传感器的原理1.ppt

煤矿安全监测监控系统,,矿井安全监测监控系统是高科技的产物，涉及传感技术、计算机技术、以及数据传输和通风与安全技术等多领域,是煤矿安全生产的重要装备，和瓦斯检查员人工检查相比，具有24小时不间断监测井下作业环境；瓦斯超限、机械设备运转异常进行声光报警、断电；地面监视和长期存储矿井监测参数等显著的特点。随着矿井监控技术的发展，监控设备的不断完善，监控设备使用和维护水平的不断提高，通风安全监控设备在煤矿安全生产中将发挥越来越重要的作用。煤矿监测监控系统按使用目的可分为两大类1、矿井环境监测监控系统将各种传感器设置在进回风巷、机电硐室、以及生产场所进行环境气体参数监测监控，并将数据传输到地面机房的监测监控方式。2、矿井安全（生产）监测监控系统根据井下安全（生产）的需要，将几种传感器一组安全（生产）监测子系统，用于对特定的环境进行监测，并将测得的数据通过环境监测监控系统传输到计算机后交安全（生产）监测软件处理，计算机通过预设参数对监测地点的安全危险性或生产情况进行评价的监测监控方式。（如抽放监测子系统、火灾束管监测子系统、矿压监测子系统等）,监测监控系统的组成一个比较完善的监测监控系统由以下设备构成传感器、分站、断电器电源、主站（传输接口）、计算机、打印机、电视墙（投影仪、模拟盘、多屏幕、大屏幕）、管理工作站、服务器、路由器、UPS电源以及避雷保护系统等组成。如图1,,,,电源馈电开关,,,,分站,,,,电源馈电开关,,,,,,,,主站（接口）,,,计算机,计算机,,打印机,,,,,,网页服务器,,数据库,,管理工作站,安全监测网站,,,路由器,,,广域网,电话线入网用户,,,,多屏幕,,,,模拟盘,,监测监控系统组成示意图,第一讲监测监控系统传感器原理简述和作用煤矿监测用传感器的种类很多，大体可分为模拟量瓦斯、CO、CO2、粉尘、烟雾等，用于机电设备运行状态的开关量类；馈电、开停、风门等。它们的作用都是将矿井被测物理量转换为电信号进行连续监测、显示和处理。下面摘要介绍瓦斯、CO、风速、风门开关传感器原理1）瓦斯传感器KG9701传感头检测原理是通过空气中的瓦斯在催化元件表面进行无焰燃烧，使稳定的蕙登斯电桥发生偏移，通过检测偏移电流的方法监测瓦斯浓度的。如图所示,,89C52单片机,,A/D转换器,,前置放大,,热催化电桥,,稳压电路,,开关电路,,遥控调校,,,声光报警,,I/O接口,,LED显示,,看门狗,,EEPRO,,,,信号输出,KG9701瓦斯传感器电路原理框图,KG9701瓦斯传感器稳压电路有一个特点，由MC34063与分压电阻、续流二极管、电感等一个组成一个高效降压型稳压电路。一般传感器稳压电路本身耗电140MA，MC34063耗电仅为40MA。这样大大延长了传感器的供电距离。9701瓦斯传感器为低浓传感器，只能监测04瓦斯，这是因为正如刚才所述，9701检测原理是通过空气中的瓦斯在催化元件表面进行无焰燃烧，使稳定的蕙登斯电桥发生偏移，通过检测偏移电流的方法监测瓦斯浓度的。瓦斯浓度越高燃烧越剧烈，当瓦斯浓度在4左右时，会很快损坏催化元件使其失去活性。为此，传感器特别设计保护电路，当瓦斯浓度达到4时，传感器CPU输出一个高电平到稳压电路4066的控制端，使4066导通，从而控制给蕙登斯电桥供电的三极管截止，停止为蕙登斯电桥供电，达到电桥保护上催化元件的目的。为监测4以上的高浓段瓦斯，根据纯净空气和井下以含瓦斯杂质为主的混合空气的热导率不一样，且热导率与瓦斯浓度成正比例特性制成热导传感头。将热导、热催化传感头装在一个传感器中，形成组合式高低浓度传感器由传感器CPU控制，在低浓瓦斯时由热催化元件监测，在高浓段时由热导元件工作。传感器的重要技术指标,KG9701传感器的技术指标1、适用条件环境温度0---40C相对湿度≤98大气压力80-----110Kpa相对海拔高度1000-2000M风速0----8米主要技术指标测量范围04测量误差01.00≤0.101.002≤0.202.004≤0.304.00400≤10传感器制式2001000HZ显示方式四位红色数码管采样方式；扩散式元件检测反应速度小于30S热催化元件寿命一年以上防爆等级矿用本安兼隔爆型,一氧化碳传感器原理,一氧化碳是一种无色、无臭、无味的气体，密度比空气轻，在空气中含量为1375遇火爆炸，有自爆性。一氧化碳是有毒气体，先于氧气和红细胞结合，造成人体缺氧引起中毒窒息。是矿井主要的有害气体之一。井下产生CO的途径放炮作业、瓦斯爆炸、煤矿火灾以及煤的自然氧化。根据CO的特殊产生途径，所以我们用CO发生的绝对值作为检测煤层发火的重要指标。CO在井下的超限报警值为0.0024，即24PPM。一氧化碳常用检测法为电化学法原理如图,,三电极电化学反应原理图,CO,,1电源2恒电位电路3CO传感头4运算放大器5温度补偿电路6显示电表,,风速传感器原理在流体中插入一非流体（旋涡体），当流速大于基本值后，根据流体力学原理，旋涡体的两边将产生两列方向相反、交替出现的旋涡，该旋涡的频率F与流速成线性关系。只要测到旋涡频率即可得到流速值。为此，在旋涡体一定距离内垂直于旋涡体轴线方向设置一对压电超声换能器，发射换能器发出等幅连续的超声波、通过空气被接收换能器接收形成声束，当旋涡经过时，使等幅连续的超声波束发生折射、反射和偏转。即旋涡频率被超声波束调制，在接收到调制声波后，输出已调制的电信号。这个被调制的信号经选型、放大、检波、滤波整形、跟随放大后输出与旋涡频率即被测流速相对应的直流信号。该信号通过A/D转换处理标准的数字信号送单片机89C52处理，完成就地显示和送往系统分站。实现对井下的风速的测定。风速传感器安装在总回风、主大巷进风等地点以监测风速风量。安装必须一定要牢固，不得摆动，传感器的测风面必须垂直风流风向。否则影响检测精度。,,,,,,,,,,,,,,,,,风向,,,接收器,发射器,旋涡杆,风速传感器工作原理图,旋涡,,1、适用条件环境温度0---40相对湿度≤98大气压力80-----110Kpa相对海拔高度1000-2000M主要技术指标测量范围0.315m/s测量误差≤_0.3传感器制式2001000HZ显示方式四位红色数码管采样方式；扩散式元件检测反应速度小于30S热催化元件寿命一年以上防爆等级矿用本安兼隔爆型,CW1风速传感器的技术指标,开关量传感器原理开关量传感器主要用于工况生产方面的监控（如皮带、抽放泵的开关等）煤矿常用的主要有设备开停、风门开关、馈电监测、风筒开关等。开关量传感器基本原理为用检测传感头检测被测设备的状态，向分站输出一个1毫安或5毫安的的电流信号，系统默认5毫安为设备处于正常（开）壮态，1毫安为设备处于异常（停）壮态。风门传感器是一种检测煤矿井下风门开关的装置，属于工况类传感器，以开关量的形式将风门开、关状态经分站传送的地面中心站。从而达到监测井下通风系统和风流的目的。传感器由干簧管开关电路及磁铁组件两部分组成，原理如图,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,T1,T2,D1,D,D,D3,R1,R2,R3,R4,B,,,,,,,,,,,,