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光电传感器的工作原理你知多少 传感器是如何工作的

时间:2020-08-13    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     
光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的 。光电传感器在一般情况下,有三部分构成,它们分为:发送器、接收器和检测电路。发送器对准目标发射光束,发射的光束一般来源于半导体光源,发光二极管(LED)、激光二极管及红外发射二极管。光束不间断地发射,或者改变脉冲宽度。接收器有光电二极管、光电三极管、光电池组成。在接收器的前面,装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面是检测电路,它能滤出有效信号和应用该信号。此外,光电开关的结构元件中还有发射板和光导纤维。三角反射板是结构牢固的发射装置。它由很小的三角锥体反射材料组成,能够使光束准确地从反射板中返回,具有实用意义。它可以在与光轴0到25的范围改变发射角,使光束几乎是从一根发射线,经过反射后,还是从这根反射线返回。

 

检测气体的浓度依赖于气体检测变送器,传感器是其核心部分,按照检测原理的不同,主要分为金属氧化物半导体式传感器、催化燃烧式传感器、定电位电解式气体传感器、迦伐尼电池式氧气传感器、红外式传感器、PID光离子化传感器等,以下简单阐述各种传感器的原理及特点。 

金属氧化物半导体式传感器 

金属氧化物半导体式传感器利用被测气体的吸附作用,改变半导体的电导率,通过电流变化的比较,激发报警电路。由于半导体式传感器测量时受环境影响较大,输出线形不稳定。金属氧化物半导体式传感器,因其反应十分灵敏,故目前广泛使用的领域为测量气体的微漏现象。 

催化燃烧式传感器 

催化燃烧式传感器原理是目前广泛使用的检测可燃气体的原理之一,具有输出信号线形好、指数可靠、价格便宜、无与其他非可燃气体的交叉干扰等特点。催化燃烧式传感器采用惠斯通电桥原理,感应电阻与环境中的可燃气体发生无焰燃烧,使温度使感应电阻的阻值发生变化,打破电桥平衡,使之输出稳定的电流信号,再经过后期电路的放大、稳定和处理最终显示可靠的数值。 

定电位电解式气体传感器 

定电位电解式传感器是目前测毒类现场广泛使用的一种技术,在此方面国外技术比较好,因此此类传感器大都依赖进口。定电位电解式气体传感器的结构:在一个塑料制成的筒状池体内,安装工作电极、对电极和参比电极,在电极之间充满电解液,由多孔四氟乙烯做成的隔膜,在顶部封装。前置放大器与传感器电极的连接,在电极之间施加了一定的电位,使传感器处于工作状态。气体与的电解质内的工作电极发生氧化或还原反应,在对电极发生还原或氧化反应,电极的平衡电位发生变化,变化值与气体浓度成正比。 

迦伐尼电池式氧气传感器 

隔膜迦伐尼电池式氧气传感器的结构:在塑料容器的一面装有对氧气透过性良好的、厚10~30μm的聚四氟乙烯透气膜,在其容器内侧紧粘着贵金属(铂、黄金、银等)阴电极,在容器的另一面内侧或容器的空余部分形成阳极(用铅、镉等离子化倾向大的金属)。用氢氧化钾。氧气在通过电解质时在阴阳极发生氧化还原反应,使阳极金属离子化,释放出电子,电流的大小与氧气的多少成正比,由于整个反应中阳极金属有消耗,所以传感器需要定期更换。目前国内技术已日趋成熟,完全可以国产化此类传感器。 

红外式传感器 

红外式传感器利用各种元素对某个特定波长的吸收原理,具有抗中毒性好,反应灵敏,对大多数碳氢化合物都有反应。但结构复杂,成本高。 

PID光离子化气体传感器 

PID由紫外灯光源和离子室等主要部分构成,在离子室有正负电极,形成电场,待测气体在紫外灯的照射下,离子化,生成正负离子,在电极间形成电流,经放大输出信号。PID具有灵敏度高,无中毒问题,安全可靠等优点。
安装流量传感器的注意事项

  1、流量安装一般要求

  由干测量管形状及结构设计的差异,同一口径相近流量范围不同型号传感器的重量和尺寸差别很大,例如80mm口径轻者仅45吨,重者达150-200kg。安装要求亦千差万别,因此必须按照制造厂规定的安装方法和趋避禁止事项,例如有些型号流童传感器直接连接到管道上即可,有些型号却要求设置支撑架或基础。为隔离管道振动影响仪表,有时候传感器与管道之间要介以柔性管连接,而柔性管与传感器之间又要一段有支撑件分别固定的刚性直管。选购之前应向拟购CMF的厂商索取安装使用说明书参照比较和选择。

  安装设计时尽可能使其有长的使用寿命,为除去过早磨损和产生测量误差的固形物和夹杂气体,按流体和管道条件在传感器上游装过滤器或气体分离器等保护装置。若希望能在现场在线校准仪表,应考虑引流连接口和阀,以及相应的空间。

  2、流量传感器安装姿势和位置

  流量传感器测量管内残留固形物、结垢、储留气体等均将影响测量精度。一般说装于自下而上流动的垂直管道较为理想;但对于非直形测量管CMF装在垂直管道还是水平管上,取决于管道振动状况和应用条件。 安装位置必须使测量管内充满液体,例如水平管道上流体流过CMF后直接放人容器而无背压,测量管往往不能充满,会使输出信号激烈波动。

  3、截止阀控制阀的安装

  为使调零时没有流动,CMF上下游设置截止阀,并保证无泄漏。控制阀应装在CMF下游,CMF保持尽可能高的静压,以防止发生气蚀和闪蒸(flashing)。

  4、脉动和振动

  为勿使流程中发生的和外部的机械振动影响 CMF,向制造厂询问所提供CMF的共振频率范围,以判断现场脉动或振动频率是否接近CMF的共振频率。A可向制造厂提供现场振动状况咨询是否需要采取下列措施,如:1)设置脉动衰减器,2)设置振动衰减器或柔性连接管,3)特殊的流址传感器的夹装固定设备,等等。

  5、防止CMF间相互影响

  同一型号两台CMF串联安装,或多台CMF接近地并行(或并联)安装,尤其装在同一支撑台架时,测量管振动会使各CMF间相互影响,产生干扰而引起异常振动,严重时使仪表无法工作。安装时应采取防范措施,如:向制造厂提出错开接近仪表的共振频率值;拉开流量传感器距离,不设置在同一台架上,独立设置支撑架;流量传感器异方向安装;流量传感器间设置防振材料隔离等方法。

  6、管道应力和扭曲

  CMF法兰与管道法兰连接旋紧螺栓时要均匀,勿使CMF产生应力(例如管道两法兰平面不平行所致)。若在布设管道时预接人与CMF同样长度的短管,可防止不良布管形成的应力。在使用过程中由于工艺流程压力和温度变化,CMF会受到管线轴向力或弯曲/扭曲力,影响测量性能,要做好必要的固定支架。

  7、强磨蚀性浆液的使用

  前文提到测量强磨蚀性浆液可以选用直管单管型并且要使测量管处于垂直位置,以免管壁磨损不匀,缩短使用寿命。然而管壁厚度变薄会降低测量管刚性而改变流量测量值,因此在这种场所的运行初期要定期监测,确认使用周期。

  测量管内壁结垢或沉积也会影响测量精确度,因此要定期清洗。

  8、零点漂移和调零

  零点漂移来自流量传感器部分,主要原因有:1)机械振动的非对称性和衰减;2)流体的密度粘度变化。影响前者的因素有:a)管端固定应力的影响;b)振动管刚度的变化;c) 双管谐振频率不一致性;d)管壁材料的内衰减。后者影响零位的原因是结构不平衡,因此即使在空管时将双管的谐振频率调整一致,到充满液体时可能产生零漂,同样因枯度引起的振动衰减与频率有关,在流动时亦可能产生零漂。

  最后调零必须在安装现场进行,流量传感器排尽气体,充满待测流体后再关闭传感器上下游阀门,在接近工作温度的条件下调零。安装方面变动或沮度大幅度变化时需重新调整。

标签: 流量传感器
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