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网络传感器的应用

 国家规格GB7665-87传感器的定义是“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成”传感器是一种检测装置,能够感知测量到的信息,将感知到的信息按照一定的规则转换为电信号和其他必要形式的信息并输出,满足信息的传输、处理、记忆、显示、记录、控制等要求。实现自动检测和自动控制的第一步。 根据应用程序的情况,有时需要将各种参数发送到计算机系统,进行智能监视控制的前端。随着技术的发展,数字化、网络化传感器的应用越来越广泛,以往的方法无法模拟的好处已成为技术趋势和主流。 在此,根据实用上的要求,叙述了数字化、网络化传感器在温度湿度测定上的应用。

1.温度传感器的分类和原理

1.1温度传感器的分类

   根据输出信号的模式,模拟式温度传感器、逻辑输出温度传感器、数字式温度传感器可大致分这三类。


1.2温度传感器的原理

   温度传感器是检测温度的元件,其种类最多、最广、发展最快。 日常使用的材料和电子零件的特性几乎都会随着温度的不同而变化,在此介绍最常用的热电阻和热电偶两种。

1.2.1热电偶

1.2.1.1热电偶的种类

   现在,在国际电气学会( iec )中,作为标准化的热电偶,推荐t型、e型、j型、k型、n型、b型、r型、s型8种热电偶。

1.2.1.2热电偶的工作原理

 2个不同的导体和半导体a和b构成1个电路,其两端连接时,只要两个节点的温度不同,一个温度称为t,另一个温度称为to,自由端(也称为基准端)或冷端,电路中就会产生电流。也就是说,电路中存在的电动势称为热电动势。由于这样的温度差异而产生电动势的现象称为塞贝克效应。有两个与塞贝克相关的效果。一个是电流流过不同的两个导体的连接部,在那里吸收或放出热量(依赖于电流的方向)被称为珀尔帖效应。第二,电流流过具有温度梯度的导体时,导体吸收或释放热量(取决于电流相对于温度梯度的方向),被称为汤姆逊效应。2种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电偶的热电势eab ( t,t0)是由接触电位和温差电位合成的。所谓接触电位,是指2种不同导电体或半导体在接触中产生的电位,该电位依赖于2种导电体或半导体的特性和接触的温度。温差电势是指在同一导体或半导体的温度不同的两端产生的电势,仅依赖于导体或半导体的特性和两端的温度,依赖于导体的长度、截面的大小、沿着其长度方向的温度分布。即使接触电位和温度差的电位是由于集中在接触部位的端部的电子数量的不同而产生的电位,热电偶测定的热电位也是两者的合成。电路开放时,开放部位a、b之间有电动势差△V,其极性和大小与电路内的热电位一致。。且冷端,从a向b流过电流时,a为正极,b为负极。△v小时,△v与△t成比例关系。 定义△v对△t的微分热电势是热电势率,也称为塞贝克系数。 塞贝克系数的符号和大小取决于构成热电偶的2种导体的热电特性和节点的温差。

1.2.2热电阻。

1.2.2.1热阻材料的特性

   根据温度变化导体的电阻值发生变化,通过测量其电阻值,利用推定被测量物温度的原理构成的传感器是电阻温度传感器,主要用于- 200~500℃的温度范围内的温度测量。

   纯金属是热阻的主要制造材料,热阻的材料必须具有以下特性:

 ①电阻温度系数大且稳定,电阻值与温度之间有良好的线性关系。

 ②电阻率高、热容量小、反应速度快。

 ③材料的再现性和加工性好,价格低廉。

 ④测温范围内化学物性稳定。

 目前正在工业使用最广泛的铂和铜制作标准测温电阻体。

2.使用数字化、网络化温度传感器的电缆沟在线监测

2.1为什么要在线监控电缆沟

 电缆可以在日常生产、生活的任何地方使用。通常,在电场、工厂、实验室中,在电缆沟中集中了大量的电缆,提高了电缆的接线、维护和美观性。随着对电气的依赖的提高,电缆沟内的电缆增加,火灾事故的发生概率也增加。

  以电场为例,随着单元容量的增大,自动化水平提高,电缆使用量增加。200 MW机组1台,电缆长200~300 km。 在某发电站的一期工程中建设了2台500 MW超临界参数单元,电缆使用量达到3000 km。火力发电站发生电缆火灾会导致重大损失。在现在和运转中的火力发电站,由于继续使用可燃性电缆的情况很多,所以电缆的防火问题特别显着。据电场事故的分析,电线沟内火灾发生的直接原因是由于电缆中间传感头长期运转引起的老化氧化,接触电阻增大引起的电缆传感头的过热绝缘,最终发生电缆沟内火灾。

     电缆沟内发生火灾的主要原因是动力电缆中间头发热。在多次事故分析中发现电缆头从过热到事故发生,其发展速度较慢,可以在长时间的电缆在线监视系统中完全防止和防止这样的事故发生。

 许多发电站在不惜大量资金的情况下进行了电缆沟的防火密封和一般的灭火警报装置,但电缆沟的火灾仍然发生,这些措施只能起到减少电线起火后事故范围的作用。从根本上没有限制火灾的发生。线缆沟的在线监测是根本上限制线缆沟内火灾发生的有效方法。

2. 2传统的模拟量温度传感器不适合电缆槽的测温理由

 以往的温度试验系统的构造通常如下:

1.png

 各传感器的温度值按照上述步骤进入系统。

 a )需要数百千根信号线(通过1电缆沟要200~300处的测温点的情况较多)。

 b )模拟电压信号在传输中容易损失,影响系统精度,传输距离近。

 c )系统环多,维护困难。 系统精度容易受环境影响,难以保证。

 d )价格昂贵。 200~300点需要10~20万。

2.3利用新技术,轻松实现系统

 随着技术的发展,数字化、网络化传感器成为技术趋势、市场的主流。美国Dallas公司的ds18b20数字化、网络化温度传感器采用了独特的想法,成功地解决了数字化、网络化、成本矛盾。可构筑易于使用、可靠性高的监测系统。

 以数字化、网络化传感器为基础的系统的主要特点:

 a )电缆少,传感器通过总线连接,因此数十个传感器通过1根3芯电缆连接。大幅减少现场的电缆接线。

 b )传感器正在输出数字信号,因此在传输过程中无精度损失,可保证系统精度。

 c )系统环节较少,从传感器直接进入收集器,系统可能发生故障的链接较少,易于维护。

 d )通过高级芯片技术、独特的概念和规模的增长,大幅降低系统成本并提高可靠性。


3.1传统湿度传感器不足

 以往的湿度传感器基本上分为电阻式和静电容量式。。 而且,由于通过发送器以电压或电流与集电极连接,因此如下所示。

 a )传感器互换性差,以Honeywell 3605L为例,由于用户为了在表中进行修正而对每个传感器附加修正表。互换不方便。

 b )模拟电压信号在传输中容易损失,影响系统精度,传输距离近。

 c )发射器的一般用途,需要追加电源,要求电源的精度。否则,可能会对系统的精度产生影响。

 d )系统复杂,维护困难。系统精度容易受环境影响,难以保证。

 e )精度难以校准,因此精度稍高的传感器价格昂贵。有名的VISSALA的3%精度感应器每千日元。

 f )从各传感器到变送器、从变送器到收集器的至少2条线在多点系统中难以接线。


3.2数字化、网络化传感器应用系统构成的概要

3.2.1数字化、网络化传感器应用系统构成

 典型的应用程序系统由三个级别的网络组成:。

 (1)由传感器网络、各种传感器构成,分布区域在200~300 m的范围内。

 (2)现场总线网络由各种总线集电极构成,例如lt m 8000系温湿度采集模块的分布区域在1000~2000 m的范围内。。。

 (3)局域网和广域网(通常由各种PC和工作站构成,可通过互联网进行远程监视和控制)。

4.其他数字化、网络化传感器和相关产品及应用的介绍

4. 1数字化、网络化计数器DS2423

 应用:多表出户方案

 特点:用1根3芯电线将水、电、气体等计量仪的数据传送到单元集电极。每个单元采用1芯片设计,与以往的RS485网络方式相比,低成本,与以往的脉冲输出方式相比,接线简单。

4. 2数字化,网络化烟感知警报器

 适用:消防监视器

  特点:通过电源线传输警报信号,多个传感器通过2根线进行网络连接。

4. 3信息按钮DS1991

 应用:停车管理系统、出入室系统、电子侦察系统、预付费仪表、电力仪表等

 特点:通过与数字化、网络化传感器同样的网络协议,可以轻松地与小区智能系统集成。

 结语

 传感器的微细化、数字化、多功能化、智能化、网络化等传感器的制造过程和材料的要求不断提高。 产生磁敏、气敏、力敏、热敏、光电、激光等各种传感器,传感器的材料也由金属发展为半导体、陶瓷、光纤等材料。小型化、智能化、非接触测量、MEMS传感技术也取代了以往的机械式、应变板式、2连定量叶片泵PV2r 12等传感技术。今后,各大型传感器制造商在市场上的重点是提高传感器的技术含量、扩大传感器的应用范围、降低生产成本、推进新技术革命、促进传感器产业的发展.都睿感控科技公司设计开发的传感器,包括霍尔传感器等各类型,满足客户的需求。


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