传感器技术在监测各类安全系统的应用

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1、摘要城市燃气管网纵横交错几乎分布于整个城市的地下，而管道泄漏检测液一直是国内外人们非常关注的一个重要问题，如果能够及时发现泄漏并确定泄漏位置就能有效地减小燃气泄露造成的危害，研究了应用管道泄漏时产生的负压波对泄漏进行检测与定位的原理，设计了用于负压波信号传感及采集的硬件电路，以及对泄漏点进行定位的上位工控机软件系统。将设计的软硬件系统用于充气管道泄漏实验，结果表明采用以上原理及方法可以比较准确的检测到管道的泄漏并对漏电进行定位。关键词：燃气管道；泄漏；定位；负压波；相关算法；传感器；敏感材料25前言能源，

2、交通，灾随着现代测量，控制和自动化技术的发展，传感器技术越来越受到人们的重视。特别是近年来由于科学技术，经济发展及生态平衡的需要，传感器在各个领域中的作用也日益显著。在工业生产自动化，害预测，安全防卫，环境保护，医疗卫生等方面所开发的各种传感器，不仅能代替人的五官功能，并且在检测人的五官所不能感受的参数方面创造了十分有利的条件。工业生产中，它起到了工业耳目的作用。例如，治金工业中连续铸造生产过程中的钢包液位检测，高炉铁水硫磷含量分析等方面就需要多种多样的传感器为操作人员提供可靠的数据。此外，用于工厂自动化

3、柔性制造系统（FMS）中的机械手或机器人可实现高精度在线实时测量，从而保证了产品的产量和质量。在微型计算机广为普及的今天，如果没有各种类型的传感器提供可靠，准确的信息，计算机控制就难以实现。因此，近几年来传感器技术的应用研究在许多工业发达的国家中已经得到普遍重视。25目录前言21传感器的基本知识61.1传感器的概念61.2传感器的分类61.2.1.按工作机理分类61.2.2.按被测量分类71.2.3.按敏感材料分类71.2.4.按能量材料分类71.2.5.其他分类法71.3传感器的基本特性71.3.1静态

4、特性81.3.2动态特性92传感器技术的基本知识与应用92.1传感器技术的概念92.2传感技术的应用102.3传感技术的技术特点152.3.1内容范围广且离散153正确使用传感器的一些问题与传感器的正确选用163.1传感器非线性处理方法163.1.1硬件线性化处理方法163.2.2软件线性方法174传感器的发展趋向174.1传感器的固态化174.2传感器的集成化和多功能化174.3传感器的图像化174.4传感器的智能化185燃气管道泄漏检测及定位技术的研究185.1燃气管道泄漏检测与定位原理185.1.1

5、负压波检测与定位原理185.1.2.负压波信号的特性及采集原理195.2燃气管道泄漏报警器分析205.3各人在燃气管道泄漏报警器上的改造236.结论26参考文献27251传感器的基本知识1.1传感器的概念传感器(transducer或sensor)是将各种非电量（包括物理量，化学量，生物量等）按一定规律转换成便于处理和传输的另一种物理量（一般为电量）的装置。过去人们习惯地把传感器仅作为测量工程的一部分加以研究，但是自60年代以来，随着材料科学的发展和固体物理效应的不断发现，目前传感器技术已形成了一个新型科

6、学技术领域，建立了一个完整的独立科学体系-----传感器工程学.1.2传感器的分类传感器的品种很多，原理各异，检测对象门类繁多，因此其分类方法甚繁，至今尚无统一规定。人们通常是站在不同角度，作突出来某一侧面来分类的。归纳起来有如下几种大家认可的分类法。1.2.1.按工作机理分类这种分类方法是以其工作原理划分，将物理，化学和生物等学科的原理，规律，效应作为分类的依据。按传感器的工作机理的不同，可分为结构型，物性型和复合型三大类。结构型传感器是利用物理学的定律等构成的，其性能与构成材料关系不大。这是一类其结构

7、的几何尺寸（如厚度，角度，位置等）在被测量作用下会发生变化，并可获得比例于被测非电量的电信号的敏感元器件或装置。例如用于测量压力位移，流量，温度的力平衡式，振弦式，电容式，电感式等传感器的均属该类。这类传感器开发得最早，至今仍然广泛应用于工业流程检测设备中。物性型传感器是利用物质的某种和某些客观属性构成的，其性能与构成材料的不同而有明显区别。这是一类由其构成材料的物理特性，化学特性或生物特性直接敏感于被测非电量，并可将被测非电量转换成信号的敏感元器件或装置。由于它的“敏感体”本来就是材料本身，故不存在显著

8、地结构特征，也无所谓“结构变化”，所以这类传感器通常具有响应快的特点；又因为它多以半导体为敏感材料，故易于集成化，小型化，智能化，显然，这对于与微型计算机接口是有利的。复合型传感器是指将中间转换环节与物性型敏感元件复合而成的传感器。之所以要采用中间环节，是因为在大量被测非电量中，只有少数25（如应变，光，磁，热，水分和某些气体）可直接利用某些敏感材料的物质特性转换成信号。所以为了增加非电量的测量种类，就必须将不能直接转换成电信