煤矿安全监测监控技术5传感器

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1、5矿用传感器5.1传感器基本知识矿井安全生产至关重要。井下哪些参数需要监测.怎样利用传感器进行监测。5.1.1矿井环境参数的监测煤矿井下各种有用、有害气体及温度和湿度等参数，都属于环境参数。及时掌握这些参数的变化规律，对矿井安全生产是必不可少的。矿井环境参数是一些非电量的物理量，这些物理量不宜直接显示、远传、放大和处理。实用中，采用各种传感器将这些非电量转换为电量学，再利用各种电子设备和技术手段，进行必要的处理，然后再传输到监控系统中。矿井环境参数主要有：甲烷浓度、氧气浓度、粉尘浓度、井巷硐室和工作面温度、风量与负压、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫和硫化氢等。还有

2、顶板活动状态、地层构造、水文情况等。这些环境参数都与井下安全生产息息相关，必须纳入安全监控系统，实行实时有效地监控。5.1.3传感器基本概念5.1.3.1传感器传感器是将被测物理量传输或转换为同种或别种物理量的检测装置。因此，有时把传感器称为变换器或换能器。5.1.3.2传感器的组成传感器一般有检测变换元件、参数处理电路、显示装置、传输信号接口等单元组成。通常都需要有电源参与，如图所示。、接1.检测、变换元件直接触及和感受被测物理量的元件，其输出信号与被测参数构成某种确定的关系，并以所输出的信号表示被测参数的实际量值和状态。检测、变换元件按变换方式可分为直接变换

3、和间接变换两种。1）直接变换式。将检测到的非电量直接变换为电量输出的，称为直接变换式检测元件。如：热电阻可将温度变成电阻信号，热电偶可将温度直接变换为电压信号等等。2）间接变换式。输入为非电量而输出仍然是非电量，只有再经变换才能获得电量信号，称为间接变换式检测元件。如：井下测压用的差压膜盒式传感器，以及膜片或波纹管，它是先将压力数据变换为位移值，之后再将位移值信号变换为电量输出。2.参数调节电路检测元件输出的信号较小，不能直接推动显示器或执行机构。需经调节电路处理后，才能送入显示或执行单元。常用的调节电路包括：电桥电路、激励原、放大、滤波、隔离、线性化、阻抗变换

4、、电平变换以及各种类型的计算处理等单元电路组成。3.显示器1）指示式显示器又称模拟显示器，被测量值的大小用标尺、指针等指示出来。有的还带有绘图机构，能将被测量的数值以曲线形式绘制出来。2）数字显示多用液晶或数码管显示。如：用七段数码管显示甲烷或一氧化碳浓度等。还可附有打印机打印数据，直至与计算机联用。3）屏幕显示器。这是靠电视屏幕显示被测量数值的装置，可以同时显示多个被测量值及其变化规律（曲线或表格），非常有利于被测量值的比较和分析。4.传输信道各种传感器采集到的数据，需经电缆或光缆等传输媒体传送到监控系统的各个环节。这些数据通常是以电压、电流或频率等信号的形式

5、被传送的。为防止传送信号过程中的干扰，现代监控系统中多采用抗干扰能力强的数字信号进行传输。传输信道对传输信号影响较大，因此，在选择信道有关参数时，要匹配得当，否则，可能会导致信号失真和灵敏度降低等严重故障。5.1.4传感器的主要技术指标5.1.4.1精度由于任何实际的传感器都存在测量误差，故其测量值只能是被测物理量近似值。为衡量传感器测量值和被测物理量真实值的接近程度，引入了精度概念。精度包括精密度和精确度两个概念。随机误差是衡量精密度的标志。系统误差则是衡量准确度的标志。精度高的传感器，其测量值与真实值的接近程度越好。5.1.4.2量程（测量范围）量程是指传感

6、器在不超过规定精确度时的测量范围。也可用传感器允许测量值的上、下限末表示。如：低浓度甲烷传感器的量程为0~4.0%，风速传感器的量程为0.3~15M/S等。使用时，测量值不得超过量程范围。否则，会产生较大测量误差，甚至损坏传感器。5.1.4.3迟滞（也称回差）受物理惯性等原因影响，传感器在输入量X增大（正行程）或减小（反行程）时，对应同一输入值的输出值是不同的。为表示同一个输入值所对应的上、下两行程测量值曲线的不重合程度。引入了迟滞这一概念。5.1.4.4重复性在相同测试条件下，按同一方向（正行程或反行程）连续多次检验时，其多次检验出的多个输出值相互间的一致程度

7、，称为传感器的重复性。5.1.4.5线性度理想的传感器，其输入和输出之间应是线性关系。但实用中的传感器，输入和输出之间不是理想的直线，而是一条变化程度不同的曲线。5.1.4.6敏感度敏感度反映传感器对被测物理量的变化程度。5.1.4.7分辨率、阈值和过载传感器能够检测出被测信号的最小增量，称为该传感器的分辨率。如：某温度传感器量程是-50℃～99.9℃，其分辨率是0.1℃。阈值：能引起传感器输出的被测物理量最小变化值，称为传感器的阈值。过载：在不致引起规定性能指标永久改变的前提下，允许传感器超过测量范围的能力，称为过载。5.1.4.8漂移传感器输入/输出特性，随

8、某些外界因素影响而出现缓