5监测监控系统传感器课件

《5监测监控系统传感器课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《5监测监控系统传感器课件（41页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、第第 5 5 章章 矿用监控系统传感器矿用监控系统传感器 讲授：薛鹏骞电子信息系自动化教研室本章主要内容本章主要内容1 1、瓦斯传感器原理瓦斯传感器原理2 2、一氧化碳传感器、一氧化碳传感器 3 3、温度传感器原理、温度传感器原理 4 4、风速传感器原理、风速传感器原理 5 5、负压传感器原理、负压传感器原理 6 6、开关量传感器、开关量传感器7 7、传感器的设置与调校、传感器的设置与调校矿井环境参数主要有：矿井环境参数主要有：甲烷浓度、氧气浓度、粉尘浓度、井巷硐室甲烷浓度、氧气浓度、粉尘浓度、井巷硐室和工作面温度、风量与负压、一氧化碳、二氧化和工作面温度、风量与负压、一氧化碳、二氧化碳、二氧

2、化硫和硫化氢浓度等；还有顶板活动状碳、二氧化硫和硫化氢浓度等；还有顶板活动状态、地层构造、水文情况等。态、地层构造、水文情况等。矿井工况参数主要有：矿井工况参数主要有：风筒风量、风门开关、胶带开停、煤仓煤位、风筒风量、风门开关、胶带开停、煤仓煤位、采煤机组位置、输送机工作状态、胶带打滑、排采煤机组位置、输送机工作状态、胶带打滑、排水系统、压风系统、主要通风机工作状态等工作水系统、压风系统、主要通风机工作状态等工作状况参数。状况参数。传感器的作用一是传感器的作用一是“感感”，二是，二是“传传。在在测测控控系系统统中中，一一般般是是将将被被测测物物理理量量变变换换为为电电信信号号，所所以以传传感感

3、器器是是把把非非电电信信息息变变换换为为电电信信号号的装置。的装置。图图5-15-1传感器组成方框图传感器组成方框图5.1 5.1 甲烷传感器甲烷传感器 瓦瓦斯斯是是煤煤矿矿井井下下以以甲甲烷烷（CHCH4 4）为为主主的的混混合合性性气体的总称，有时简称为甲烷。气体的总称，有时简称为甲烷。甲甲烷烷是是一一种种无无色色、无无臭臭、无无味味、无无毒毒气气体体，对空气比重为对空气比重为0.5580.558。甲甲烷烷是是一一种种可可燃燃性性气气体体，当当甲甲烷烷在在空空气气中中含含量量为为5 51616时时，具具有有爆爆炸炸危危险险性性；含含量量为为9.59.5时时、爆爆炸炸力力最最强强；当当含含量

4、量高高于于1616时时，没没有有爆爆炸性，但可以燃烧，为淡蓝色火焰。炸性，但可以燃烧，为淡蓝色火焰。甲甲烷烷本本身身虽虽然然无无毒毒，但但空空气气中中甲甲烷烷浓浓度度过过高高时，相对降低了空气的含氧量，对人有窒息作用。时，相对降低了空气的含氧量，对人有窒息作用。5.1.1 5.1.1 矿用甲烷传感器检测方法矿用甲烷传感器检测方法 1 1铂丝传感元件检测方法铂丝传感元件检测方法1 1）铂的电阻值与温度的关系）铂的电阻值与温度的关系（1 1）-190-190 0 0范围内，其关系式为：范围内，其关系式为：（2)02)0630.74630.74范围内，其关系式为：范围内，其关系式为：为计算简便，一般

5、情况下，常用为计算简便，一般情况下，常用近似表示。近似表示。R R R Rt t t t-温度为温度为温度为温度为t t t t时的电阻值；时的电阻值；时的电阻值；时的电阻值；R R R R0 0-温度为温度为温度为温度为0000时的电阻值；时的电阻值；时的电阻值；时的电阻值；式内常数式内常数式内常数式内常数:2 2）铂丝电阻的结构）铂丝电阻的结构 将铂材料细丝，绕制在云母、石英或陶瓷骨将铂材料细丝，绕制在云母、石英或陶瓷骨架上，呈螺旋管状。架上，呈螺旋管状。当测温范围在当测温范围在200200500500时，其骨架和外时，其骨架和外层保护管用特殊玻璃制成；层保护管用特殊玻璃制成；测温范围在测

6、温范围在50050010001000时，其骨架和外层时，其骨架和外层保护用石英材料制作。保护用石英材料制作。3 3）铂丝传感元件检测甲烷工作原理）铂丝传感元件检测甲烷工作原理 （1 1）元件结构和工作原理）元件结构和工作原理按技术要求，将细铂丝绕制在耐高温的石英骨按技术要求，将细铂丝绕制在耐高温的石英骨架上，并加以固定和罩盖，即构成了检测元件。架上，并加以固定和罩盖，即构成了检测元件。工作时，在铂丝中首先通入一个稳定的工作电工作时，在铂丝中首先通入一个稳定的工作电流，使甲烷与氧气在铂丝的周围产生氧化反应，氧流，使甲烷与氧气在铂丝的周围产生氧化反应，氧化时释放出大量的热能使铂丝温度上升到起燃温度

7、化时释放出大量的热能使铂丝温度上升到起燃温度（900900左右），铂丝周围达到稳定燃烧。左右），铂丝周围达到稳定燃烧。当甲烷浓度发生变化时，因释放热能变化导致当甲烷浓度发生变化时，因释放热能变化导致铂丝温度也变化，造成电铂丝电阻值的变化，使元铂丝温度也变化，造成电铂丝电阻值的变化，使元件输出电压（电流）值作相应变化。测量这一输出件输出电压（电流）值作相应变化。测量这一输出电压电压(电流电流)值，便可测出甲烷浓度的数值。值，便可测出甲烷浓度的数值。铂丝的电阻系数较大，因此，在高温条件下，铂丝的电阻系数较大，因此，在高温条件下，只要甲烷浓度稍微改变，就会导致铂丝电阻值发生只要甲烷浓度稍微改变，就会

8、导致铂丝电阻值发生变化。因此铂丝传感元件分辨力强、灵敏度高。这变化。因此铂丝传感元件分辨力强、灵敏度高。这也是铂丝传感元件在低浓度甲烷检测中获得广泛应也是铂丝传感元件在低浓度甲烷检测中获得广泛应用的原因。用的原因。（2 2）性能特点）性能特点铂丝传感器元件不但对甲烷浓度变化反应灵敏，铂丝传感器元件不但对甲烷浓度变化反应灵敏，而且还具有耐氧化、抗毒性能好的优点。经实测证而且还具有耐氧化、抗毒性能好的优点。经实测证明：甲烷浓度为明：甲烷浓度为1 1和硫化氢为和硫化氢为1 10 0的环境中，连续的环境中，连续工作工作4 4小时，元件的活性并无明显下降。小时，元件的活性并无明显下降。铂丝元件虽有上述优

9、点，但是在还原性介质中铂丝元件虽有上述优点，但是在还原性介质中连续工作时，尤其在高温条件（连续工作时，尤其在高温条件（900900以上）工作，以上）工作，产生铂丝高温蒸发，从而使铂丝变脆和变细，改变产生铂丝高温蒸发，从而使铂丝变脆和变细，改变了元件电阻与温度的对应关系，导致传感器发生零了元件电阻与温度的对应关系，导致传感器发生零点漂移和精度降低，进而还会大大降低元件使用寿点漂移和精度降低，进而还会大大降低元件使用寿命。此缺陷阻碍了该元件的推广。命。此缺陷阻碍了该元件的推广。为弥补这一不足，法国生产的传感器，采用时为弥补这一不足，法国生产的传感器，采用时分制脉冲电源，利用断续的通电方法，提高了元

10、件分制脉冲电源，利用断续的通电方法，提高了元件的寿命。的寿命。2 2载体催化燃烧式传感元件检测法载体催化燃烧式传感元件检测法 1 1）载体热催化元件结构）载体热催化元件结构载载体体热热催催化化元元件件是是在在细细铂铂丝丝绕绕制制的的小小螺螺旋旋线线圈圈上上包包裹裹一一层层多多孔孔结结构构的的氧氧化化物物体体，然然后后在在其其表表面面涂涂镀一层黑色铂族元素构成的。其结构如图所示。镀一层黑色铂族元素构成的。其结构如图所示。（1 1）铂丝线圈）铂丝线圈 它是用铂丝绕成的螺旋状的小线圈。正常工作时它是用铂丝绕成的螺旋状的小线圈。正常工作时首先通入几十至几百毫安的电流，使催化剂加热，并首先通入几十至几百

11、毫安的电流，使催化剂加热，并达到起燃温度，利用铂丝电阻值随催化剂温度改变的达到起燃温度，利用铂丝电阻值随催化剂温度改变的特性，测出铂丝电阻的增量。特性，测出铂丝电阻的增量。（2 2）载体）载体 铂丝线圈以骨架形式被氧化铝（铂丝线圈以骨架形式被氧化铝（AIAI2 2O O3 3）包围，）包围，这个氧化物体称为载体。这个氧化物体称为载体。为提高催化反应效果，载体被浇注成表面均匀的为提高催化反应效果，载体被浇注成表面均匀的多孔体，它既可牢固的固定铂丝线圈，又能提高催化多孔体，它既可牢固的固定铂丝线圈，又能提高催化剂的活性和抗毒能力。剂的活性和抗毒能力。（3 3）催化剂）催化剂在载体表面涂镀一层黑色的

12、铂族金属元素（如、在载体表面涂镀一层黑色的铂族金属元素（如、钯、铂、铑等）。可在钯、铂、铑等）。可在300300500500的较低温度下便可的较低温度下便可产生强烈的氧化还原反应，即产生强烈的氧化还原反应，即无焰燃烧无焰燃烧。2 2）载体热催化元件检测原理）载体热催化元件检测原理 传感元件表面有甲烷存在时，发生氧化还原反传感元件表面有甲烷存在时，发生氧化还原反应。生成二氧化碳和水，同时应。生成二氧化碳和水，同时释放出热量释放出热量。氧化反。氧化反应方程式为：应方程式为：释放出的释放出的热量热量Q Q使铂丝元件温度上升使铂丝元件温度上升，则铂丝，则铂丝电阻按前述公式给出的规律发生变化。电阻按前述

13、公式给出的规律发生变化。铂丝的铂丝的温度增量温度增量t t与甲烷燃烧存在下述关系：与甲烷燃烧存在下述关系：式中式中M-M-空气中甲烷浓度的百分数，；空气中甲烷浓度的百分数，；A-A-甲烷接触燃烧时，反应的差异系数；甲烷接触燃烧时，反应的差异系数；C-C-催化剂热容量，催化剂热容量，J/KJ/K；Q-Q-甲烷分子燃烧热，甲烷分子燃烧热，J J；由于铂金属在由于铂金属在0 0630.74630.74范围内，电阻值与范围内，电阻值与温度的关系是温度的关系是:甲烷浓度的变化甲烷浓度的变化传感器元件温度变化传感器元件温度变化铂丝电阻值的变化铂丝电阻值的变化令：令：则有：则有：令：令：则有则有:由由上上式

14、式可可以以看看出出在在0 0630.74630.74范范围围内内与与甲甲烷烷浓度成正比，浓度成正比，3 3）载体催化燃烧式甲烷传感器组成）载体催化燃烧式甲烷传感器组成 为测量方便，为测量方便，把对甲烷直接采集把对甲烷直接采集和测量的部分制作和测量的部分制作成探头，探头的测成探头，探头的测量电路是一个电桥量电路是一个电桥电路。电路。黑白元件黑白元件（a）黑元件(1)(1)黑元件：黑元件：是载体催化燃烧元件，它是热化学是载体催化燃烧元件，它是热化学反应测量中的核心元件。当甲烷气体接触到涂在元件反应测量中的核心元件。当甲烷气体接触到涂在元件表面的催化剂时，便与氧气产生无焰燃烧。使黑元件表面的催化剂时

15、，便与氧气产生无焰燃烧。使黑元件温度升高，桥臂中铂丝电阻增大，而白元件不发生反温度升高，桥臂中铂丝电阻增大，而白元件不发生反应，电阻值不变，两元件串联，桥路中应，电阻值不变，两元件串联，桥路中ABAB两点便输出两点便输出了与甲烷浓度成正比的差值电压信号。将这一代表着了与甲烷浓度成正比的差值电压信号。将这一代表着甲烷浓度高低的电压信号，进行变换、处理，即可实甲烷浓度高低的电压信号，进行变换、处理，即可实现浓度显示、超限报警或断电。现浓度显示、超限报警或断电。(2)(2)白元件：白元件：白元件技术参数的结构与黑元件相白元件技术参数的结构与黑元件相同，它是补偿元件，表面不涂催化剂，它不产生催同，它是

16、补偿元件，表面不涂催化剂，它不产生催化燃烧，对催化元件阻值变化（由温度、湿度、风化燃烧，对催化元件阻值变化（由温度、湿度、风速等变化引起的）起补偿作用。速等变化引起的）起补偿作用。黑白元件要求黑白元件要求为满足隔爆和风流对测量精度的影响的要求，为满足隔爆和风流对测量精度的影响的要求，黑、白两元件均放置在隔煤爆铜粉末冶金罩内。使黑、白两元件均放置在隔煤爆铜粉末冶金罩内。使用中要注意：用中要注意：(1)(1)黑白元件出厂时，经过严格筛选匹配，不可黑白元件出厂时，经过严格筛选匹配，不可任意拆套使用。任意拆套使用。(2)(2)固定桥臂电阻固定桥臂电阻R1R1、R2R2。选。选R1=R2,R1=R2,一

17、般取几一般取几十至几百欧。十至几百欧。(3)(3)W1W1是调零电位器，在无甲烷状态下调整调是调零电位器，在无甲烷状态下调整调零电位器零电位器 ，使输出电压为零。，使输出电压为零。(4)(4)补偿电阻补偿电阻R2 是补偿黑白元件热学性质差异是补偿黑白元件热学性质差异的元件，亦改善电桥的零点漂移。的元件，亦改善电桥的零点漂移。由于黑白元件颜色差异大，对辐射的影响明显由于黑白元件颜色差异大，对辐射的影响明显不同，黑元件比白元件热辐射能力强。在通过相同不同，黑元件比白元件热辐射能力强。在通过相同电流时，黑元件升温快，其阻值比白元件上升快，电流时，黑元件升温快，其阻值比白元件上升快，为改善这一影响，在

18、白元件两端并联为改善这一影响，在白元件两端并联R2 ，以改善，以改善电桥的动平衡。电桥的动平衡。测得桥路输出的不平衡电压，与甲烷浓度成正测得桥路输出的不平衡电压，与甲烷浓度成正比。比。可求得电桥输出电压为可求得电桥输出电压为：4 4）测量电桥原理分析）测量电桥原理分析=证明证明 ：,电桥处于平衡状态，无信号输出。电桥处于平衡状态，无信号输出。在无甲烷与催化剂接触时，在无甲烷与催化剂接触时，=0 则有：则有：当甲烷进入气室接触到黑元件时，发生无焰燃烧，使黑当甲烷进入气室接触到黑元件时，发生无焰燃烧，使黑元件温度高于白元件的温度，此时电阻值为：元件温度高于白元件的温度，此时电阻值为：取取，所以，所

19、以整理后有：整理后有：当当甲甲烷烷浓浓度度很很低低时时，温温度度增增量量t t很很小小，分分母母中中的的KMKM项项值值可可以以忽忽略略不不计计，此此时时输输出出信信号号可可近近似似地地用用下下式式表示：表示：由上式分析可得出结论：当电源电压由上式分析可得出结论：当电源电压V V不变时，输不变时，输出电压出电压与甲烷浓度与甲烷浓度M M成正比。成正比。3 3热导式传感元件检测法热导式传感元件检测法 1 1）热传导）热传导 热传导是气体、液体和固体都存在的导热现象。热传导是气体、液体和固体都存在的导热现象。气体的热传导速度最低。气体的热传导速度最低。无论任何物体和空间，只要内部存在温度，热量无论

20、任何物体和空间，只要内部存在温度，热量就会由高温处向低温处传导。就会由高温处向低温处传导。气气体体中中的的热热传传导导是是由由分分子子运运动动实实现现的的，如如在在某某一一物物体体或或空空间间中中发发生生纯纯粹粹热热传传导导时时则则从从高高温温处处移移至至低低温温处处的的气气体体分分子子数数，等等于于从从低低温温处处移移动动到到高高温温处处的的气气体体分子数。分子数。2 2）热导率）热导率 热热导导率率是是热热传传导导速速率率的的简简称称。气气体体分分子子量量的的大大小小决决定定着着其其导导热热率率的的高高低低，气气体体分分子子量量越越大大，其其热热导导率率越越小小，反反之之越越大大。由由于于

21、不不同同气气体体物物质质的的分分子子量量不同，所以，不同，所以，不同的气体热导率是不同的不同的气体热导率是不同的。煤煤矿矿井井下下含含有有一一定定浓浓度度甲甲烷烷的的混混合合气气体体，与与不不含含甲甲烷烷的的标标准准空空气气的的热热导导率率是是不不相相同同的的。因因此此，只只要要测测出出含含有有甲甲烷烷的的空空气气的的热热导导率率，就就可可以以测测出出所所对对应的甲烷含量或浓度。应的甲烷含量或浓度。3 3）热导式传感元件的结构）热导式传感元件的结构 采用电阻温度系数较采用电阻温度系数较大的铂丝或钨丝制作。大的铂丝或钨丝制作。把把两个性能完全相同两个性能完全相同的传感元件的传感元件分别连接在电分

22、别连接在电桥电路两个对应桥臂上。桥电路两个对应桥臂上。其中一只放置在其中一只放置在被测被测气体相通的气室气体相通的气室中，另一中，另一只放在充满地面标准大气只放在充满地面标准大气的的密闭气室密闭气室中。中。前者是前者是测量元件测量元件，后，后者是者是补偿元件补偿元件，如图，如图。4 4）热导式传感元件工作原理）热导式传感元件工作原理 在串联的两传感器元在串联的两传感器元件中通入相同的电流时，件中通入相同的电流时，产生的热量必然是相等，产生的热量必然是相等，但是由于但是由于两气室中散热介两气室中散热介质不同，使两元件出现温质不同，使两元件出现温差差，此温度导致两元件产，此温度导致两元件产生热态电

23、阻差，电桥电路生热态电阻差，电桥电路不再平衡，不再平衡，输出一个与甲输出一个与甲烷浓度变化成正比例关系烷浓度变化成正比例关系的直流电压信号的直流电压信号。由于气体的热导率随温度的增大而增大。因此环境由于气体的热导率随温度的增大而增大。因此环境温度的变化也会影响热导式甲烷传感器的测量精度。温度的变化也会影响热导式甲烷传感器的测量精度。高浓度甲烷的热导率与空气的热导率相差较高浓度甲烷的热导率与空气的热导率相差较大，所以，在大，所以，在测量高浓度甲烷时，采用热导元件测量高浓度甲烷时，采用热导元件效果是最好效果是最好的，但如果甲烷的浓度太低，其热导的，但如果甲烷的浓度太低，其热导率与空气热导率接近，测

24、量时，只能产生微弱信率与空气热导率接近，测量时，只能产生微弱信号，输出灵敏度和分辨力必然是很小的，故此类号，输出灵敏度和分辨力必然是很小的，故此类传感元件传感元件不适应低浓度甲烷的测量不适应低浓度甲烷的测量。4 4其他传感元件其他传感元件 利用光干涉、声波、气敏和红外激光等物理手段，利用光干涉、声波、气敏和红外激光等物理手段，也可以制作各种传感器，对瓦斯进行检测。也可以制作各种传感器，对瓦斯进行检测。同一光源发出两束光，分别经过空气参考气室、同一光源发出两束光，分别经过空气参考气室、待测气体气室之后，再相遇产生干涉条纹。待测气体待测气体气室之后，再相遇产生干涉条纹。待测气体气室中瓦斯浓度不同，

25、产生干涉条纹位置不同，据此气室中瓦斯浓度不同，产生干涉条纹位置不同，据此确定瓦斯浓度。确定瓦斯浓度。声波在不同的分子量的介质中和在不同浓度组成声波在不同的分子量的介质中和在不同浓度组成的混合气体中传播时，声波的传播速度各不相同，因的混合气体中传播时，声波的传播速度各不相同，因此，可根据声波传感元件在气体介质中传播速度的变此，可根据声波传感元件在气体介质中传播速度的变化，检测出气体介质成分及其浓度的变化。据此，制化，检测出气体介质成分及其浓度的变化。据此，制作出声波瓦斯传感器。作出声波瓦斯传感器。光干涉传感器光干涉传感器声波传感器声波传感器 某些金属氧化物如氧化锡某些金属氧化物如氧化锡(Sn02

26、)、氧化锌、氧化锌(Zno)等等制成的气敏元件，在一定的温度制成的气敏元件，在一定的温度(600 C左右左右)下吸附不下吸附不同气体后，电阻率将发生大幅度变化，当甲烷浓度升同气体后，电阻率将发生大幅度变化，当甲烷浓度升高导致温度升高时，元件的电阻率将发生大幅度变化，高导致温度升高时，元件的电阻率将发生大幅度变化，从而引起电阻两端电压信号的明显变化。从而引起电阻两端电压信号的明显变化。每一气体对红外光波有一个或几个固定吸收谱线。每一气体对红外光波有一个或几个固定吸收谱线。甲烷的吸收谱线是甲烷的吸收谱线是3.39m与与7.6m。当红外激光通过瓦。当红外激光通过瓦斯气体后，激光束将被部分的吸收而削弱

27、，被削弱的程斯气体后，激光束将被部分的吸收而削弱，被削弱的程度与瓦斯的浓度有关，瓦斯浓度越大，吸收现象越严重，度与瓦斯的浓度有关，瓦斯浓度越大，吸收现象越严重，光强减弱越大。根据光的强度高低，可以测出瓦斯浓度。光强减弱越大。根据光的强度高低，可以测出瓦斯浓度。气敏传感器气敏传感器红外传感器红外传感器 5.1.2 5.1.2 智能遥控甲烷传感器智能遥控甲烷传感器 智能遥控甲烷传感器可以配接各种型号的井下分智能遥控甲烷传感器可以配接各种型号的井下分站、风电瓦斯闭锁装置、断电仪等设备，用于检测煤站、风电瓦斯闭锁装置、断电仪等设备，用于检测煤矿井下空气中的甲烷含量，组成监控系统的一种智能矿井下空气中的

28、甲烷含量，组成监控系统的一种智能型检测仪表。型检测仪表。1.1.智能遥控甲烷传感器的特点智能遥控甲烷传感器的特点1 1）零点稳定）零点稳定 硬件电路特别设计，低漂移。专有的软件设计，硬件电路特别设计，低漂移。专有的软件设计，对零点漂移自动识别跟踪、自动稳零。配合遥控器调对零点漂移自动识别跟踪、自动稳零。配合遥控器调零，可达到在井下零，可达到在井下6 6个月以上不用开盖硬件调零。个月以上不用开盖硬件调零。2 2）低功耗）低功耗 整机工作电流：整机工作电流：21V21V供电时，供电时，45mA45mA；18V18V供电时，供电时，50mA50mA。3 3）软启动）软启动图图5 55 KGY-002

29、A5 KGY-002A智能遥控甲烷传感器智能遥控甲烷传感器 启动电流从启动电流从18mA18mA起起步，最高到步，最高到55mA55mA，稳定在稳定在43mA43mA左右。左右。克服了常规的加电克服了常规的加电瞬间的过冲电流瞬间的过冲电流（超过（超过200mA200mA），），而引发分站的供电而引发分站的供电电源误动作掉电保电源误动作掉电保护护 4 4）绿色环保）绿色环保 精精密密的的内内部部高高效效开开关关电电源源设设计计，不不对对线线路路产产生生反反方方向向电电磁磁干干扰扰。不不会会产产生生反反馈馈干干扰扰而而影影响响分分站站供供电电电源工作。电源工作。5 5）信号输出）信号输出 通通过过

30、跳跳接接短短路路块块（K2K2），很很容容易易改改变变输输出出信信号号为为：0 0200Hz 200Hz 或或2002001000Hz1000Hz。采采用用单单片片机机直直接接计计算算输输出频率信号。出频率信号。6 6）红外遥控）红外遥控 用红外遥控器完成参数设置、显示、调零、甲烷用红外遥控器完成参数设置、显示、调零、甲烷标定等操作。遥控距离：标定等操作。遥控距离：0 05m5m。7 7）断电试验功能）断电试验功能 模拟产生一个模拟产生一个4 4秒钟时宽、浓度为秒钟时宽、浓度为3.00%CH3.00%CH4 4的瓦斯的瓦斯信号，发送给断电仪，试验其断电功能可靠否。信号，发送给断电仪，试验其断电

31、功能可靠否。8 8）自动保护功能）自动保护功能 甲甲烷烷浓浓度度超超过过4.10%4.10%CHCH4 4时时，自自动动切切断断供供桥桥电电源源，保保护护催催化化传传感感头头。2 2分分钟钟后后自自动动恢恢复复供供电电，若若甲甲烷烷浓浓度度仍仍超超过过4.10%4.10%CHCH4 4，则则重重新新进进入入2 2分分钟钟保保护护周周期期。传传感器显示值和输出信号值保持在超限状态。感器显示值和输出信号值保持在超限状态。9 9）通用性）通用性 由由于于以以上上特特点点，该该传传感感器器可可以以很很方方便便地地配配接接国国内内目目前前各各种种型型号号的的井井下下分分站站、风风电电瓦瓦斯斯闭闭锁锁装装

32、置置断断电电仪仪等等设备。设备。图图5 56 KGY-002A6 KGY-002A智能遥控甲烷传感器的组成智能遥控甲烷传感器的组成 2.2.智能遥控甲烷传感器的组成智能遥控甲烷传感器的组成1 1）传感头）传感头传传感感头头由由气气室室、黑黑白白元元件件等等组组成成。检检测测电电桥桥的的电电位位器器是是用用来来调调节节零零点点的的。零零点点即即甲甲烷烷浓浓度度为为零零时时放放大大器器的的输输出出电电压压，为为 0.25V0.25V。一一般般将将零零点点调调整整为为 0.25V0.25V，以以便便上上下下均均允允许许有有较较大大的的偏偏离离量量，保保证证很很长时间内遥控调零都能成功。长时间内遥控调

33、零都能成功。2 2）供电电源）供电电源 对对分分站站提提供供的的8 822VDC22VDC电电压压，采采用用高高效效DC/DCDC/DC变变换，变成换，变成3V3V和和5V5V分别供检测电桥和仪表线路使用。分别供检测电桥和仪表线路使用。3 3）放大器及放大器及A/DA/D变换器变换器 检检测测电电桥桥的的输输出出为为差差动动式式mVmV级级信信号号，通通过过直直流流放放大大器器进进行行放放大大并并变变成成单单端端输输出出，通通过过A/DA/D转转换换器器将将模模拟拟信信号号变变为为数数字字信信号号送送入入单单片片机机进进行行运运算和处理。算和处理。4 4）红外遥控器及接收器）红外遥控器及接收器

34、 红红外外遥遥控控器器将将各各种种指指令令转转换换成成串串行行红红外外光光编编码码信信号号发发送送出出去去。接接收收器器将将串串行行红红外外光光编编码码信信号号转转换换成成串串行行电电数数码码信信号号送送单单片片机机进进行行处处理理，完完成成各种功能。各种功能。5 5）单片机）单片机 传感器采用一次性编程的传感器采用一次性编程的AT87C52AT87C52单片机。仪表内部有看单片机。仪表内部有看门狗电路，程序正常运行时会不断地抑制看门狗，当程序跑飞门狗电路，程序正常运行时会不断地抑制看门狗，当程序跑飞运行不正常时，看门狗会就自动发出一个硬件复位信号。运行不正常时，看门狗会就自动发出一个硬件复位

35、信号。单片机对单片机对A/D A/D 转换器送来的数据进行运算，得出甲烷浓转换器送来的数据进行运算，得出甲烷浓度，进行显示和控制报警灯光等。同时运算输出度，进行显示和控制报警灯光等。同时运算输出0 0200Hz200Hz或或2002001000Hz1000Hz频率信号。频率信号。当甲烷浓度达到报警值当甲烷浓度达到报警值1.00%CH41.00%CH4时，单片机产生声光报时，单片机产生声光报警信号。当甲烷浓度达警信号。当甲烷浓度达4.10%CH44.10%CH4时，单片机控制切断供给甲烷时，单片机控制切断供给甲烷传感头的电源传感头的电源,保护黑白元件。保护黑白元件。2 2 分钟后自动脱离保护状态

36、，重分钟后自动脱离保护状态，重新检测。当甲烷浓度低于新检测。当甲烷浓度低于4.10%CH44.10%CH4时，桥路正常供电；若甲烷时，桥路正常供电；若甲烷浓度仍超过浓度仍超过4.10%CH44.10%CH4，则重新进入，则重新进入2 2分钟保护周期。分钟保护周期。6 6）显示电路）显示电路 显示电路由四位数码管组成。最高位数码管用显示电路由四位数码管组成。最高位数码管用来显示功能代码；或在零点漂移为负时显示来显示功能代码；或在零点漂移为负时显示“”号，并且数字闪烁。后三位在调校时显示功能代码号，并且数字闪烁。后三位在调校时显示功能代码号对应的内容；正常检测时显示甲烷浓度。显示窗号对应的内容；正

37、常检测时显示甲烷浓度。显示窗内的红色发光指示灯闪亮时，表示信号输出线路通内的红色发光指示灯闪亮时，表示信号输出线路通畅。若灯灭，表示信号线路不通。畅。若灯灭，表示信号线路不通。3 3安装与维护安装与维护 1 1）传感器应垂直悬挂）传感器应垂直悬挂 2 2）仪器在使用中，要定期进行调零和按规程标定。）仪器在使用中，要定期进行调零和按规程标定。复习与思考题复习与思考题1.1.什么是传感器，一般由哪几部分组成，作用什么是传感器，一般由哪几部分组成，作用 2.2.是什么？是什么？2.2.监控系统传感器有哪些种类？监控系统传感器有哪些种类？3.3.矿用催化燃烧式（黑白元件）瓦斯传感器检矿用催化燃烧式（黑白元件）瓦斯传感器检 测原理？测原理？4.4.电化学式一氧化碳传感器检测原理？电化学式一氧化碳传感器检测原理？5.5.超声波漩涡式风速传感器检测原理？超声波漩涡式风速传感器检测原理？6.6.简述采煤工作面甲烷传感器的设置。简述采煤工作面甲烷传感器的设置。7.7.简述掘进工作面甲烷传感器的设置。简述掘进工作面甲烷传感器的设置。8.8.简述低浓度甲烷传感器调校方法。简述低浓度甲烷传感器调校方法。