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模塊二礦用傳感器

§項目一傳感器的基礎知識

※任務1

傳感器的構成及各部分的作用

※任務2

傳感器的分類方法

※任務3

傳感器的性能指標

※任務4

傳感器的供電方式、輸出信號

※任務5復習思考題§項目二甲烷傳感器

※任務1催化燃燒式、熱導式甲烷傳感器工作原理※任務2載體催化元件主要技術性能※任務3KJ9701型低濃度甲烷傳感器※任務4KJ9001B型高低濃度甲烷傳感器※任務5GJC4型智能甲烷傳感器※任務6復習思考題

煤礦安全監測監控技術12/1/20239:28AM§項目一傳感器的基礎知識

※任務1傳感器的構成及各部分的作用

煤礦安全監測監控技術圖2-1傳感器的組成原理圖12/1/20239:28AM※任務2傳感器的分類方法

1、按傳感器的輸出效應的性質分類

2、按傳感器輸出信號的性質分類

3、按傳感器的工作原理分類

4、按傳感器的檢測用途分類

煤礦安全監測監控技術12/1/20239:28AM※任務3傳感器的性能指標

1、量程：

是指傳感器所允許測量被測物理量的量值范圍甲烷傳感器的量程風速傳感器的量程

2、精度

精度表示傳感器的測量結果與被測實際值的接近程度例如壓力傳感器的精度

3、遲滯

指傳感器在輸入量增大或減小時，輸入輸出曲線不重合的程度

4、重復性

是指傳感器在相同的工作狀態下，重復地輸入一個相同的值時，其輸出的一致性程度

煤礦安全監測監控技術12/1/20239:28AM※任務3傳感器的性能指標

5、線性度：

一般要求傳感器的輸出與輸入成線性關系，并能準確地反映被測量的實際值

6、靈敏度

是指傳感器的輸出增量與輸入增量之比

煤礦安全監測監控技術12/1/20239:28AM※任務4傳感器的供電方式、輸出信號

1、礦用傳感器的供電方式

內部供電：自帶整流電源和蓄電池外部供電：就近供電和集中供電方式

2、傳感器的輸出信號開關信號：輸出接點模擬信號：主要有電壓型，電流型和頻率型

煤礦安全監測監控技術12/1/20239:28AM※任務5復習思考題

1、簡述傳感器結構有哪幾部分組成及各部分的作用。2、煤礦安全監測監控系統中所配用的傳感器主要有哪些？3、傳感器的性能指標主要有哪些？4、傳感器的供電方式有哪幾種，各自有何特點？5、簡述開關量、開關信號、數字信號、模擬量、輸出接點。6、簡述模擬電流型信號輸出有何特點。7、簡述模擬電壓型、電流型和頻率型信號輸出有何規定。煤礦安全監測監控技術12/1/20239:28AM§項目二甲烷傳感器的基礎知識

※任務1催化燃燒式、熱導式甲烷傳感器工作原理

一、催化燃燒式甲烷傳感器

（一）工作原理

CH4+2O2→CO2+2H2O+892KJ(二)結構

1、載體催化元件的結構

一般由一個帶催化劑的傳感元件(俗稱黑元件)和一個不帶催化劑的補償元件(俗稱白元件)組成

2、測量電橋

煤礦安全監測監控技術12/1/20239:28AM※任務2載體催化元件主要技術性能

（1）活性（2）穩定性（3）工作點與工作區間（4）輸出特性（5）元件的壽命（6）元件的“中毒”現象（7）元件的激活（8）響應時間（9）氣體流量煤礦安全監測監控技術12/1/20239:28AM※任務3KG9701型低濃度甲烷傳感器用途、結構、技術參數、工作原理、使用調校、故障處理、維護

煤礦安全監測監控技術KG9701外形結構圖12/1/20239:28AM※任務3KG9701型低濃度甲烷傳感器用途、結構、技術參數、工作原理、使用調校、故障處理、維護

煤礦安全監測監控技術KG9701工作原理圖12/1/20239:28AM※任務3KG9701型低濃度甲烷傳感器技術參數(1)整機工作電壓(2)測量范圍：(3)測量精度：(4)信號輸出類型：電流型或頻率型。(5)信號輸出范圍：(6)顯示定義：(7)報警方式：(8)斷電信號點設置：(9)報警點設置：(10)相應的復電點設置：煤礦安全監測監控技術12/1/20239:28AM※任務3KG9701型低濃度甲烷傳感器工作原理煤礦安全監測監控技術12/1/20239:28AM※任務3KG9701型低濃度甲烷傳感器工作原理煤礦安全監測監控技術12/1/20239:28AM※任務3KG9701型低濃度甲烷傳感器工作原理煤礦安全監測監控技術12/1/20239:28AM※任務3KG9701型低濃度甲烷傳感器工作原理煤礦安全監測監控技術12/1/20239:28AM※任務3KG9701型低濃度甲烷傳感器工作原理煤礦安全監測監控技術12/1/20239:28AM※任務3KG9701型低濃度甲烷傳感器使用調校（1）零點調校調校前，正確連接好傳感器，接通電源預熱20分鐘后，在新鮮空氣中觀察甲烷傳感器顯示窗口內的LED數字顯示是否為零，若有偏差，用與之配套的遙控器對準甲烷傳感器顯示窗口，按動遙控器的“選擇”鍵，使顯示窗內的小數碼管顯示“1”，再通過按動遙控器上的“上升”鍵和“下降”鍵，使甲烷傳感器的顯示為零，即可完成甲烷傳感器的校零工作。（2）精度調校完成傳感器的電氣零點調節后，進行精度調校。具體方法：旋開元件氣室防塵罩，將專用通氣罩插入，罩住傳感器元件粉末冶金氣室的外部，通入濃度為2.0％CH4的標準甲烷氣體，通氣流量控制在200mL／min。此時，甲烷傳感器顯示窗內的數字顯示應與通入的甲烷氣體濃度值相同，若有偏差，則將遙控器對準傳感器顯示窗，按動遙控器上的“選擇”鍵，使顯示窗內的小數碼管顯示“2”，然后再根據需要分別按動遙控器的“上升”鍵或“下降”鍵，直至顯示窗內的顯示值與實際通入的甲烷氣體濃度值相同。（3）報警值設定根據甲烷傳感器不同的使用地點，其報警點濃度設定值必須符合規程規定。具體方法：使傳感器進入正常工作狀態，然后將遙控器對準傳感器顯示窗，按動遙控器上的“選擇鍵”，使顯示窗內的小數碼管顯示“3”，然后再根據需要分別按動遙控器的“上升”鍵或“下降”鍵，將顯示窗內的數字(報警點)調節為所需要的數值即可完成傳感器報警值的設定。煤礦安全監測監控技術12/1/20239:28AM※任務3KG9701型低濃度甲烷傳感器使用調校（4）斷電值設定根據甲烷傳感器不同的使用地點，其報警點濃度設定值必須符合規程16規定。具體方法：使傳感器進入正常工作狀態后，然后將遙控器對準傳感器顯示窗，按動遙控器上的“選擇鍵”，使顯示窗內的小數碼管顯示“4”，然后再根據需要分別按動遙控器的“上升”鍵或“下降”鍵，將顯示窗內的數字(斷點)調節為所需要的數值即可完成傳感器斷電點的設定。（5）傳感器內測量電橋零點偏離過大的調校當零點調校不能滿足要求時，需要利用零點調節電位器進行調節。具體方法：將遙控器對準傳感器顯示窗，同時按動遙控器上的三個按鍵持續數秒（清零），使顯示窗內的小數碼管顯示“1”，用螺絲刀旋下傳感器后蓋上的緊固螺絲釘，打開傳感器后蓋，露出整機電路板，再用專用小螺絲刀調節電路板上的零點調節電位器P1如圖2-38所示，使傳感器的顯示為“0.00”，即完成調校。進行此項操作后，必須再用標準氣體重新對傳感器的精度進行校對后方可使用。（6）自檢自檢方法：將遙控器對準傳感器顯示窗，按動遙控器上的“選擇”鍵，使傳感器顯示窗內的小數碼管顯示“5”，此時正常情況傳感器的顯示值應為“2.00”，并伴有聲光報警及斷電信號輸出，對應的輸出信號值應為360Hz(或是1.8mA)；如與上述特征不符則說明傳感器損壞。說明：一旦對傳感器部分參數進行調節后，斷電之前，務必再次按動遙控器上的“選擇”鍵，使顯示窗內的小數碼管顯示的數字循環至消隱，方可使調校后的參數存入傳感器的存儲器內。否則，將導致此次調校無效。煤礦安全監測監控技術12/1/20239:28AM※任務3KG9701型低濃度甲烷傳感器故障處理1、傳感器顯示“L.LL”可能是傳感器內的催化元件出現斷絲，處理辦法是：斷開電源，取下傳感器帶回地面，打開傳感器后蓋，用萬用表分別檢測G、r12、U2之間的電阻值，如圖2-39所示，若出現斷路時，檢查確定不是連線斷路后，須要更換催化元件。煤礦安全監測監控技術12/1/20239:28AM※任務3KG9701型低濃度甲烷傳感器故障處理2、自檢時傳感器顯示自檢時，傳感器顯示“2.AA”或“2.bb”符號，說明傳感器測量電橋零點偏移過大，需對傳感器進行硬件調零。處理方法：取下傳感器帶回地面，打開傳感器后蓋并接通電源數分鐘后，將遙控器對準傳感器顯示窗，同時按動遙控器上的三個按鍵持續數秒，使顯示窗內的小數碼管顯示“1”，再用專用小螺絲刀調節電路板上的零點調節電位器P1使傳感器的顯示為“0.00”，進行此項操作后，必須再用標準氣體重新對傳感器的精度進行校對，直至傳感器的顯示達到要求的技術指標后，方可使用。3、報警時有光無聲或聲音嘶啞當傳感器報警時出現有光無聲或聲音嘶啞現象時，首先應檢查蜂鳴器的連線有無斷線，如無斷線，則屬蜂鳴故障，處理方法：可先用橡膠等彈性片對蜂鳴器予以襯墊，以排除嘶啞現象；否則，更換蜂鳴器。4、傳感器接收不到遙控信號當出現傳感器接收不到遙控信號時，首先應確認遙控器內的電池是否有電。如有電，取下傳感器帶回地面，檢查、更換路板上數碼管旁的紅外接收頭

煤礦安全監測監控技術12/1/20239:28AM※任務3KG9701型低濃度甲烷傳感器故障處理5、報警時無聲無光當傳感器顯示已達報警值，傳感器仍無光無聲，經檢查確定報警燈連線無斷線時，檢查并處理傳感器電路板上的集成器件ICl2（CD4011）或晶體管N6(9013)，必要時予以更換。6、小數碼顯示的功能位數字亂跳且無法控制當傳感器顯示窗內的小數碼（功能位）出現數字亂跳無法控制時，可更換傳感器線路板上的紅外接收頭。7、傳感器顯示“8.88”或其它不明字符傳感器在井下如顯示“8.88”或其它不明字符或反復顯示“00.00”時，首先檢查傳感器與分站間的距離是否過長。如傳感器離分站過遠，兩者間鋪設電纜的距離過長，有可能出現上述現象。此時，只要縮短兩者間的距離或二者間增加分站即可使傳感器恢復正常。若出現上述故障時傳感器的位置就在分站附近，則需將傳感器取下帶回地面檢修。

煤礦安全監測監控技術12/1/20239:28AM※任務3KG9701型低濃度甲烷傳感器維修保養（1）傳感器的零點、測試精度等都需要定期調校，調校期限為每月1次。若無誤差，則可繼續使用。（2）使用者應經常擦拭儀器外部的煤塵、污垢，尤其是傳感頭部位，保持傳感器的清潔、美觀。煤礦安全監測監控技術12/1/20239:28AM※任務4KG9001B型高低濃度甲烷傳感器用途、結構煤礦安全監測監控技術KG9001B外形結構圖12/1/20239:28AM※任務4KG9001B型高低濃度甲烷傳感器工作原理煤礦安全監測監控技術KG9001B型高低濃度甲烷傳感器測量低度瓦斯時采用熱催化原理，測量高濃度瓦斯采用熱導原理測量甲烷濃度：由敏感元件與電阻，金屬膜電阻、調零電位器等組成測量電橋。工作時，被測環境中的瓦斯以擴散方式進入傳感器探頭氣窗與敏感元件發生反應．并產生與甲烷濃度相應的電信號，該信號經放大后進入A/D轉換器進行模數轉換，然后送往中央處理單元89C51單片機進行數據處理后發往與之相連的井下監控分站以及地面中心站，實現井下聯網監測監控、就地數字顯示和聲光報警。12/1/20239:28AM※任務4KG9001B型高低濃度甲烷傳感器技術參數（1）測量范圍：（2）測量精度：（3）顯示定義，左起第一位功能顯示含義如下：1—熱催化調零；2—熱催化靈敏度調節；3—熱導調零；4—熱導靈敏度調節；5—調報警點；6—調斷電點；7—調復電點；8—自檢后3位：測量值顯示(單位：%)。（4）信號輸出范圍：（5）信號帶負載能力：（6）報警方式：（7）報警點設置：（8）斷電信號點設置：相應的復電點設置（9）信號傳輸距離（10）采樣方式（11）檢測響應速度：（12）熱催化元件壽命：（13）熱導元件奉命：煤礦安全監測監控技術12/1/20239:28AM※任務4KG9001B型高低濃度甲烷傳感器使用調校（1）零點調校調校前，正確連接好傳感器，接通電源預熱20分鐘后，在新鮮空氣中觀察甲烷傳感器顯示窗口內的LED數字顯示是否為零，若有偏差，用與之配套的遙控器對準甲烷傳感器顯示窗口，按動遙控器的“選擇”鍵，使顯示窗內的小數碼管顯示“4”，再通過按動遙控器上的“上升”鍵和“下降”鍵，使甲烷傳感器的顯示為零，即可完成甲烷傳感器的校零工作。（2）精度調校完成傳感器的電氣零點調節后，進行精度調校。具體方法：旋開元件氣室防塵罩，將專用通氣罩插入，罩住傳感器元件粉末冶金氣室的外部，通入濃度為2.0％CH4的標準甲烷氣體，通氣流量控制在200mL／min。此時，甲烷傳感器顯示窗內的數字顯示應與通入的甲烷氣體濃度值相同，若有偏差，則將遙控器對準傳感器顯示窗，按動遙控器上的“選擇”鍵，使顯示窗內的小數碼管顯示“2”，然后再根據需要分別按動遙控器的“上升”鍵或“下降”鍵，直至顯示窗內的顯示值與實際通入的甲烷氣體濃度值相同。（3）報警值設定根據甲烷傳感器不同的使用地點，其報警點濃度設定值必須符合規程規定。具體方法：使傳感器進入正常工作狀態，然后將遙控器對準傳感器顯示窗，按動遙控器上的“選擇鍵”，使顯示窗內的小數碼管顯示“55”，然后再根據需要分別按動遙控器的“上升”鍵或“下降”鍵，將顯示窗內的數字(報警點)調節為所需要的數值即可完成傳感器報警值的設定。煤礦安全監測監控技術12/1/20239:28AM※任務4KG9701型低濃度甲烷傳感器使用調校（4）斷電值設定根據甲烷傳感器不同的使用地點，其報警點濃度設定值必須符合規程16規定。具體方法：使傳感器進入正常工作狀態后，然后將遙控器對準傳感器顯示窗，按動遙控器上的“選擇鍵”，使顯示窗內的小數碼管顯示“6”，然后再根據需要分別按動遙控器的“上升”鍵或“下降”鍵，將顯示窗內的數字(斷點)調節為所需要的數值即可完成傳感器斷電點的設定。（5）傳感器內測量電橋零點偏離過大的調校當零點調校不能滿足要求時，需要利用零點調節電位器進行調節。具體方法：將遙控器對準傳感器顯示窗，同時按動遙控器上的三個按鍵持續數秒（清零），使顯示窗內的小數碼管顯示“1”，用螺絲刀旋下傳感器后蓋上的緊固螺絲釘，打開傳感器后蓋，露出整機電路板，再用專用小螺絲刀調節電路板上的零點調節電位器P1如圖2-38所示，使傳感器的顯示為“0.00”，即完成調校。進行此項操作后，必須再用標準氣體重新對傳感器的精度進行校對后方可使用。（6）自檢自檢方法：將遙控器對準傳感器顯示窗，按動遙控器上的“選擇”鍵，使傳感器顯示窗內的小數碼管顯示“8”，此時正常情況傳感器的顯示值應為“2.00”，并伴有聲光報警及斷電信號輸出，對應的輸出信號值應為600Hz(或是3.0mA)；如與上述特征不符則說明傳感器損壞。說明：一旦對傳感器部分參數進行調節后，斷電之前，務必再次按動遙控器上的“選擇”鍵，使顯示窗內的小數碼管顯示的數字循環至消隱，方可使調校后的參數存入傳感器的存儲器內。否則，將導致此次調校無效。煤礦安全監測監控技術12/1/20239:28AM※任務5GJC4型智能甲烷傳感器技術參數煤礦安全監測監控技術KG9701外形結構圖12/1/20239:28AM※任務3KG9701型低濃度甲烷傳感器用途、結構、技術參數、工作原理、使用調校、故障處理、維護

煤礦安全監測監控技術KG9701工作原理圖12/1/20239:28AM※任務3KG9701型低濃度甲烷傳感器技術參數(1)整機工作電壓(2)測量范圍：(3)測量精度：(4)信號輸出類型：電流型或頻率型。(5)信號輸出范圍：(6)顯示定義：(7)報警方式：(8)斷電信號點設置：(9)報警點設置：(10)相應的復電點設置：煤礦安全監測監控技術12/1/20239:28AM※任務3KG9701型低濃度甲烷傳感器工作原理煤礦安全監測監控技術12/1/20239:28AM※任務3KG9701型低濃度甲烷傳感器工作原理煤礦安全監測監控技術12/1/20239:28AM※任務3KG9701型低濃度甲烷傳感器工作原理煤礦安全監測監控技術12/1/20239:28AM※任務3KG9701型低濃度甲烷傳感器工作原理煤礦安全監測監控技術12/1/20239:28AM※任務3KG9701型低濃度甲烷傳感器工作原理煤礦安全監測監控技術12/1/20239:28AM※任務3KG9701型低濃度甲烷傳感器使用調校（1）零點調校調校前，正確連接好傳感器，接通電源預熱20分鐘后，在新鮮空氣中觀察甲烷傳感器顯示窗口內的LED數字顯示是否為零，若有偏差，用與之配套的遙控器對準甲烷傳感器顯示窗口，按動遙控器的“選擇”鍵，使顯示窗內的小數碼管顯示“1”，再通過按動遙控器上的“上升”鍵和“下降”鍵，使甲烷傳感器的顯示為零，即可完成甲烷傳感器的校零工作。（2）精度調校完成傳感器的電氣零點調節后，進行精度調校。具體方法：旋開元件氣室防塵罩，將專用通氣罩插入，罩住傳感器元件粉末冶金氣室的外部，通入濃度為2.0％CH4的標準甲烷氣體，通氣流量控制在200mL／min。此時，甲烷傳感器顯示窗內的數字顯示應與通入的甲烷氣體濃度值相同，若有偏差，則將遙控器對準傳感器顯示窗，按動遙控器上的“選擇”鍵，使顯示窗內的小數碼管顯示“2”，然后再根據需要分別按動遙控器的“上升”鍵或“下降”鍵，直至顯示窗內的顯示值與實際通入的甲烷氣體濃度值相同。（3）報警值設定根據甲烷傳感器不同的使用地點，其報警點濃度設定值必須符合規程規定。具體方法：使傳感器進入正常工作狀態，然后將遙控器對準傳感器顯示窗，按動遙控器上的“選擇鍵”，使顯示窗內的小數碼管顯示“3”，然后再根據需要分別按動遙控器的“上升”鍵或“下降”鍵，將顯示窗內的數字(報警點)調節為所需要的數值即可完成傳感器報警值的設定。煤礦安全監測監控技術12/1/20239:28AM※任務3KG9701型低濃度甲烷傳感器使用調校（4）斷電值設定根據甲烷傳感器不同的使用地點，其報警點濃度設定值必須符合規程16規定。具體方法：使傳感器進入正常工作狀態后，然后將遙控器對準傳感器顯示窗，按動遙控器上的“選擇鍵”，使顯示窗內的小數碼管顯示“4”，然后再根據需要分別按動遙控器的“上升”鍵或“下降”鍵，將顯示窗內的數字(斷點)調節為所需要的數值即可完成傳感器斷電點的設定。（5）傳感器內測量電橋零點偏離過大的調校當零點調校不能滿足要求時，需要利用零點調節電位器進行調節。具體方法：將遙控器對準傳感器顯示窗，同時按動遙控器上的三個按鍵持續數秒（清零），使顯示窗內的小數碼管顯示“1”，用螺絲刀旋下傳感器后蓋上的緊固螺絲釘，打開傳感器后蓋，露出整機電路板，再用專用小螺絲刀調節電路板上的零點調節電位器P1如圖2-38所示，使傳感器的顯示為“0.00”，即完成調校。進行此項操作后，必須再用標準氣體重新對傳感器的精度進行校對后方可使用。（6）自檢自檢方法：將遙控器對準傳感器顯示窗，按動遙控器上的“選擇”鍵，使傳感器顯示窗內的小數碼管顯示“5”，此時正常情況傳感器的顯示值應為“2.00”，并伴有聲光報警及斷電信號輸出，對應的輸出信號值應為360Hz(或是1.8mA)；如與上述特征不符則說明傳感器損壞。說明：一旦對傳感器部分參數進行調節后，斷電之前，務必再次按動遙控器上的“選擇”鍵，使顯示窗內的小數碼管顯示的數字循環至消隱，方可使調校后的參數存入傳感器的存儲器內。否則，將導致此次調校無效。煤礦安全監測監控技術12/1/20239:28AM※任務3KG9701型低濃度甲烷傳感器故障處理1、傳感器顯示“L.LL”可能是傳感器內的催化元件出現斷絲，處理辦法是：斷開電源，取下傳感器帶回地面，打開傳感器后蓋，用萬用表分別檢測G、r12、U2之間的電阻值，如圖2-39所示，若出現斷路時，檢查確定不是連線斷路后，須要更換催化元件。煤礦安全監測監控技術12/1/20239:28AM※任務3KG9701型低濃度甲烷傳感器故障處理2、自檢時傳感器顯示自檢時，傳感器顯示“2.AA”或“2.bb”符號，說明傳感器測量電橋零點偏移過大，需對傳感器進行硬件調零。處理方法：取下傳感器帶回地面，打開傳感器后蓋并接通電源數分鐘后，將遙控器對準傳感器顯示窗，同時按動遙控器上的三個按鍵持續數秒，使顯示窗內的小數碼管顯示“1”，再用專用小螺絲刀調節電路板上的零點調節電位器P1使傳感器的顯示為“0.00”，進行此項操作后，必須再用標準氣體重新對傳感器的精度進行校對，直至傳感器的顯示達到要求的技術指標后，方可使用。3、報警時有光無聲或聲音嘶啞當傳感器報警時出現有光無聲或聲音嘶啞