船舶大型柴油機所用到的傳感器種類及原理

1、船舶大型柴油機所用到的傳感器種類及原理【摘要】：船舶柴油機能夠根據(jù)環(huán)境、工況等的變化進行自我調(diào)節(jié)和控制，它主要通過各種傳感器來監(jiān)測當(dāng)前的運行參數(shù)。本文簡要介紹溫度傳感器、壓力傳感器和速度位置傳感器、電容式傳感器測量液位、電阻應(yīng)變式旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器。電容式傳感器測量液位采用差動電容差壓傳感器測量液體的壓力，利用液體的壓力公式計算液位，設(shè)計了一種便攜式低功耗液位儀。該儀器可以實現(xiàn)液位信號的采集和運算，同時還配有溫度檢測系統(tǒng)，通過軟件編程對液位進行溫度補償，同時計算出液位值。最后簡述了幾種常見的電阻應(yīng)變式旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器，對包括接觸式、非接觸式，可斷軸、不可斷軸，高轉(zhuǎn)速、低轉(zhuǎn)速等各種測量狀態(tài)下應(yīng)采取哪種

2、旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器進行測量及各種旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器的優(yōu)缺點都進行了詳細的分析。關(guān)鍵詞：船舶柴油機；溫度傳感器；壓力傳感器；速度位置傳感器電容式傳感器測量液位；電阻應(yīng)變式旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器Abstract:Marinedieselenginecanbeenvironmental,suchaschangesinworkingconditionsforself-regulationandcontrol,itismainlythroughavarietyofsensorstomonitorthecurrentoperatingparameters.Thispaperintroducesthetemperature

3、sensor,pressuresensorandspeedpositionsensors,capacitivesensorsmeasureliquidlevel,resistancestrainrotarytorquesensors.Capacitiveliquidlevelsensorusingdifferentialcapacitivedifferentialpressuresensortomeasuretheliquidpressure,thepressureoftheliquidformulalevel,low-powerdesignofaportableliquidlevelmete

4、r.Theinstrumentcanachievelevelsignalacquisitionandoperation,andcomeswithtemperaturedetectionsystem,bysoftwareprogrammingthetemperaturecompensationoftheliquid,whilethevaluecalculatedlevel.Theapplicationoftheseveralcommonresistancestrainrotarytorquesensors,andincludecontact,non-contact,canbebrokenshaf

5、t,notoff-axis,highspeed,lowspeedandothermeasurementswhichshouldbetakenundertorsionmomentofthesensorsandtheadvantagesanddisadvantagesofvariousrotarytorquesensorshavecarriedoutadetailedanalysis.Keywords:Marinedieselengine;temperaturesensor;pressuresensor;speedpositionsensorCapacitiveliquidlevelsensor;

6、resistancestrainrotarytorquesensorZS系列電感式轉(zhuǎn)速傳感器:y產(chǎn)品ID:858產(chǎn)品類型：振動速度傳感器型號：ZS系列品牌：中航科技特點ZS系列電感式轉(zhuǎn)速傳感器采用一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計，內(nèi)藏高精密電子電路，靈敏度高、安裝距離遠、使用方便。可以像電渦流傳感器一樣安裝使用，而無需更改測量齒盤的結(jié)構(gòu)。同時具有光電式傳感器的價格低廉的特性和電渦流傳感器的抗惡劣環(huán)境干擾的特點！可以廣泛應(yīng)用于各種轉(zhuǎn)速測量的工業(yè)現(xiàn)場、也可以作為接近開關(guān)使用！主要技術(shù)指標供電電源：530VDC;工作溫度范圍：-2585C；頻率響應(yīng)：05KHz;輸出信號：脈沖信號；輸出信號幅度：與供電電源相同；外形結(jié)

7、構(gòu)尺寸：l8x50(mm);出線方式：三線制；選型指南：ZS-AXX-BXX-CXX-DXXAXX:感應(yīng)距離04=4mm08=8mmCXX:01三線制02二線制BXX:電纜長度DXX:螺紋規(guī)格0l=1米05=5米。10M10X116M16X1接線方式電感式接近開關(guān)屬于一種有開關(guān)量輸出的位置傳感器，它由LC高頻振蕩器和放人處理電路組成，利用金屬物體在接近這個能產(chǎn)生電磁場的振蕩感應(yīng)頭時，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。這個渦流反作用于接近開關(guān)，使接近開關(guān)振蕩能力衰減，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化，由此識別出有無金屬物體接近，進而控制開關(guān)的通或斷。這種接近開關(guān)所能檢測的物體必須是金屬物體。1、援檢測距離：動作距離是指

8、檢測體按一定方式移動時，從基準位置(接近開關(guān)的感應(yīng)表面)到開關(guān)動作時測得的基準位置到檢測面的空間距離。額定動作距離指接近開關(guān)動作距離的標稱值。2、援設(shè)定距離：接近開關(guān)在實際工作中整定的距離，一般為額定動作距離的0.8倍3、援回差值：動作距離與復(fù)位距離之間的絕對值。4、援標準檢測體：可使接近開關(guān)作比較的金屬檢測體。本廠所采用的檢測體為正方形的A3鋼，厚度為1mm,所采用的邊長是接近開關(guān)檢測面的2.5倍。輸出狀態(tài)：分常開和常閉。當(dāng)無檢測物體時，常開型的接近開關(guān)所接通的負載，由于接近開關(guān)內(nèi)部的輸出晶體管的截止而不工作，當(dāng)檢測到物體時，晶體管導(dǎo)通，負載得電工作。輸出形式：分NPN二線，NPN三線，NP

9、N四線，PNP二線，PNP三線，PNP四線,DC二線，AC二線，AC五線（自帶繼電器）等幾種常用的形式輸出。工作原理：電感式接近開關(guān)屬于一種有開關(guān)量輸出的位置傳感器，它由1C高頻振蕩器和放人處理電路組成利用金屬物體在接近這個能產(chǎn)生電磁場的振蕩感應(yīng)頭時，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。這個渦流反作用于接近開關(guān)，使接近開關(guān)振蕩能力衰減，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化，由此識別出有五金屬物體接近，進而控制開關(guān)的通或斷。這種接近開關(guān)所能檢測的物體必須是金屬物體。60-12速度傳感器：工作原理：皮帶秤60-12型速度傳感器直接連接在從動滾筒或大直徑滾筒上，這樣保證能和皮帶可靠地接觸，消除皮帶打滑等因素對速度傳感器產(chǎn)生的不良

10、影響。速度傳感器為無碳刷式交流脈沖發(fā)生器，它發(fā)出一系列脈沖，每個脈沖代表皮帶行程的一個單位，脈沖頻率和皮帶速度成正比。連接在專用的測速滾筒上，可消除皮帶打滑產(chǎn)生的速度誤差，鑄鋁外殼，具有良好的屏蔽性、封閉性，適用于戶外安裝，無碳刷式交流脈沖發(fā)生器，不需調(diào)整、校準，免維修。MBS4701壓力變送器TheintrinsicallysafepressuretransmitterMBS4701isdesignedforuseinhazardousenvironments,andoffersareliablepressuremeasurement,eveninharshandrequiringappli

11、cations.TheflexiblepressuretransmitterprogrammeisEExiaIICT6explosionprotectedaccordingtoATEX100aandcoversa4-20mAoutputsignal,absoluteandgauge(relative)versions,measuringrangesfrom0-1to0-600bar,zeropointandspanadjustment,plugconnectionandawiderangeofpressureconnections.Excellentvibrationstability,rob

12、ustconstruction,ahighdegreeofEMC/EMIprotectionandahighoperatingtemperature,equipthepressuretransmittertomeetthemoststringentindustrialrequirements. 4-20mAoutputsignal Measuringrange0-600bar Operatingtemperaturedependingonelectricalconnection Withzeropoint&spanadjustment ExII1GEExiaIICT4-T6incomp

13、liancewithATEX100a Applicableinpotentiallyexplosiveatmosphere:Zone0,Zone1andZone2(gasesandvapourMBS4701SZCB-01智能轉(zhuǎn)速傳感器工作原理：使用時應(yīng)在被測量轉(zhuǎn)速的軸上裝一齒輪（正、斜齒輪或帶槽圓盤都可以）將傳感器安裝在支架上，調(diào)整傳感器與齒輪頂之間隙為1mm左右。當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時帶動齒輪旋轉(zhuǎn)，根據(jù)電磁感應(yīng)的原理在傳感器內(nèi)部線圈的兩端產(chǎn)生一個脈沖信號，軸轉(zhuǎn)動一圈時就產(chǎn)生在Z個電壓脈沖信號，根據(jù)下式：F=（n/60）Z<式中：F為頻率Hz/秒n為被測軸轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)/分Z為齒輪齒數(shù)當(dāng)齒輪齒數(shù)為60時，就

14、把軸的每分種轉(zhuǎn)數(shù)n轉(zhuǎn)化成頻率為F的電壓脈沖信號，將此信號送到SZC系列智能轉(zhuǎn)速表中，就可以反應(yīng)出軸的轉(zhuǎn)速溫度傳感器-AD590舄ho3集成實質(zhì)上是一種半導(dǎo)體集成電路，它是利用晶體管的b-e結(jié)壓降的不飽和值VBE與熱力學(xué)溫度T和通過發(fā)射極電流I的下述關(guān)系實現(xiàn)對溫度的檢測：式中，K波爾茲常數(shù)；q電子電荷絕對值。集成具有線性好、精度適中、靈敏度高、體積小、使用方便等優(yōu)點，得到廣泛應(yīng)用。集成的輸出形式分為電壓輸出和電流輸出兩種。電壓輸出型的靈敏度一般為10mV/K,溫度0c時輸出為0,溫度25c時輸出2.982V。電流輸出型的靈敏度一般為1mA/K。AD590是美國模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電

15、流源。它的主要特性如下：1、流過器件的電流（mA）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（開爾文）度數(shù)，即：mA/K式中：一流過器件（AD590）的電流，單位為mA;T一熱力學(xué)溫度，單位為Ko2、AD590的測溫范圍為-55C150C。3、AD590的電源電壓范圍為4V30V。電源電壓可在4V6V范圍變化，電流變化1mA,相當(dāng)于溫度變化1K。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會被損壞。4、輸出電阻為710MW。溫度傳感器船舶柴油發(fā)電機上用的溫度傳器為二線式敏溫度傳感器，其外形如圖2所示。隨著溫度的升高，熱敏電阻的阻值降低，正常情況下阻值在500。40k。之間變化，表1所示

16、為一個典型的康明斯溫度傳感器參數(shù)，具體參數(shù)值請參照隨電路圖提供的傳感器技術(shù)參數(shù)表。圖3為溫度傳感器的工作原理圖。隨著溫度的升高，熱敏電阻值降低，從而使信號電壓降低，根據(jù)溫度傳感器的工作原理，可以用檢查熱敏電阻阻值的方法檢查溫度傳感器，通過對比實際測量所得的電阻值和參數(shù)表中的電阻值，來判斷溫度傳感器是否正常。BB2通質(zhì),號魯夕卜膨圖3溫度傳感器工作原理圖具體的測量方法是：先把傳感器從線路中斷開（即拔下接線插頭）；用萬用表測量傳感器當(dāng)前溫度下的電阻值。這樣把測得的電阻值與各發(fā)電機廠所給出的技術(shù)參數(shù)規(guī)范相比較，即可判斷該溫度傳感器是否工作正常。發(fā)電機上使用的溫度傳感器通常包括冷卻液溫度傳感器、進氣溫

17、度傳感器、燃油溫度傳感器、機油溫度傳感器，以及在某些情況下由OEMI供的溫度傳感器等。需要指出的是，溫度傳感器有時會跟壓力傳感器集成到一起形成一個復(fù)合傳感器，此時溫度傳感器的工作原理和檢查方式均沒有變化。復(fù)合傳感器的優(yōu)點在于可以減少系統(tǒng)零數(shù)量，同時也使發(fā)動機線束更簡單。電容式傳感器測量液位電容式油位傳感器，是為鐵路機車、汽車油箱、油罐車、油庫等油位的精確測量而量身定做的專用儀表，采用先進的電容傳感器采集電路結(jié)合16位單片機進行信號處理，精度可達0.2%。整機無任何可動或彈性部件，耐沖擊、安裝方便、可靠性高、精度高、性能價格比好?？砂惭b在各種場合對汽油、柴油、各種液壓油等油位進行準確的測控。產(chǎn)品

18、核心部件采用先進的射頻電容檢測電路經(jīng)過16位單片機經(jīng)過精確的溫度補償和線性修正，轉(zhuǎn)化成標準電信號（一般為420mA）?？蛇xHART、CANBUS、485通訊協(xié)議進行系統(tǒng)組態(tài)。全系列變送器都具有自校準功能，用戶可通過兩個按鍵或兩根引線進行“零點”、“量程”自動校準，以適應(yīng)各種復(fù)雜場所的不同要求。結(jié)構(gòu)簡單，無任何可動或彈性元部件，因此可靠性極高，維護量極少。一般情況下，不必進行維修。調(diào)整方便，完全智能化?！傲泓c”與“量程”僅需用磁性筆輕點一下即可。精確的溫度補償，消除了油介質(zhì)因熱脹冷縮引起的誤差?？捎糜诟邷赜臀粶y量，且測量值不受被測液體的溫度、比重及容器的形狀、壓力影響。輸出信號具有一定的阻尼時間

19、，消除了因振動、顛簸引起的數(shù)據(jù)波動。完善的過流、過壓、電源極性保護。三、工作原理：電容式油位傳感器的傳感部分是一個同軸的容器，當(dāng)油進入容器后引起傳感器殼體和感應(yīng)電極之間電容量的變化，這個變化量通過電路的轉(zhuǎn)換并進行精確的線性和溫度補償，輸出420mA標準信號供給顯示儀表。營山電疆4加/，出電£鐘1MIOKBSKrIYMim四、性能指標:檢測范圍：10-2000mm承壓范圍：-0.1MPa5MPa 探極耐溫：-50200c 環(huán)境溫度：-2070c 輸出信號：420mA 供電電源：DC1228V（典型值24VDC） 固定方式:螺紋安裝M16X1五、安裝與調(diào)試：1、傳感器為標準二線制儀表，電

20、源（信號）線應(yīng)使用屏蔽線或兩根紐在一起的雙絞線，盡量不要與其它電線一起通過線管或明線槽，也不可在大功率設(shè)備附近穿過。2、本產(chǎn)品在出廠時已經(jīng)校準，可適合大多數(shù)不導(dǎo)電的液體。若需要現(xiàn)場調(diào)整可采取以下方法：現(xiàn)場調(diào)零-當(dāng)油位處于下限時，用磁性筆斷續(xù)接觸黑色殼體上的“零點”部位，直到輸出電流調(diào)整到4mA現(xiàn)場調(diào)滿當(dāng)油位處于上限時，用磁性筆斷續(xù)接觸黑色殼體上的“滿點”部位，直到輸出電流調(diào)整到20mA量程FS-SLC002系列拉壓式負荷傳感器FS-SLC00臻列拉壓式負荷傳感器一、產(chǎn)品概述單柱式拉壓兩用型負荷傳感器。雖然型面高度較一般的傳感器高，但這種單柱式結(jié)構(gòu)可以做到大量程，傳感器接線及安裝較其他傳感器簡單

21、，由于采用非線性補償技術(shù)使得傳感器仍然滿足高精度的要求。是10t以上大量程拉壓兩用型負荷傳感器的最佳選擇。二、主要特點拉壓兩用負荷傳感器測量精度高，穩(wěn)定性好10t以上大量程拉壓傳感器的最佳選擇三、主要技術(shù)指標量程：10t,20t,30t,50t（大量程可以定做）綜合精度：0.02、0.03、0.05%FS工作溫度范圍：-4080c（常溫型）激勵電壓范圍：512VDC安全過載：150%FS安全側(cè)載：30%FS輸入阻抗：450±4.5。輸出阻抗：350±2Q工作原理：傳感器扭矩測量采用應(yīng)變電測技術(shù)。在彈性軸上粘貼應(yīng)變計組成測量電橋，當(dāng)彈性軸受扭矩產(chǎn)生微小變形后引起電橋電阻值變化

22、，應(yīng)變電橋電阻的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕淖兓瘡亩鴮崿F(xiàn)扭矩測量。下面為扭矩測量的主要工作原理框圖，由于采用了能源與信號的無接觸傳輸，完美的解決了旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的扭矩測量。當(dāng)測速碼盤連續(xù)旋轉(zhuǎn)時，通過光電開關(guān)輸出脈沖信號，根據(jù)碼盤的齒數(shù)和輸出信號的頻率，即可計算出對應(yīng)的轉(zhuǎn)速。發(fā)展方向：傳感器傳感器技術(shù)是實現(xiàn)自動控制、自動調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是機電一體化系統(tǒng)不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)之一，其水平高低在很大程度上影響和決定著系統(tǒng)的功能；其水平越高，系統(tǒng)的自動化程度就越高。我國傳感器的研究主要集中在專業(yè)研究所和大學(xué)，始于20世紀80年代，目前，我國我位移傳感器、稱重傳感器、壓力傳感器已經(jīng)趨向成熟，但其它傳感技術(shù)與國外先進技術(shù)

23、相比，我們還有較大差距，主要表現(xiàn)在：(1)先進的計算、模擬和設(shè)計方法；(2)先進的微機械加工技術(shù)與設(shè)備；(3)先進的封裝技術(shù)與設(shè)備；(4)可靠性技術(shù)研究等方面。因此，必須加強技術(shù)研究和引進先進設(shè)備，以提高整體水平。傳感器技術(shù)今后的發(fā)展方向可有幾方面：1 .加速開發(fā)新型敏感材料：通過微電子、光電子、生物化學(xué)、信息處理等各種學(xué)科，各種新技術(shù)的互相滲透和綜合利用，可望研制出一批基于新型敏感材料的先進傳感器。2 .向高精度發(fā)展：研制出靈敏度高、精確度高、響應(yīng)速度快、互換性好的新型傳感器以確保生產(chǎn)自動化的可靠性。3 .向微型化發(fā)展：通過發(fā)展新的材料及加工技術(shù)實現(xiàn)傳感器微型化將是近十年研究的熱點。4 .向

24、智能化數(shù)字化發(fā)展：隨著現(xiàn)代化的發(fā)展，傳感器的功能已突破傳統(tǒng)的功能，其輸出不再是一個單一的模擬信號(如0-10mV),而是經(jīng)過微電腦處理好后的數(shù)字信號，有點甚至帶有控制功能，即智能傳感器。5 .向微功耗及無源化發(fā)展：傳感器一般都是非電量向電量的轉(zhuǎn)化，工作時離不開電源,開發(fā)微功耗的傳感器及無源傳感器是必然的發(fā)展方向。傳感器技術(shù)是實現(xiàn)自動控制、自動調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是機電一體化系統(tǒng)不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)之一，其水平高低在很大程度上影響和決定著系統(tǒng)的功能；其水平越高，系統(tǒng)的自動化程度就越高。我國傳感器的研究主要集中在專業(yè)研究所和大學(xué)，始于20世紀80年代，目前，我國我位移傳感器、稱重傳感器、壓力傳感器已經(jīng)趨向成熟，但其它傳感技術(shù)與國外先進技術(shù)相比，我們還有較大差距，主要表現(xiàn)在：(1)先進的計算、模擬和設(shè)計方法；(2)先進的微機械加工技術(shù)與設(shè)備；(3)先進的封裝技術(shù)與設(shè)備；(4)可靠性技術(shù)研究等方面。因此，必須加強技術(shù)研究和引進先進設(shè)備，以提高整體水平。傳感器技術(shù)今后的發(fā)展方向可有幾方面：1 .加速開發(fā)新型敏感材料：通過微電子、光電子、生物化學(xué)、信息處理等各種學(xué)科，各種新技術(shù)的互相滲透和綜合利用，可望研制出一批基于新型敏感材料的先進傳感器。2 .向高精度發(fā)展：研制出靈敏度高、精確度高、響應(yīng)速度快、互換性好的新型傳感器以確保生產(chǎn)自