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1、传感器的使用及维护保养主讲人：传感器一、传感器概述 二、传感器种类 三、传感器的应用及维护一、传感器测量技术概述l（一）直接测量l1、直接比较测量法l2、为差测量法l3、零位测量法l（二）间接测量传感器的概述l广义的说，传感器是指能感知某一物理量、化学量 或生物量等的信息，并能将之转化为可以利用的信 息的装置。人的五官就可以广义的看做传感器l狭义的说，就是指感受被测量，并按一定规律转化 为同种或别种性质的输出信号的装置。l由于电信号易于保存、放大、计算、传输，是计算 机唯一能够直接处理的信号，所以，传感器的输出 一般是电信号，如电流、电压、电阻、电感、电容 、频率等。二、传感器的分类l由于传感
2、器的快速发展，其品种已达数万l（一）按被测量（或传感器的用途）分类l如被测量为温度、压力、流量、位移、速度等时， 则感应的传感器分别称为温度传感器等l还有热量、比热容，压差、力、力矩、应力、质量 、振幅、频率、加速度、噪声、浓度、粘度、密度 、相对密度、酸碱度、颜色、透明度等等，其相应 的传感器一般以被测量命名。二、传感器分类l（二）按工作原理分类l传感器的工作原理主要是基于电磁原理和固体物理 学理论。l可分为电阻式、电感式、电容式、电抗式、磁电式 、热电式、压电式、光电式（包括红外线式和光导 纤维式）、谐振式、霍尔式、超声式、同位素式、 电话学式、微波式等。二、传感器分类l（三）、按输出信号
3、的性质分类l可将其分为模拟传感器和数字传感器两大类l前者输出模拟信号，如果要与计算机连接，则需要 引入模/数转换环节，而后者则不需要。数字传感 器一般将被测量转换成脉冲、频率或二进制数码输 出，抗干扰能力强。三、传感器原理及应用l电阻式传感器：是一种能把非物理量（如位移、力、压力 、加速度、扭矩等）转换成与之有确定对应关系的电阻值 ，再经过测量电桥转换成便于传送和记录的电压（电流） 信号的一种装置。l它具有结构简单、输出精度高、线性和稳定性好等特点。l它种类较多，主要有变阻器式、电阻应变式和固态压阻式 等三种。前两种采用的敏感元件是弹性敏感元件，传感器 元件分别是电位器和电阻应变片；而压阻式传
4、感器的敏感 元件和传感元件均为半导体（如硅）。l（一）变阻器式传感器结构简单，输出信号功率大、被测 量与转换量间容易实现线性或其他所需要的函数关系。三、传感器的原理及应用l（二）应变式传感器l目前用于测量力、力矩、压力、加速度、质量等参 数，是使用最广泛的传感器之一。l应变效应：金属导体或半导体在受到外力作用时， 会产生相应的应变，其电阻也将随之发生变化，这 种物理现象称为应变效应。用来产生应变效应的细 导体称为应变丝（敏感栅）l应用在称重与测力领域，一是作为敏感元件，直接 用于被测试件的应变测量；另一是作为转换元件， 通过弹性元件构成传感器，用以对任何能转变成弹 性元件应变的其他物理量作间接
5、测量。三、传感器的原理及应用l（三）压阻式传感器l利用硅的压阻效应和微电子技术制成的压阻式传感器，具 有敏感度高、动态响应好、精度高、易于微型化和集成化 等特点，获得广泛使用，且发展非常迅速。l（1）压阻系数与压阻效应l在半导体材料上施加一作用力时，其电阻率将发生明显变 化，这种现象称为压阻效应。能产生明显的压阻效应的半 导体材料很多，其中半导体单晶硅的性能最为优良。通过 扩散杂质使其形成四个P型电阻，并形成电桥。当膜片受力 后，由于半导体的压阻效应，电阻值发生变化，使电桥有 相应的输出。三、传感器的原理及应用l纵向压阻系数和横向压阻系数，大小由所扩散电阻的晶向 来决定。l纵向应力和横向应力（
6、切向应力），其状态由扩散电阻所 处位置决定。l对扩散硅压力传感器，敏感元件通常都是周边固定的圆膜 片。如果膜片下部受均匀分布的压力作用时，在膜片上扩 散电阻，4个电阻都利用纵向应力。只要其中两个电阻R2 、R3处于中心位置（r0.635r。)使其受压应 力。l4个应变电阻排成直线，沿着硅杯膜片的110晶向（法线 方向）扩散而成，只要位置合适，可满足公式。这样就可 以组成差动效果，通过测量电路，获得最大的电压输出灵 敏度。三、传感器的原理及应用l压阻式传感器的应用l（1）应用与液位的测量，投入式液位传感器安装 方便，适用于几米到几十米混有大量污物、杂质水 的液位测量。l（2）应用与压力的测量三、
7、传感器的原理及应用l（四）热电式传感器l热电式传感器是利用转换元件电磁参量随温度变化 的特征，对温度和与温度有关的参量进行测量的装 置。l（1）将温度变化转换为热电势变化的称为热电偶 传感器。l（2）将温度变化转化为电阻变化的称为热电阻传 感器。l（3）金属热电阻式传感器简称为热电阻，半导体 热电阻式传感器简称为热敏电阻。三、传感器的原理及用途lA、热电偶温度传感器将被测温度转化为mV级热 电势信号输出。通过连接导线与显示仪表连接组成 测温系统，实现远距离温度自动测量、显示或记录 、报警及温度控制等。lB、热电偶温度传感器属于自发电型传感器，它的 测温范围为-270+1800摄氏度，是广泛应用
8、的 温度检测系统。三、传感器的原理及应用lC、组成：l热电偶由两根不同的导体或半导体一端焊接或绞接 而成。两根导体或半导体称为热电极；焊接的一端 称为热电偶的热端，又称测量端、工作端；与导线 连接的一端称为热电偶的冷端，又称参考端、自由 端。l热电偶的热端要插入测温的生产设备中，冷端置于 生产设备外，如果两端所处温度不同，则测温回路 中会产生热电势Eo，在冷端温度to保持不变的情 况下，用显示仪表测得E的数值后，便可知道被测 温度的大小。三、传感器的原理及应用l（五）热电阻式传感器l热电阻测温原理：l热电阻主要是利用电阻随温度升高而增大的特性来 测量温度的。温度升高，金属内部原子晶格的震动 加
9、剧，从而使金属内部的自由电子通过金属导体时 的阻力增大，宏观上表现出电阻率变大，总电阻值 增加。l目前国内常用的铂电阻有两种，分度号Pt100和 Pt10，最常用的是Pt100，R(0摄氏度） =100.00三、传感器原理及应用lPT100应用在钻井平台l监测发电机三相绕组温度l监测顶驱电机、齿轮箱、水龙头、液压油温度起到 高温保的作用。三、传感器的原理及应用l（五）压力、差压变送器l（1）、变送器的基本原理：凡是能直接感受非电 的被测变量并将其转换成标准信号的传感转换装置 。l（2）分类l有电容式压力、压差变送器，扩散硅式压力、压差 变送器三、传感器的原理及应用l（1）电容式压力、压差变送器
10、l是依据变电容原理工作的压力检测仪表。它利用弹 性元件受压变形来改变电容可变电容器的电容量， 从而实现压力-电容的转换。l 它具有结构简单、体积小、动态性能好、电容 相对变化较大、灵敏度高等特点，获得广泛的应用 。如1151系列、1751系列、3051系列美国（ ROSEMOUNT)智能变送器。压力范围 01.25KPA42MPA，压差测量范围 01.25KPA7MPA传感器的维护保养l1、指重表传感器（以马丁TW583表为例）l 1）、每日检查传 感器测压元件间隙空钩16MM，清楚冰、泥浆等碎片。l2）、每周保养润滑固定传感器轴承、死绳惰轮槽，检查底座及传感器螺丝保 养紧固。间隙不能低于13
11、MM，否则再重注系统油或检查修理已坏的元件，表 针不能触及表盘和玻璃。l3）、每月检查定滑轮槽和死绳一定要对正，不能有摩擦和阻碍，否则灵敏度 和精度将降低。缓冲器拉到7080POUNDS确保拉紧防止大绳滑动。l2、泥浆压力表传感器（以马丁TW548 GM6A泵压表和GM4压力表为例）l压力表的主要保养内容就是在系统缺油时注油，注油时传感器高度一定比表高 （为什么、因安装情况而定），关闭阻尼器，松开阻尼器本体上的塞子，安装 YA2注油泵到传感器单向阀上（不要上紧），向油池加油，保持油位为池的一 半，泵油，当泵出油中无气泡产生时上紧注油泵和单向阀连接。注油到使胶囊 内部稍有接触，拆下手动泵，上紧单
12、向阀帽。上紧传感器本体在立管上，打开 阻尼器两圈，调整阻尼器的灵敏度，如果表针过于灵敏，顺时针转动1/4-1/2 圈。反之亦然。直到合适。传感器的维护保养l2、泥浆压力表传感器（以马丁TW548 GM6A泵 压表和GM4压力表为例）l压力表的主要保养内容就是在系统缺油时注油，注 油时传感器高度一定比表高（为什么、因安装情况 而定），关闭阻尼器，松开阻尼器本体上的塞子， 安装YA2注油泵到传感器单向阀上（不要上紧）， 向油池加油，保持油位为池的一半，泵油，当泵出 油中无气泡产生时上紧注油泵和单向阀连接。注油 到使胶囊内部稍有接触，拆下手动泵，上紧单向阀 帽。上紧传感器本体在立管上，打开阻尼器两圈
13、， 调整阻尼器的灵敏度，如果表针过于灵敏，顺时针 转动1/4-1/2圈。反之亦然。直到合适。传感器的维护保养l3、大钳拉力和扭矩指示传感器l每日注意检查保养各个接头有无漏油，液压缸传感器间隙 （对P10012A和P10017A）为25MM，如许要再次充油则 间隙为44MM。液压缸活动自由。l当再次充油时，注意液压缸传感器的位置必须比表高以排 尽空气（为什么），关闭阻尼器，在检查阀处安装手压泵 （YA2）并加W15/W16液压油于油池，为确保空气不进入 系统，油池油位不低于1/2满池，在缸体处松开管塞或放气 螺丝，泵进液压油同时排尽系统内部空气（排气口处以不 出现气泡为止），上紧管塞或放气螺丝，
14、继续泵入液压油 以使稍微有超量油充入（此时允许活塞完全的进入液压缸 ），拆下手压泵，更换并上紧检查阀帽，打开并调整阻尼 器。传感器的维护保养l4、泥浆体积超声波传感器l每周清洁超声波传感器的反射面，避免任何物质污 染、遮蔽反射面。检查传感器本体和底座固定牢固 ，确保传感器的反射面始终与液面保持垂直。每月 检查传感器的接线状况确保电缆的连接有效正确。l5、检查各传感器的密封盖、电缆填料函、是否上 紧，应防止水气进入传感器内。传感器应固定牢 固，以保证传感器的正常运行。传感器的检修l 1、指重表传感器（以马丁TW583表为例，修理 前确保系统是空载不受力）l表针移动迟缓 ：原因和处理；阻尼器设置不
15、对调 整阻尼器。表针触及玻璃和表盘清理拉直。充油排 出空气（排气位置在阻尼器处）。 l表指示不对。原因和处理；死绳粘连，清理重排； 死绳滑轮槽不能自由移动，润滑滑轮槽，清洁和润 滑轴承；清理传感器；充油过量排出；油量过少重 新注入W15（红）液压油并放气，充油（泵型号 YA2）时,在检查阀（F350 CHECK VALVE）处充 油，充油泵油池油位不低于1/2满,充满油量要稍高 ，然后放气调整传感器间隙到16MM。传感器的检修l2、泥浆压力表传感器（以马丁TW548 GM6A泵压表和 GM4压力表为例）l如果在阻尼器杆四周有油漏出，则看3/6铜管线连接情况或 更换0型环。如更换O型环，泄掉压力
16、取出阻尼器的调节杆 ，然后取出O型环并用玻璃胶润滑新的O型环，O型环放入 并使尾端放进台肩的沟槽上，上紧调节干，注意此时不要 二次伤害O型环。l更换胶囊，（当移去传感器时注意释放压力），拆下管线 并卸下传感器总成，当移去J79支撑帽时，使用M/D钳 T589，移出胶囊清理内部，放新的E40胶囊进入内部并使 尾端压在台阶上，用玻璃胶润滑J79司扣并上紧，注意不要 过紧以防伤坏胶囊。传感器的检修l3、大钳拉力和扭矩指示传感器l好多故障都是由不正确的安装引起。A,表针活动缓 慢，检查是否阻尼器需调整。是否系统内部有空气 ，充油排气。B，表指示不正确，检查是否过量充 油，放一下油在排气阀处。检查是否漏油，检查漏 点处理，重新注油排气。C，表没有指示，系统内 没有液压油，需重新注油。管线堵住，需清理或更 换管线。检查阻尼器是否关闭，重新调整。传感器的检修l4、泥浆体积超声波传感器l泥浆体积指示不准或无指示：传感器表面赃需清理 ；超声波的路径上有障碍物需要清理；是否传感器 底座变形使光线和液面不垂直，改变液位反应速度 ；是否指示在盲区重新调整；液体表面是否有泡沫 ；是
