度（300℃～400℃）；優(yōu)點(diǎn)：對靈敏度、穩(wěn)定性、功耗、壽命有很大改善（a）黑元件圖2-1載體催化元件（b）白元件一、熱催化式甲烷傳感器載體催化元件的技術(shù)特性線性度黑元件熱平衡方程：

I2R+I2RβΔT+Q=αS(T1-To)+ε1σS(T14-To4)白元件熱平衡方程：

I2R=αS(T2-To)+ε2

σS(T24-To4)其中：α-等效熱傳導(dǎo)系數(shù)；ε1ε2-黑白元件的熱發(fā)射率；σ-斯蒂潘常數(shù)；T1T2To-黑白元件及環(huán)境溫度；β-鉑絲電阻溫度系數(shù)；線性度與溫度有關(guān)，在一定范圍內(nèi)，元件輸出與瓦斯?jié)舛瘸示€性關(guān)系；達(dá)到一定溫度后，溫度就很難再隨催化生熱Q線性增加了。線性度不一致對測量范圍影響很大，有的測量上限可達(dá)5％CH4，有的儀器僅為3％CH4；且測量上限誤差大，下限誤差小。一、熱催化式甲烷傳感器載體催化元件的技術(shù)特性靈敏度：一般要>15mV/1％CH4，當(dāng)下降50％時(shí)，報(bào)廢。靈敏度的影響因素（1）催化劑老化：γ-Al2O3逐漸向α-Al2O3過渡（2）催化劑中毒：催化劑中毒：催化劑毒物強(qiáng)烈吸附在催化劑上發(fā)生反應(yīng)而使催化劑活性減少或消失的現(xiàn)象。暫時(shí)性中毒：硫化物、磷化物、氯化物等；永久性中毒：有機(jī)硅、鉛、錫等；過濾措施：活性炭,硅膠,分子篩等一、熱催化式甲烷傳感器載體催化元件的技術(shù)特性穩(wěn)定性：工作條件不變時(shí)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)輸出信號保持不變的能力。連續(xù)式元件為7天，間斷式元件為7×8h。穩(wěn)定性的影響因素：（1）靈敏度（2）激活特性激活特性在低濃度CH4（<1％）工作的元件，遇高濃度（>5.5%）數(shù)分鐘后元件活性升高，離開高濃度環(huán)境后其活性又在數(shù)十小時(shí)內(nèi)降到原值附近的現(xiàn)象。不利影響：零點(diǎn)漂移，工作不穩(wěn)定，測量誤差應(yīng)用：元件制作時(shí)的老化處理；暫時(shí)性中毒的激活。一、熱催化式甲烷傳感器載體催化元件的技術(shù)特性響應(yīng)時(shí)間是指CH4濃度階躍變化時(shí)，輸出信號值達(dá)到穩(wěn)定值90％的時(shí)間。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，連續(xù)式為20s，間斷式為15s。響應(yīng)時(shí)間與元件尺寸、制作工藝及氣室設(shè)計(jì)、通風(fēng)方式有關(guān)。主要因素是：（1）擴(kuò)散時(shí)間：擴(kuò)散型氣室與對流型氣室（2）燃燒生熱、熱交換至熱平衡的時(shí)間。一、熱催化式甲烷傳感器載體催化元件的技術(shù)特性輸出特性的雙值性（1）0～5％，線性關(guān)系；（2）9.5％，拐點(diǎn)；（3）>10％，讀數(shù)隨濃度的升高而下降；圖2-2催化元件的雙值性一、熱催化式甲烷傳感器載體催化元件的技術(shù)特性雙值性的原因：缺氧圖2-3缺氧對催化元件的影響一、熱催化式甲烷傳感器KG9701A型智能低濃度甲烷傳感器功能用途（1）瓦斯?jié)舛蕊@示；（2）超限聲光報(bào)警；（3）就地?cái)嚯娍刂?；?）可以連續(xù)檢測并轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號輸送給關(guān)聯(lián)設(shè)備；圖2-4KG9701A型CH4傳感器一、熱催化式甲烷傳感器KG9701A的主要技術(shù)指標(biāo)測量范圍：0.00％CH4～4.00%CH4基本誤差：（0.00～1.00）Δ0.1％CH4；（1.00～2.00）Δ0.2％CH4；（3.00～4.00）Δ0.3％CH4；信號輸出：電流型1mA～5mA，線性對應(yīng)0.00％CH4～4.00%CH4

頻率型200～1000Hz，線性對應(yīng)0.00％CH4～4.00%CH4報(bào)警點(diǎn)設(shè)置：

0.00％CH4～4.00%CH4連續(xù)可調(diào)斷電點(diǎn)設(shè)置：

0.50％CH4～2.00%CH4連續(xù)可調(diào)一、熱催化式甲烷傳感器KG9701A的主要技術(shù)指標(biāo)顯示方式：四位紅色數(shù)碼管，左起第一位為功能顯示，后三位顯示測量值。功能位顯示：1－調(diào)零，2－精度調(diào)節(jié)，3－報(bào)警點(diǎn)設(shè)置，4－斷電點(diǎn)設(shè)置，5－自檢；報(bào)警方式：聲光報(bào)警，聲音強(qiáng)度≥80dB；光能見度>20m響應(yīng)速度：≤20s信號傳輸距離：≮2km工作穩(wěn)定性：可連續(xù)工作15天；整機(jī)工作電壓：9～24VDC（本安電源）。安全特征：防爆標(biāo)志ExibdΙ使用環(huán)境：0℃～40℃，濕度≤98％，80～116kPa，風(fēng)速<8m/s。催化元件壽命：≮1年一、熱催化式甲烷傳感器KG9701A的工作原理89C51單片機(jī)遙控調(diào)校熱催化電橋穩(wěn)壓電路開關(guān)電源聲光報(bào)警I/O接口LED顯示watchdog電路EEPROM信號輸出A/D轉(zhuǎn)換器圖2-5KG9701A低濃度瓦斯傳感器電路原理框圖一、熱催化式甲烷傳感器KG9701A傳感器的接線將來自分站的專用電纜航空插頭按對應(yīng)位置插入傳感器上的航空插座，并旋緊固定。電纜航空插頭的接線為：1號口——電源正極，紅色線；2號口——電源負(fù)極，藍(lán)色線；3號口——恒流或頻率信號輸出，白色線；4號口——恒流斷電控制信號輸出，綠色線。（a）傳感器插座（b）電纜航空插頭圖2-6傳感器接線圖一、熱催化式甲烷傳感器KG9701A傳感器的調(diào)校①零點(diǎn)調(diào)節(jié)：傳感器通電工作預(yù)熱20分鐘。按遙控器上的“選擇”鍵使小數(shù)碼管顯示為“1”。然后按“▲”或“▼”鍵使大數(shù)碼管顯示為0.00，即調(diào)零完畢。

②精度調(diào)節(jié)：在地面新鮮空氣中，通入每分鐘200毫升的標(biāo)準(zhǔn)氣體（如：2.0%CH4）。按遙控器上的“選擇”鍵使小數(shù)碼管顯示為“2”，再按“▲”鍵或“▼”鍵使大數(shù)碼管顯示數(shù)值與標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度值一致。一、熱催化式甲烷傳感器KG9701A傳感器的調(diào)校③報(bào)警點(diǎn)設(shè)置：按遙控器上的“選擇”鍵使小數(shù)碼管顯示為“3”，再按“▲”鍵或“▼”鍵使大數(shù)碼管顯示數(shù)值為所要設(shè)置的報(bào)警值（如掘進(jìn)工作面放置的瓦斯傳感器應(yīng)設(shè)置為1.00）。

④斷電值設(shè)置：按遙控器上的“選擇”鍵使小數(shù)碼管顯示為“4”，再按“▲”鍵或“▼”鍵使大數(shù)碼管顯示數(shù)值為所要設(shè)置的斷電值。一、熱催化式甲烷傳感器KG9701A傳感器的調(diào)校⑤自檢：按遙控器上的“選擇”鍵使小數(shù)碼管顯示為“5”，此時(shí)傳感器的顯示值應(yīng)為2.00，對應(yīng)的輸出信號值應(yīng)為360Hz或1.80mA。注意：傳感器參數(shù)調(diào)節(jié)后，必須在斷電之前，按遙控器上的“選擇”鍵使小數(shù)碼管的顯示值循環(huán)至消隱，修改后的參數(shù)才能存入傳感器的存儲器內(nèi)。否則，此次調(diào)校無效。一、熱催化式甲烷傳感器KG9701A傳感器的常見故障分析①傳感器顯示L.LL：

表示傳感頭內(nèi)部接線松動或催化元件損壞；②傳感器顯示8.88或反復(fù)顯示00.00：

表示傳感器距離分站太遠(yuǎn)；③傳感器顯示H.HH：

表示傳感器滿數(shù)或超限，此時(shí)應(yīng)重新把傳感器線纜插頭插接一次。一、熱催化式甲烷傳感器KG9701A傳感器的常見故障分析④傳感器自檢顯示2.AA或2.bb：表示零點(diǎn)漂移過大，須機(jī)械調(diào)零。打開傳感器后蓋，通電20分鐘后，同時(shí)按下遙控器或傳感器電路板上的三個(gè)按鍵3秒鐘，然后立即按“選擇”鍵。使小數(shù)碼管顯示“1”，再用螺絲刀調(diào)節(jié)電位器P1使大數(shù)碼管顯示為0.00。*進(jìn)行此操作后必須用標(biāo)準(zhǔn)氣體重新校準(zhǔn)傳感器后才可使用。

⑤報(bào)警有光無聲或無光無聲：蜂名器及其連線故障；報(bào)警燈或其控制器件或晶體管故障。⑥小數(shù)碼管顯示亂跳或無法控制：傳感器線路板上數(shù)碼管旁的遙控接收頭（SFH）故障。一、熱催化式甲烷傳感器KG900lB傳感器的調(diào)校四位紅色數(shù)碼管顯示方式：左起第一位為功能顯示，后三位顯示測量值。功能位顯示：1－熱催化調(diào)零，2－熱催化精度調(diào)節(jié)，3－熱導(dǎo)調(diào)零，4－熱導(dǎo)精度調(diào)節(jié)；5－報(bào)警點(diǎn)設(shè)置，6－斷電點(diǎn)設(shè)置，7－自檢；①零點(diǎn)調(diào)節(jié)：傳感器通電工作預(yù)熱20分鐘。按遙控器上的“選擇”鍵使小數(shù)碼管顯示為“1”或“3”。然后按“▲”或“▼”鍵使大數(shù)碼管顯示為0.00，即調(diào)零完畢。②精度調(diào)節(jié)：在地面新鮮空氣中，通入每分鐘200毫升的標(biāo)準(zhǔn)氣體（如：2.0%CH4）。按遙控器上的“選擇”鍵使小數(shù)碼管顯示為“2”或“4”，再按“▲”鍵或“▼”鍵使大數(shù)碼管顯示數(shù)值與標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度值一致。一、熱催化式甲烷傳感器KG900lB傳感器的調(diào)校③報(bào)警點(diǎn)設(shè)置：按遙控器上的“選擇”鍵使小數(shù)碼管顯示為“5”，再按“▲”鍵或“▼”鍵使大數(shù)碼管顯示數(shù)值為所要設(shè)置的報(bào)警值（如掘進(jìn)工作面放置的瓦斯傳感器應(yīng)設(shè)置為1.00）。

④斷電值設(shè)置：按遙控器上的“選擇”鍵使小數(shù)碼管顯示為“6”，再按“▲”鍵或“▼”鍵使大數(shù)碼管顯示數(shù)值為所要設(shè)置的斷電值。一、熱催化式甲烷傳感器KG900lB傳感器的調(diào)校⑤自檢：按遙控器上的“選擇”鍵使小數(shù)碼管顯示為“7”，此時(shí)傳感器的顯示值應(yīng)為2.00，對應(yīng)的輸出信號值應(yīng)為600Hz或3.0mA。注意：傳感器參數(shù)調(diào)節(jié)后，必須在斷電之前，按遙控器上的“選擇”鍵使小數(shù)碼管的顯示值循環(huán)至消隱，修改后的參數(shù)才能存入傳感器的存儲器內(nèi)。否則，此次調(diào)校無效。二、熱導(dǎo)式甲烷傳感器熱導(dǎo)式檢測原理

被測氣體濃度的變化→混合氣體熱導(dǎo)率的變化→敏感元件溫度的變化→電阻的變化→熱傳導(dǎo)及熱導(dǎo)率二、熱導(dǎo)式甲烷傳感器熱導(dǎo)率與被測氣體濃度的關(guān)系：

混合氣體的熱導(dǎo)率近似為各氣體成分熱導(dǎo)率之和；若待測氣體熱導(dǎo)率與其它成分氣體的熱導(dǎo)率有較大差異，則混合氣體熱導(dǎo)率與待測氣體濃度近似成正比。故只要檢測出熱導(dǎo)率的變化，就可確定待測氣體的濃度。二、熱導(dǎo)式甲烷傳感器檢測電路圖2-7氣體熱導(dǎo)元件及檢測電路二、熱導(dǎo)式甲烷傳感器敏感元件金屬絲熱電阻；半導(dǎo)體熱敏電阻；熱線式半導(dǎo)體氣敏元件熱導(dǎo)式的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：測量范圍寬；功耗?。粔勖L；無中毒及激活問題；缺點(diǎn)：選擇性差（CO2使示值降低；H2O使示值增加）；線性和穩(wěn)定性差；靈敏度低；零點(diǎn)漂移嚴(yán)重；適于測定高濃度的瓦斯二、熱導(dǎo)式甲烷傳感器產(chǎn)品型號：KG900lB產(chǎn)品說明：熱催化原理與熱導(dǎo)原理相結(jié)合主要技術(shù)指標(biāo)：測量范圍：0～100.00%CH4測量精度：0.00～1.00%CH4≤±0.10%CH4（1.00～2.00%CH4）≤±0.20%CH4（2.00～4.00%CH4）≤±0.30%CH4（4.00～40.00%CH4）≤±8.00%CH4響應(yīng)時(shí)間：≤30s調(diào)校周期：≤1個(gè)月使用壽命：≥1.5年信號帶負(fù)載能力：0～400Ω報(bào)警方式：≥80dB(聲強(qiáng))，能見度>20m(光強(qiáng))報(bào)警點(diǎn)范圍：0.5～2.5CH4連續(xù)可調(diào)斷電點(diǎn)：0.5%，0.75%，1.0%，1.25%CH4，采樣方式：擴(kuò)散式整機(jī)工作電壓：9～24VDC整機(jī)工作電流：≤70mADC傳輸距離：2km(供電18VDC使用1.5mm2截面銅芯電纜)輸出信號：200～1000Hz、1～5mADC；1200－2000Hz防爆型式：ExibdⅠ礦用本安兼隔爆型項(xiàng)目二礦用傳感器任務(wù)一甲烷傳感器任務(wù)二CO/O2傳感器任務(wù)三溫度傳感器任務(wù)四風(fēng)速傳感器任務(wù)五風(fēng)壓傳感器任務(wù)六煙霧傳感器任務(wù)七開關(guān)量傳感器任務(wù)二一氧化碳傳感器一、CO的產(chǎn)生及危害性質(zhì)：

CO是無色、無嗅、無味、無刺激性的氣體，稍溶于水，比重較空氣稍輕。產(chǎn)生：

CO是碳系物質(zhì)不完全燃燒的生成物，井下爆破作業(yè)、內(nèi)燃機(jī)車的排氣、火災(zāi)、瓦斯煤塵爆炸均產(chǎn)生CO危害：

可燃易爆，劇毒。允許濃度，中國是24PPM，日本是50PPM；檢測方法：

檢知管法、定電位電化學(xué)法、紅外吸收法、氣相色譜法等。二、檢知管法測定CO檢知管檢測CO原理：

CO氣體緩慢而穩(wěn)定的流過檢知管時(shí)，與管中試劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，呈現(xiàn)一定的顏色(比色式)或變色長度(比長式)，來檢測CO的濃度。檢測劑以活性硅膠為載體，吸附五氧化二碘和發(fā)煙硫酸加工而成。反應(yīng)方程：檢測劑與CO反應(yīng)后由白色變成棕黃色圈，隨著氣流通過棕色環(huán)向前移動，其移動距離與CO濃度大小成正比。二、檢知管法測定CO1—檢測管外殼（中性玻璃管）2—堵塞物（棉栓、玻璃絲布、耐酸滌綸等）3—保護(hù)膠（硅膠吸附試劑以除去干擾氣體）4—隔離層（有色玻璃粉等惰性有色顆粒物質(zhì)）5—指示劑（活性硅膠吸附化學(xué)試劑）1—檔位；2—采樣器；3—檢測管；4—指示劑

二、檢知管法測定CO圖2.3-2DQJ-50多種氣體檢定器

圖2.3-1比長式CO檢知管三、定電位電化學(xué)檢測CO1、電化學(xué)氣體傳感器原理電化學(xué)：是研究電解質(zhì)溶液與電極相界間的電化學(xué)反應(yīng)過程，即化學(xué)能和電能之間相互轉(zhuǎn)換的科學(xué)。電化學(xué)理論指出，在電極和它接觸的電解質(zhì)溶液之間存在著氧化還原反應(yīng)，并有電子的得失。并且各種物質(zhì)在電解質(zhì)溶液中的氧化還原反應(yīng)均在一定的電極電位下進(jìn)行。標(biāo)準(zhǔn)電極電位：是指某物質(zhì)在規(guī)定的濃度、溫度條件下的電極電位，當(dāng)電極電位高于該標(biāo)準(zhǔn)電極電位時(shí)產(chǎn)生氧化反應(yīng)，反之，則產(chǎn)生還原反應(yīng)。因此，該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位也稱為可逆電極電位。如：CO2/CO氧化還原對的可逆電極電位為-0.12V;O2,H+/H2O氧化還原對的可逆電極電位為+1.23V三、定電位電化學(xué)檢測CO2、定電位電化學(xué)CO檢測元件電解液：硫酸或硫酸水溶液透氣膜：聚四氟乙烯（PTFE）非均相微孔膜，透氣但不透水和離子?？障堵蚀髣t靈敏度高，響應(yīng)時(shí)間短，但易漏液。氣體擴(kuò)散電極：（透氣膜＋電極）防水透氣膜:PTFE活性層：鉑黑＋PTFE乳液含有催化劑的多孔膜電極，易于被測氣體與電解液在氣、固、液三相界面上進(jìn)行氧化還原反應(yīng)。工作電極：W對面電極：C參比電極：R圖2.3-3電化學(xué)CO檢測元件工作電極W：電極W受恒電位的控制作用，具有一個(gè)恒定的電位；被測量一氧化碳，通過聚四氟乙烯薄膜擴(kuò)散到電極W，并在W電極催化劑的作用下與電解液中的水發(fā)生氧化反應(yīng)，生成二氧化碳和氫質(zhì)子，同時(shí)釋放出電子；對面電極C：氧在催化劑作用下與氫質(zhì)子發(fā)生還原反應(yīng)生成水，并得到電子。W極：C極：式中：n－電子轉(zhuǎn)移數(shù)；D-膜中氣體擴(kuò)散系數(shù)；F-法拉第常數(shù)；A-反應(yīng)界面面積；H-擴(kuò)散電極膜厚度；參比電極R：使W和R間保持恒定電位。W和C間的反應(yīng)電流為I：法拉第定律1-電源2-恒位環(huán)節(jié)3-傳感器4-放大器5-溫度補(bǔ)償6-指示電表圖2.3-4電化學(xué)測CO原理四、GTH500(B)型CO傳感器(原KG9201、GT500(A))1、功能及應(yīng)用：能連續(xù)監(jiān)測和就地顯示一氧化碳濃度值，并在超限時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警；可與監(jiān)控系統(tǒng)配套使用。2、主要技術(shù)指標(biāo)：工作電壓：9～24VDC工作電流：＜100mADC檢測范圍：0～500PPmCO檢測誤差：F.S范圍內(nèi)5%(相對誤差)顯示方式：三位紅色LED顯示(分辨率：1PPmCO)輸出信號：200～1000Hz、1.0～5.0mADC防爆型式：ExibⅠ礦用本安型外形尺寸：(190×114×57)mm圖2.3-5KG9201CO傳感器四、GTH500(B)型CO傳感器(原KG9201、GT500(A))3、結(jié)構(gòu)及原理：89C51單片機(jī)遙控調(diào)校前置放大信號采集聲光報(bào)警I/O接口LED顯示watchdog電路EEPROM信號輸出A/D轉(zhuǎn)換器圖2.3-6GTH500B一氧化碳傳感器電路原理框圖

四、GTH500(B)型CO傳感器(原KG9201、GT500(A))4、CO傳感器使用與維護(hù)：連接：將來自分站的專用電纜航空插頭按對應(yīng)位置插入傳感器上的航空插座，并旋緊固定。電纜航空插頭的接線為：1號口——電源正極，紅色線；2號口——電源和信號負(fù)極，藍(lán)色線；3號口——恒流或頻率信號輸出，白色線；4號口——恒流斷電控制信號輸出，綠色線。四、GTH500(B)型CO傳感器(原KG9201、GT500(A))調(diào)校：①零點(diǎn)調(diào)節(jié)：在新鮮空氣中使傳感器通電預(yù)熱20分鐘，按遙控器上“選擇”鍵使小數(shù)碼管顯示為“1”，然后同時(shí)按“▲”鍵和“▼”鍵使大數(shù)碼管顯示為0.00，即調(diào)零完畢。②精度調(diào)節(jié)：按遙控器上“選擇”鍵使小數(shù)碼管顯示為“2”，通入濃度為200ppm的標(biāo)準(zhǔn)一氧化碳?xì)怏w，氣體流量控制在200ml/min，再按“▲”或“▼”鍵使大數(shù)碼管顯示數(shù)值與標(biāo)準(zhǔn)氣體數(shù)值一致。四、GTH500(B)型CO傳感器(原KG9201、GT500(A))調(diào)校：③報(bào)警調(diào)節(jié)：按遙控器上“選擇”鍵使小數(shù)碼管顯示為“3”，然后分別按“▲”或“▼”鍵調(diào)節(jié)。④自檢：按遙控器上“選擇”鍵使小數(shù)碼管顯示為“4”，此時(shí)傳感器應(yīng)顯示200ppm，對應(yīng)的輸出信號為520Hz（或2.6mA）。注意：（1）傳感器參數(shù)調(diào)節(jié)后，必須在斷電之前，按遙控器上的“選擇”鍵使小數(shù)碼管的顯示值循環(huán)至消隱，修改后的參數(shù)才能存入傳感器的存儲器內(nèi)。否則，此次調(diào)校無效。（2）儀器零點(diǎn)、精度要定期調(diào)校，一般15天一次。四、GTH500(B)型CO傳感器(原KG9201、GT500(A))典型故障①傳感器顯示L.LL：表示傳感頭內(nèi)部接線松動或檢測元件損壞。②傳感器顯示8.88或反復(fù)顯示00.00：表示傳感器距離分站太遠(yuǎn)或IC3（7805）故障（正常時(shí)其輸入端應(yīng)該在+18V左右，輸出端在+5V左右）。③報(bào)警有光無聲或無光無聲：蜂名器及其連線故障；報(bào)警燈或其控制器件（CD4011）或晶體管(9013)故障。④小數(shù)碼管顯示亂跳或無法控制：傳感器線路板上數(shù)碼管旁的遙控紅外接收頭（SFH）故障。五、便攜式CO檢測儀CT1000X型CO檢測報(bào)警儀

測量范圍：0～2000ppm

誤差：＜±10%真值

報(bào)警范圍：0～300ppm連續(xù)可調(diào)

響應(yīng)時(shí)間：≤60秒

傳感器壽命：3年（進(jìn)口電化學(xué)）

報(bào)警出廠設(shè)定

：24±1ppm法國TX2000型CO檢測儀

測

量：連續(xù)

測量范圍：0-500/0-2000兩種可供選擇

傳感器：電化學(xué)式

顯

示：3位半液晶顯示，帶背景燈

報(bào)

警：5種聲光/2個(gè)瞬時(shí)報(bào)警點(diǎn)/超量程報(bào)警

供電電源：3節(jié)LR011.5V干電池

工作時(shí)間：1000小時(shí)五、便攜式CO檢測儀氧氣傳感器正常的氧氣含量應(yīng)當(dāng)在20.9%左右。富氧：即氧氣過量，通常指氧氣含量超過23.5%，此時(shí)很容易發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)；缺氧：即氧氣不足，通常指氧氣含量低于19.5%，此時(shí)很容易發(fā)生窒息、昏迷以至死亡的危險(xiǎn)。檢測氧氣含量的方法：

伽伐尼電池法、順磁測氧法一、伽伐尼電池測氧法（Galvaniccell）1、隔膜伽伐尼電池原理電池陰極：

由金、銀、鉑或銀-石墨制成。電池陽極：

由鉛、鎘、銅、鉍等金屬制成。電解液：

氫氧化鉀、氫氧化鈉或碳酸鹽。隔膜：

聚四氟乙烯PTFE等隔水透氣膜。圖2.4-2伽伐尼電池結(jié)構(gòu)示意圖1-陽極2-絕緣材料3-電解液4-陰極5-隔膜一、伽伐尼電池測氧法（Galvaniccell）1、隔膜伽伐尼電池原理陰極反應(yīng)：陽極反應(yīng)：總電池反應(yīng)：圖2.4-2伽伐尼電池結(jié)構(gòu)示意圖1-陽極2-絕緣材料3-電解液4-陰極5-隔膜一、伽伐尼電池測氧法（Galvaniccell）1、隔膜伽伐尼電池原理電池反應(yīng)電勢：n－反應(yīng)電子數(shù)F－法拉第常數(shù)Po2－電極表面氧分壓D－氣體擴(kuò)散系數(shù)A－陰極面積l－膜外表面距陰極的距離C－氧氣濃度元件輸出電流2、影響測氧元件的因素溫度：直接影響i，并影響D氣壓變化：影響電極表面氧分壓，通常+0.25％O2/100m井深陽極壽命：二、順磁測氧法

1、順磁測氧原理順磁性氣體和反磁性氣體：反磁性是指當(dāng)施加磁場時(shí)，氣體與磁場相斥而逃逸的性質(zhì)；反之，為順磁性。大多數(shù)氣體為反磁性，僅O2、NO1、NO2等少數(shù)氣體呈順磁性氧的磁化率比其它氣體大得多，含氧混合氣體的磁化率主要由氧的濃度決定。氧的熱磁效應(yīng)：即氧的磁化率會隨溫度的升高而迅速降低。圖2.4-1順磁測氧元件

１－環(huán)型室；

２－永久磁鐵；

３－r1電阻線圈；

４－r2電阻線圈；

r1r2R1R2測量電橋

無氧時(shí)：連通管兩側(cè)壓力平衡，電橋平衡。有氧時(shí)：氣體被磁場吸入連通管而被加熱。熱磁對流：隨氧氣溫度升高，磁化率隨之降低；而后面連續(xù)流過來的冷氣體因溫度低而磁化率高，被不斷吸入連通管，所以把原先已被加熱的氣體不斷向通道右面推出，形成磁風(fēng)即熱磁對流。磁風(fēng)的強(qiáng)弱取決于氣體中氧含量的多少。左側(cè)電阻r1：附近的熱量不斷被引入的氣體帶走，溫度降低，降低的程度取決于磁風(fēng)的大小。右側(cè)電阻r2：由于氣體在前面已被加熱，所以不會受到冷卻的作用，甚至溫度還有所上升。2、熱磁效應(yīng)測氧傳感器三、KGQ7型氧氣傳感器主要技術(shù)指標(biāo)測量范圍：0～25%O2測量誤差：±3%O2（滿量程）響應(yīng)時(shí)間：小于30s報(bào)警方式：紅色燈光閃爍，蜂鳴器鳴叫輸出信號：KGQ7－1型：200～1000HzKGQ7－2型：1～5mA

恒流，負(fù)載電阻0～500ΩKGQ7－3型：RS485接口，通信波特率1200bps工作電壓：DC9～24V工作電流：DC9V不大于100mA

標(biāo)定流量：200毫升/分任務(wù)三溫度傳感器

一、溫度傳感原理熱電偶測溫?zé)犭娮铚y溫半導(dǎo)體PN結(jié)測溫紅外測溫一、溫度傳感原理1、熱電偶測溫?zé)犭娦?yīng)

將兩種不同材料的金屬A和B焊接組成一個(gè)閉合回路，即構(gòu)成感溫元件（熱電偶）。當(dāng)其兩個(gè)接點(diǎn)之間存在溫差時(shí)，則在回路中產(chǎn)生電動勢（熱電勢）。熱電偶的熱端與冷端

熱電偶回路有兩個(gè)連接點(diǎn)，其中與被測介質(zhì)接觸的一端稱為熱端（工作端），另一端則稱為冷端（參比端）。熱電偶和熱電勢

1、熱電偶測溫?zé)犭妱?/p>

由接觸電勢和溫差電勢兩部分組成。熱電偶和熱電勢

接觸電勢：

溫差電勢：

熱電偶回路總電勢K－波爾茲曼常數(shù)；e－單位電荷量；NAT－電子密度1、熱電偶測溫均質(zhì)導(dǎo)體定律

由兩種均質(zhì)導(dǎo)體組成的熱電偶，其熱電勢的大小只與熱電偶的材料及兩端溫度有關(guān)，而與熱電偶的長短、粗細(xì)、形狀及沿電極的溫度分布無關(guān)。否則，產(chǎn)生溫度梯度附加電動勢。①如果組成熱電偶的兩種材料性質(zhì)相同，即NA=NB，則無論兩接點(diǎn)溫度如何，回路內(nèi)總熱電勢為零。②如果兩接點(diǎn)處溫度相同，即T=T0，則盡管兩種導(dǎo)體材料性質(zhì)不同，回路總電勢也必然為零。③因熱電勢與溫度的函數(shù)關(guān)系f(T)AB復(fù)雜難求，故在工程應(yīng)用中常用實(shí)驗(yàn)的方法制作熱電勢與溫度的關(guān)系表，以備查用。1、熱電偶測溫中間導(dǎo)體定律

在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體時(shí)，只要該導(dǎo)體的兩端溫度相同，則其對熱電偶回路熱電勢的大小和方向不產(chǎn)生影響。中間溫度定律

Tn為熱電偶熱電極AB上某點(diǎn)的溫度，則熱電偶在其接點(diǎn)溫度為T、T0時(shí)的熱電勢eAB(T,T0)等于熱電偶在接點(diǎn)溫度為T、Tn和Tn、T0時(shí)的熱電勢eAB(T,Tn)和eAB(Tn,T0)的代數(shù)和。即：1、熱電偶測溫?zé)犭娕嫉氖褂芒偈褂脽犭娕紩r(shí)，只需考慮兩端溫度值，而不必顧及其中間段的溫度。②為穩(wěn)定冷端溫度，通常采用補(bǔ)償導(dǎo)線將貴金屬熱電偶的冷端延伸至溫度穩(wěn)定處。但補(bǔ)償導(dǎo)線a、b在Tn到T0的溫度范圍內(nèi)，應(yīng)分別與貴金屬A、B具有相同的熱電特性。1、熱電偶測溫常用熱電偶熱電偶分度號補(bǔ)償導(dǎo)線型號適用溫度正極負(fù)極S（鉑銠10－鉑）SPC（銅）紅SNC（銅鎳）綠0～1100℃B（鉑銠30－鉑銠6）600～1700℃T（銅－銅鎳）TPX（銅）紅TNX（銅鎳）白-40～350℃J（鐵－銅鎳）JPX（鐵）紅JNX（銅鎳）紫-40～750℃E（鎳鉻－銅鎳）EPX（鎳鉻）紅ENX（銅鎳）棕-40～900℃K（鎳鉻－鎳硅）KPX（鎳鉻）紅KNX（鎳硅）黑-40～1200℃KPC（銅）紅KNC（銅鎳）藍(lán)熱電阻效應(yīng)金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻。2、熱電阻測溫3、半導(dǎo)體PN結(jié)測溫基本原理

半導(dǎo)體PN結(jié)（二極管）在一定偏置電流的情況下，其正向壓降隨著溫度的變化而變化，且基本呈線性關(guān)系。半導(dǎo)體溫度傳感器

溫敏二極管、溫敏三極管和集成溫度傳感器等，

測溫范圍一般在-50℃～+150℃之間。

溫敏二極管大都選用硅及砷化鎵材料制作，其電壓--溫度特性的線性度比鍺管好。溫敏三極管：

集電極電流恒定時(shí)，其發(fā)射結(jié)正向電壓--溫度特性集成溫度傳感器：差分對管溫度敏感元件集成溫度傳感器的輸出類型電壓輸出型如LX5600、LM3911、SC616A

溫度系數(shù)為：10mV/℃電流輸出型

AD590、LM134、SL334

溫度系數(shù)為：1μA/℃集成溫度控制器

可由用戶設(shè)定溫度限值，當(dāng)被控溫度超限時(shí)可輸出邏輯控制信號，有的也同時(shí)輸出溫度測量值。如TC620、DS1620等。4、紅外測溫原理熱輻射

任何物體只要溫度高于絕對零度，就會不斷產(chǎn)生熱輻射，且溫度T越高，輻射功率P就越大。

ε--比輻射率，絕對黑體為1.0，非絕對黑體為0<ε<1.0；

σ--斯蒂潘--波爾茲曼常數(shù)，5.6697×1012W/cm2K4；

T--物體的熱力學(xué)溫度。紅外熱輻射

物體輻射波長的峰值λm與溫度T成反比：

當(dāng)溫度低于1000℃時(shí)，物體向外輻射的能量大部分是通過紅外線輻射出來的，且物體的溫度越高，輻射出的紅外線就越多，輻射出的能量也越強(qiáng)。紅外測溫就是通過檢測物體在紅外波段的輻射通量來進(jìn)行溫度測量的。4、紅外測溫原理紅外線

紅外線是一種不可見光，波長大致為0.76～1000μm。

紅外探測器通常工作在大氣窗口內(nèi)，即2～2.6μm、3～5μm或8～14μm三個(gè)波段范圍。紅外測溫檢測元件

熱敏電阻、光敏電阻、熱釋電體等。二、GW50(A)溫度傳感器檢測原理溫度→鉑熱電阻電橋→電壓→A/D→單片機(jī)技術(shù)指標(biāo)測量范圍：0℃～50℃；

基本誤差：±2；工作電壓：12～24VDC（本安電源）；工作電流：<80mADC信號輸出：頻率型200～1000Hz；電流型1～5mA；傳輸距離：≤2km顯示方式：四位紅色數(shù)碼管，左第一位為功能位：1－調(diào)零，2－調(diào)精度，3－自檢；后三位為測量值℃。安全特征：防爆標(biāo)志ExibdΙ（+150℃）使用環(huán)境：

0℃～40℃；相對濕度≤95％；大氣壓力80～106kPa；風(fēng)速0～8m/s；二、GW50(A)溫度傳感器連接

將來自分站的專用電纜航空插頭按對應(yīng)位置插入傳感器上的航空插座，并旋緊固定。電纜航空插頭的接線為：1號口——電源正極，紅色線；2號口——電源、信號負(fù)極，藍(lán)色線；

3號口——恒流或頻率信號輸出，白色線；4號口——綠色線（未用）。二、GW50(A)溫度傳感器調(diào)校①零點(diǎn)調(diào)節(jié)：

使傳感器通電工作20分鐘，將測溫頭放入冰水混合物中。打開機(jī)殼后蓋，按動選擇鍵使小數(shù)碼管顯示為“1”。然后調(diào)節(jié)P1電位器，使大數(shù)碼管顯示為0.00，即調(diào)零完畢。②精度調(diào)節(jié)：

按遙控器上“選擇”鍵使小數(shù)碼管顯示為“2”，再按“▲”或“▼”使大數(shù)碼管顯示數(shù)值與實(shí)際溫度值一致。③自檢：按遙控器上“選擇”鍵使小數(shù)碼管顯示為“3”，此時(shí)傳感器應(yīng)顯示30.0，對應(yīng)輸出信號為680Hz（或3.4mA）。儀器零點(diǎn)、精度要定期調(diào)校，一般一月一次。任務(wù)四風(fēng)速傳感器風(fēng)速測量方法1.翼輪式風(fēng)表

機(jī)械翼輪式、電子翼輪式2.皮托管--壓差計(jì)3.超聲波風(fēng)速儀

渦旋式

時(shí)差式4.熱效式風(fēng)速傳感器一、超聲波渦旋風(fēng)速傳感器卡曼渦街無限界流場中，流體流經(jīng)非流線性阻力體時(shí)，在阻力體下方形成兩列內(nèi)旋、互相交替的渦旋。馮·卡曼數(shù)學(xué)推導(dǎo)了渦旋結(jié)構(gòu)及能量損失。渦旋頻率與流體平均速度之間的關(guān)系：S—斯脫哈爾常數(shù)；v—未擾動流體速度；d—渦旋阻力體寬度斯脫哈爾常數(shù)與阻力體形狀和擾動體雷諾數(shù)有關(guān)。擾動體雷諾數(shù)：Re=ρVd/μ:當(dāng)Re<5時(shí)，流體流經(jīng)阻力體時(shí)不分離；當(dāng)5≤Re<40時(shí)，緊貼圓柱體，產(chǎn)生一對漩渦；當(dāng)Re>>40時(shí)，形成渦街。僅在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)，斯脫哈爾數(shù)為恒定值。流速低于某一閾值時(shí)，不能形成渦旋。渦旋風(fēng)速傳感器的結(jié)構(gòu)渦旋發(fā)生桿；振蕩器；發(fā)射換能器；接收換能器；電源；放大、解調(diào)、濾波、輸出等處理電路。工作原理發(fā)射換能器：發(fā)射連續(xù)等幅超聲波束；渦旋發(fā)生桿：產(chǎn)生渦旋；渦旋：調(diào)制超聲波束，形成調(diào)幅波，其頻率為渦旋頻率；接收換能器：接收調(diào)幅超聲波束，轉(zhuǎn)換為電信號；放大、解調(diào)、濾波等：檢出渦旋個(gè)數(shù)；技術(shù)要求1.超聲波換能器振蕩頻率必須高于渦旋頻率兩個(gè)數(shù)量級，一般為140～150kHz；2.發(fā)射與接收換能器軸線至渦旋發(fā)生桿的距離H為發(fā)生桿直徑的6倍時(shí)，測速范圍內(nèi)線性最好；3.為測量低風(fēng)速，應(yīng)增加渦旋發(fā)生桿尺寸或提高超聲波換能器的靈敏度。技術(shù)特點(diǎn)1.優(yōu)點(diǎn)：（1）無運(yùn)動部件，適于連續(xù)運(yùn)行，壽命長；（2）線性輸出范圍寬，原理上無零漂，精度高；（3）響應(yīng)速度快；2.缺點(diǎn)：由于風(fēng)速不均勻，固定點(diǎn)的風(fēng)速不一定等于斷面的平均風(fēng)速，代表性較差。二、超聲波時(shí)差法風(fēng)速傳感器基本原理通過測定超聲波順風(fēng)流和逆風(fēng)流傳播一段距離的時(shí)間差來測定風(fēng)速?；驹硗ㄟ^測定超聲波順風(fēng)流和逆風(fēng)流傳播一段距離的時(shí)間差來測定風(fēng)速。三、KGF15(原CW-1)型風(fēng)速傳感器技術(shù)指標(biāo)測量范圍：0.3～15m/s基本誤差：≤±0.3m/s工作電壓：9～24VDC工作電流：≤70mADC顯示方式：就地顯示3位LED輸出信號：1～5mADC、200～1000Hz防爆型式：ExibⅠ調(diào)校方法1.首先測出安設(shè)地點(diǎn)巷道斷面平均風(fēng)速值；2.安設(shè)風(fēng)速傳感器，風(fēng)流方向與傳感器的風(fēng)流指向偏差不大于5度；3.連線開機(jī)預(yù)熱后，按遙控器選擇鍵使小數(shù)碼顯示為“2”；4.按遙控器上升或下降鍵使傳感器顯示值與斷面平均風(fēng)速值相等。5.檢測傳感器輸出是否正常：按遙控器選擇鍵使小數(shù)碼顯示為“3”，此時(shí)的顯示若為3－－.－則正常。

四、GLW100型管道流量傳感器工作原理1.被測流體介質(zhì)以平均流速為v，流過迎面寬度為d的三角柱旋渦發(fā)生體時(shí)，產(chǎn)生卡曼渦街；2.在旋渦發(fā)生體中裝有檢測到渦旋頻率的探頭，通過相關(guān)電路處理成電信號輸送給傳感器；3.經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，再由單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，完成傳感器就地顯示，同時(shí)輸出頻率信號至分站。主要技術(shù)指標(biāo)測量范圍：8～100m3/min(標(biāo)況流量)基本測量誤差：≤2.5%F.S信號輸出：200Hz～1000Hz線性對應(yīng)0.00～100m3/min(標(biāo)況流量)介質(zhì)壓力：≤2.5MPa安裝要求1.水平或垂直裝在與其公稱通徑相應(yīng)的管道上；2.傳感頭上、下游應(yīng)配一定長度的直管道；3.必要時(shí)安裝流體整流器或變徑整流器；4.上游側(cè)不應(yīng)設(shè)置流量調(diào)節(jié)閥；調(diào)校1.出廠時(shí)已調(diào)校完畢，一般現(xiàn)場不需調(diào)校；2.連線、接地等檢查，通電運(yùn)行；3.零流量檢查：

輸出回路電流應(yīng)為：4.00±0.01mA4.正常流量檢查：

傳感器信號處理放大板上有兩個(gè)檢查脈沖信號的標(biāo)識測點(diǎn)，正常時(shí)為均勻脈沖，否則，調(diào)整電位器直至正常。任務(wù)五壓力傳感器

一、壓力（力）傳感原理應(yīng)變式電容式電感式壓阻式壓電式1、應(yīng)變式彈性元件+電阻應(yīng)變片彈性元件圓柱式；圓環(huán)式；薄板式（膜片）；懸臂梁式等。彈簧管；波紋管；波紋膜片；膜盒；薄壁圓筒等。

(a)C形彈簧管(b)多圈彈簧管(c)波紋膜片

(d)波紋膜盒(e)波紋管電阻應(yīng)變效應(yīng)導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨著機(jī)械變形而變化的現(xiàn)象。電阻應(yīng)變片金屬電阻應(yīng)變片；半導(dǎo)體應(yīng)變片圖：金屬箔電阻應(yīng)變片金屬絲電阻：ρ-電阻率κ-應(yīng)變靈敏系數(shù)，2~6ε-軸向應(yīng)變值，0.24~0.4測量電橋圖筒式彈性元件與應(yīng)變片測量電橋鄰臂電阻變化同號時(shí)，輸出電壓為鄰臂電壓之差；異號時(shí)，為鄰臂電壓之和。對臂電阻變化同號時(shí)，輸出電壓為鄰臂電壓之和；異號時(shí)，為鄰臂電壓之差。電橋的工作方式：(1)單臂電橋(2)對臂電橋(3)鄰臂電橋(4)全橋2、壓阻式壓阻效應(yīng)半導(dǎo)體材料受力晶格變形，引起載流子遷移率的變化，從而導(dǎo)致其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。壓阻效應(yīng)的各向異性沿不同方向施加應(yīng)力和通以電流，其壓阻系數(shù)不同，即單位應(yīng)力作用下電阻率的相對變化不同。壓阻效應(yīng)不同于電阻應(yīng)變效應(yīng)壓阻效應(yīng)電阻的變化主要取決于壓力引起的電阻率的變化，而電阻應(yīng)變效應(yīng)電阻的變化則主要取決于幾何尺寸的變化，即應(yīng)變。前者的靈敏度比后者大50～100倍。壓阻式壓力傳感器（固態(tài)壓力傳感器）用集成電路工藝技術(shù)在單晶硅膜片上制造出四個(gè)等值的薄膜電阻，并組成全橋電路。四個(gè)等值電阻相對于膜片中心對稱，其中兩條位于壓應(yīng)力區(qū)，另兩條處于拉應(yīng)力區(qū)。當(dāng)不受壓力作用時(shí)，電橋處于平衡狀態(tài)，無電壓輸出；當(dāng)受到壓力作用時(shí)，電橋失去平衡．電橋輸出電壓。電橋輸出的電壓與壓力成比例。壓阻式差壓傳感器集成固態(tài)壓力傳感器圖壓阻式集成壓力傳感器圖ICS1210壓力傳感器固態(tài)壓力傳感器特點(diǎn)：(1)靈敏系數(shù)比金屬應(yīng)變式大50~100倍，輸出電信號大；(2)集成電路工藝加工，結(jié)構(gòu)尺寸小，如直徑1.8～2mm；(3)壓力分辨率高，測量范圍寬；(4)頗率響應(yīng)好，它可測幾十千赫茲的脈動壓力；(5)工作可靠，綜合精度高，且使用壽命長；(6)不采用溫度補(bǔ)償時(shí)，單晶硅受溫度影響誤差較大。二、GF系列風(fēng)流壓力傳感器GF系列風(fēng)流壓力傳感器適用范圍：井下巷道或瓦斯抽放管路原理：壓阻式（硅膜片擴(kuò)散電阻全橋）型號測量范圍GF100F(A)-100kPa~0kPaGF100Z(A)0kPa~100kPaGF5F(A)-5kPa~0kPaGF5Z(A)0kPa~5kPaGF100F(A)（瓦斯抽放管道負(fù)壓）1、技術(shù)指標(biāo)測量范圍：負(fù)壓0～100KPa；基本誤差：≤3％；信號輸出：1mA～5mA或200～1000Hz（線性對應(yīng)負(fù)壓0～100KPa）顯示方式：四位紅色數(shù)碼管，后三位顯示測量值（KPa）；左起第一位為功能位：1－調(diào)零，2－精度調(diào)節(jié)，3－量程設(shè)置。響應(yīng)時(shí)間：≤30s；信號帶負(fù)載能力：0～400Ω整機(jī)工作電壓：13～24VDC（本安電源）。整機(jī)工作電流：<60mA，18VDC安全特征：防爆標(biāo)志ExibdΙ（+150℃）使用環(huán)境：0℃～40℃；2、連接1號口——電源正極，紅色線；2號口——電源負(fù)極、信號，黑色線；3號口——恒流或頻率信號輸出，黃色線；4號口（未用）——綠色線。3、調(diào)校①零點(diǎn)調(diào)節(jié)：將負(fù)壓傳感頭直接放置在空氣中，通電預(yù)熱20分鐘，若讀數(shù)不為零，則調(diào)零。打開后蓋，按“選擇”鍵使小數(shù)碼管顯示為“1”，然后調(diào)節(jié)電位器P1，使大數(shù)碼管顯示為0.00，即可。②精度調(diào)節(jié)：按遙控器上的“選擇”鍵，使小數(shù)碼管顯示為“2”后再調(diào)；③量程設(shè)置：設(shè)置值應(yīng)與傳感器的量程相對應(yīng)，一般設(shè)為100。在傳感器設(shè)置量程≤100時(shí)，分站相對應(yīng)的輸入口量程應(yīng)設(shè)為100；在傳感器設(shè)置量程>100時(shí)，分站相對應(yīng)的輸入口量程應(yīng)設(shè)為200；三、KGU9901型液位傳感器液位（深）傳感原理KGU9901液位傳感器1、技術(shù)指標(biāo)量程：0m～5m信號輸出：0～5mA頻率型200～1000HzKGU9901液位傳感器2、調(diào)校①零點(diǎn)調(diào)節(jié)：將傳感器放在空氣中，調(diào)W2電位器使傳感器顯示為零；再調(diào)節(jié)W3電位器，使分站顯示為零。②精度調(diào)節(jié)：將傳感器放在已知液體深度的位置，調(diào)節(jié)電位器W4使分站顯示相應(yīng)值。此時(shí)再調(diào)整W1使傳感器顯示相應(yīng)值。注意：請保持傳感器頭的孔不被堵塞四、電子皮帶秤任務(wù)六煙霧傳感器

一、火災(zāi)探測器感溫型感煙型

光電感煙型、電離感煙型感光型可燃?xì)怏w型二、煙霧傳感器

煙霧粒徑煙霧粒徑煙霧粒徑1、光電感煙傳感器工作原理利用光的散射原理，檢測火災(zāi)陰燃初期的