城市轨道交通传感器与检测技术（第二版）绪论（上）

城市轨道交通传感器与检测技术（第二版）绪论（上）

传感器和检测技术在城市轨道交通中的应用§1.1图1.1空调系统监控原理框图

1.1.1

在地铁空调系统中的应用

1.1.2在地铁给排水系统中的应用图1.2给排水系统监控原理框图

1.1.3在地铁供配电与照明系统中的应用

城市轨道交通的重要特点之一是节能，而照明系统在整个地铁中的用电量中占有很大的比例。供配电系统对如下参数进行监视：电压、电流、视在功率、功率因数、频率等指标，并自动进行功率因数补偿；为了节电，当传感器长期感应不到有人走动时，会自动关闭该区域的灯光照明。

当地铁内的供配电出现故障时，传感器和计算机必须在极短的时间里向OCC控制中心报告故障的部位和原因，供电系统将立即启动UBS或自备发电机，向重要供电对象（例如计算机系统）提供电力，以免系统崩溃。

1.1.4在地铁FAS系统中的应用

地铁FAS系统的火情、火灾报警传感器主要有感烟传感器、感温传感器以及紫外线火焰传感器。

在重点区域必须设置多种传感器，同时对现场加以监测，以防误报警，还应及时将现场数据经控制网络向控制系统汇总。获得火情后，系统就会自动采取必要的措施，经通信网络向有关职能部门报告火情，并对地铁内的防火卷帘门、电梯、灭火器、喷水头、消防水泵、电动门等联动设备下达启动或关闭的命令，以使火灾得到即时控制，还应启动公共广播系统，引导人员疏散。

1.1.5在地铁门禁系统中的应用

出入口控制系统又叫门禁管理系统。在地铁内的主要管理区、电梯厅、主要设备控制中心机房等重要部位的通道口，安装门禁控制装置，由中心控制室监控。

整个门禁系统由车站、主变电所、车辆段的电子读卡器、电控锁、门状态传感器、门禁控制器、综合监控系统工作站、综合监控为ACS提供的网络和现场设备组成。ACS系统负责监控高度/中度保安等级的门状态、报警按钮的报警状态，遥控开启指定的专用门。

1.1.6在地铁屏蔽门系统中的应用

传感器作为自动化智能化设备的最佳仪器，接近传感器大量投入到屏蔽门系统中。

常用的接近开关传感器有涡流式、霍尔式、光电式、光栅式等。由于接近开关传感器能够以非接触方式进行检测，所以不会磨损和损伤检测对象，这也是它适合在地铁上安装的一个重要原因。随着接近传感器性能进一步提高，它将应用于更多的场合，未来不仅仅是地铁门系统，在公交等其他屏蔽门系统上都会有广泛的应用。

1.1.7在地铁电梯控制系统中的应用

在电梯中，设置多个传感器用于电梯控制，如选层控制、电梯的平层控制、门系统控制等。

在电梯门的入口处都安装有安全保护装置。多数电梯采用光电式保护装置。在轿门边上安装两道水平光电装置，选用对射式红外光电开关，对整个开门宽度进行检测。在轿门关闭的过程中，只要乘客或货物遮断任一道光路，门都会重新开启，待乘客进入或离开轿厢后才继续完成关闭动作。

电梯即将到达层门位置时，进入平层减速运行状态。经过多段减速，安装在轿厢外侧面的“楼层位置感应器”（也称平层感应器）开始进入“隔磁板”的区域。感应器可采用干簧管式、霍尔式、光电式等传感器。

传感器和检测技术的概念与作用§1.2

1.2.1传感器的概念和作用

一、传感器的定义

传感器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。传感器是测量装置，能完成信号获取任务；输入量是某一被测量，可能是物理量，也可能是化学量、生物量等；输出量是某种物理量，这种量要便于传输、转换、处理、显示等，这种量可以是气、光、电量，但主要是电量；输出与输入之间应该有稳定的单值函数关系，且应有一定的精确度。

1.2.1传感器的概念和作用传感器是指将被测量（一般为非电量）转换为另一种与之有确定对应关系并便于测量的量（一般为电量）的器件，它又叫探测器、换能器等。非电物理量通过相应的传感器都可以变换为标准电流信号（一般为0～10mA或4～20mA）或者标准电压信号（一般为0～5V或1～5V）。图1.5传感器的定义

1.2.1传感器的概念和作用传感器起源于仿生研究。每一种生物在其生命周期内都需要经常与周围环境交换信息，因此所有生物都有感知周围环境或自身状态的器官或组织。如人的眼、耳、口、鼻、皮肤等，能够获取视觉、听觉、味觉、嗅觉、触觉等信息。传感器位于研究对象与测控系统之间的接口位置，是感知、获取与检测信息的窗口。

1.2.2检测技术的概念和作用

检测技术是指利用各种物理、化学效应，选择合适的方法与装置，将生产、科研、生活等各方面的有关信息通过检查与测量的方法赋予定性或定量结果的过程。

能够自动地完成整个检测处理过程的技术称为自动检测技术。

传感器的组成、分类与特性§1.3

1.3传感器的组成、分类与特性

一、传感器的组成传感器一般由敏感元件、转换元件和测量电路三部分组成。图1.6传感器的组成框图一、传感器的组成

1.敏感元件

敏感元件直接与被测量接触，转换成与被测量有确定关系、更易于转换的非电量（如压力转化成位移、流量转化成速度）。传感器的输入与输出之间应该有稳定的单值函数关系；敏感元件应该只对被测量的变化敏感，而对其它一切可能的输入信号不敏感；在测量过程中，敏感元件应该不干扰或尽量少干扰被测介质的状态。一、传感器的组成

2.转换元件

转换元件再将这一非电量转换成电参量（如电阻、电容、电感）。对转换元件的要求为性能稳定，精确度高，使信息损失最小。3.测量电路

转换元件输出的信号幅度很小，而且混杂有干扰信号和噪声，测量电路能够起到滤波、线性化、放大作用，转化成易于测量、处理的电信号，如电压、电流、频率等。19二、传感器的分类

1）按传感器的输入量（即被测参数）进行分类：

可分为位移、力、力矩、转速、振动、加速度、温度、压力、流量、流速等传感器。

2）按传感器的输出量进行分类

传感器按输出量可分为模拟式传感器和数字式传感器两类。模拟式传感器是指传感器的输出信号为连续形式的模拟量；数字式传感器是指传感器的输出信号为离散形式的数字量。3）按传感器的工作原理进行分类：可分为电阻、电容、电感、光栅、热电耦、超声波、激光、红外、光导纤维等传感器。

20三、传感器的基本特性

1.线性度

线性度又称非线性误差，是指传感器的输入－输出特性曲线与拟合直线之间最大偏差和满量程输出的百分比。21三、传感器的基本特性

2.灵敏度

灵敏度是传感器在稳态下输出量变化对输入量变化的比值。图1.8灵敏度示意图22三、传感器的基本特性

3.分辨力

分辨力是指传感器能感受到的被测量最小变化的能力。输入量从某个任意值（一般为非零值）缓慢增加，直到可以测量到输出的变化为止，此时的输入量就是该测量仪表的分辨力。通常传感器在满量程范围内各点的分辨力是不相同的。分辨力可用绝对值表示，也可用量程的百分数表示。分辨力说明检测仪表响应与分辨输入量微小变化的能力，分辨力越好，其灵敏度越高。23三、传感器的基本特性

4.迟滞（回程误差）

在相同测量条件下，对应于同一大小的输入信号，传感器正（输入量由小增大）反（输入量由大减小）行程的输