第1章传感技术

1、现代传感技术光电工程学院测控技术与仪器光电工程学院测控技术与仪器黄钉劲黄钉劲第一章 概论 1.1 传感技术定义及一般特性 1.2 传感器的安全防爆 1.3 传感技术的分类 1.4 传感器技术现状与发展方向 1.5 符号 1.1 传感技术定义及一般特性 内内蒙蒙古古苏苏里里格格气气田田1.1.1传感技术的应用 乌乌审审旗旗现现场场试试验验井井口口设设备备例：温度传感器 太太阳阳能能供供电电及及无无线线传传输输 计计算算机机设设计计PCB 电电路路原原理理实实验验 巴巴彦彦淖淖尔尔太太阳阳能能基基站站 1.1.2 传感技术有关的定义1.传感器定义:中华人民共和国国家标准GB7665-2005能感受

2、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。 2.变送器变送器 3.传感器的构成1.1.3 传感器的输出传感器的输出一、模拟传感器1.定义： 2.模拟式传感器的接线方式 二线制 三线制 四线制 二线制的连接 二线制：两根线及传输电源又传输信号,也就是传感器输出的负载和电源是串联在一起的，电源是从外部引入的，和负载串联在一起来驱动负载 三线制：三线制传感器就是电源正端和信号输出的正端分离，但它们共用一个COM端 四线制：电源两根线，信号两根线。电源和信号是分开工作的 二、数字式传感器1.定义2.接线方式： RS_232 RS_485 现场总线9针串口定义 串口管脚定义 9PIN-co

3、nnector 25 PIN-connector Name Dir Description 18CDinput Carrier Detect 23RXDinputReceive Data 32TXDoutputTransmit Data 420DTRoutputData Terminal Ready 57GND-System Ground 66DSRinputData Set Ready 74RTSoutputRequest to Send 85CTSinputClear to Send 922RIinputRing Indicator 现场总线1.1.4 传感器命名方法一、命名构成主题词：传

4、感器 第一级修饰语：被测量 第二级修饰语：转换原理 第三级修饰语：特征描述 第四级修饰语：主要技术指标，量程、精确度、灵敏度等 二、例： 应变式位移传感器：CWY-YB-20 光纤压力传感器：CY-GQ-2 第四级修饰语（技术指标） 主题词 第一级修饰语（被测量） 第 二 级 修 饰语 （ 转 换 原理） 第三级修饰语（特征描述） 范围 （量程、精确度、灵敏度） 单 位 速度 电位器式 直流输出 加速度 电阻式 交流输出 加加速度 电流式 频率输出 冲击 电感式 数字输出 振动 电容式 双输出 力 电涡流式 放大 重量（称重） 电热式 离散增量 压力 电磁式 积分 声压 电化学式 开关 力矩

5、电离式 陀螺 姿态 压电式 涡轮 位移 压阻式 齿轮转子 液位 应变计式 振动元件 流量 谐振式 波纹管 温度 伺服式 波登管 热流 磁阻式 膜盒 热通量 光电式 膜片 可见光 光化学式 离子敏感 FET 照度 光纤式 热丝 湿度 激光式 半导体 粘度 超声式 陶瓷 浊度 （核）辐射式 聚合物 离子活浓度 热电 固体电解质 电流 热释电 自源 磁场 粘贴 马赫数 非粘贴 传感器 射线 射线 1.1.5 符号1被测变量和仪表功能的字母代号被测变量和仪表功能的字母代号 被测变量仪表功能温度温差压力或真空压差流量流量比率分析密度粘度指 示TITdIPIPdIFIFfIAIDIVI指示、控制TICTd

6、ICPICPdICFICFfICAICDICVIC指示、报警TIATdIAPIAPdIAFIAFfIAAIADIAVIA指示、开关TISTdISPISPdISFISFfISAISDISVIS记 录TRTdRPRPdRFRFfRARDRVR记录、控制TRCTdRCPRCPdRCFRCFfRCARCDRCVRC记录、报警TRATdRAPRAPdRAFRAFfRAARADRAVRA记录、开关TRSTdRSPRSPdRSFRSFfRSARSDRSVRS控 制TCTdCPCPdCFCFfCACDCVC控制、变送TCTTdCTPCTPdCTFCTACTDCTVCT控制点的表示方法 1.3 传感器的安全防爆

7、一、概论爆炸性环境：1.爆炸性物质的分类类：甲烷气体 类：爆炸性气体混合物 类：包括可燃性粉尘和可燃性飞絮 2.爆炸性气体的分级和分组 级：A、B、C典型气体中国、IEC、欧洲标准点燃特性甲烷难易丙烷A乙烯B氢气C 乙炔温度组类：爆炸性气体：T1 T6； 可燃性粉尘：T1-1， T1-2， T1-3温度组别最高表面温度（）点燃特性T1450难易T2300T3200T4135T5100T6853.爆炸性危险场所的区域划分0区：爆炸性气体环境连续出现或长时间存在的场所。1区：在正常运行时，可能出现爆炸性气体环境的场所。2区：在正常运行时，不可能出现爆炸性气体环境，如果出现也是偶尔发生并且仅是短时间

8、存在的场所。二、设备保护级别级别应用环境EPL Ma煤矿甲烷爆炸性环境中，具有“很高”的保护级别EPL Mb煤矿甲烷爆炸性环境中，具有“高”的保护级别EPL Ga爆炸性气体环境中，具有“很高”的保护级别EPL Gb爆炸性气体环境中，具有“高”的保护级别EPL Gc爆炸性气体环境中，具有“一般”的保护级别EPL Da爆炸性粉尘环境中，具有“很高”的保护级别EPL Db爆炸性粉尘环境中，具有“高”的保护级别EPL Dc爆炸性粉尘环境中，具有“一般”的保护级别三、防爆设计的途径1.结构防爆2.本安防爆 电器设备防暴形式代号国家标准设备保护级别隔爆型dGB3836.2EPL Gb或Mb增安型eGB38

9、36.3EPL Gb或Mb本质安全型iaGB3836.4EPL Ga或Ma本质安全型ibGB3836.4EPL Gb或Mb本质安全型icGB3836.4EPL Gc正压型pxGB3836.5EPL Gb或Mb正压型pyGB3836.5EPL Gb正压型pzGB3836.5EPL Gc油浸型oGB3836.6EPL Gb充砂型qGB3836.7EPL Gb或Mb无火花nAGB3836.8EPL Gc火花保护nCGB3836.8EPL Gc限制呼吸nRGB3836.8EPL Gc限能nLGB3836.8EPL Gc浇封型maGB3836.9EPL Ga或Ma浇封型mbGB3836.9EPL Gb或

10、Mb浇封型mcGB3836.9EPL Gb或Mb例： Ex ia GaC 压力变送器 测量范围：032MPa图1 2 压力变送器 模拟输出：420mA（二线制） 数字输出：RS 485/RS 232 精度等级：0.1级、0.2级、0.5级 工作电压：12VDC 工作温度范围：4085 防爆级别：ExiaIIBT4,ExdIIBT4 流量变送器 测量范围：8150m3/h（工况） 数字输出：RS 485 压力等级：6.3MPa 精度等级：1.5级 工作电压：12V DC 防暴等级：ExdBT41.3 传感技术的分类传感技术的分类一、按工作原理分类一、按工作原理分类可分为物理型传感器、化学型传感器

11、、生物型传感器 1.物理型传感器：物性型传感器 结构型传感器 力学量传感器光学量传感器 磁学量传感器 磁通传感器 磁场强度传感器 电学量传感器 电场强度传感器 电场传感器 电流传感器 声学量传感器 声表面波传感器 噪声传感器 声压传感器 超声波传感器 射线传感器 辐射剂量传感器 射线传感器 射线传感器 X射线传感器化学型传感器 湿度传感器 零点传感器 水分传感器 气体传感器 气体成分传感器 气体分压传感器 离子传感器 PH传感器 离子活度传感器水质评价方法1、正常指标范围：（1） pH：6.58.5 （2）浊度：2NTU（3）余氯：0.05mg/L0.3mg/L（4）电导率：5 000us/cm2、评价说明：（1）所有指标均在正常范围时：水质正常（2）PH8.5时：水质PH值偏高，呈碱性（4）浊度2NTU时：水质浊度偏高，悬浮物过多（5）余氯0.3mg/L时：水质余氯偏高，可以闻到氯的气味（7）电导率5 000us/cm时，水质电导过高，溶解性总固体成份过多，水质硬度过高。生物型传感器 生理量传感器 生化量传感器检测对象所采用的效应输出信号敏感元件光光电导效应电阻光敏电阻光光生伏特效应电流电压光敏二极管，光电池光光电子发射效应电流光电倍增管光约瑟夫森效应电压超导红外光热释电效应电荷红外传感器检测对象所采用的效应输出信号敏感元件机械量电阻应变效应电阻应变片机械量压阻效