船舶大型柴油机所用到的传感器种类及原理

1、船舶大型柴油机所用到的传感器种类及原理【摘要】：船舶柴油机能够根据环境、工况等的变化进行自我调节和控制，它主要通过各种传感器来监测当前的运行参数。本文简要介绍温度传感器、压力传感器和速度位置传感器、电容式传感器测量液位、电阻应变式旋转扭矩传感器。电容式传感器测量液位采用差动电容差压传感器测量液体的压力，利用液体的压力公式计算液位，设计了一种便携式低功耗液位仪。该仪器可以实现液位信号的采集和运算，同时还配有温度检测系统，通过软件编程对液位进行温度补偿，同时计算出液位值。最后简述了几种常见的电阻应变式旋转扭矩传感器，对包括接触式、非接触式，可断轴、不可断轴，高转速、低转速等各种测量状态下应采取哪种

2、旋转扭矩传感器进行测量及各种旋转扭矩传感器的优缺点都进行了详细的分析。关键词：船舶柴油机；温度传感器；压力传感器；速度位置传感器电容式传感器测量液位；电阻应变式旋转扭矩传感器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系列电感式转速传感器:y产品ID:858产品类型：振动速度传感器型号：ZS系列品牌：中航科技特点ZS系列电感式转速传感器采用一体化结构设计，内藏高精密电子电路，灵敏度高、安装距离远、使用方便。可以像电涡流传感器一样安装使用，而无需更改测量齿盘的结构。同时具有光电式传感器的价格低廉的特性和电涡流传感器的抗恶劣环境干扰的特点！可以广泛应用于各种转速测量的工业现场、也可以作为接近开关使用！主要技术指标供电电源：530VDC;工作温度范围：-2585C；频率响应：05KHz;输出信号：脉冲信号；输出信号幅度：与供电电源相同；外形结

7、构尺寸：l8x50(mm);出线方式：三线制；选型指南：ZS-AXX-BXX-CXX-DXXAXX:感应距离04=4mm08=8mmCXX:01三线制02二线制BXX:电缆长度DXX:螺纹规格0l=1米05=5米。10M10X116M16X1接线方式电感式接近开关属于一种有开关量输出的位置传感器，它由LC高频振荡器和放人处理电路组成，利用金属物体在接近这个能产生电磁场的振荡感应头时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用于接近开关，使接近开关振荡能力衰减，内部电路的参数发生变化，由此识别出有无金属物体接近，进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是金属物体。1、援检测距离：动作距离是指

8、检测体按一定方式移动时，从基准位置(接近开关的感应表面)到开关动作时测得的基准位置到检测面的空间距离。额定动作距离指接近开关动作距离的标称值。2、援设定距离：接近开关在实际工作中整定的距离，一般为额定动作距离的0.8倍3、援回差值：动作距离与复位距离之间的绝对值。4、援标准检测体：可使接近开关作比较的金属检测体。本厂所采用的检测体为正方形的A3钢，厚度为1mm,所采用的边长是接近开关检测面的2.5倍。输出状态：分常开和常闭。当无检测物体时，常开型的接近开关所接通的负载，由于接近开关内部的输出晶体管的截止而不工作，当检测到物体时，晶体管导通，负载得电工作。输出形式：分NPN二线，NPN三线，NP

9、N四线，PNP二线，PNP三线，PNP四线,DC二线，AC二线，AC五线（自带继电器）等几种常用的形式输出。工作原理：电感式接近开关属于一种有开关量输出的位置传感器，它由1C高频振荡器和放人处理电路组成利用金属物体在接近这个能产生电磁场的振荡感应头时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用于接近开关，使接近开关振荡能力衰减，内部电路的参数发生变化，由此识别出有五金属物体接近，进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是金属物体。60-12速度传感器：工作原理：皮带秤60-12型速度传感器直接连接在从动滚筒或大直径滚筒上，这样保证能和皮带可靠地接触，消除皮带打滑等因素对速度传感器产生的不良

10、影响。速度传感器为无碳刷式交流脉冲发生器，它发出一系列脉冲，每个脉冲代表皮带行程的一个单位，脉冲频率和皮带速度成正比。连接在专用的测速滚筒上，可消除皮带打滑产生的速度误差，铸铝外壳，具有良好的屏蔽性、封闭性，适用于户外安装，无碳刷式交流脉冲发生器，不需调整、校准，免维修。MBS4701压力变送器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智能转速传感器工作原理：使用时应在被测量转速的轴上装一齿轮（正、斜齿轮或带槽圆盘都可以）将传感器安装在支架上，调整传感器与齿轮顶之间隙为1mm左右。当轴旋转时带动齿轮旋转，根据电磁感应的原理在传感器内部线圈的两端产生一个脉冲信号，轴转动一圈时就产生在Z个电压脉冲信号，根据下式：F=（n/60）Z<式中：F为频率Hz/秒n为被测轴转速转/分Z为齿轮齿数当齿轮齿数为60时，就

14、把轴的每分种转数n转化成频率为F的电压脉冲信号，将此信号送到SZC系列智能转速表中，就可以反应出轴的转速温度传感器-AD590舄ho3集成实质上是一种半导体集成电路，它是利用晶体管的b-e结压降的不饱和值VBE与热力学温度T和通过发射极电流I的下述关系实现对温度的检测：式中，K波尔兹常数；q电子电荷绝对值。集成具有线性好、精度适中、灵敏度高、体积小、使用方便等优点，得到广泛应用。集成的输出形式分为电压输出和电流输出两种。电压输出型的灵敏度一般为10mV/K,温度0c时输出为0,温度25c时输出2.982V。电流输出型的灵敏度一般为1mA/K。AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电

15、流源。它的主要特性如下：1、流过器件的电流（mA）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数，即：mA/K式中：一流过器件（AD590）的电流，单位为mA;T一热力学温度，单位为Ko2、AD590的测温范围为-55C150C。3、AD590的电源电压范围为4V30V。电源电压可在4V6V范围变化，电流变化1mA,相当于温度变化1K。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会被损坏。4、输出电阻为710MW。温度传感器船舶柴油发电机上用的温度传器为二线式敏温度传感器，其外形如图2所示。随着温度的升高，热敏电阻的阻值降低，正常情况下阻值在500。40k。之间变化，表1所示

16、为一个典型的康明斯温度传感器参数，具体参数值请参照随电路图提供的传感器技术参数表。图3为温度传感器的工作原理图。随着温度的升高，热敏电阻值降低，从而使信号电压降低，根据温度传感器的工作原理，可以用检查热敏电阻阻值的方法检查温度传感器，通过对比实际测量所得的电阻值和参数表中的电阻值，来判断温度传感器是否正常。BB2通质,号鲁夕卜膨图3温度传感器工作原理图具体的测量方法是：先把传感器从线路中断开（即拔下接线插头）；用万用表测量传感器当前温度下的电阻值。这样把测得的电阻值与各发电机厂所给出的技术参数规范相比较，即可判断该温度传感器是否工作正常。发电机上使用的温度传感器通常包括冷却液温度传感器、进气温

17、度传感器、燃油温度传感器、机油温度传感器，以及在某些情况下由OEMI供的温度传感器等。需要指出的是，温度传感器有时会跟压力传感器集成到一起形成一个复合传感器，此时温度传感器的工作原理和检查方式均没有变化。复合传感器的优点在于可以减少系统零数量，同时也使发动机线束更简单。电容式传感器测量液位电容式油位传感器，是为铁路机车、汽车油箱、油罐车、油库等油位的精确测量而量身定做的专用仪表，采用先进的电容传感器采集电路结合16位单片机进行信号处理，精度可达0.2%。整机无任何可动或弹性部件，耐冲击、安装方便、可靠性高、精度高、性能价格比好。可安装在各种场合对汽油、柴油、各种液压油等油位进行准确的测控。产品

18、核心部件采用先进的射频电容检测电路经过16位单片机经过精确的温度补偿和线性修正，转化成标准电信号（一般为420mA）。可选HART、CANBUS、485通讯协议进行系统组态。全系列变送器都具有自校准功能，用户可通过两个按键或两根引线进行“零点”、“量程”自动校准，以适应各种复杂场所的不同要求。结构简单，无任何可动或弹性元部件，因此可靠性极高，维护量极少。一般情况下，不必进行维修。调整方便，完全智能化。“零点”与“量程”仅需用磁性笔轻点一下即可。精确的温度补偿，消除了油介质因热胀冷缩引起的误差。可用于高温油位测量，且测量值不受被测液体的温度、比重及容器的形状、压力影响。输出信号具有一定的阻尼时间

19、，消除了因振动、颠簸引起的数据波动。完善的过流、过压、电源极性保护。三、工作原理：电容式油位传感器的传感部分是一个同轴的容器，当油进入容器后引起传感器壳体和感应电极之间电容量的变化，这个变化量通过电路的转换并进行精确的线性和温度补偿，输出420mA标准信号供给显示仪表。营山电疆4加/，出电£钟1MIOKBSKrIYMim四、性能指标:检测范围：10-2000mm承压范围：-0.1MPa5MPa 探极耐温：-50200c 环境温度：-2070c 输出信号：420mA 供电电源：DC1228V（典型值24VDC） 固定方式:螺纹安装M16X1五、安装与调试：1、传感器为标准二线制仪表，电

20、源（信号）线应使用屏蔽线或两根纽在一起的双绞线，尽量不要与其它电线一起通过线管或明线槽，也不可在大功率设备附近穿过。2、本产品在出厂时已经校准，可适合大多数不导电的液体。若需要现场调整可采取以下方法：现场调零-当油位处于下限时，用磁性笔断续接触黑色壳体上的“零点”部位，直到输出电流调整到4mA现场调满当油位处于上限时，用磁性笔断续接触黑色壳体上的“满点”部位，直到输出电流调整到20mA量程FS-SLC002系列拉压式负荷传感器FS-SLC00臻列拉压式负荷传感器一、产品概述单柱式拉压两用型负荷传感器。虽然型面高度较一般的传感器高，但这种单柱式结构可以做到大量程，传感器接线及安装较其他传感器简单

21、，由于采用非线性补偿技术使得传感器仍然满足高精度的要求。是10t以上大量程拉压两用型负荷传感器的最佳选择。二、主要特点拉压两用负荷传感器测量精度高，稳定性好10t以上大量程拉压传感器的最佳选择三、主要技术指标量程：10t,20t,30t,50t（大量程可以定做）综合精度：0.02、0.03、0.05%FS工作温度范围：-4080c（常温型）激励电压范围：512VDC安全过载：150%FS安全侧载：30%FS输入阻抗：450±4.5。输出阻抗：350±2Q工作原理：传感器扭矩测量采用应变电测技术。在弹性轴上粘贴应变计组成测量电桥，当弹性轴受扭矩产生微小变形后引起电桥电阻值变化

22、，应变电桥电阻的变化转变为电信号的变化从而实现扭矩测量。下面为扭矩测量的主要工作原理框图，由于采用了能源与信号的无接触传输，完美的解决了旋转状态下的扭矩测量。当测速码盘连续旋转时，通过光电开关输出脉冲信号，根据码盘的齿数和输出信号的频率，即可计算出对应的转速。发展方向：传感器传感器技术是实现自动控制、自动调节的关键环节，也是机电一体化系统不可缺少的关键技术之一，其水平高低在很大程度上影响和决定着系统的功能；其水平越高，系统的自动化程度就越高。我国传感器的研究主要集中在专业研究所和大学，始于20世纪80年代，目前，我国我位移传感器、称重传感器、压力传感器已经趋向成熟，但其它传感技术与国外先进技术

23、相比，我们还有较大差距，主要表现在：(1)先进的计算、模拟和设计方法；(2)先进的微机械加工技术与设备；(3)先进的封装技术与设备；(4)可靠性技术研究等方面。因此，必须加强技术研究和引进先进设备，以提高整体水平。传感器技术今后的发展方向可有几方面：1 .加速开发新型敏感材料：通过微电子、光电子、生物化学、信息处理等各种学科，各种新技术的互相渗透和综合利用，可望研制出一批基于新型敏感材料的先进传感器。2 .向高精度发展：研制出灵敏度高、精确度高、响应速度快、互换性好的新型传感器以确保生产自动化的可靠性。3 .向微型化发展：通过发展新的材料及加工技术实现传感器微型化将是近十年研究的热点。4 .向

24、智能化数字化发展：随着现代化的发展，传感器的功能已突破传统的功能，其输出不再是一个单一的模拟信号(如0-10mV),而是经过微电脑处理好后的数字信号，有点甚至带有控制功能，即智能传感器。5 .向微功耗及无源化发展：传感器一般都是非电量向电量的转化，工作时离不开电源,开发微功耗的传感器及无源传感器是必然的发展方向。传感器技术是实现自动控制、自动调节的关键环节，也是机电一体化系统不可缺少的关键技术之一，其水平高低在很大程度上影响和决定着系统的功能；其水平越高，系统的自动化程度就越高。我国传感器的研究主要集中在专业研究所和大学，始于20世纪80年代，目前，我国我位移传感器、称重传感器、压力传感器已经趋向成熟，但其它传感技术与国外先进技术相比，我们还有较大差距，主要表现在：(1)先进的计算、模拟和设计方法；(2)先进的微机械加工技术与设备；(3)先进的封装技术与设备；(4)可靠性技术研究等方面。因此，必须加强技术研究和引进先进设备，以提高整体水平。传感器技术今后的发展方向可有几方面：1 .加速开发新型敏感材料：通过微电子、光电子、生物化学、信息处理等各种学科，各种新技术的互相渗透和综合利用，可望研制出一批基于新型敏感材料的先进传感器。2 .向高精度发展：研制出灵敏度高、精确度高、响应速度快、互换性好的新型传感器以确保生产自