船舶大型柴油機(jī)所用到的傳感器種類及原理

1、船舶大型柴油機(jī)所用到的傳感器種類及原理【摘要】：船舶柴油機(jī)能夠根據(jù)環(huán)境、工況等的變化進(jìn)行自我調(diào)節(jié)和控制，它主要通過各種傳感器來監(jiān)測(cè)當(dāng)前的運(yùn)行參數(shù)。本文簡(jiǎn)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(cè)量液位、電阻應(yīng)變式旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器。電容式傳感器測(cè)量液位采用差動(dòng)電容差壓傳感器測(cè)量液體的壓力，利用液體的壓力公式計(jì)算液位，設(shè)計(jì)了一種便攜式低功耗液位儀。該儀器可以實(shí)現(xiàn)液位信號(hào)的采集和運(yùn)算，同時(shí)還配有溫度檢測(cè)系統(tǒng)，通過軟件編程對(duì)液位進(jìn)行溫度補(bǔ)償，同時(shí)計(jì)算出液位值。最后簡(jiǎn)述了幾種常見的電阻應(yīng)變式旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器，對(duì)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(cè)量狀態(tài)下應(yīng)采取哪種

2、旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器進(jìn)行測(cè)量及各種旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)都進(jìn)行了詳細(xì)的分析。關(guān)鍵詞：船舶柴油機(jī)；溫度傳感器；壓力傳感器；速度位置傳感器電容式傳感器測(cè)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(dòng)速度傳感器型號(hào)：ZS系列品牌：中航科技特點(diǎn)ZS系列電感式轉(zhuǎn)速傳感器采用一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，內(nèi)藏高精密電子電路，靈敏度高、安裝距離遠(yuǎn)、使用方便?？梢韵耠姕u流傳感器一樣安裝使用，而無需更改測(cè)量齒盤的結(jié)構(gòu)。同時(shí)具有光電式傳感器的價(jià)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(diǎn)！可以廣泛應(yīng)用于各種轉(zhuǎn)速測(cè)量的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)、也可以作為接近開關(guān)使用！主要技術(shù)指標(biāo)供電電源：530VDC;工作溫度范圍：-2585C；頻率響應(yīng)：05KHz;輸出信號(hào)：脈沖信號(hào)；輸出信號(hào)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(zhǎng)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(gè)能產(chǎn)生電磁場(chǎng)的振蕩感應(yīng)頭時(shí)，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。這個(gè)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(shí)別出有無金屬物體接近，進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。這種接近開關(guān)所能檢測(cè)的物體必須是金屬物體。1、援檢測(cè)距離：動(dòng)作距離是指

8、檢測(cè)體按一定方式移動(dòng)時(shí)，從基準(zhǔn)位置(接近開關(guān)的感應(yīng)表面)到開關(guān)動(dòng)作時(shí)測(cè)得的基準(zhǔn)位置到檢測(cè)面的空間距離。額定動(dòng)作距離指接近開關(guān)動(dòng)作距離的標(biāo)稱值。2、援設(shè)定距離：接近開關(guān)在實(shí)際工作中整定的距離，一般為額定動(dòng)作距離的0.8倍3、援回差值：動(dòng)作距離與復(fù)位距離之間的絕對(duì)值。4、援標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)體：可使接近開關(guān)作比較的金屬檢測(cè)體。本廠所采用的檢測(cè)體為正方形的A3鋼，厚度為1mm,所采用的邊長(zhǎng)是接近開關(guān)檢測(cè)面的2.5倍。輸出狀態(tài)：分常開和常閉。當(dāng)無檢測(cè)物體時(shí)，常開型的接近開關(guān)所接通的負(fù)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(cè)到物體時(shí)，晶體管導(dǎo)通，負(fù)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(gè)能產(chǎn)生電磁場(chǎng)的振蕩感應(yīng)頭時(shí)，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。這個(gè)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(shí)別出有五金屬物體接近，進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。這種接近開關(guān)所能檢測(cè)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(dòng)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(duì)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(gè)脈沖代表皮帶行程的一個(gè)單位，脈沖頻率和皮帶速度成正比。連接在專用的測(cè)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(zhǔn)，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(shí)應(yīng)在被測(cè)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(shí)帶動(dòng)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(gè)脈沖信號(hào)，軸轉(zhuǎn)動(dòng)一圈時(shí)就產(chǎn)生在Z個(gè)電壓脈沖信號(hào)，根據(jù)下式：F=（n/60）Z<式中：F為頻率Hz/秒n為被測(cè)軸轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)/分Z為齒輪齒數(shù)當(dāng)齒輪齒數(shù)為60時(shí)，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(hào)，將此信號(hào)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(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的檢測(cè)：式中，K波爾茲常數(shù)；q電子電荷絕對(duì)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(diǎn)，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(shí)輸出為0,溫度25c時(shí)輸出2.982V。電流輸出型的靈敏度一般為1mA/K。AD590是美國(guó)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(cè)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(huì)被損壞。4、輸出電阻為710MW。溫度傳感器船舶柴油發(fā)電機(jī)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(gè)典型的康明斯溫度傳感器參數(shù)，具體參數(shù)值請(qǐng)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(hào)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(duì)比實(shí)際測(cè)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(hào)魯夕卜膨圖3溫度傳感器工作原理圖具體的測(cè)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(cè)量傳感器當(dāng)前溫度下的電阻值。這樣把測(cè)得的電阻值與各發(fā)電機(jī)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(jī)上使用的溫度傳感器通常包括冷卻液溫度傳感器、進(jìn)氣溫

17、度傳感器、燃油溫度傳感器、機(jī)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(shí)會(huì)跟壓力傳感器集成到一起形成一個(gè)復(fù)合傳感器，此時(shí)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(diǎn)在于可以減少系統(tǒng)零數(shù)量，同時(shí)也使發(fā)動(dòng)機(jī)線束更簡(jiǎn)單。電容式傳感器測(cè)量液位電容式油位傳感器，是為鐵路機(jī)車、汽車油箱、油罐車、油庫等油位的精確測(cè)量而量身定做的專用儀表，采用先進(jìn)的電容傳感器采集電路結(jié)合16位單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理，精度可達(dá)0.2%。整機(jī)無任何可動(dòng)或彈性部件，耐沖擊、安裝方便、可靠性高、精度高、性能價(jià)格比好?？砂惭b在各種場(chǎng)合對(duì)汽油、柴油、各種液壓油等油位進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)控。產(chǎn)品

18、核心部件采用先進(jìn)的射頻電容檢測(cè)電路經(jīng)過16位單片機(jī)經(jīng)過精確的溫度補(bǔ)償和線性修正，轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)（一般為420mA）?？蛇xHART、CANBUS、485通訊協(xié)議進(jìn)行系統(tǒng)組態(tài)。全系列變送器都具有自校準(zhǔn)功能，用戶可通過兩個(gè)按鍵或兩根引線進(jìn)行“零點(diǎn)”、“量程”自動(dòng)校準(zhǔn)，以適應(yīng)各種復(fù)雜場(chǎng)所的不同要求。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無任何可動(dòng)或彈性元部件，因此可靠性極高，維護(hù)量極少。一般情況下，不必進(jìn)行維修。調(diào)整方便，完全智能化?！傲泓c(diǎn)”與“量程”僅需用磁性筆輕點(diǎn)一下即可。精確的溫度補(bǔ)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(cè)量，且測(cè)量值不受被測(cè)液體的溫度、比重及容器的形狀、壓力影響。輸出信號(hào)具有一定的阻尼時(shí)間

19、，消除了因振動(dòng)、顛簸引起的數(shù)據(jù)波動(dòng)。完善的過流、過壓、電源極性保護(hù)。三、工作原理：電容式油位傳感器的傳感部分是一個(gè)同軸的容器，當(dāng)油進(jìn)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(gè)變化量通過電路的轉(zhuǎn)換并進(jìn)行精確的線性和溫度補(bǔ)償，輸出420mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)供給顯示儀表。營(yíng)山電疆4加/，出電£鐘1MIOKBSKrIYMim四、性能指標(biāo):檢測(cè)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(hào)：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(biāo)準(zhǔn)二線制儀表，電

20、源（信號(hào)）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(shí)已經(jīng)校準(zhǔn)，可適合大多數(shù)不導(dǎo)電的液體。若需要現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整可采取以下方法：現(xiàn)場(chǎng)調(diào)零-當(dāng)油位處于下限時(shí)，用磁性筆斷續(xù)接觸黑色殼體上的“零點(diǎn)”部位，直到輸出電流調(diào)整到4mA現(xiàn)場(chǎng)調(diào)滿當(dāng)油位處于上限時(shí)，用磁性筆斷續(xù)接觸黑色殼體上的“滿點(diǎn)”部位，直到輸出電流調(diào)整到20mA量程FS-SLC002系列拉壓式負(fù)荷傳感器FS-SLC00臻列拉壓式負(fù)荷傳感器一、產(chǎn)品概述單柱式拉壓兩用型負(fù)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(jiǎn)單

21、，由于采用非線性補(bǔ)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(fù)荷傳感器的最佳選擇。二、主要特點(diǎn)拉壓兩用負(fù)荷傳感器測(cè)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(biāo)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(lì)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(cè)量采用應(yīng)變電測(cè)技術(shù)。在彈性軸上粘貼應(yīng)變計(jì)組成測(cè)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?hào)的變化從而實(shí)現(xiàn)扭矩測(cè)量。下面為扭矩測(cè)量的主要工作原理框圖，由于采用了能源與信號(hào)的無接觸傳輸，完美的解決了旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的扭矩測(cè)量。當(dāng)測(cè)速碼盤連續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過光電開關(guān)輸出脈沖信號(hào)，根據(jù)碼盤的齒數(shù)和輸出信號(hào)的頻率，即可計(jì)算出對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速。發(fā)展方向：傳感器傳感器技術(shù)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是機(jī)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(dòng)化程度就越高。我國(guó)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(jì)80年代，目前，我國(guó)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(guó)外先進(jìn)技術(shù)

23、相比，我們還有較大差距，主要表現(xiàn)在：(1)先進(jìn)的計(jì)算、模擬和設(shè)計(jì)方法；(2)先進(jìn)的微機(jī)械加工技術(shù)與設(shè)備；(3)先進(jìn)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(qiáng)技術(shù)研究和引進(jìn)先進(jìn)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(jìn)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(dòng)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(shí)現(xiàn)傳感器微型化將是近十年研究的熱點(diǎn)。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(gè)單一的模擬信號(hào)(如0-10mV),而是經(jīng)過微電腦處理好后的數(shù)字信號(hào)，有點(diǎn)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(shí)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是機(jī)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(dòng)化程度就越高。我國(guó)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(jì)80年代，目前，我國(guó)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(guó)外先進(jìn)技術(shù)相比，我們還有較大差距，主要表現(xiàn)在：(1)先進(jìn)的計(jì)算、模擬和設(shè)計(jì)方法；(2)先進(jìn)的微機(jī)械加工技術(shù)與設(shè)備；(3)先進(jìn)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(qiáng)技術(shù)研究和引進(jìn)先進(jìn)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(jìn)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