【正文】 由于不同的傳感器有不同的特性，因此除了這些通用的功能，還要根據(jù)具體傳感器的特性和要求來選用特殊的信號調(diào)理功能。 46 在所有這些情況下，傳感器可以生成和它們所檢測的物理量呈比例的電信號。例如，熱電偶、電阻式測溫計(jì)（ RTD）、熱敏電 阻器和 IC 傳感器可以把溫度轉(zhuǎn)變?yōu)槟M數(shù)字轉(zhuǎn)化器（ analogtodigital， ADC）可測量的模擬信號。 信號調(diào)理電路的設(shè)計(jì)原則，是對有用信號起增益作用，對噪聲干擾起抑制作用，信噪比是它的一項(xiàng)重要指標(biāo)。信號調(diào)理的方法包括放大、隔離、濾波、激勵、線性化等。信號調(diào)理電路中一般包括小信號的 放大、濾波、零點(diǎn)校正、線性化處理、溫度補(bǔ)償、誤差修正和量程切換等電路。 本章小結(jié) 本章選擇了大氣壓與負(fù)壓傳感器，溫濕度傳感器，風(fēng)速傳感器，MG8 型鉗形電流傳感器，轉(zhuǎn)速傳感器，明確了傳感器的安裝位置和方法。在電機(jī)三相電源的絕緣護(hù)套良好的情況下，鉗型電流互感器才可直接接入，否則不能直接接入，以保證人身及設(shè)備的安全。鉗型 電流互感器鉗入方向要一致。 7 鉗型電流互感器的安裝 電機(jī)功率測量采用三瓦特法測量。 若現(xiàn)場條件不能滿足上述要求，對離心式風(fēng)機(jī)可選擇滾筒上面測壓孔； 44 對軸流式風(fēng)機(jī)可將皮托管固定在動葉片的前面，也就是固定導(dǎo)葉（即支護(hù)板）上面； 如果不測試風(fēng)機(jī)的性能曲線，也可以將皮托管安裝到擴(kuò)散器出口；再將皮托管和負(fù)壓傳感器用軟管相連接，即可進(jìn)行測試。傳感器通過接收反射回來的光來測的轉(zhuǎn)速。 4 大氣壓傳感器的安裝 將大氣壓傳感器和主機(jī)一起放置在大氣中即可。 連接示意圖如圖 310 所示： 43 圖 310 風(fēng)速傳感器連接示意圖 3 溫濕度傳感器的安裝 如果通風(fēng)機(jī)是帶著通風(fēng)網(wǎng)路運(yùn)行并進(jìn)行測試，且測試的通 風(fēng)機(jī)是抽出式的，溫濕度傳感器要固定在風(fēng)速傳感器支架上或掛到風(fēng)道內(nèi)任意位置但要將溫濕度傳感器固定好；盡量不要將溫濕度傳感器放在風(fēng)道地面上，以防地面上的泥水灌進(jìn)溫濕度傳感器內(nèi)，損壞溫濕度傳感器。 注意：（ 1）風(fēng)速傳感器的軸線應(yīng)與風(fēng)的方向垂直。將選用的風(fēng)速傳感器固定在支架上，其連接電纜每間隔 30～ 40cm 綁定在支架上，并將多余的連接電纜盤好并固定。 在選定的測風(fēng)斷面固定傳感器支架，支架的固定要堅(jiān)實(shí)牢靠。 圖 39 通風(fēng)機(jī)測試布置示意圖 測相對靜壓時，若現(xiàn)場條件不能滿足上述要求，對離心式風(fēng)機(jī)可選擇滾 42 筒上面測壓孔；對軸流式風(fēng)機(jī)可將皮托管固定在動葉片的前面，也就是固定導(dǎo)葉（即支護(hù)板）上面，同時記錄測相對靜壓跳變幅值，取其平均值，這樣測試效果會稍好些。另外，還應(yīng)注意，在確定測量截面時，通風(fēng)機(jī)至測量截面之間的風(fēng)硐應(yīng)無明顯的漏氣現(xiàn)象；同時，通風(fēng)機(jī)進(jìn)出口之間不得存在未規(guī)定的氣體循環(huán) [1]。在一般情況下，要保證某截面為緩變流，則要求在測量截面位置的上游和下游有不小于 2 倍風(fēng)硐直徑的直線段。對測試點(diǎn)位置 的一個最基本的要求是測試點(diǎn)應(yīng)位于風(fēng)道的緩變流（層流）處。 10% 05V 050m/s —— 16 MG8 型鉗形電流互感器 無 05V ～500A Q20A 6 光電式轉(zhuǎn)速傳感器 DC12177。 低電平 ：＋ 以下 （但 ,負(fù)荷電阻 100kΩ以上） 電 源 DC12177。 ◆ LG930 附帶 L 型夾具，小型而且便于安裝，占空間小。 ◆ 由于是非接觸式檢測 ，對測量對象物完全不加載負(fù)荷。 ◆ 投光元件采用 LED。非常緊湊輕便。在旋轉(zhuǎn)軸上通常要貼反射標(biāo)簽， LG916 是在其尖端部使用玻璃纖維束，其玻璃纖維束發(fā)出紅外線光，同時接受反射回來的光。 表 36 MG8 型鉗形電流互感器技術(shù)參數(shù) 38 轉(zhuǎn)速傳感器 轉(zhuǎn)速的測量選用 LG 系列光電式轉(zhuǎn)速傳感器， 型號為 LG916。 ◆ 可按用戶需求定做。 2 簡介 MG8型鉗形電流互感器（專利號： ZL 00 2 ） 系列產(chǎn)品屬精密互感器范疇，是一種高精度交流電流變換器，它可配合多種測量儀器，如：電能 表現(xiàn)場校驗(yàn)儀、多功能電能表、示波器、數(shù)字萬用表、雙鉗式接地電阻測試儀、雙鉗式相位伏安表等，可在電力不斷電狀態(tài)下，對多種電參量進(jìn)行測量和比對。 % 環(huán)境溫度 E 20 — 85 ℃ （ 常用 ） L 55 — 150 ℃ 36 表 35 風(fēng)杯式風(fēng)速傳感器技術(shù)參數(shù) 2 選擇參 數(shù) 測量原理：機(jī)械式 測量范圍： 050m/s 輸出信號： 420MA/脈沖（可選） 電 源： DC12V 供電 (420ma),DC5V供電 (脈沖 ) 測量精度： 177。 10% DC12V、DC24V DC24V 177。 1 外形結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)分別如圖 36和表 35 所示。風(fēng)別如圖 34 和圖35 所示： 圖 34 電流型輸出接線方式 圖 35 電壓型輸出接線方式 5 選型 表 34 JWSF 系列溫濕度變送器型號 本系統(tǒng)選用的溫濕度傳感器型號為： JWSF5VBW。 ℃(050℃ ) 電路最大工作溫度范圍 5℃～ +55℃ 長期穩(wěn)定性 ＜ 1%RH/年 ＜ ℃ /年 響應(yīng)時間（ 1m/s風(fēng)速 ,t63,室溫） 小于 15s 小于 15s 輸出信號 05V或 420mA對應(yīng) 0100%RH 05V或 420mA對應(yīng) 050℃ 輸出負(fù)載能力 電壓型要求負(fù)載輸入阻抗大于 3K，電流型要求取樣回路總電阻小于 500 歐 供電 電壓型 +12～ +26VDC,電流型 +24VDC(177。 2 技術(shù)參數(shù) 表 33 JWSF 系列溫濕度變送器技術(shù)參數(shù) 濕度 溫度 溫濕度傳感器 溫敏電容 鉑電阻 33 類型 精度 177。傳感器為溫敏電容，反應(yīng)快，測量范圍寬。 圖 31 CYB 系列通用型壓力變送器 4 技術(shù)參數(shù) CYB 系列通用型壓力變送器技術(shù)參數(shù)見表 31 表 31 CYB 系列通用型壓力變送器技術(shù)參數(shù) 量程（ kPa） 0550 該變送器可廣泛用于石油、化工 、冶金、電力、輕紡、環(huán)保等領(lǐng)域?qū)Ψ歉g性氣體的表壓、負(fù)壓、絕壓、真空度和大氣壓的精確測? ?21量。最后 明確了測試系統(tǒng)總體方案，對多通道采集方案做出了選擇，并設(shè)計(jì)出數(shù)據(jù)采集卡，明確了測試系統(tǒng)各個部分功能。并實(shí)時采集、計(jì)算、顯示通風(fēng)機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù) (風(fēng)速、功率、溫度、濕度、大氣壓力、靜壓、差壓等 )，并能自動繪制風(fēng)機(jī)性能曲線，生成測試報(bào)告。 4 USB 接口芯片 主要用于把從 A/D 轉(zhuǎn)換器得到的平行口數(shù)字量轉(zhuǎn)化為 USB 口輸出。并且將信號的電壓、電流調(diào)整到數(shù)據(jù)采集卡可以 接受的范圍。以及選擇合適的輸出接口。包括風(fēng)速、風(fēng)壓、流量、轉(zhuǎn)速、軸功率、溫度、濕度及大氣壓力等。 從圖 33 可以看出，測試系統(tǒng)的核心部分：傳感器、信號調(diào)理電路、 A/D轉(zhuǎn)換器、 接口芯片、 EPM7064 可編程邏輯控制器 ,并借助計(jì)算機(jī)形成一個完整的測試系統(tǒng)。來產(chǎn) 生硬件系統(tǒng)所需的各種時序控制信號。 ◆ 時鐘頻率高，內(nèi)部時延小，全部控制邏輯由硬件完成，速度快，效率高， 組成形式靈活，編程方便，可以集成外圍控制、譯碼和接口電 ? ?20路。◆ 它是高密度現(xiàn)場可編程邏輯芯片，能夠?qū)⒋罅康倪壿嫻δ芗捎谝粋€單片集成電路中。 4 控制核心的選擇 復(fù)雜可編程邏輯器件 CPLD（ Complex Programmable Logic Device）是由PAL (Programmable Array Logic，可編程陣列邏輯 )或 GAL (Generic Array Logic，通用陣列邏輯 )發(fā)展而來的。 因此本系統(tǒng)采用兩個 FIFO 存儲器 IDT7202 并聯(lián)。先進(jìn)先出存儲器方案適用于小存儲深度，數(shù)據(jù)需要實(shí)時處理的場合。 先進(jìn)先出 (FIFO)存儲器也是近幾年面市的一種特殊存儲器，其特點(diǎn)是在同一個芯片里的同一個存儲單元配備有兩個口 :一個是輸入口，只負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的寫入，另一個是輸出口，只負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的輸出。 3 數(shù)據(jù)存儲方案的選擇 在數(shù)據(jù)采集電路的實(shí)現(xiàn)中，有兩個關(guān)鍵的問題 :一是模擬信號的高速轉(zhuǎn)換，二是變換后的數(shù)據(jù)的存儲及提取。串口 485 及并口 EPP 也是技術(shù)非常成熟的外部總線接口形式，但是它們已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代測量設(shè)備的發(fā)展，主要表現(xiàn)在速度不高，不支持即插即用、熱插拔等方面，同時，許多機(jī)器不配有 485 串口，有的打印機(jī)通常占用 EPP 并口，這都導(dǎo)致了諸多不便 .少數(shù)國內(nèi)廠商的數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品使用了通用串行總線 USB1. 1 接口技術(shù)，雖 26 然可以很好地解決這些矛盾，但它只支持普通的中低速數(shù)據(jù)傳輸，對于較大規(guī)模的工程測試，其性能表現(xiàn)明顯不足。 2 接口方案的選擇 基于 ISA 總線的設(shè)計(jì)目前己經(jīng)淘汰，普通主板已不再提供 ISA 槽 。鑒于本系統(tǒng)所要求的測試信號頻率較高，按采樣定理的要求，所需要的 A/D 必須是高速的，這樣的高速采集系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)才能比較真實(shí)的反映被測信號 .但隨著 ADC 器件的采樣速率的提高，其價(jià)格也越來越昂貴，所以在選擇 ADC 器件時，必須權(quán)衡性能價(jià)格比。 模擬信號 N 圖 32 間隔采樣 從圖中可以看出 :該電路通過多路采樣 /保持、多路模擬開關(guān)、單個 A/D多路轉(zhuǎn)換開關(guān) A/D 計(jì)算機(jī) 定時與邏輯控制 采樣保持 采樣保 持 采樣保 持 25 實(shí)現(xiàn)多路信號同步采樣，既能保證多路信號的同步采樣，也能應(yīng)用于高速采樣，而且電路結(jié)構(gòu)簡單，成本相對較低，但在設(shè)計(jì)時要注意各通道之間的相互干擾，所以抗干擾技術(shù)在此 系統(tǒng)中應(yīng)得以重視。 模擬信號 1 模擬信號 2 此方式實(shí)現(xiàn)了單片 A/D 實(shí)現(xiàn)多路同步采樣。 間隔采樣方式 在這種方 式下采樣頻率有一個專門的掃描時鐘來控制，通道切換間隔則有一個專門的通道時鐘來控制。多通道采樣方式有 3 種：循環(huán)采樣、同步采樣和間隔采樣。 多通道采集方案的選擇 本系統(tǒng)所要檢測的參數(shù)達(dá) 20 多個，屬于多通道數(shù)據(jù)采集。 全壓效率 （ ） 靜壓效率 （ ） 式中： sp 為通風(fēng)機(jī)軸功率。 ① 測壓管道摩擦損失 （ ） SCQ ??3/),1 0 1 3 2 5/()/2 7 3(2 9 3 mKgPT ????2111 21 cpd ??22 )(21 AQPd ??12 )(2)( df pdlfCdlfh ??? ? 23 式中： f 為摩擦系數(shù)，取 f=； l 為測壓段管長； d 為測壓段的直徑。 (5)通風(fēng)機(jī)的全壓和靜壓 為了計(jì)算全壓和靜壓，首先要確定管道阻力大小。 通風(fēng)機(jī)出口動壓計(jì)算公式如式（ ）所示。 （ 4）通風(fēng)機(jī)進(jìn)、出口動壓 通風(fēng)機(jī)進(jìn)口動壓計(jì)算公式如（ ）所示。 （ 3）空氣密度 空氣密度的計(jì)算公式如（ ）所示。 N CCCC N?????? 21 22 （ 2）風(fēng)量 風(fēng)量的計(jì)算公式如（ ）所示。 通風(fēng)機(jī)性能計(jì)算 （ 1）風(fēng)速 平均風(fēng)速的計(jì)算公式如（ ）所示。 )； 電參數(shù)儀表： 級。 (~)m/s； 壓力： 0 Pa ~6000Pa(177。 （ 5）電氣參數(shù) 根據(jù)電工學(xué)中雙表法原理 , 需測量任意兩相的電壓和對應(yīng)相的電流 , 用于計(jì)算電動機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)以及風(fēng)機(jī)的輸入功率。 還有溫度和濕度 , 采用采用相應(yīng)的傳感器測得其值的大小。這時 , 風(fēng)機(jī)風(fēng)壓等于相對靜壓與該斷面平均動壓之差 , 單位是 Pa。 （ 2）風(fēng)壓 通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓是對礦井內(nèi)風(fēng)流作功的壓力。在風(fēng)機(jī)口附近風(fēng)流較平穩(wěn)的斷面均勻地布置若干個風(fēng)杯式風(fēng)速傳感器 , 風(fēng)杯旋轉(zhuǎn)可轉(zhuǎn)換成頻率信號并反映測點(diǎn)風(fēng)速大小 , 各點(diǎn)風(fēng)速平均值即得平均流速。 通風(fēng)機(jī)性能曲線的繪制 繪制通風(fēng)機(jī)性能曲線，也就是風(fēng)機(jī)的風(fēng)量 風(fēng)壓曲線、風(fēng)量 功率曲線和風(fēng)量 效率曲線。 其中由傳感器測得的參數(shù)有：風(fēng)速、溫度、濕度、相對靜壓（負(fù)壓）、大氣壓力、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和風(fēng)機(jī)軸功率。風(fēng)機(jī)效率越高，則氣 shN 體從風(fēng)機(jī)中得到的能量有效部分就越大，經(jīng)濟(jì)性就越高。常以 η 表示。 20 （ 4） 有效功率：單位時間內(nèi)通過風(fēng)機(jī)的氣體所獲得的總能量稱為有效功率，常用 Ne 表示，單位 kW。常用 P 表示，單位為 Pa。常用體積流量 Q 表示，其單位為“ 3m /s”或“ h/m3 ”。 風(fēng)機(jī)的性能參數(shù) 風(fēng)機(jī)主要性能參數(shù)有流量、全壓、功率、轉(zhuǎn)速及效率? ?? ?18~17等。特別對于非設(shè)計(jì)工況，計(jì)