智能仪器仪表主要检测参数及传感器

1、第二章 智能仪器仪表主要检测参数及传感器z主要内容y2.1 智能仪器仪表主要检测参数y2.2 常用传感器介绍(）y(详细）2.1 智能仪器仪表中主要检测参数z主要内容（以智能仪器仪表在机车车辆中的应用为例）y1.2.1 智能仪器仪表应用实例y1.2.2 机车车辆参数检测的分类与目的y1.2.3 机车车辆中常测量参数(）1.2.1智能设备在机车车辆领域的应用z设计加工领域（如智能化数字式量具、测试仪器与仪表、如数字示波器、万用表、频谱分析仪等等）运营领域（列车运行安全监控记录装置、列车轴温监测报警装置、列车运行质量状态故障诊断记录装置、电气线路检测装置、数字化机车信号，等等。）1.2.2机车车辆

2、参数检测的分类与目的分类分类用途用途目的目的主要检测参数主要检测参数方式方式性能参数检测性能分析、监视、保护、性能控制实现预期性能、保护监视机车，柴油机：T（水 油 排气管）P（燃、机油、燃气）n（曲轴、涡轮） ；传动：I U(f d l ff)及 Pf；车辆：Uff Iff 空调 轴温在线检测运行参数检测运行安全监控实现规定的运行方式、保安全走行：v s a t b f 及 Q 信号等在线检测工作过程监测、分析、辩识记录预测事故发展及潜在危险故障特征参数如：Y 油耗率、Pf n瞬、振动、噪声、轴温、铁谱、烟度、明火等，记录其变化情况在线检测状态监测综合参数检测设备状态分析预防修理故障处理机车

3、车辆全面综合检测，如压力、温度、油耗、转速、烟火、电量、磨耗等等离线进行1.2.3 机车车辆中常测参数z机车主要状态参数z机车主要运行参数机车主要状态参数z 主发轴承温度 20150；z 牵引电机轴承温度 -20150；z 增压压力 02.0Kgf/cm2 ；z 静液压马达转速 20000r/min；z 柴油机转速 02000r/min;z 滑油压力 08.0Kgf/cm2;z 燃油压力 05.0Kgf/cm2;z 水温 0150；z 油温 0150；z 牵引电机电流 工作电压075mV代表01000Az 总管温度 01000；z 进油 027L/min;z 回油 025L/min;z 主发电

4、流 010A代表010000A OR 075mV代表08000A；z 主发电压 01000V；z 火情报警 温度、烟度、明火；z 时间 年、月、日、时、分、秒、1/100秒；机车主要运行参数z机车速度 0250公里/小时；z距离前方信号机距离 050000m；z列车管压力 0500（600）Kpaz信号机颜色 红、黄、绿、红黄、双黄、白 等z绝缘节信号z时间 年、月、日、时、分、秒、1/100秒； 2.2 传感器技术z主要内容y 2.2.1 温度传感器 (）y 2.2.2 压力传感器y 2.2.3 转速及线速度传感器y 2.2.4 振动传感器 (）y 2.2.5 烟度(气敏)传感器y2.2.6

5、 光电（明火）传感器y2.2.7 电流、电压传感器 (）y2.2.8 流量传感器y2.2.9 CCD图像传感器y(）重点2.2.1 温度传感器z热电偶z热电阻z半导体集成温度传感器z单总线数字式温度传感器DS1820 (）z其他温度传感器z(详细）1-wire 数字式温度传感器DS1820zDS1820（DS18B20）是DALLAS公司的新一代数字式温度传感器，测温范围在-55125，DS1820的测量精度为 0 . 5 ， D S 1 8 B 2 0 的 测 量 精 度 为0.0625。其内部有集成的A/D转换部分，输出即为数字信号，无需增加A/D变换的芯片。其最大的优点是一线制结构，所有

6、的信号可以共用同一条总线。1 2 3图2.3 DS1820管脚图DS1820/B20DS1820/B20多点测温原理多点测温原理z多点测温时，总线上同时挂接了多个DS1820（DS18B20），系统之所以能够识别出每个DS1820（DS18B20），主要是根据每个DS1820（DS18B20）中存有的全球唯一的地址码。在进行温度测量时，先要启动所有的DS1820（DS18B20）作温度转换，等其转换完毕后，再向总线上发送某个DS1820（DS18B20）的地址码，然后就可以从总线上读出该DS1820（DS18B20）测量出的温度值。因此，多点测温时必须清楚每个测量点处DS1820（DS18B2

7、0）的地址码，所以在测温前一个很重要的工作就是对所有传感器进行编码。在DS1820的非易失RAM中写入指定的位置代码，上电时读出此码和64位码，并确定一一对应关系。 (详细）1-wire 单总线传感器的编码z JXJXJXJXJXJX主机DJZXBZHJJXJXJXJXJXJXZXDJBZ注注：1、JX接线盒；ZX轴箱；DJ电机；BZ抱轴；HJ环境温度 2、3 个“O”代表：ZX，DJ，BZ；4 个“O”中增加一路 HJ 环境温度测试点端端2 轴3 轴4 轴5 轴6 轴1 轴z 表 传感器编码对应表 位 轴 左 轴箱 左 电机 左 抱轴 右 轴箱 右 电机 右 抱轴 1 11 12 13 14

8、 15 16 2 21 22 23 24 25 26 3 31 32 33 34 35 36 4 41 42 43 44 45 46 5 51 52 53 54 55 56 6 61 62 63 64 65 66 注：两路环境温度分别编码为10和20 自动寻码与定位z 当多个DS18B20挂接在一条总线上时，它提供了自动寻码算法，即可以通过“Search Rom”指令算法，自动寻出挂接在总线上的传感器的个数及其各自全球唯一的64位地址码，但此时单片机并不知道各个传感器在机车上的安装位置。z 当单片机自动寻出一个传感器全球唯一的64位地址码后，马上向总线上发送此地址码，用于选中该传感器与单片机进

9、行通讯，读出事先已写入的传感器编码，即各传感器所对应的机车轴温安装位置。 1-WIRE自动寻码算法（searchrom)zRESETDOUBLEREAD(BIT)WRITE”1”CURRENTBIT=1 THEN RESERVEDzDOUBLEREAD(BIT):yFIRST READ BIT=ALL ORIGINALBITySECOND READ BIT=ALL NOT BITzIF DOUBLEREAD=“01” THEN CUR_BIT=0y 10 1y 00 CANT CONFIRMy 11 NO CENSOR z11011010.z10110001.z01011101.z001011

10、0 压力传感器z压力单位 （）z机械式压力计z电学式压力传感器z(详细）几种常用压力单位的换算 z 一个标准大气压=760mmHg=1.01325105帕z一个工程大气压=0.980665105帕z=0.00980665 Kpa1100011122kg cmkPaMPaPaNm/.(/) 2.2.3 转速及线速度传感器z磁电式转速传感器z光电式转速传感器 （）y直射式光电转速传感器y反射式光电转速传感器z电涡轮式转速传感器z电动式速度传感器 （）z霍尔式转速传感器 （）z电磁式速度传感器 (详细）磁电式转速传感器z 直射式光电转速传感器z 反射式光电转速传感器z 电涡流转速传感器

11、z 2.2.4 振动传感器z机械方法z光学方法z电测法 （）z (详细）振动传感器电荷信号获取前向通道z C130.1ufC120.1ufC110.1ufC100.1ufC41U FRF1GCF1n12348765IC3LF351X013X114X215X312X41X55X62X74INH6A11B10C9VE E7X3VC C16GND8U 54051CU 120.1ufCU 130.1uf12348765IC2A D 620R1R2R3R4R5R6R7R88467291153101712191516181420IC5MA X 275R1AR3AR4AR2AR1BR3BR4BR2BC1A0

12、.1uC2A4.7uC3AC4AGNDGNDGNDGND-+GNDVCCXHINGND-5VP2.7P2.6P2.5GND-5VVCCGNDCOMCOM0COM0COM-5VGNDMLLVCCMLLLPOALPOAACH0GNDGND-5VGNDVCC2.2.5 烟度(气敏传感器) （详细）ff10V 50mARL VoutA AB B5V125140mA图 2.15 QM-N5 型气敏传感器连接图2.2.6 光电（明火）传感器z光敏电阻z光敏二极管和光敏三极管 (详细）2.2.7 电流、电压传感器z霍尔器件工作原理 (详细）z LEM模块原理框图电流、电压传感器（续）zLEM电流模块电流、电

13、压传感器（续）zLEM电压模块2.2.8 流量传感器zLWGY型涡轮流量传感器工作原理是：被测液体流经传感器时，传感器内叶轮借助于液体的动能而旋转。此时，叶轮叶片使检出装置中的磁路磁阻发生周期性变化，因而在检出线圈两端就感应出与流量成正比的电脉冲信号，经前置放大器放大后送至显示仪表。z在测量范围内，传感器的流量脉冲频率与体积流量成正比，这个比值即为仪表系数。z例如：799.9 N/L 即每输出799.9个脉冲表示流过液体体积为1L。z用K表示： z 或2.2.9 CCD图像传感器z CCD图像传感器工作示意图（应用举例）传感器网站举例zWWW.CENSOR.COM.CNzWWW.CENSORS