第二讲矿用传感器陈华勤.ppt

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1、煤矿安全监控系统传感器技术陈华勤一、传感器的组成敏感元件（又称预变换器）：是用来感受被测物理量，并将它预先变换成为另一种形式的物理量的器件。转换元件：是将经预变换的非电信号变换为电信号的器件。信号处理电路：是将转换元件输出的电信号放大或处理为便于显示、记录、控制、传输的信号。二传感器类型甲烷、CO、O2、H2S等气体浓度传感器；速度、位移、压力、温度、电流、电压、流量等参数传感器；开闭、位置等状态传感器三甲烷浓度传感器介绍1.载体热催化传感器：简单实用、价格低廉：2200元以内，目前国内甲烷检测的主流；但量程小：0-4%，寿命短：约1年，调校期短：15天，反应慢：30S，且易发生

2、H2S和高浓度甲烷中毒。系列催化元件催化燃烧原理甲烷等可燃气体在一定温度条件下，在催化剂（铂、铑、钯）等催化作用下，进行无焰燃烧，在一定的浓度范围内，定量的甲烷燃烧放出定量的热，生成二氧化碳和水。释放出的热量Q使元件的温度上升，造成铂丝的阻值变化。铂丝的电阻在0～630.74℃范围内与甲烷可燃气体浓度成正比。热催化元件纯铂丝热催化元件的结构如下图所示。元件仅有一个纯铂丝螺旋圈，结构简单，制造容易。载体热催化元件是目前使用最广泛的一种催化元件：由铂丝线圈、载体和催化剂组成。2.光干涉传感器：光电转换技术没有突破。热导传感器，测量范围0～100％，但只有在8～60CH4％范围内满足精

3、度要求，通常用作高浓度段瓦斯的测量；测值受环境温度影响大，不易补偿；红外传感器，测量范围可达0-100%，寿命5-8年，调校期12月以上，反应时间15S以内，价格8000元以内。英国E2V的红外气体传感头中国重庆院红外气体传感头1、KG9701低浓度甲烷传感器2、KG9001B高低浓度甲烷传感器四.甲烷传感器校验KG9701型低浓度甲烷传感器结构示意图KG9701低浓度甲烷传感器主要技术指标(1)工作温度：0℃～40℃。(2)相对湿度：≤98％。(3)大气压力：86kPa～110kPa：(4)风速：0m/s～8m/s。(5)矿井环境中的（H2S）气体浓度：<6×10-6。(6)防

4、爆类型：矿用本安兼隔爆型。(7)防爆标志：ExibdⅠ。(8)整机工作电压：(12--24)VDC(本安电源)。(9)整机工作电流：≤100mA。(10)测量范围：0％CH4～4.00％CH4。(11)显示定义：左起第一位功能显示含义如下：1—调零；2—灵敏度调节；3—调报警点；4—调断电点；5—自检。后3位：测量值显示(单位：％)。(12)报警方式：二极管间歇式声光报警；声音强度≥80dB；光强：能见度>20m，(13)报警点设置：0.50％CH4～2.50％CH4连续可调，(14)断电信号点设置：0.50％CH4、0.75％CH4、1.00％CH4、1.25％CH4、1.50

5、％CH4；相应的复电点设置：0.40％CH4、0.65％CH4、0.90％CH4、1.15％CH4、1.40％CH4。(15)检测响应速度：≤30s。1)零点调校在各种不同的情况下，甲烷传感器的电气特性会有一些变化，这种变化会导致传感器零点漂移，影响监测数据。调校时按要求正确连接好传感器，接通电源，使甲烷传感器进入正常的工作状态，预热20min后。在新鲜空气中观察甲烷传感器显示窗内的LED数字显示是否为零．若有偏差，应将配套遥控器对准甲烷传感器显示窗，轻轻按动遥控器的“选择’键．使显示窗内的小数码管显示“l”，然后再通过按动遥控器的“上升”键和“下降”键。使甲烷传感器的显示为零。

6、即可完成甲烷传感器的校零工作。2)精度调校当甲烷传感器在瓦斯环境工作一段时问以后，催化元件会因化学反应而出现变化，影响测量精确度。调校时在完成甲烷传感器的电气零点调节后，第二步是甲烷传感器的精度调校，具体方法是：旋开甲烷传感器热催化元件室顶部的防尘罩，将通气罩插入并罩住甲烷传感器元件粉末冶金气室的外部。然后通入浓度约为2.0％CH4的标准瓦斯气体，通气流量控制在200mL／min。此时，甲烷传感器显示窗内的数字显示应与通往的瓦斯气体浓度值相同。若有偏差，则将遥控器对准传感器显示窗，轻轻按动遥控器上的“选择”键，使显示窗内的小数码管显示“2”，然后再根据需要分别按动遥控器的“上升”

7、键或“下降”键。直至显示窗内的显示值与实际通入的瓦斯气体浓度值相同为止。3)报警值设定根据传感器不同的安装地点，当甲烷浓度达到规定值时，必须报警，详见表1-1。要实现此功能首先使传感器进入正常工作状态，然后将遥控器对准甲烷传感器显示窗，轻轻按动遥控器上的“选择”键，使显示窗内的小数码管显示“3”。然后再根据需要分别按动摇控器的“上升”键或“下降”键，将显示窗内的数字(即报警点)调节为所需要的数值即可完成本传感器报警值的设定。甲烷传感器报警值的允许范围为：0.50％CH4～2.50