传感器原理与使用方法

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1、传感器原理与使用方法传感器的原理与使用方法1 概述在监控系统中，测量范围广泛，包括凹凸压配电设备、柴油发电机组、空调设备的沟通电量：沟通电压、沟通电流、有功功率、功率因数、频率等；整流器、直流配电设备、蓄电池组的直流量：直流电压、直流电流；机房环境的各种物理量：温度、湿度、红外、烟感、水浸、门禁等；同时还有表示各种物理状态的开关量。由于监控系统数据采集设备的输入电量范围只能是一些小电压、小电流，而上述各种测量量却是一些非电量、强电量，因此必需用一种信号变换装置将它们转换成 4 一 20mA 或 0 一 5V 的标准直流或沟通信号。传感器、变送器就是这样一种信号变换装置，它们把一种形式的信号变换

2、成另外一种形式的信号传感器，或把同一 种信号变换成不同大小或不同形式的信号变送器。因此， 传感器和变送器在监控系统中得到了广泛应用，是监控系统中必不行少的组成单元。一般地，传感器是把各种物理量变换成另外一种大小、形式 的物理量输出，以便于观看、测量或处理的装置，在监控系 统中，传感器是把各种物理量变换成肯定形式电量输出，以 便于进展测量和数据采集的装置。电量变送器则是把各种形式的电量变换成标准电量输出的装置。输出的标准电量一般 为：4-20mA 或 0-20mA 的标准直流电流信号和 0 一 5V 的标准直流或沟通电压信号。在监控系统中，电量变送器一般 用于各种沟通电量的变换，这些沟通电量包括

3、：沟通电压、 沟通电流、有功功率、功率因数和频率等。沟通电量的表示 方法有多种，常用的有：瞬时值，有效值，平均值。由于监控系统中各种要测量的电量和非电量种类繁多，相应 的传感器和变送器也各种各样，但依据它们转换后的输出信 号性质，可分为分为模拟和数字两种。在我公司的监控系统 中，各类传感器、变送器有如下几种：数字信号传感器变送器：1.离子感烟探测器，用于探测烟雾浓度。当烟雾到达肯定的浓 度时，给出对应的数字量报警信号。2.微波双鉴被动式红外探测器 XC-1、单红外探测器 XP-5，当其探测范围内，有人体侵入时，供给对应的继电器触点信号 输出，给出对应的数字量报警信号。3.玻璃裂开传感器，当玻璃

4、被击碎时，供给对应的继电器触点 信号输出，给出对应的数字量报警信号。4.水淹传感器，当传感器被水淹住时，输出一个标准的 TTL 低电平信号。5.门磁开关，当门被翻开时供给对应的继电器触点信号输出， 给出对应的数字量报警信号。6.手动报警开关，串接入供电电源，可给出对应手动报警信号类似继电器触点信号输出。模拟信号传感器变送器有如下几种：1.TRHU 温湿度变送器单元，可测量环境温湿度，输出与环境温湿度呈线性关系的直流电压信号。2.改进型 TRHU 温湿度变送器单元，测量环境温湿度，输出与环境温湿度呈线性关系的直流电流信号。3.诺金温湿度变送器，测试环境温湿度，输出与环境温湿度呈 线性关系的直流电

5、流信号。4.电量变送器，监测动力设备的各种运行参数，通常可测量凹凸压配电屏、油机的沟通电压、沟通电流、沟通频率、功率、 功率因素等信号，直流电压、直流电流等信号。通过电量变送器进展转换，可将电压、电流等强电信号转换成标准的 4 20mA 直流信号输出。其中，我们现在承受的电量变送器有西南自动化公司的、浙江海盐公司的、河源雅达公司的。 5.直流电流互感器，承受霍尔原理对直流电流进展非接触测 量，输出 04V/5V 直流信号。6.HC6000 表，是用来测量沟通电压、沟通电流、频率、功率、功率因素的智能表，可以通过 PCU、MISU 直接纳入到我们的系统中来，以省去传感器、变送器及采集模块。上述各

6、类变送器、探测器、互感器的输出信号，可以用以下监控监控模块采集：多功能一体化监控设备 MISU、通用采集模块CMU、环境量采集模块EMU、电池监测模块BMU、传感器供电模块 TPU。分别简称为 MISU 、CMU、EMU、BMU、TPU。此外，在使用、安装传感器、变送器时，需要特别留意它们 的特性，否则，可能导致设备损坏或危害人身安全。这些特 性包括：1.是否需要外接电源，电源电压大小，沟通还是直流。2.输入电量的性质及量程范围。3.输出信号类型及量程范围。2 各类传感器原理及应用2.1 感烟传感器火灾传感器分感烟传感器，感温传感器和火焰传感器，感烟 传感器分别子感烟型和光电感烟型；感温传感器

7、分定温感温 型和差温感温型。火焰传感器主要用在探测无烟火灾场合， 价格高，一般状况下不承受。下面我们主要介绍在监控系统 中应用最多的感烟型传感器的工作作原理。离子感烟传感器利用放射性元素产生的射线，使空气电离产生微电流来检测。目前大局部别子感烟传感器承受单源双室工作，即承受一个放射源，2 个工作室，一个为参考室，一个为探测室。没有烟进入探测室时，两室的微电流保持平衡， 当烟雾进入探测室时，探测室电流发生变化，破坏平衡，传感器将检测到的信号送到一个正反响电路，产生报警输出。离子感烟传感器使用留意事项：只有垂直烟才能使其报警，因此烟感应装在房屋的最 顶部。灰尘会使感应头的零敏度降低，因此应留意防尘

8、。离子感烟传感器使用放射性元素 Csl37，应避开拆卸传感器，以免危害安全。光电感烟传感器利用烟粒子对光的散射作用来探测烟的存在。在光电感烟传感器的探测室内有一个发光管和一个接收 管，发光管放射的光被接收管接收；当烟雾进入探测室时， 由于烟粒子对光的散射作用，使得接收管接收的光减弱，从 而检测到烟雾的存在。光电感烟传感器的电路及电气特性与 离子感烟传感器相像。2.2 红外传感器包括被动式红外传感器和微波、红外双鉴传感器。 被动式红外传感器工作原理：目前安全防范领域普遍承受热释电传感器制造的被动式红外传感器。热释电材料包括钻钛酸铅等，当其外表的温度上 升或下降，则该外表产生电荷，这种效应称热释电

9、效应。用 热释电材料制成的敏感元件上，涂上一层黑色外表，有良好 的吸热性，当红外线照耀时，热电体温度变化，极片发生变 化，电极上产生电荷；当极片重到达平衡时，电极上电压 消逝；当红外线撤降时，热电体温度下降，极片向相反方向 转化。在制作敏感元件时，把两个极性相反的热释电敏感元件做在 同一晶片上，这样由于环境的影影响而使整个晶片产生温度 变化时，两个传感元产生的热释电信号相互抵消，起到补偿 作用。热释电传感器在实际使用时，前面要安装透镜，通过透镜的外来红外外线只会聚在一个传感元上，产生的电信号 不会被抵消。热释电红外传感器作用的透镜承受菲涅尔透镜，实际上是一个透镜组，它上面的的每一个单元透镜一般

10、部只有一个不大的视场角。而相邻的两个单元透镜的视场既不连续，更不交叠，却都相隔一个盲区，这些透镜形成一个总的监视区域， 当人体在这一监视区域中运动时，顺次地进入某一单元透镜的视场，又走出这一透镜的视场，热释电传感器对运动的人体一会儿看到，一会儿看不到，再过一会又看到，也就是说， 热释电传感器对人体散发的红外线一会儿接收到，一会儿又接收不到，引起热释电传感器的温度不断变化，使它输出一个又一个相应的信号。依据热释电传感器工作原理，只要热释电元件的温度发生变化，就会产生信号输出，因此，任何会导致热释电元件温度变化的困素，都会引起传感器报警，为了提高报警的牢靠性， 人们实行了多种措施，比方，为了降低环

11、境度变化的影响， 承受双元或四元热释电传感器，使环境温度变化产生的输出相互抵消，为了提高白光干扰，承受双层滤光片等。依据热释电传感器特点，为了削减传感器的误报警，在安装 热释电被动红外传感器时应留意以下问题：传感器应避开安装在诸如空调出风口四周、暖气片四周等 环境温度正常变化的场所。传感器监视区域内应避开有热源。传感器尽量避开对着有强光的窗口。传感器监视区域内应避开消灭小动物，如不行避开，应选 用防小动物透镜。2.3 微波、红外双鉴传感器微波、红外双鉴传感器是被动式红外传感器和微波传感器的 组合，微波传感器依据多普勒效应原理来探测移动物体。传 感器放射微波，微波遇到障碍物时被反射回传感器，当障

12、碍 物相对传感器运动时，则传感器接收到的反射波频率发生变 化：当障碍物朝着传感器运动时，传感器接收到的反射波频 率比放射波高，当障碍物远离传感器运动时，传感器接收到 的反射波频率比放射波低，因此，传感器通过比较反射波和 放射波的频率来探测是否有移动物体进入。微波只对移动物体响应，红外只对引起红外温度变化的物体 响应，微波和红外双鉴传感器只有两者同时响应才会作出报 警。因此，大大提高报警牢靠性。2.4 水浸传感器水浸传感器为了检测机房是否进水，它一般安装在空调 或门窗下面。2.5 门磁开关传感器门磁开关传感器实际上是一个干簧管，干簧管由两个靠得很 近的金属弹簧片构成。两个金属片为软磁性材料，当干簧管 靠近磁场时，金属片被磁化，相互吸引、接触，当干簧管远 离磁场时弹簧片失去磁性，由于弹力的作用两个金属片分开。2.6 玻璃裂开传感器