监测监控第二章(甲烷传感器)

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模块二矿用传感器

§项目一传感器的基础知识

※任务1

传感器的构成及各部分的作用

※任务2

传感器的分类方法

※任务3

传感器的性能指标

※任务4

传感器的供电方式、输出信号

※任务5复习思考题§项目二甲烷传感器

※任务1催化燃烧式、热导式甲烷传感器工作原理※任务2载体催化元件主要技术性能※任务3KJ9701型低浓度甲烷传感器※任务4KJ9001B型高低浓度甲烷传感器※任务5GJC4型智能甲烷传感器※任务6复习思考题

煤矿安全监测监控技术12/1/20239:28AM§项目一传感器的基础知识

※任务1传感器的构成及各部分的作用

煤矿安全监测监控技术图2-1传感器的组成原理图12/1/20239:28AM※任务2传感器的分类方法

1、按传感器的输出效应的性质分类

2、按传感器输出信号的性质分类

3、按传感器的工作原理分类

4、按传感器的检测用途分类

煤矿安全监测监控技术12/1/20239:28AM※任务3传感器的性能指标

1、量程：

是指传感器所允许测量被测物理量的量值范围甲烷传感器的量程风速传感器的量程

2、精度

精度表示传感器的测量结果与被测实际值的接近程度例如压力传感器的精度

3、迟滞

指传感器在输入量增大或减小时，输入输出曲线不重合的程度

4、重复性

是指传感器在相同的工作状态下，重复地输入一个相同的值时，其输出的一致性程度

煤矿安全监测监控技术12/1/20239:28AM※任务3传感器的性能指标

5、线性度：

一般要求传感器的输出与输入成线性关系，并能准确地反映被测量的实际值

6、灵敏度

是指传感器的输出增量与输入增量之比

煤矿安全监测监控技术12/1/20239:28AM※任务4传感器的供电方式、输出信号

1、矿用传感器的供电方式

内部供电：自带整流电源和蓄电池外部供电：就近供电和集中供电方式

2、传感器的输出信号开关信号：输出接点模拟信号：主要有电压型，电流型和频率型

煤矿安全监测监控技术12/1/20239:28AM※任务5复习思考题

1、简述传感器结构有哪几部分组成及各部分的作用。2、煤矿安全监测监控系统中所配用的传感器主要有哪些？3、传感器的性能指标主要有哪些？4、传感器的供电方式有哪几种，各自有何特点？5、简述开关量、开关信号、数字信号、模拟量、输出接点。6、简述模拟电流型信号输出有何特点。7、简述模拟电压型、电流型和频率型信号输出有何规定。煤矿安全监测监控技术12/1/20239:28AM§项目二甲烷传感器的基础知识

※任务1催化燃烧式、热导式甲烷传感器工作原理

一、催化燃烧式甲烷传感器

（一）工作原理

CH4+2O2→CO2+2H2O+892KJ(二)结构

1、载体催化元件的结构

一般由一个带催化剂的传感元件(俗称黑元件)和一个不带催化剂的补偿元件(俗称白元件)组成

2、测量电桥

煤矿安全监测监控技术12/1/20239:28AM※任务2载体催化元件主要技术性能

（1）活性（2）稳定性（3）工作点与工作区间（4）输出特性（5）元件的寿命（6）元件的“中毒”现象（7）元件的激活（8）响应时间（9）气体流量煤矿安全监测监控技术12/1/20239:28AM※任务3KG9701型低浓度甲烷传感器用途、结构、技术参数、工作原理、使用调校、故障处理、维护

煤矿安全监测监控技术KG9701外形结构图12/1/20239:28AM※任务3KG9701型低浓度甲烷传感器用途、结构、技术参数、工作原理、使用调校、故障处理、维护

煤矿安全监测监控技术KG9701工作原理图12/1/20239:28AM※任务3KG9701型低浓度甲烷传感器技术参数(1)整机工作电压(2)测量范围：(3)测量精度：(4)信号输出类型：电流型或频率型。(5)信号输出范围：(6)显示定义：(7)报警方式：(8)断电信号点设置：(9)报警点设置：(10)相应的复电点设置：煤矿安全监测监控技术12/1/20239:28AM※任务3KG9701型低浓度甲烷传感器工作原理煤矿安全监测监控技术12/1/20239:28AM※任务3KG9701型低浓度甲烷传感器工作原理煤矿安全监测监控技术12/1/20239:28AM※任务3KG9701型低浓度甲烷传感器工作原理煤矿安全监测监控技术12/1/20239:28AM※任务3KG9701型低浓度甲烷传感器工作原理煤矿安全监测监控技术12/1/20239:28AM※任务3KG9701型低浓度甲烷传感器工作原理煤矿安全监测监控技术12/1/20239:28AM※任务3KG9701型低浓度甲烷传感器使用调校（1）零点调校调校前，正确连接好传感器，接通电源预热20分钟后，在新鲜空气中观察甲烷传感器显示窗口内的LED数字显示是否为零，若有偏差，用与之配套的遥控器对准甲烷传感器显示窗口，按动遥控器的“选择”键，使显示窗内的小数码管显示“1”，再通过按动遥控器上的“上升”键和“下降”键，使甲烷传感器的显示为零，即可完成甲烷传感器的校零工作。（2）精度调校完成传感器的电气零点调节后，进行精度调校。具体方法：旋开元件气室防尘罩，将专用通气罩插入，罩住传感器元件粉末冶金气室的外部，通入浓度为2.0％CH4的标准甲烷气体，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入的甲烷气体浓度值相同，若有偏差，则将遥控器对准传感器显示窗，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”键或“下降”键，直至显示窗内的显示值与实际通入的甲烷气体浓度值相同。（3）报警值设定根据甲烷传感器不同的使用地点，其报警点浓度设定值必须符合规程规定。具体方法：使传感器进入正常工作状态，然后将遥控器对准传感器显示窗，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遥控器的“上升”键或“下降”键，将显示窗内的数字(报警点)调节为所需要的数值即可完成传感器报警值的设定。煤矿安全监测监控技术12/1/20239:28AM※任务3KG9701型低浓度甲烷传感器使用调校（4）断电值设定根据甲烷传感器不同的使用地点，其报警点浓度设定值必须符合规程16规定。具体方法：使传感器进入正常工作状态后，然后将遥控器对准传感器显示窗，按动遥控器上的“选择键”，使显示窗内的小数码管显示“4”，然后再根据需要分别按动遥控器的“上升”键或“下降”键，将显示窗内的数字(断点)调节为所需要的数值即可完成传感器断电点的设定。（5）传感器内测量电桥零点偏离过大的调校当零点调校不能满足要求时，需要利用零点调节电位器进行调节。具体方法：将遥控器对准传感器显示窗，同时按动遥控器上的三个按键持续数秒（清零），使显示窗内的小数码管显示“1”，用螺丝刀旋下传感器后盖上的紧固螺丝钉，打开传感器后盖，露出整机电路板，再用专用小螺丝刀调节电路板上的零点调节电位器P1如图2-38所示，使传感器的显示为“0.00”，即完成调校。进行此项操作后，必须再用标准气体重新对传感器的精度进行校对后方可使用。（6）自检自检方法：将遥控器对准传感器显示窗，按动遥控器上的“选择”键，使传感器显示窗内的小数码管显示“5”，此时正常情况传感器的显示值应为“2.00”，并伴有声光报警及断电信号输出，对应的输出信号值应为360Hz(或是1.8mA)；如与上述特征不符则说明传感器损坏。说明：一旦对传感器部分参数进行调节后，断电之前，务必再次按动遥控器上的“选择”键，使显示窗内的小数码管显示的数字循环至消隐，方可使调校后的参数存入传感器的存储器内。否则，将导致此次调校无效。煤矿安全监测监控技术12/1/20239:28AM※任务3KG9701型低浓度甲烷传感器故障处理1、传感器显示“L.LL”可能是传感器内的催化元件出现断丝，处理办法是：断开电源，取下传感器带回地面，打开传感器后盖，用万用表分别检测G、r12、U2之间的电阻值，如图2-39所示，若出现断路时，检查确定不是连线断路后，须要更换催化元件。煤矿安全监测监控技术12/1/20239:28AM※任务3KG9701型低浓度甲烷传感器故障处理2、自检时传感器显示自检时，传感器显示“2.AA”或“2.bb”符号，说明传感器测量电桥零点偏移过大，需对传感器进行硬件调零。处理方法：取下传感器带回地面，打开传感器后盖并接通电源数分钟后，将遥控器对准传感器显示窗，同时按动遥控器上的三个按键持续数秒，使显示窗内的小数码管显示“1”，再用专用小螺丝刀调节电路板上的零点调节电位器P1使传感器的显示为“0.00”，进行此项操作后，必须再用标准气体重新对传感器的精度进行校对，直至传感器的显示达到要求的技术指标后，方可使用。3、报警时有光无声或声音嘶哑当传感器报警时出现有光无声或声音嘶哑现象时，首先应检查蜂鸣器的连线有无断线，如无断线，则属蜂鸣故障，处理方法：可先用橡胶等弹性片对蜂鸣器予以衬垫，以排除嘶哑现象；否则，更换蜂鸣器。4、传感器接收不到遥控信号当出现传感器接收不到遥控信号时，首先应确认遥控器内的电池是否有电。如有电，取下传感器带回地面，检查、更换路板上数码管旁的红外接收头

煤矿安全监测监控技术12/1/20239:28AM※任务3KG9701型低浓度甲烷传感器故障处理5、报警时无声无光当传感器显示已达报警值，传感器仍无光无声，经检查确定报警灯连线无断线时，检查并处理传感器电路板上的集成器件ICl2（CD4011）或晶体管N6(9013)，必要时予以更换。6、小数码显示的功能位数字乱跳且无法控制当传感器显示窗内的小数码（功能位）出现数字乱跳无法控制时，可更换传感器线路板上的红外接收头。7、传感器显示“8.88”或其它不明字符传感器在井下如显示“8.88”或其它不明字符或反复显示“00.00”时，首先检查传感器与分站间的距离是否过长。如传感器离分站过远，两者间铺设电缆的距离过长，有可能出现上述现象。此时，只要缩短两者间的距离或二者间增加分站即可使传感器恢复正常。若出现上述故障时传感器的位置就在分站附近，则需将传感器取下带回地面检修。

煤矿安全监测监控技术12/1/20239:28AM※任务3KG9701型低浓度甲烷传感器维修保养（1）传感器的零点、测试精度等都需要定期调校，调校期限为每月1次。若无误差，则可继续使用。（2）使用者应经常擦拭仪器外部的煤尘、污垢，尤其是传感头部位，保持传感器的清洁、美观。煤矿安全监测监控技术12/1/20239:28AM※任务4KG9001B型高低浓度甲烷传感器用途、结构煤矿安全监测监控技术KG9001B外形结构图12/1/20239:28AM※任务4KG9001B型高低浓度甲烷传感器工作原理煤矿安全监测监控技术KG9001B型高低浓度甲烷传感器测量低度瓦斯时采用热催化原理，测量高浓度瓦斯采用热导原理测量甲烷浓度：由敏感元件与电阻，金属膜电阻、调零电位器等组成测量电桥。工作时，被测环境中的瓦斯以扩散方式进入传感器探头气窗与敏感元件发生反应．并产生与甲烷浓度相应的电信号，该信号经放大后进入A/D转换器进行模数转换，然后送往中央处理单元89C51单片机进行数据处理后发往与之相连的井下监控分站以及地面中心站，实现井下联网监测监控、就地数字显示和声光报警。12/1/20239:28AM※任务4KG9001B型高低浓度甲烷传感器技术参数（1）测量范围：（2）测量精度：（3）显示定义，左起第一位功能显示含义如下：1—热催化调零；2—热催化灵敏度调节；3—热导调零；4—热导灵敏度调节；5—调报警点；6—调断电点；7—调复电点；8—自检后3位：测量值显示(单位：%)。（4）信号输出范围：（5）信号带负载能力：（6）报警方式：（7）报警点设置：（8）断电信号点设置：相应的复电点设置（9）信号传输距离（10）采样方式（11）检测响应速度：（12）热催化元件寿命：（13）热导元件奉命：煤矿安全监测监控技术12/1/20239:28AM※任务4KG9001B型高低浓度甲烷传感器使用调校（1）零点调校调校前，正确连接好传感器，接通电源预热20分钟后，在新鲜空气中观察甲烷传感器显示窗口内的LED数字显示是否为零，若有偏差，用与之配套的遥控器对准甲烷传感器显示窗口，按动遥控器的“选择”键，使显示窗内的小数码管显示“4”，再通过按动遥控器上的“上升”键和“下降”键，使甲烷传感器的显示为零，即可完成甲烷传感器的校零工作。（2）精度调校完成传感器的电气零点调节后，进行精度调校。具体方法：旋开元件气室防尘罩，将专用通气罩插入，罩住传感器元件粉末冶金气室的外部，通入浓度为2.0％CH4的标准甲烷气体，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入的甲烷气体浓度值相同，若有偏差，则将遥控器对准传感器显示窗，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”键或“下降”键，直至显示窗内的显示值与实际通入的甲烷气体浓度值相同。（3）报警值设定根据甲烷传感器不同的使用地点，其报警点浓度设定值必须符合规程规定。具体方法：使传感器进入正常工作状态，然后将遥控器对准传感器显示窗，按动遥控器上的“选择键”，使显示窗内的小数码管显示“55”，然后再根据需要分别按动遥控器的“上升”键或“下降”键，将显示窗内的数字(报警点)调节为所需要的数值即可完成传感器报警值的设定。煤矿安全监测监控技术12/1/20239:28AM※任务4KG9701型低浓度甲烷传感器使用调校（4）断电值设定根据甲烷传感器不同的使用地点，其报警点浓度设定值必须符合规程16规定。具体方法：使传感器进入正常工作状态后，然后将遥控器对准传感器显示窗，按动遥控器上的“选择键”，使显示窗内的小数码管显示“6”，然后再根据需要分别按动遥控器的“上升”键或“下降”键，将显示窗内的数字(断点)调节为所需要的数值即可完成传感器断电点的设定。（5）传感器内测量电桥零点偏离过大的调校当零点调校不能满足要求时，需要利用零点调节电位器进行调节。具体方法：将遥控器对准传感器显示窗，同时按动遥控器上的三个按键持续数秒（清零），使显示窗内的小数码管显示“1”，用螺丝刀旋下传感器后盖上的紧固螺丝钉，打开传感器后盖，露出整机电路板，再用专用小螺丝刀调节电路板上的零点调节电位器P1如图2-38所示，使传感器的显示为“0.00”，即完成调校。进行此项操作后，必须再用标准气体重新对传感器的精度进行校对后方可使用。（6）自检自检方法：将遥控器对准传感器显示窗，按动遥控器上的“选择”键，使传感器显示窗内的小数码管显示“8”，此时正常情况传感器的显示值应为“2.00”，并伴有声光报警及断电信号输出，对应的输出信号值应为600Hz(或是3.0mA)；如与上述特征不符则说明传感器损坏。说明：一旦对传感器部分参数进行调节后，断电之前，务必再次按动遥控器上的“选择”键，使显示窗内的小数码管显示的数字循环至消隐，方可使调校后的参数存入传感器的存储器内。否则，将导致此次调校无效。煤矿安全监测监控技术12/1/20239:28AM※任务5GJC4型智能甲烷传感器技术参数煤矿安全监测监控技术KG9701外形结构图12/1/20239:28AM※任务3KG9701型低浓度甲烷传感器用途、结构、技术参数、工作原理、使用调校、故障处理、维护

煤矿安全监测监控技术KG9701工作原理图12/1/20239:28AM※任务3KG9701型低浓度甲烷传感器技术参数(1)整机工作电压(2)测量范围：(3)测量精度：(4)信号输出类型：电流型或频率型。(5)信号输出范围：(6)显示定义：(7)报警方式：(8)断电信号点设置：(9)报警点设置：(10)相应的复电点设置：煤矿安全监测监控技术12/1/20239:28AM※任务3KG9701型低浓度甲烷传感器工作原理煤矿安全监测监控技术12/1/20239:28AM※任务3KG9701型低浓度甲烷传感器工作原理煤矿安全监测监控技术12/1/20239:28AM※任务3KG9701型低浓度甲烷传感器工作原理煤矿安全监测监控技术12/1/20239:28AM※任务3KG9701型低浓度甲烷传感器工作原理煤矿安全监测监控技术12/1/20239:28AM※任务3KG9701型低浓度甲烷传感器工作原理煤矿安全监测监控技术12/1/20239:28AM※任务3KG9701型低浓度甲烷传感器使用调校（1）零点调校调校前，正确连接好传感器，接通电源预热20分钟后，在新鲜空气中观察甲烷传感器显示窗口内的LED数字显示是否为零，若有偏差，用与之配套的遥控器对准甲烷传感器显示窗口，按动遥控器的“选择”键，使显示窗内的小数码管显示“1”，再通过按动遥控器上的“上升”键和“下降”键，使甲烷传感器的显示为零，即可完成甲烷传感器的校零工作。（2）精度调校完成传感器的电气零点调节后，进行精度调校。具体方法：旋开元件气室防尘罩，将专用通气罩插入，罩住传感器元件粉末冶金气室的外部，通入浓度为2.0％CH4的标准甲烷气体，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入的甲烷气体浓度值相同，若有偏差，则将遥控器对准传感器显示窗，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”键或“下降”键，直至显示窗内的显示值与实际通入的甲烷气体浓度值相同。（3）报警值设定根据甲烷传感器不同的使用地点，其报警点浓度设定值必须符合规程规定。具体方法：使传感器进入正常工作状态，然后将遥控器对准传感器显示窗，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遥控器的“上升”键或“下降”键，将显示窗内的数字(报警点)调节为所需要的数值即可完成传感器报警值的设定。煤矿安全监测监控技术12/1/20239:28AM※任务3KG9701型低浓度甲烷传感器使用调校（4）断电值设定根据甲烷传感器不同的使用地点，其报警点浓度设定值必须符合规程16规定。具体方法：使传感器进入正常工作状态后，然后将遥控器对准传感器显示窗，按动遥控器上的“选择键”，使显示窗内的小数码管显示“4”，然后再根据需要分别按动遥控器的“上升”键或“下降”键，将显示窗内的数字(断点)调节为所需要的数值即可完成传感器断电点的设定。（5）传感器内测量电桥零点偏离过大的调校当零点调校不能满足要求时，需要利用零点调节电位器进行调节。具体方法：将遥控器对准传感器显示窗，同时按动遥控器上的三个按键持续数秒（清零），使显示窗内的小数码管显示“1”，用螺丝刀旋下传感器后盖上的紧固螺丝钉，打开传感器后盖，露出整机电路板，再用专用小螺丝刀调节电路板上的零点调节电位器P1如图2-38所示，使传感器的显示为“0.00”，即完成调校。进行此项操作后，必须再用标准气体重新对传感器的精度进行校对后方可使用。（6）自检自检方法：将遥控器对准传感器显示窗，按动遥控器上的“选择”键，使传感器显示窗内的小数码管显示“5”，此时正常情况传感器的显示值应为“2.00”，并伴有声光报警及断电信号输出，对应的输出信号值应为360Hz(或是1.8mA)；如与上述特征不符则说明传感器损坏。说明：一旦对传感器部分参数进行调节后，断电之前，务必再次按动遥控器上的“选择”键，使显示窗内的小数码管显示的数字循环至消隐，方可使调校后的参数存入传感器的存储器内。否则，将导致此次调校无效。煤矿安全监测监控技术12/1/20239:28AM※任务3KG9701型低浓度甲烷传感器故障处理1、传感器显示“L.LL”可能是传感器内的催化元件出现断丝，处理办法是：断开电源，取下传感器带回地面，打开传感器后盖，用万用表分别检测G、r12、U2之间的电阻值，如图2-39所示，若出现断路时，检查确定不是连线断路后，须要更换催化元件。煤矿安全监测监控技术12/1/20239:28AM※任务3KG9701型低浓度甲烷传感器故障处理2、自检时传感器显示自检时，传感器显示“2.AA”或“2.bb”符号，说明传感器测量电桥零点偏移过大，需对传感器进行硬件调零。处理方法：取下传感器带回地面，打开传感器后盖并接通电源数分钟后，将遥控器对准传感器显示窗，同时按动遥控器上的三个按键持续数秒，使显示窗内的小数码管显示“1”，再用专用小螺丝刀调节电路板上的零点调节电位器P1使传感器的显示为“0.00”，进行此项操作后，必须再用标准气体重新对传感器的精度进行校对，直至传感器的显示达到要求的技术指标后，方可使用。3、报警时有光无声或声音嘶哑当传感器报警时出现有光无声或声音嘶哑