瓦斯传感器
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3 矿用传感器简介
煤矿中应用的传感器现状 煤矿中应用的传感器发展 检测瓦斯含量的方法
矿用传感器现状
• 采掘机械化方面 随着综采机械化的发展，目前综采程度已达 43%以上，电牵引采煤面已投入使用。综采设备 电气控制与检测较普遍采用电压、电流检测。少 数采煤机具备速度、功率、油温的传感器及其检 侧器。
矿用传感器现状
• 矿并运输自动化方面
我国井下主煤运输还是以轨道运输为主，矿用电机 车行车安全检测装置中使用了速度、里程累计、电池容 量、电池电压、超速报警、架线电压监测等传感器。 80年代以后，随着工作面产量日益增加，在一些大中 型矿井中主煤运输逐步被胶带输送机所代替，备有打滑、 跑偏、断带、纵撕、物料探测、堆煤、烟雾、温度 ( 轴 承、环境 ) 、速度、防尘洒水、灭火洒水等门类齐全的 保护装置，真空开关过流过压保护、沿线紧急闭锁保护、 电机电流检测等功能，选配有超声料位计、电子胶带秤 或核子胶带秤等设备，并有多种故障保护功能。每种传 感器都有相应的开关量或模拟量输出，使系统功能更加 完善。
矿用传感器发展
• 集成化
两个含义：第一是将传感器与放大器、检测电路等集 成在同一芯片上 既减小体积，又增加抗干扰能力。第二 是将同一类传感器集成在同一芯片上构成多功能传感器， 它可以同时测量煤壁、顶底板等表面状况。
• 数字化
数字化对数字式传感器的研究是很重要的，它可以使 传感器直接与计算机联机。
矿用传感器发展
矿用传感器发展
总的途径和趋势:高精度、微型化、集成化、数 字化、智能化。 高精度
• 微型化
为了提高煤矿环境的测控精度，必须使传感器的精度尽可 能地高，例如CO 传感器，希望测试精度能优于±l％，风速 传感器的精度要求优于±2％。 微型化传感器主要由硅材料构成, 具有体积小、重量轻、 反应快、灵敏度高以及成本低等优点。其核心技术是研究微 电子和微机械加工与封装技术的巧妙结合 , 期望能够由此而 制造出体积小巧但功能强大的新型系统。它对于经常变换作 业场所的煤炭企业，易于搬迁、移动，更具特殊意义。
矿用传感器现状
• 矿山固定设备方面
提升安全运行，以微机为核心的提升机后备保护装置 的开发得到迅速发展，提升机控制使用了行程位置传 感器、提升机深度指示器、提升机过卷保护器、电压、 电流变送器、功率变送器、防爆磁性开关等。 风机、水泵微机监测系统和压风机自动化监测系统已 投入使用。 目前使用的传感器有:电压、电流功率变送器、负压、 风速、转速、水泵效率检测、水仓水位、压力、二级 排气温度定点式、风包定点、轴承定点式温度、自动 风门传感器等。
矿用传感器发展
机器人开发
煤炭工业是多种技术综合应用的行业，工种多且作业复 杂，可供选择机器人作为开发的目标产品，其选择范围 宽，自由度大，如掘进、采煤、凿岩、支护喷浆、水采、 消防、救灾等机器人。 机器人开发特点不表现在机械本身，而主要是完善的传 感器及完整的软硬件，实现井下无人采煤要研制在规律 和不稳定煤层中制导机器的传感器。 机器人内部传感器是用于检测对象和作业环境，需要使 用各门类各品种传感器、如加速度、速度、线位移、角 位移等内部传感器，视觉、听觉等非接触外部传感器， 接触、压觉、滑觉、硬觉等接触外部传感器。
检测瓦斯含量的方法
• • • • • • 热导法 光干涉法（重点掌握） 红外光谱系数法 超声波测量法 气敏半导体法 热载体催化元件（重点掌握）
• 智能化
定义：指那些装有微处理器的，不但能够执行信息处 理和信息存储，而且还能够进行逻辑思考和结论判断 的传感器系统。 这一类传感器就相当于是微型机与传感器的综合体一 样，其主要组成部分包括主传感器、辅助传感器及微 型机的硬件设备。如智能化压力传感器，主传感器为 压力传感器，用来探测压力参数，辅助传感器通常为 温度传感器和环境压力传感器。 采用这种技术时可以方便地调节和校正由于温度的变 化而导致的测量误差，硬件系统除了能够对传感器的 弱输出信号进行放大、处理和存储外，还执行与计算 机之间的通信联络。
矿用传感器发展
• Biblioteka Baidu例
采煤机机组位置检测传感器，采用微机芯片后，不仅可检 测机组位置，还可显示走行方向、走行速度、每班的割煤 量等； 胶带电子秤除单一显示累计运输量外，还可显示瞬时运量、 最大运量、平均运量，自动校正自重减少计量误差；
矿用传感器发展
煤仓超声波料位计增加，排除干扰信号、进行各种参 数的修正，并可自动报警，一台主机可带多个探头等 功能； 提升机的行程位置传感器不但显示箕斗的位置，还可 计算出箕斗的运行速度，根据给定的速度运行图，自 动调节运行速度以达到缩短运行周期，提高运量并能 自动运行准确停车的效果。 电参数智能化传感器不仅可测出电流、电压、有功功 率、无功功率，还可提供短路、过载，断相以及相位 保护等；即使是一台简单的速度传感器，智能化后便 可测运转周期、累计转数并且大大扩展了测量范围。
矿用传感器现状
• 煤矿电力调度监控系统方面
目前使用的传感器有:电压、电流变送器、有功功率 变送器、功率因数传感器。
矿用传感器现状
• 矿井环境、生产监测、监控系统方面
传感器是实现煤矿安全生产设备自动化必不可少的 部份。监测监控系统的传感器齐全程度及系列产品已 具备相当水平，井下机电设备开/停检测，由称重传感 器、测速传感器等组成的矿用微机皮带秤，监测料仓 料位的超声波料位计，本安电容液位计，使用于机电 设备外壳温度检测的温度传感器、环境温度、高低浓 度瓦斯、水压、超声风速、供电状态、馈电开关、超 声计数、一氧化碳、二氧化碳、氧气、负压、烟雾、 风门开关等几十种传感器。
矿用传感器发展
矿用传感器应提供新品、产品系列化、高功能、智能化等 来满足发展的需要，与煤矿重要的机电设备有机结合形成 新一代的机电一体化的产品。 例如： 采煤机，配双向倾抖度、煤岩分界、油量、油压、油温、 轴承温度、电流、电压、振动等，并与微机组成健康检测 及故障诊断使采煤机更新换代。同样对液压支架、运输机、 转载机等进行开发，使工作面顺槽控制得以实现。
煤矿中应用的传感器现状 煤矿中应用的传感器发展 检测瓦斯含量的方法
矿用传感器现状
• 采掘机械化方面 随着综采机械化的发展，目前综采程度已达 43%以上，电牵引采煤面已投入使用。综采设备 电气控制与检测较普遍采用电压、电流检测。少 数采煤机具备速度、功率、油温的传感器及其检 侧器。
矿用传感器现状
• 矿并运输自动化方面
我国井下主煤运输还是以轨道运输为主，矿用电机 车行车安全检测装置中使用了速度、里程累计、电池容 量、电池电压、超速报警、架线电压监测等传感器。 80年代以后，随着工作面产量日益增加，在一些大中 型矿井中主煤运输逐步被胶带输送机所代替，备有打滑、 跑偏、断带、纵撕、物料探测、堆煤、烟雾、温度 ( 轴 承、环境 ) 、速度、防尘洒水、灭火洒水等门类齐全的 保护装置，真空开关过流过压保护、沿线紧急闭锁保护、 电机电流检测等功能，选配有超声料位计、电子胶带秤 或核子胶带秤等设备，并有多种故障保护功能。每种传 感器都有相应的开关量或模拟量输出，使系统功能更加 完善。
矿用传感器发展
• 集成化
两个含义：第一是将传感器与放大器、检测电路等集 成在同一芯片上 既减小体积，又增加抗干扰能力。第二 是将同一类传感器集成在同一芯片上构成多功能传感器， 它可以同时测量煤壁、顶底板等表面状况。
• 数字化
数字化对数字式传感器的研究是很重要的，它可以使 传感器直接与计算机联机。
矿用传感器发展
矿用传感器发展
总的途径和趋势:高精度、微型化、集成化、数 字化、智能化。 高精度
• 微型化
为了提高煤矿环境的测控精度，必须使传感器的精度尽可 能地高，例如CO 传感器，希望测试精度能优于±l％，风速 传感器的精度要求优于±2％。 微型化传感器主要由硅材料构成, 具有体积小、重量轻、 反应快、灵敏度高以及成本低等优点。其核心技术是研究微 电子和微机械加工与封装技术的巧妙结合 , 期望能够由此而 制造出体积小巧但功能强大的新型系统。它对于经常变换作 业场所的煤炭企业，易于搬迁、移动，更具特殊意义。
矿用传感器现状
• 矿山固定设备方面
提升安全运行，以微机为核心的提升机后备保护装置 的开发得到迅速发展，提升机控制使用了行程位置传 感器、提升机深度指示器、提升机过卷保护器、电压、 电流变送器、功率变送器、防爆磁性开关等。 风机、水泵微机监测系统和压风机自动化监测系统已 投入使用。 目前使用的传感器有:电压、电流功率变送器、负压、 风速、转速、水泵效率检测、水仓水位、压力、二级 排气温度定点式、风包定点、轴承定点式温度、自动 风门传感器等。
矿用传感器发展
机器人开发
煤炭工业是多种技术综合应用的行业，工种多且作业复 杂，可供选择机器人作为开发的目标产品，其选择范围 宽，自由度大，如掘进、采煤、凿岩、支护喷浆、水采、 消防、救灾等机器人。 机器人开发特点不表现在机械本身，而主要是完善的传 感器及完整的软硬件，实现井下无人采煤要研制在规律 和不稳定煤层中制导机器的传感器。 机器人内部传感器是用于检测对象和作业环境，需要使 用各门类各品种传感器、如加速度、速度、线位移、角 位移等内部传感器，视觉、听觉等非接触外部传感器， 接触、压觉、滑觉、硬觉等接触外部传感器。
检测瓦斯含量的方法
• • • • • • 热导法 光干涉法（重点掌握） 红外光谱系数法 超声波测量法 气敏半导体法 热载体催化元件（重点掌握）
• 智能化
定义：指那些装有微处理器的，不但能够执行信息处 理和信息存储，而且还能够进行逻辑思考和结论判断 的传感器系统。 这一类传感器就相当于是微型机与传感器的综合体一 样，其主要组成部分包括主传感器、辅助传感器及微 型机的硬件设备。如智能化压力传感器，主传感器为 压力传感器，用来探测压力参数，辅助传感器通常为 温度传感器和环境压力传感器。 采用这种技术时可以方便地调节和校正由于温度的变 化而导致的测量误差，硬件系统除了能够对传感器的 弱输出信号进行放大、处理和存储外，还执行与计算 机之间的通信联络。
矿用传感器发展
• Biblioteka Baidu例
采煤机机组位置检测传感器，采用微机芯片后，不仅可检 测机组位置，还可显示走行方向、走行速度、每班的割煤 量等； 胶带电子秤除单一显示累计运输量外，还可显示瞬时运量、 最大运量、平均运量，自动校正自重减少计量误差；
矿用传感器发展
煤仓超声波料位计增加，排除干扰信号、进行各种参 数的修正，并可自动报警，一台主机可带多个探头等 功能； 提升机的行程位置传感器不但显示箕斗的位置，还可 计算出箕斗的运行速度，根据给定的速度运行图，自 动调节运行速度以达到缩短运行周期，提高运量并能 自动运行准确停车的效果。 电参数智能化传感器不仅可测出电流、电压、有功功 率、无功功率，还可提供短路、过载，断相以及相位 保护等；即使是一台简单的速度传感器，智能化后便 可测运转周期、累计转数并且大大扩展了测量范围。
矿用传感器现状
• 煤矿电力调度监控系统方面
目前使用的传感器有:电压、电流变送器、有功功率 变送器、功率因数传感器。
矿用传感器现状
• 矿井环境、生产监测、监控系统方面
传感器是实现煤矿安全生产设备自动化必不可少的 部份。监测监控系统的传感器齐全程度及系列产品已 具备相当水平，井下机电设备开/停检测，由称重传感 器、测速传感器等组成的矿用微机皮带秤，监测料仓 料位的超声波料位计，本安电容液位计，使用于机电 设备外壳温度检测的温度传感器、环境温度、高低浓 度瓦斯、水压、超声风速、供电状态、馈电开关、超 声计数、一氧化碳、二氧化碳、氧气、负压、烟雾、 风门开关等几十种传感器。
矿用传感器发展
矿用传感器应提供新品、产品系列化、高功能、智能化等 来满足发展的需要，与煤矿重要的机电设备有机结合形成 新一代的机电一体化的产品。 例如： 采煤机，配双向倾抖度、煤岩分界、油量、油压、油温、 轴承温度、电流、电压、振动等，并与微机组成健康检测 及故障诊断使采煤机更新换代。同样对液压支架、运输机、 转载机等进行开发，使工作面顺槽控制得以实现。