由于ADXL330的灵敏度与供电电源的电压成比例,为消除电源以及连接电线的影响,使各个传感器具有互换性,本文采用稳压芯片为传感器供电,如图3所示,并将稳压芯片与传感器芯片制作在同一线路板上,确保电源稳定、一致、可靠。外部电源VCC经稳压芯片LT1762-3.3得到VDC=3.3 V作为传感器电源,因此传感器灵敏度Sa=330 mv/g。外部电源可采用现场极易获得的VDC=5 V。滤波电容采用0.001 μF,根据式(1)传感器的-3 dB带宽为500 Hz。
3.2 传感器标定
传感器的标定可以采用重力标定方法,分别沿所要标定的灵敏度轴将加速度计旋转180°以上,并记录传感器输出的最小值amin和值amax,则灵敏度Sa=(amax-amin)/2。
3.3 环境试验
为了考核传感器能否适应所处工作环境和储存环境,对所封装后的传感器进行各项环境试验,包括防水试验、低温工作和低温储存试验等。
防水试验时,将传感器置于2 MPa压力的水中24 h后,检查密封情况良好,然后测试其工作情况正常。
低温工作时,将传感器置于低温箱中,使温度下降到-20℃并保持1 h,观测传感器的工作情况一直正常。低温储存试验时,将低温箱温度降到-40℃并保持1 h后取出,在常温存放0.5 h后进行测量,传感器工作情况正常。试验结果如表1所示。由表1看出,传感器灵敏度误差较小,可满足使用要求。
4 闸门振动测试与分析
为了准确全面地捕捉各种运行工况下闸门及闸墩等重要结构部件在各个方向上的振动状况,同时考虑到闸门及闸墩长期工作在水下以及安装维护等方面的具体情况,应用本文专门设计制作的耐高低温变化和耐压防水的三轴向振动加速度传感器。测试系统如图4所示。为了确保测试系统安全可靠,在测试系统配置上采用传感器冗余配置,即在每个闸门上均设置了两个三轴加速度传感器。同时为减少水流对传感器的冲刷,将测量闸门振动的传感器安装在闸门的背水面。图5为所测闸门振动信号。在整个输水期内,振动测试系统一直处于正常工作状态,为输水系统安全可靠运行起到了保驾护航作用。
5 结 论
MEMS加速度计具有高集成度、低价格、高可靠性等优点。本文采用ADXL330三轴加速度计芯片,根据水下结构振动测试的特点和要求,设计了适合水下结构振动测试的加速度传感器以及振动测试系统,并成功应用于某输水管线闸门振动监测系统中。现场应用表明,应用该传感器芯片构成的三轴加速度传感器能够满足水下结构振动监测需要,具有低成本、高精度、易安装和安全可靠等特点。新型传感器的应用对变电站设计及布局的影响
新型电流传感器
Midas®是用于半导体工业及其他一般工业所使用的有毒气体以及可燃气体的高灵敏度和可靠度的气体探测器。通过延长的传感器校准周期、灵活的通讯模式以及传感器自诊断功能和流量自动控制的专利,Medias®大大降低了气体探测所需要的运行成本。
Midas®通过变送器平台用于典型工业环境中的有毒气体、环境气体以及可燃气体的探测。预先校准的“即插即用”智能传感器可在没有工具的情况下对传感器快捷而简易的更换,并且防止操作人员使用错误或废弃传感器错误。高亮度的LED以及直观的图表显示交互式菜单时显示气体读数和警报级别(结合了用于参数设置、检测和校准的密码保护菜单)。
Midas®形状小巧,便于检修的金属机身设计使得它在密集、日间复杂的过程环境中或空间要求较高环境中的安装非常便捷。Midas®配有标准的内置式可选的电源和通讯模式,包括3个内置继电器、0-22mA模拟输出、Modbus/TCP以太网数字输出和全新的以太网供电(PoE)协议——所有电源、控制和通讯设备的单一以太网连接。Midas®体系结构显著降低了PLC和FieldBus系统集成的成本。
Midas®采样距离可达到30米(100英尺),并且使用专利控制技术自动调整流量率以保证气体检测操作无误差。Honeywell Analytics设计并制造了其独有的先进的传感器自动生产线,保证了无可比拟的质量和可靠性。
Midas®由与其超灵敏低ppm有毒气体监控分析仪的创新性Chemcassette®范围和我们由维修工程师(24/7,全年无休)构建的全球网络而备受称赞。
仪器特点:
可探测气体:
气体名称 |
化学式 |
范围 |
氨 |
NH3 |
0-100ppm |
氢化砷 |
AsH3 |
0-0.2ppm |
三氯化硼 |
BCl3 |
0-8.0ppm |
三氟化硼 |
BF3 |
0-8.0ppm |
三氟化硼(低浓度的) |
BF3 |
0-2.0ppm |
溴 |
Br2 |
0-0.4ppm |
二氧化碳 |
CO2 |
0-2% vol |
一氧化碳 |
CO |
0-100ppm |
氯 |
Cl2 |
0-2.0ppm |
二氧化氯 |
ClO2 |
0-0.4ppm |
三氟化氯 |
ClF3 |
0-0.4ppm |
硼乙烷 |
B2H6 |
0-0.4ppm |
二氯甲硅烷 |
H2SiCl2 |
0-8.0ppm |
二氟甲烷 |
CH2F2 |
0-120ppm |
乙硅烷 |
Si2H6 |
0-20ppm |
氟 |
F2 |
0-4.0ppm |
锗烷 |
GeH4 |
0-0.8ppm |
六氟丁乙烯 |
C4F6 |
0-40ppm |
氢(%爆炸下限(LEL)) |
H2 |
0-100% LEL |
氢(ppm) |
H2 |
0-1000ppm |
溴化氢 |
HBr |
0-8.0ppm |
氯化氢 |
HCl |
0-8.0ppm |
氰化氢 |
HCN |
0-20ppm |
氟化氢 |
HF |
0-12ppm |
氟化氢(低浓度的) |
HF |
0-2.0ppm |
硫化氢 |
H2S |
0-40ppm |
硫化氢(高浓度的) |
H2S |
0-100ppm |
甲烷(%爆炸下限(LEL)) |
CH4 |
0-100% LEL |
甲基氟 |
CH3F |
0-60ppm |
二氧化氮 |
NO2 |
0-12ppm |
一氧化氮 |
NO |
0-100ppm |
三氟化氮 |
NF3 |
0-40ppm |
八氟环戊烯 |
C5F8 |
0-40ppm |
氧气能力&缺氧 |
O2 |
0-25% vol |
臭氧 |
O3 |
0-0.4ppm |
磷化氢 |
PH3 |
0-1.2ppm |
氢氧化磷 |
POH3 |
0-0.4ppm |
硅烷 |
SiH4 |
0-20ppm |
硅烷(低浓度的) |
SiH4 |
0-2.0ppm |
二氧化硫 |
SO2 |
0-8.0ppm |
六氟化硫 |
SF6 |
0-8000pm |
四氟化硫 |
SF4 |
0-0.4ppm |
正硅酸乙酯 |
TEOS |
0-40ppm |
六氟化钨 |
WF6 |
0-12ppm |
六氟化钨(低浓度的) |
WF6 |
0-2.0ppm |
仪器参数:
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输水管道的流量控制一般通过调节闸门开度大小实现。某水利枢纽工程的输水管道由两个管线组成,每个管线均设计由出口控制闸门,闸门尺寸达到3 m×3 m,孔口尺寸为2.5 m×2.5 m,设计水头为65 m,其中35 m为挡水头,30 m为水击压力产生的水头。根据枢纽布置及闸门运行要求,为避免管道产生过大的水击压力,设计下游水位较高,闸门始终处于淹没状态下工作,大大增加了诱发闸门结构振动的可能性。为了适时调节闸门开度,确保下泄流量,工作闸门需长时间局部开启运行。出口闸门的水力特性和诱发振动是极其复杂的流固耦合问题。因此,通过振动在线监测分析,对确保闸门及闸墩的安全运行具有重要作用,是确保引水工程安全运行的关键技术问题之一。 为了有效地监测水下闸门振动,本文在分析ADXL330三轴加速度计结构、工作原理和标定方法的基础上,根据水下结构振动测试的特点和要求,设计了基于ADXL330的水下结构振动监测加速度传感器,并应用于输水管道闸门振动的监测系统中。 2 ADXL330加速度计 加速为计是将运动加速度或重力转换为电信号的传感器,主要用于振动参数的测量,在工业测量与控制中有着广泛应用。加速度计按测量轴数目分为单轴、双轴、三轴。传统的加速...
基于IEEE1451.2和蓝牙协议的无线网络化传感器 1.1 IEEE1451.2标准 IEEE1451.2作为智能传感器接口模块标准,它提供了将传感器和变送器实现网络化的接口标准,采用通用的A/D或D/A转换装置作为传感器的I/O接口,将各种传感器模拟量转换成标准规定格式的数据,连同一个小存储器———传感器电子数据表(TEDS,transducerelectronicdatasheet)与标准规定的处理器目标模型———网络适配器(NCAP,networkcapableap2plicationprocess)连接,如此,数据可以按网络规定的协议连接入网络。该标准的结构模型提供了一个连接智能变送器接口模型(STIM,smarttransducerinterfacemodule)和NCAP的10线标准接口———变送独立接口(TII,transducerindependenceinterface)。其工作流程是敏感元件输出的模拟信号经A/D转换及相应数据处理(滤波、校准)后,由网络处理装置根据程序设定和网络协议(TCP/IP)将其封装成数据帧,通过网络接口传到网络上。 1.2 蓝牙技术 蓝牙技术作为一种新的短距离无线通信协议,提供了一种无线数据与语音通信的开放标准,它具有许多特有的优势:很强的移植性,可应用于多种通信场合;硬件集成电路应用简单,成本低...