煤矿矿用各种传感器

第五节 一氧化碳传感器
检测原理
1) 当一氧化碳气体浓度发生变化时，气体传感器的输出电 流也随之成正比变化。 2) 一氧化碳气体在工作电极的催化作用下，工作电极发生 氧化。其化学反应式为： 3) CO+H2O→CO2+2H++2e+2H++2e4) 氧化反应产生的H+离子和电子，通过电解液转移到与 氧化反应产生的H+离子和电子，通过电解液转移到与 工作电极保持一定间隔的对电极上，与水中的氧发生还 原反应。其化学反应式为： 5) 1/2O2+2H++2e-→H2O +2H++2e6) 因此，传感器内部就发生了氧化-还原的可逆反应。其 因此，传感器内部就发生了氧化化学反应式为： 7) 2CO+2O2 →2CO2
内部结构及接线图
温度传感器调校表( 温度传感器调校表(一)
温度传感器调校表( 温度传感器调校表(二)
第八节 风流压力传感器
检测原理 扩散硅差压气体传感器选用 进口高精度、高稳定性的 扩散硅差压敏感芯片，将 所测的差压信号经过精密 补偿和信号处理，转换成 标准电流（电压）信号输 出，可直接与二次仪表和 计算机控制系统连接，实 现生产过程中的自动控制 和检测，可广泛用于工业 领域中进行非腐蚀性气体 的差压测量，特别适用于 风压测量。
⑹ 小数码管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管 功能位） （功能位）出现数字乱跳且无法控 制时， 制时，可更换传感器线路板上数码 管旁的（SFH）红外接收头。 管旁的（SFH）红外接收头。
⑺ 传感器显示“8.88”或其它不明字符 传感器显示“8.88” 传感器在井下如显示“8.88” 传感器在井下如显示“8.88”等其它 不明字符或反复显示“00.00” 不明字符或反复显示“00.00”时，应首 先检查传感器与分站间的距离是否过长。 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， 如传感器离分站过远，二者间铺设的电 缆距离过长有可能造成上述故障。此时， 缆距离过长有可能造成上述故障。此时， 只需适当缩短二者间的距离或在二者间 增加分站即可使传感器恢复正常。 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 则需将传感器取下带回地面检修。 近，则需将传感器取下带回地面检修。
工作原理示意图
理论数学模型
风速V与旋涡频率f的线性关系式为: 风速V与旋涡频率f的线性关系式为: 式中： f为旋涡频率 d旋涡杆迎风面直径 D为管道直径 Sr为斯特罗哈尔数（三角杆Sr＝0.16） Sr为斯特罗哈尔数（三角杆Sr＝0.16）
旋 涡
频 率 f 的
检
测
方
法
安装和调校
现 场 调 校
煤矿监控系统传感器
第一节 煤矿综合监控系统 传感器传感器分类 （1）按输入物理量分类 （2）按工作原理分类 （3）按能量的关系分类 （4）按输出的信号的性质分类
第二节 矿用传感器种类
低浓度甲烷传感器 高低浓度甲烷传感器 超声波漩涡式风速传感器 一氧化碳传感器 液位传感器 温度传感器 风流压力传感器 管道用流量传感器 开停传感器 总线式开停传感器 风门开闭传感器 烟雾传感器 粉尘浓度传感器
传感器内部配置图
一氧化炭传感元件信号转换和电源2V模块板 一氧化炭传感元件信号转换和电源2V模块板
测量范围和误差（表1～表3） 测量范围和误差（
传感器安装﹑ 传感器安装﹑使用方法和调校
传感器安装位置
传感器应垂直悬挂在巷道的上方风流 稳定的位置，距顶板（顶梁）不得 大于300mm，距巷壁不得小于200mm， 大于300mm，距巷壁不得小于200mm， 并应安装维护方便，不影响行人和 行车。 传感器应安放置在开采容易自燃、自 燃煤层的采煤工作面回风巷，报警 浓度为≥0.0024%CO，如图所示。 浓度为≥0.0024%CO，如图所示。 带式输送机滚筒下风側10-15m 带式输送机滚筒下风側10-15m处应设 置一氧化碳传感器，报警浓度为 0.0024%CO。 0.0024%CO。 自然发火观测点、封闭火区防火墙栅 栏外宜设置一氧化碳传感器，报警 浓度为0.0024%CO。 浓度为0.0024%CO。 开采容易自燃、自燃煤层的矿井，采 区回风巷、一翼回风巷、总回风巷 应设置一氧化碳传感器，报警浓度 为0.0024%CO。 0.0024%CO。
低浓度甲烷测量范围和测量精度见表
传感器数码管显示说明
输出信号 指示灯
红外接收器
断电控制 指示灯
状态位显示 显示甲烷浓度
调校使用的标准气体
标准气体为三级的空气中甲烷标准物质浓度 范围为1.0％ 范围为1.0％CH4-3.0％CH4，不确定度≤5％， 3.0％ ，不确定度≤ 主要用于催化燃烧原理甲烷测量仪器的日 常校准。
⑷ 报警时无声无光 如传感器显示已达报警值但传感器仍无 光无声，经检查确定报警灯连线无断线时， 光无声，经检查确定报警灯连线无断线时， 请检查传感器电路板上的集成器件IC12 请检查传感器电路板上的集成器件IC12 CD4011）或晶体管N6 9013）， N6（ ），必要时予 （CD4011）或晶体管N6（9013），必要时予 以更换。 以更换。 ⑸ 传感器接受不到遥控信号 当出现传感器接受不到遥控信号现象时， 当出现传感器接受不到遥控信号现象时， 首先应确认遥控器内的电池是否有电。 首先应确认遥控器内的电池是否有电。如有 则应及时将传感器带回地面，检查、 电，则应及时将传感器带回地面，检查、更 换传感器线路板上数码管旁的（SFH） 换传感器线路板上数码管旁的（SFH）红外接 收头。 收头。
1 精度调节: 精度调节: 安装前应首先测量巷道平均风速，任选一点安装，传感器安装完毕后将 航空插头接入传感器，通电30s后传感器有风速显示才能进行遥控调效，然后 航空插头接入传感器，通电30s后传感器有风速显示才能进行遥控调效，然后 遥控器对准传感器按选择键,传感器第四位数码管显示为“2”,然后按遥控器 遥控器对准传感器按选择键,传感器第四位数码管显示为“2”,然后按遥控器 上下键使就地显示为平均风速即可。 2 报警点调校 遥控器对准传感器按选择键,传感器第四位为“3”,此时传感器数码管后 遥控器对准传感器按选择键,传感器第四位为“3”,此时传感器数码管后 三位的显示值即为低风速报警点（风速低于该值报警）；遥控器对准传感器 按选择键,传感器第四位为“4”,此时传感器数码管后三位的显示值即为高风 按选择键,传感器第四位为“4”,此时传感器数码管后三位的显示值即为高风 速报警点（风速高于该值报警）。再按动遥控器的“上”“下”键把低、高 报警点调到需要的值。 显示与输出调节: 3 显示与输出调节: 遥控器对准传感器按选择键,传感器第四位为“5”,传感器后三位数码管 遥控器对准传感器按选择键,传感器第四位为“5”,传感器后三位数码管 显示为“3.0”,此时传感器输出360Hz频率信号。 显示为“3.0”,此时传感器输出360Hz频率信号。 注意: 4 注意: 传感器一旦进行了参数调节,在断电前,必须按遥控器选择键, 传感器一旦进行了参数调节,在断电前,必须按遥控器选择键,使第四位小 数码管显示数字循环至其消隐,否则,调节后的参数未存入存储器中, 数码管显示数字循环至其消隐,否则,调节后的参数未存入存储器中,导至此次 调节无效。
P=P1-P2=ρ· P=P1-P2=ρ·g·H
ρ---液体介质 ---液体介质 g----重力加速度: ----重力加速度: ----测量点到液面的深度即液位 H----测量点到液面的深度即液位 于是P正比与H 于是P正比与H，即压阻式传感头的输 出电压大小成正比于液体深度。
第七节 温度传感器
热电偶测温原理
传感器内部接线和调试说明
电路原理图
典型故障处理
⑴ 传感器显示“L.LL” 传感器显示“ 当传感器显示“L.LL”时，可能是传感 当传感器显示“L.LL”时，可能是传感 器内的催化元件或热导远见出现断丝。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，用万用表对照安装 图分别检测G r12、v12之间的电阻值，若 图分别检测G、r12、v12之间的电阻值，若 在任一边出现不通，并在认真检查确定不 是连线问题后，更换新的催化或热导元件。
使 用 调 校 表 (一)
使 用 调 校 表 (二)
第六节 液位传感器
工作原理 该传感器主要由压阻式传感头和主机 组成见图。其基本原理是把液体深度 成正比的液体静压力，通过传感器转 换成电压信号输出，实现对液位的测 量。该传感器的工作方程式为: 量。该传感器的工作方程式为: 1=PO＋ P 1=PO＋ρ·g·H 压阻式传感头的敏感元件负测通过导 气电缆与大气相通所受压力为P2=PO， 气电缆与大气相通所受压力为P2=PO， 于是测量元件所受到的压力差值为：
第三节 低浓度甲烷传感器的工作原理
甲烷浓度检测电桥
工作原理 若A、B两点的电位相等，通过R1和R2的电 两点的电位相等，通过R1和R2的电 流为 I1，通过R3和R4的电流为I2，所以: ，通过R3和R4的电流为I ，所以: I1R1=I2R3 I1R2=I2R4 两式相除，得到：R 两式相除，得到：R1= R2×（R3/R4） A、B两点的电位差为： ＝（△ /4R） UAB＝（△R1/4R）×E 黑元件的电阻值与温度的关系为： R1＝ △R1＝α(DCQ/h)R0 （燃烧热方程） 方程中为常数的： 方程中为常数的： R0为铂丝摄氏零度时电阻值; 为铂丝摄氏零度时电阻值; α铂丝温度系数:α＝3.9485×10-3/ ℃ 铂丝温度系数: 3.9485×10D为甲烷扩散系数； Q为甲烷分子燃烧热； h为敏感元件热容量； 方程中为变量的： 方程中为变量的： C为被测环境中的甲烷浓度；
⑵ 自检时传感器显示2.AA或2.bb 自检时传感器显示2.AA 2.AA或 自检时，如传感器出现显示2.AA 2.AA或 自检时，如传感器出现显示2.AA或2.bb 符号，说明传感器的测量桥路零点偏移过大， 符号，说明传感器的测量桥路零点偏移过大， 需对传感器进行硬件调零。具体步骤如下： 需对传感器进行硬件调零。具体步骤如下： 取下传感器带回地面。 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， 通电源数分钟后，同时按下遥控器或传感器 电路板上的三个按键数秒钟， 电路板上的三个按键数秒钟，然后立即按动 选择键， 选择键，使传感器显示窗内的小数码管显示 1”， 为“1”，再用螺丝刀调节电路板上的电位器 P1，使传感器数字显示为零。 P1，使传感器数字显示为零。
第四节 超声波漩涡式风速传感器
工作原理简述 在无限界流场中，垂直插入 一根无限长的非流线型阻 力体（旋涡杆或称旋涡 体），当流经该非流线体 的流速（V 的流速（V）大于某个值时， 非流线体的两边即产生两 列内旋，方向相反、交替 出现的旋涡，旋涡的频率 （f）与风速成线性关系。 这个现象被称为卡门涡街。 只要测到旋涡的频率（f 只要测到旋涡的频率（f） 即可得到所需的风速（V 即可得到所需的风速（V） 值。
调校步骤பைடு நூலகம் 调校步骤(一)
调校步骤( 调校步骤(二)
调校步骤( 调校步骤(三)
调校步骤( 调校步骤(四)
安装位置
甲烷传感器应垂直悬挂在巷道上方风流稳定的位 置，距顶板（顶梁）不得大于300mm，距巷道侧 置，距顶板（顶梁）不得大于300mm，距巷道侧 壁不得小于200mm，并应安装维护方便，不影响 壁不得小于200mm，并应安装维护方便，不影响 行人和行车。 不同环境安装位置必须符合AQ 1029《 不同环境安装位置必须符合AQ 1029《煤矿安全监 控系统及检测仪器使用管理规范 及检测仪器使用管理规范》 6.3～6.15条 控系统及检测仪器使用管理规范》第6.3～6.15条 的相关规定。 ⑸ 甲烷传感器报警点、断电点、复电点和断电范 围的设置必须符合AQ 1029《煤矿安全监控系统及 围的设置必须符合AQ 1029《煤矿安全监控系统及 检测仪器使用管理规范》 6.2条 检测仪器使用管理规范》第6.2条表1的规定。
⑶ 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， 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 鸣器故障。处理方法： 鸣器故障。处理方法：可先用橡胶 等弹性物对蜂鸣器片予以衬垫以排 除嘶哑现象。如不行， 除嘶哑现象。如不行，则更换蜂鸣 器片。 器片。