第二章第二章 矿用传感器矿用传感器§2.1 传感器概述传感器概述§2.2 甲烷传感器甲烷传感器§2.3 一氧化碳传感器一氧化碳传感器§2.4 氧气传感器氧气传感器§2.5 温度传感器温度传感器§2.6 风速传感器风速传感器§2.7 风压传感器风压传感器§2.8 烟雾传感器烟雾传感器§2.9 开关量传感器开关量传感器 二、超声波时差法风速传感器二、超声波时差法风速传感器n基本原理基本原理 通过测定超声波顺风流和逆风流传播一段距离的时间差来测定风速 二、超声波时差法风速传感器二、超声波时差法风速传感器n基本原理基本原理 通过测定超声波顺风流和逆风流传播一段距离的时间差来测定风速 三、三、KGF15(原原CW-1)型风速传感器型风速传感器n技术指标技术指标测量范围：0.3～15m/s基本误差：≤±0.3m/s工作电压：9～24V DC工作电流：≤70mA DC显示方式：就地显示3位LED输出信号：1～5mA DC、200～1000Hz防爆型式：ExibⅠ 三、三、KGF15(原原CW-1)型风速传感器型风速传感器n调校方法调校方法1. 首先测出安设地点巷道断面平均风速值；2. 安设风速传感器，风流方向与传感器的风流指向偏差不大于5度；3. 连线开机预热后，按遥控器选择键使小数码显示为“2”；4. 按遥控器上升或下降键使传感器显示值与断面平均风速值相等。
5. 检测传感器输出是否正常：按遥控器选择键使小数码显示为“3”，此时的显示若为3－ －. －则正常 三、三、GLW100型管道流量传感器型管道流量传感器n工作原理工作原理1. 被测流体介质以平均流速为v，流过迎面宽度为d的三角柱旋涡发生体时，产生卡曼涡街；2. 在旋涡发生体中装有检测到涡旋频率的探头，通过相关电路处理成电信号输送给传感器；3. 经A/D转换，再由单片机进行数据处理，完成传感器就地显示，同时输出频率信号至分站 三、三、GLW100型管道流量传感器型管道流量传感器n主要技术指标主要技术指标测量范围：8～100m3/min(标况流量)基本测量误差：≤2.5% F.S信号输出：200Hz～1000Hz线性对应0.00～100 m3/min(标况流量)介质压力：≤2.5MPa 三、三、GLW100型管道流量传感器型管道流量传感器n安装要求安装要求1. 水平或垂直装在与其公称通径相应的管道上；2. 传感头上、下游应配一定长度的直管道；3. 必要时安装流体整流器或变径整流器；4. 上游侧不应设置流量调节阀； 三、三、GLW100型管道流量传感器型管道流量传感器n调校调校1. 出厂时已调校完毕，一般现场不需调校；2. 连线、接地等检查，通电运行；3. 零流量检查： 输出回路电流应为：4.00 ±0.01mA4. 正常流量检查： 传感器信号处理放大板上有两个检查脉冲信号的标识测点，正常时为均匀脉冲，否则，调整电位器直至正常。
§2.6 压力传感器压力传感器 一、压力（力）传感原理一、压力（力）传感原理n应变式n电容式n电感式n压阻式n压电式 一、压力（力）传感原理一、压力（力）传感原理1、应变式、应变式n弹性元件+电阻应变片n弹性元件圆柱式；圆环式；薄板式（膜片）；悬臂梁式等弹簧管；波纹管；波纹膜片；膜盒；薄壁圆筒等 (a)C形弹簧管 (b)多圈弹簧管 (c)波纹膜片 (d)波纹膜盒 (e)波纹管 一、压力（力）传感原理一、压力（力）传感原理n电阻应变效应导体或半导体的电阻值随着机械变形而变化的现象n电阻应变片金属电阻应变片；半导体应变片图：金属箔电阻应变片金属丝电阻：ρ-电阻率κ-应变灵敏系数，2~6ε-轴向应变值，0.24~0.4 一、压力（力）传感原理一、压力（力）传感原理n测量电桥图 筒式弹性元件与应变片 一、压力（力）传感原理一、压力（力）传感原理n测量电桥n邻臂电阻变化同号时，输出电压为邻臂电压之差；异号邻臂电阻变化同号时，输出电压为邻臂电压之差；异号时，为邻臂电压之和时，为邻臂电压之和n对臂电阻变化同号时，输出电压为邻臂电压之和；异号对臂电阻变化同号时，输出电压为邻臂电压之和；异号时，为邻臂电压之差。
时，为邻臂电压之差 电桥的工作方式：电桥的工作方式：(1) (1) 单臂电桥单臂电桥单臂电桥单臂电桥(2) (2) 对臂电桥对臂电桥对臂电桥对臂电桥(3) 邻臂电桥邻臂电桥(4) 全桥全桥 一、压力（力）传感原理一、压力（力）传感原理2、压阻式、压阻式n压阻效应 半导体材料受力晶格变形，引起载流子迁移率的变化，从而导致其电阻率发生变化的现象n压阻效应的各向异性 沿不同方向施加应力和通以电流，其压阻系数不同，即单位应力作用下电阻率的相对变化不同n压阻效应不同于电阻应变效应 压阻效应电阻的变化主要取决于压力引起的电阻率的变化，而电阻应变效应电阻的变化则主要取决于几何尺寸的变化，即应变前者的灵敏度比后者大50～100倍 一、压力（力）传感原理一、压力（力）传感原理n压阻式压力传感器（固态压力传感器） 用集成电路工艺技术在单晶硅膜片上制造出四个等值的薄膜电阻，并组成全桥电路四个等值电阻相对于膜片中心对称，其中两条位于压应力区，另两条处于拉应力区n当不受压力作用时，电桥处于平衡状态，无电压输出；当受到压力作用时，电桥失去平衡．电桥输出电压电桥输出的电压与压力成比例 一、压力（力）传感原理一、压力（力）传感原理n压阻式差压传感器 一、压力（力）传感原理一、压力（力）传感原理n集成固态压力传感器图 压阻式集成压力传感器图 ICS1210压力传感器 一、压力（力）传感原理一、压力（力）传感原理n固态压力传感器特点：(1) 灵敏系数比金属应变式大50~100倍，输出电信号大；(2) 集成电路工艺加工，结构尺寸小，如直径1.8～2mm；(3) 压力分辨率高，测量范围宽；(4) 颇率响应好，它可测几十千赫兹的脉动压力；(5) 工作可靠，综合精度高，且使用寿命长；(6) 不采用温度补偿时，单晶硅受温度影响误差较大。
二、二、GF系列风流压力传感器系列风流压力传感器nGF系列风流压力传感器n适用范围：井下巷道或瓦斯抽放管路n原理：压阻式（硅膜片扩散电阻全桥）型号型号测量范围测量范围GF100F(A)-100kPa~0kPaGF100Z(A)0kPa~100kPaGF5F(A)-5kPa~0kPaGF5Z(A)0kPa~5kPa 二、二、GF系列风流压力传感器系列风流压力传感器nGF100F(A)（瓦斯抽放管道负压）1、技术指标n测量范围：负压0～100KPa； n基本误差：≤3％； n信号输出： 1 mA～5mA 或200～1000Hz（线性对应负压0～100KPa）n显示方式：四位红色数码管，后三位显示测量值（KPa）； 左起第一位为功能位：1－调零，2－精度调节，3－量程设置n响应时间：≤30s；n信号带负载能力：0～400Ωn整机工作电压：13～24V DC（本安电源）n整机工作电流：<60mA，18V DCn安全特征：防爆标志 Exibd Ι（+150℃）n使用环境：0℃～40℃； 二、二、GF系列风流压力传感器系列风流压力传感器2、连接n1号口——电源正极，红色线；2号口——电源负极、信号，黑色线；n3号口——恒流或频率信号输出，黄色线；4号口（未用）——绿色线。
3、调校① 零点调节： 将负压传感头直接放置在空气中，通电预热20分钟，若读数不为零，则调零打开后盖，按“选择”键使小数码管显示为“1”，然后调节电位器P1，使大数码管显示为0.00，即可② 精度调节： 按遥控器上的“选择”键，使小数码管显示为“2”后再调；③ 量程设置： 设置值应与传感器的量程相对应，一般设为100 在传感器设置量程≤100时，分站相对应的输入口量程应设为100； 在传感器设置量程>100时，分站相对应的输入口量程应设为200； 三、三、KGU9901型液位传感器型液位传感器n液位（深）传感原理 三、三、KGU9901型液位传感器型液位传感器nKGU9901液位传感器1、技术指标n量程：0m～5m n信号输出：n0～5mAn频率型200～1000Hz 三、三、KGU9901型液位传感器型液位传感器nKGU9901液位传感器2、调校① 零点调节： 将传感器放在空气中，调W2电位器使传感器显示为零； 再调节W3电位器，使分站显示为零② 精度调节： 将传感器放在已知液体深度的位置，调节电位器W4使分站显示相应值此时再调整W1使传感器显示相应值。
注意：请保持传感器头的孔不被堵塞 四、电子皮带秤四、电子皮带秤 §2.7 烟雾传感器烟雾传感器 一、火灾探测器一、火灾探测器n感温型n感烟型 光电感烟型、电离感烟型n感光型n可燃气体型 二、烟雾传感器二、烟雾传感器 n烟雾粒径 二、烟雾传感器二、烟雾传感器 n烟雾粒径 二、烟雾传感器二、烟雾传感器 n烟雾粒径 1、光电感烟传感器、光电感烟传感器n工作原理 利用光的散射原理，检测火灾阴燃初期的可见烟雾粒子，当火灾烟雾粒子浓度超限时，感光元件接收烟雾粒子的散射光量增加而产生报警n特别适用于电气火灾的监测；n主光电室近红外发光二极管：断续发光0.1ms/3.5s；n感光元件：近红外光电池；n光透镜及遮光子：形成圆锥形光线；n放大、积分、开关、稳压等保护电路 1、光电感烟传感器、光电感烟传感器 2、电离感烟传感器、电离感烟传感器n工作原理n核辐射 放射性同位素在衰变过程中放射出α射线、β射线、γ射线和 X射线等射线的现象放射性同位素即称为放射源nα射线 α粒子实质是氦原子核，带2个单位的正电荷，一般具有40～100MeV的能量，从核内射出的速度为20km/s，在空气中的射程为几厘米到几十厘米；nα射线的电离效应 α射线通过物质（特别是气体）时，与物质分子或原子相互作用，使物质的轨道电子获得能量，脱离原子成为自由电子，同时产生带电正离子的现象。
2、电离感烟传感器、电离感烟传感器nKG8005亚微粒子烟雾传感器nAm241火警源Ⅱ型：检测源和补偿源标称强度185kBqn串接互补双电离室结构 检测电离室+补偿电离室；中间电极片输出检测信号n进气：无刷电机+气泵n过虑： 小旋风分离器+冲击淘析器，除尘效率：>10μm/94％；>5μm/78％；3μm/58％； 2、电离感烟传感器、电离感烟传感器1—上外罩：2—铭牌；3—补偿电离室；4—补偿源；5—电路板：6—电缆插头；7-补充接收电极；8—中间电极；9—检测源；10—绝缘环：11—集尘螺帽；12—冲击淘析器13—下外罩；14—检测电离室；15—吸气管；16—报警灯；17—中隔盘；18—压环；19—偏心轴；20—气泵；21—无刷电机；22—手把 2、电离感烟传感器、电离感烟传感器nKG8005亚微粒子烟雾传感器图 检测与补偿电离室的伏安特性 2、电离感烟传感器、电离感烟传感器nKG8005A亚微粒子烟雾传感器n主要技术指标：工作电压：9～24V DC响应时间：＜60s声光报警：输出信号：(无烟/有烟)1.0(4.0)/5.0(20.0)mA DC200/1000Hz可调继电器接点：(无烟/有烟)通(ON)/断(OFF) §2.8 开关量传感器开关量传感器 一、开关量传感原理一、开关量传感原理n开关量 设备开停、风门开闭、馈电开关状态、风筒开关； 电流电压控制、有烟无烟等。
n直接式 电流互感器、电压互感器n间接式n电磁感应原理、霍尔原理、测磁原理等 一、开关量传感原理一、开关量传感原理n电磁感应原理 测定机电设备供电电缆周围磁场的有无，来间接测定设备的开停状态 一、开关量传感原理一、开关量传感原理n霍尔原理原理 金属或半导体薄片的相对两侧面通以控制电流I，在薄片的垂直方向上加磁场B，则在薄片的另外两侧面间会产生大小与I和B乘积成比例的电动势UH霍尔效应示意图RH—霍尔常数， 取决于载流子密度；KH—霍尔片的灵敏度； 一、开关量传感原理一、开关量传感原理n霍尔元件 霍尔效应示意图1、1’—控制电极（激励电极）2、2’—霍尔电极；图 霍尔元件 二、二、GT-L(A)型设备开停传感器型设备开停传感器n工作原理：电磁感应1、技术指标：n电源电压：9～24V DCn工作方式：锁固吊挂于被测电缆上，连续工作n输出信号：1/5mA DC、±5mA DC；0～5V DC、无电位触点；n显示方式：电源指示：绿色灯；开停指示：红色灯； 二、二、GT-L(A)型设备开停传感器型设备开停传感器2、连接1号口——电源正极，红色线；2号口——电源负极、信号，黑色线；3号口——恒流或频率信号输出，白色线；4号口（未用）——绿色线。
3、调校① 灵敏度调节： 高：拨码1、2至OFF；适于负载电流5～10A的设备； 中：拨码1-ON、2-OFF；适于负载电流10～20A的设备； 低：拨码1-OFF、2-ON；适于负载电流>20A的设备；4、控制功能 三、三、GML(A)型风门开闭传感器型风门开闭传感器n工作原理 测磁原理：将舌簧或感磁元件固定于门框上，磁钢体安装在门上对应位置，当风门关闭时，舌簧闭合，电路接通；风门开时，电路断开；或感磁元件将磁场信号接收，经放大变换后进行指示和输出 三、三、GML(A)型风门开闭传感器型风门开闭传感器n技术指标n输出信号制：二线制1～5mA DC、四线制-5～5mA DC触 点 式：常开或常闭n传输距离：2kmn工作电压电流：9～24V DC 三、三、GML(A)型风门开闭传感器型风门开闭传感器图 KJ90监控系统分站二线制接法 第二章第二章 矿用传感器矿用传感器§2.1 传感器概述传感器概述§2.2 甲烷传感器甲烷传感器§2.3 一氧化碳传感器一氧化碳传感器§2.4 氧气传感器氧气传感器§2.5 温度传感器温度传感器§2.6 风速传感器风速传感器§2.7 风压传感器风压传感器§2.8 烟雾传感器烟雾传感器§2.9 开关量传感器开关量传感器 。