傳感器在實(shí)際應(yīng)用中的問題探討獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

傳感器在實(shí)際應(yīng)用中的問題探討獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

摘

要：近些年，我國的科學(xué)技術(shù)水平不斷進(jìn)步。其中，傳感器做為電力電子應(yīng)用中電流、電壓測量的核心器件，如何準(zhǔn)確理解其特性，并合理使用成為實(shí)際應(yīng)用中的關(guān)鍵。本文就傳感器在實(shí)際應(yīng)用的存在的問題從多方面進(jìn)行了探討，并給出了合理的建議，以保障傳感器和整個(gè)電力電子系統(tǒng)處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：電力電子系統(tǒng);傳感器;電壓測量;電流測量

引言

隨著機(jī)電一體化系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展，傳感器技術(shù)使用有利于整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量提升。在實(shí)際運(yùn)行之中，如果沒有傳感器，就無法對系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測，進(jìn)而無法獲取對應(yīng)信息，就無法對系統(tǒng)信息進(jìn)行有效控制和處理。

1傳感器實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)考慮的問題

1.1傳感器安裝與固定

傳感器分兩種固定方式：PCB和盤式安裝。（1）PCB安裝方式通常PCB安裝的傳感器原邊測量信號(hào)比較小。傳感器的輸出端采用PIN針或SMD的方式，在焊接上可以按照一般器件的焊接工藝執(zhí)行，由于有的傳感器內(nèi)部不灌膠，所以盡量避免清洗。（2）盤式安裝方式通常盤式安裝的傳感器原邊測量信號(hào)比較大，體積也比較大。在傳感器的規(guī)格書中，均提供安裝孔的間距與孔徑，同時(shí)會(huì)明確各個(gè)安裝孔所用的螺釘大小及擰緊的扭矩。推薦的扭矩都是經(jīng)過設(shè)計(jì)工程師的驗(yàn)證與評估，安裝時(shí)，要嚴(yán)格按照規(guī)格書中推薦的扭矩來操作，否則容易造成外殼的破裂。尤其是灌膠傳感器，一旦外殼破裂就無法修復(fù)，帶來經(jīng)濟(jì)損失的同時(shí)也會(huì)給施工帶來麻煩。

1.2安裝方向

（1）電流傳感器在每只電流傳感器的外殼上都會(huì)有一個(gè)箭頭，這個(gè)箭頭的方向代表被測電流的流向，在傳感器的原邊接入被測電流時(shí)，要保證被測電流和流向與傳感器上所示的箭頭方向一致。否則會(huì)導(dǎo)致傳感器的輸出信號(hào)反向。（2）電壓傳感器在每只電壓傳感器的外殼上都會(huì)有原邊電壓正極與負(fù)極，分別代表用于接入被測電壓信號(hào)的正、負(fù)極，有的傳感器還會(huì)帶有接地輸出端“E”或“”的，通常這端子連接到屏蔽層，要與保護(hù)地連接，以起到屏蔽和抗干擾作用。值得提醒的是，雖然傳感器可以交直流通用，但原邊接入的方向同樣會(huì)帶來副邊輸出的變化，原副邊波形會(huì)出現(xiàn)反向。

2傳感器實(shí)際應(yīng)用中的注意事項(xiàng)

2.1原邊導(dǎo)體

對于測量電流較大的電流傳器來說，原邊一般為穿孔結(jié)構(gòu)，要根據(jù)穿孔的形狀、大小來選擇相應(yīng)的電纜或銅排，保證原過導(dǎo)體能順利通過穿孔，不要因?qū)w截面過大而損壞傳感器穿孔。穿心導(dǎo)體應(yīng)盡量充滿穿孔，以保證測量精度。電纜和銅排穿過傳感器時(shí)，兩側(cè)要有固定支撐，盡量居中，避免銅排或電纜歪斜，以免影響測量效果。在實(shí)際運(yùn)行中需要注意導(dǎo)體的溫度，最好不要超過標(biāo)稱的允許溫度，以免過熱影響傳感器的正常工作，或損壞傳感器。

2.2在自動(dòng)印刷中的應(yīng)用

在自動(dòng)印刷中應(yīng)用光電傳感器，主要就是在開關(guān)中設(shè)置反射式光電傳感器。其具體的應(yīng)用就是在自動(dòng)印刷作業(yè)中可以對紙帶的工作狀態(tài)進(jìn)行光檢測，通過反射回來的信號(hào)來對紙帶是否出現(xiàn)斷紙現(xiàn)象進(jìn)行判斷。針對反射回來的信號(hào)，工作人員就可以采取印刷裝置離壓來停止工作，并進(jìn)行異常情況的處理。同時(shí)，通過此裝置的應(yīng)用還能夠采用透射式的方式來對單張紙進(jìn)行檢測，保證紙張?jiān)谕ㄟ^此裝置時(shí)可以保證電路的正常通路，但是如果在通過之后進(jìn)行互鎖、離壓以及離水等工序時(shí)，則會(huì)根據(jù)信號(hào)判斷來自動(dòng)調(diào)低電機(jī)轉(zhuǎn)速，保證單張紙膠印工作的順利完成。

2.3工業(yè)機(jī)器人

在日益變得復(fù)雜的工作環(huán)境中，工業(yè)機(jī)器人的作用得到完美的呈現(xiàn)。在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)環(huán)節(jié)，我們需要注重對工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的分析和掌握。通過使用傳感器技術(shù)，工業(yè)機(jī)器人的工業(yè)生產(chǎn)靈活性得以提升，并且提高機(jī)器人適應(yīng)能力。在工業(yè)機(jī)器人之中，傳感器技術(shù)主要呈現(xiàn)在三個(gè)方面：第一，針對視覺傳感器的應(yīng)用，可以幫助工業(yè)機(jī)器人增設(shè)相對應(yīng)的視覺系統(tǒng)，利用傳感器技術(shù)來識(shí)別機(jī)械零部件，才能夠準(zhǔn)確的辨別零件的具體位置;第二，安裝機(jī)器人的視覺裝置，也可以讓機(jī)器人在面臨危險(xiǎn)材料運(yùn)輸、危險(xiǎn)道路情況以及導(dǎo)航工作中提供基礎(chǔ)支持;第三，機(jī)器人自身的觸覺傳感器，也可以發(fā)揮其對機(jī)械手的觸摸作用，利用觸覺與視覺的雙向傳感器，明確對應(yīng)參數(shù)，滿足工業(yè)生產(chǎn)準(zhǔn)確性要求。

2.4熱處理法

在對測力傳感器提出有針對性的優(yōu)化工藝措施時(shí)，其根本目的是為了實(shí)現(xiàn)其在實(shí)踐中科學(xué)合理的利用，同時(shí)也是為了保證最終優(yōu)化的效果。其中，熱處理方法是近年來比較常見的一種優(yōu)化措施，比較常見的是被應(yīng)用在鋁合金的測力傳感器當(dāng)中，尤其是在毛坯加工成彈性元件之后可以起到良好的應(yīng)用效果。其中，反淬火法是比較常見的一種，也可以將其稱之為是深冷急熱法。這種方法在應(yīng)用時(shí)，最有效的措施就是直接將鋁合金彈性元件放置在-196設(shè)施組的液氮當(dāng)中，同時(shí)還要在此環(huán)境下保溫12小時(shí)。緊接著，要利用新生的高速蒸汽噴射方式或者是直接將其放入沸水當(dāng)中進(jìn)行處理。由于深冷與急熱相互之間會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力反向相反的狀態(tài)，所以相互之間會(huì)產(chǎn)生抵消。通過這種方式在其中科學(xué)合理的利用，可以實(shí)現(xiàn)殘余應(yīng)力釋放的根本目的。通過實(shí)踐研究結(jié)果可以明顯看出，利用液氮與高速蒸汽的方法，那么可以實(shí)現(xiàn)對參與應(yīng)力84%的有效降低，而如果是利用液氮與沸水方法，那么可以實(shí)現(xiàn)對殘余應(yīng)力50%的有效控制。如圖1所示。

2.5環(huán)境檢測

檢測環(huán)境時(shí)要用到很多復(fù)雜的儀器，在其中應(yīng)用傳感器技術(shù)能顯著提升環(huán)境檢測工作的效果。傳感器在環(huán)境檢測中的應(yīng)用能體現(xiàn)出體積小、成本低、精度高、維護(hù)簡單以及續(xù)航時(shí)間長等優(yōu)勢，在環(huán)境檢測工作的方方面面發(fā)揮重要作用。另外，在洪災(zāi)預(yù)警中應(yīng)用傳感器技術(shù)也能保證預(yù)警準(zhǔn)確度，確保險(xiǎn)情準(zhǔn)確無誤，避免遭受不必要損失;將傳感器技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)田管理則能實(shí)現(xiàn)對土壤狀態(tài)、空氣狀態(tài)的有效監(jiān)測，促使田間管理工作獲得科學(xué)依據(jù)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)豐收增產(chǎn);應(yīng)用傳感器技術(shù)還能對空氣中的有害氣體的含量、溫度異常、火光以及煙霧濃度等進(jìn)行檢測，并向相關(guān)預(yù)警系統(tǒng)傳遞檢測結(jié)果，進(jìn)而依托消防網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及時(shí)向消防部門上報(bào)火災(zāi)險(xiǎn)情，使其得到準(zhǔn)確數(shù)據(jù)和信息，及時(shí)有效阻止火災(zāi)險(xiǎn)情進(jìn)一步擴(kuò)大，最大限度減少生命財(cái)產(chǎn)損失。生態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)具體如圖2所示。

2.6在自動(dòng)門中的應(yīng)用

在地鐵或者電梯的自動(dòng)門中，在允許的對射距離內(nèi)進(jìn)行光電傳感器的發(fā)射器和接收器的安裝，可以實(shí)現(xiàn)對光軸上直徑超過30mm的不透明物體進(jìn)行檢測。這樣就可以保證在乘客擋住發(fā)射器的光纖之后，由于接收器無法接受到信號(hào)，則可以判斷二者之間存在障礙物，此時(shí)就會(huì)發(fā)出信號(hào)不允許門關(guān)閉，保護(hù)乘客的安全。同時(shí)還可以設(shè)置具有不同發(fā)射信號(hào)頻率的不