【正文】 迦伐尼電池式、隔膜離子電極式、固定電解質(zhì)式等。氣體傳感器從原理上可以分為三大類：A、利用物理化學(xué)性質(zhì)的氣體傳感器：如半導(dǎo)體式（表面控制型、體積控制型、表面電位型）、催化燃燒式、固體熱導(dǎo)式等。氣體傳感器包括：半導(dǎo)體氣體傳感器、電化學(xué)氣體傳感器、催化燃燒式氣體傳感器、熱導(dǎo)式氣體傳感器、紅外線氣體傳感器等。探測頭通過氣體傳感器對氣體樣品進行調(diào)理，通常包括濾除雜質(zhì)和干擾氣體、干燥或制冷處理儀表顯示部分。4氣體傳感器定義：能感受氣體(組分、分壓)并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器。測量范圍在273~473K, ~。例如，開關(guān)柜的接頭通常是有鍍層的銅，, 因此必須采取措施提高其發(fā)射率。由式(1)可以看出，對于較低的發(fā)射率，在同樣的溫度下，物體輻射的能量大大減小。對于灰體，c=0, 故有a=1b, 在同一溫度下，其發(fā)射率跟吸收率相等，即e =1b。一般工程材料的輻射光譜是連續(xù)的，而且其輻射強度曲線和同一溫度下絕對黑體的輻射強度曲線相似，組成這種材料的物質(zhì)稱為灰體。在圖中可以明確看出，曲線互不相交，這意味著輻射強度在每一個波長下是嚴格的溫度函數(shù)，通過測定輻射強度即可確定物體的溫度。而對于“黑體”物質(zhì)而言，也就是對波長沒有選擇性吸收和發(fā)射的物體，輻射的光譜就完全決定于該物體的溫度。對提高電氣設(shè)備運行可靠性乃至電力系統(tǒng)運行可靠性都有一定的實用價值[7]。本研究對提高基于紅外輻射的非接觸式傳感器工作可靠性和精度方面有一定的創(chuàng)新。上述各種方法，都有各自優(yōu)缺點, 如ABB的方案結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高；其它或因工作可靠性低或因成本較高等原因，未在現(xiàn)場大面積推廣。一些學(xué)者提出一種非接觸式智能激光溫度計，它采用不導(dǎo)電的石英晶體傳感器解決了高電壓隔離問題，利用石英晶體旋光性和溫度的關(guān)系，對采集到的電壓信號進行處理, 得到對應(yīng)的溫度[3]。例如ABB 公司研制的‘Safe Guard’裝置[2]，主要用于配電開關(guān)柜中關(guān)鍵部位溫度的在線監(jiān)測，該裝置采用石英晶體聲表面波元件作為溫度敏感元件，將其粘貼在待測部位，由其組成的振蕩回路輸出與溫度有關(guān)的頻率信號，采用紅外調(diào)制發(fā)射技術(shù)，將高電位處溫度值發(fā)送到低電位處的紅外接受器上。近年來，紅外熱成像儀在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，但其價格昂貴且需要人工操作，不適宜在線監(jiān)測和自動化控制。電力系統(tǒng)中，存在著數(shù)量眾多的接頭，為保證連接的可靠性，過去常采用“測直阻法”和“貼溫度標簽法”。在眾多的停電事故中，因設(shè)備局部過熱引起的停電檢修時有發(fā)生[1]。本研究對提高基于紅外輻射的非接觸式傳感器工作可靠性和精度方面有一定的創(chuàng)新，對提高高壓電力設(shè)備運行可靠性乃至電力系統(tǒng)運行可靠性都有一定的實用價值。70年代中期以來,這種探測器在實驗室的光譜測量中逐步取代溫差電型探測器和氣動型探測器。這種探測器在室溫工作時的探測率可達 D≈1～2109厘米但它與其他熱敏型紅外探測器的根本區(qū)別在于，后者利用響應(yīng)元的溫度升高值來測量紅外輻射，響應(yīng)時間取決于新的平衡溫度的建立過程，時間比較長，不能測量快速變化的輻射信號。熱釋電型紅外探測器都是用硫酸三甘酞(TGS)和鉭酸鋰 (LiTaO3)等優(yōu)質(zhì)熱釋電材料(p的數(shù)量級為108C/)的小薄片作為響應(yīng)元，加上支架、管殼和窗口等構(gòu)成。電流的大小除與熱釋電系數(shù)成正比外，還與薄片的溫度變化率成正比，可用來測量入射輻射的強弱。而中和電荷由于材料的電阻率高跟不上這一變化，其結(jié)果是薄片的兩表面之間出現(xiàn)瞬態(tài)電壓。在恒定溫度下，材料的自發(fā)極化被體內(nèi)的電荷和表面吸附電荷所中和。利用熱釋電材料的自發(fā)極化強度隨溫度而變化的效應(yīng)制成的一種熱敏型紅外探測器。而晶體自發(fā)極化的弛豫時間極短，約為皮秒級。熱電晶體表面上應(yīng)出現(xiàn)束縛電荷，平時這些束縛電荷常被晶體內(nèi)和外來的自由點和所中和，故晶體并不顯示存在有電場。居里溫度是鐵電相轉(zhuǎn)變?yōu)轫橂娤鄷r的溫度。它是溫度的函數(shù)，隨溫度升高而降低，相當于釋放了一部分面電荷。這種極性晶體由于其內(nèi)部晶胞的正、負電荷重心不重合，在外電場作用下，會出現(xiàn)類似磁滯回線那樣的電滯回線。故改探測器頗受重視，發(fā)展迅速。（1） 熱敏電阻型探測器（2） 熱電偶型探測器（3） 熱釋電探測器 熱釋電探測器是一種新型紅外探測器，與其他熱探測器相比，響應(yīng)時間短，甚至可制成響應(yīng)時間小于微秒級的快速熱釋電探測器。但熱探測器的光譜響應(yīng)寬，可在室溫下工作，使用方便，故仍有廣泛的應(yīng)用。1熱探測器熱探測器的測量機理是熱效應(yīng)，即利用敏感元件因接受紅外輻射而使溫度升高，從而引起一些參數(shù)變化，以達到測量紅外輻射的目的。紅外線傳感器又稱為紅外探測器，它的主要技術(shù)參數(shù)為：1響應(yīng)度，即靈敏度，是探測器的輸出信號電壓與入射到探測器的輻射功率之比。它的測溫速度快、范圍廣，測量的靈敏度高；對被測物體溫度場沒有干擾，課測量各種物體的溫度，包括液面和微笑的、運動的、遠距離的目標。紅外線傳感器可接受這些波段的紅外輻射，并轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號，從而測得物體的溫度。物體溫度不同，其輻射出的能量和波長都不同，但總是包括紅外線的波普在內(nèi)，且峰值波長將隨溫度的降低而增加。所以，在進一步實驗研究后，將超聲傳感技術(shù)用于電力系統(tǒng)電氣設(shè)備狀態(tài)檢測和故障診斷的研究工作不僅十分有意義，而且有著廣泛的應(yīng)用前景。超聲傳感技術(shù)綜合利用了新材料、微電子和微機械加工技術(shù)，與先進的信號處理技術(shù)相結(jié)合后，不僅具有高可靠性，高靈敏度和高精度等優(yōu)點，而且經(jīng)濟安全、安裝方便，是設(shè)備狀態(tài)檢測和故障診斷的一種重要手段。常見的大型電氣設(shè)備故障直接威脅著電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全運行，并且影響供電質(zhì)量。在進一步研究完善后，將成為一種新型檢測手段。圖) 給出了對一變壓器繞組模擬變形（人為使繞組縱向上若干餅線圈向內(nèi)凹陷發(fā)生變形）進行檢測得出的結(jié)果，由圖可以清楚地看出繞組變形的部位（圖 中對應(yīng)的突出部分）及程度（線圈餅凹陷的幅度愈大，對應(yīng)的測量距離L愈大）。這些數(shù)據(jù)經(jīng)計算機處理后，可在顯示器上繪出繞組表面形狀展開的平面圖形。方波信號經(jīng)接口電路送至單片機，由單片機根據(jù)發(fā)射波和對應(yīng)的反射波在箱體表面與繞組之間總的傳播時間和超聲波在油中已知的傳播速度即可計算出該繞組與箱體表面的實測距離L. 式中L為油箱外殼與繞組表面之間的實際測量距離；c為超聲波在油中傳播速度；t為發(fā)射波和對應(yīng)的反射波在箱體表面與繞組之間總的傳播時間。檢波電路輸出的另一路信號經(jīng)放大整形，再由脈沖’ 方波變換電路將其轉(zhuǎn)換為方波信號。電氣原理框圖檢測裝置的工作原理如下：將超聲傳感器置于變壓器油箱外側(cè)，用高壓電脈沖激勵傳感器中的壓電晶片發(fā)射超聲波；該超聲波穿過變壓器箱體鋼板，進入變壓器，在油與繞組的交界面處發(fā)生反射后返回超聲傳感器；傳感器接收到該反射超聲信號，再將其轉(zhuǎn)換為電脈沖信號。圖amp。電力變壓器在運輸或系統(tǒng)故障等情況下，通常會受到較大的外力沖擊，使其繞組發(fā)生位移或變形。通過輸出電路輸出接點信號送至控制室報警，提示值班人員采取相應(yīng)處理措施。真空開關(guān)結(jié)構(gòu)及檢測原理示意圖如圖*所示Schematic diagram of the vacuum breaker structure and its detecting principle當其真空度降低時，系統(tǒng)電壓通過電極與中間保護屏之間發(fā)生放電現(xiàn)象，產(chǎn)生超聲波。在此擊穿或放電的過程中，必然伴隨著發(fā)光、發(fā)熱以及發(fā)聲等物理現(xiàn)象。通常要求真空滅弧室內(nèi)真空度高于5*106Pa，一般在107~109Pa之間。因此，目前迫切需要一種適合于現(xiàn)場使用的真空開關(guān)真空度檢測裝置。真空開關(guān)（真空斷路器、真空接觸器和真空負荷開關(guān)等）以高真空作為滅弧介質(zhì)和絕緣介質(zhì)，其觸頭與滅弧系統(tǒng)簡單，具有使用壽命長、檢修間隔時間長、易于維護、適合頻繁操作、體積小、質(zhì)量輕等優(yōu)點，在電力系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用。由于用于電力變壓器局部放電超聲定位系統(tǒng)的超聲傳感器的性能指標直接影響定位的結(jié)果，因此，必須嚴格選擇超聲傳感器的頻帶寬度、靈敏度、增益以及信噪比等特性，例如文獻[6］選用01（高頻段超聲傳感器）。經(jīng)運算處理后與設(shè)定值比較，即可判定變壓器正常與否。需要特別指出的是，盡管目前超聲傳感器的輸出信號與局部放電量在數(shù)值上還不成比例關(guān)系，但是傳感器的輸出信號的幅值仍然可以定性的反映出局部放電量的大小及其突變情況。由文獻［5］可知，大型變壓器局部放電時發(fā)射的超聲波信號的頻譜分布約為60300khz，其中心頻率約為90khz。大型變壓器絕緣結(jié)構(gòu)內(nèi)部發(fā)生的局部放電現(xiàn)象通常采用測量局放產(chǎn)生的電脈沖或者檢測局放現(xiàn)象產(chǎn)生的溶解于變壓器油中的化學(xué)裂解產(chǎn)物來判斷。大型電力變壓器中，對局部放電量的測量是檢測變壓器絕緣特性的有效方法。用適當?shù)陌l(fā)射電路可以將電能施加到壓電晶片上使其作機械振動而發(fā)射超聲波（逆壓電效應(yīng)）；反之，超聲波作用于傳感器的壓電晶片，由壓電晶片將其轉(zhuǎn)換成電信號（壓電效應(yīng)），再經(jīng)前置電路中的帶通濾波器濾波和放大器放大，對壓電晶片輸出的微弱電信號就近進行放大處理，以提高超聲傳感器的信噪比，同時有效地解決超聲傳感器與檢測儀器信號匹配的問題。這種壓電晶片具有較高的機電耦合常數(shù)，能有效地發(fā)射和接收超聲波。超聲傳感器主要由傳感器外殼、壓電晶片、前置電路、吸附用磁鐵以及輸出端子等組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。結(jié)合長期從事電氣設(shè)備故障診斷的研究，介紹了超聲傳感技術(shù)在電力系統(tǒng)電氣設(shè)備故障診斷中的主要應(yīng)用成果[4] 。實際上在電氣設(shè)備故障前，盡管電氣量還沒有明顯改變，設(shè)備尚能工作，但有些非電氣量的變化信息（如各種氣體的含量、溫度、壓力和機械變形等或者伴隨故障出現(xiàn)的發(fā)聲、發(fā)光、發(fā)熱等）卻包含了故障將要發(fā)生或者已經(jīng)發(fā)生的信息。目前對電氣設(shè)備進行狀態(tài)檢測和故障診斷通常采用電氣量測量法。二/三/四線制同一儀表中可隨意組合。智能的全自動調(diào)節(jié)發(fā)波頻 率，自動的溫差補償功能使其工作更加穩(wěn)定可靠。優(yōu)秀的回波處理技術(shù)，5－50KHZ的超高強波頻率使物位計最大量程可達到120米，適用介質(zhì)溫度為–20℃—防水型，發(fā)射夾角較小，靈敏度高，方便與工業(yè)顯示儀表連接，也提供發(fā)射夾角較大的探頭。超聲波距離傳感器技術(shù)原理與應(yīng)用一種特殊材料粘附在壓電陶瓷上，作為聲匹配層，可實現(xiàn)與空氣的聲阻 抗相匹配。107kg/m2s，而空氣的聲阻抗為 102kg/m2s。所以，在高頻率探測中，必須使用垂直厚度振動模式的 壓電陶瓷。對應(yīng)用于工業(yè)機器人的超聲波傳感器而言，要求其精確度要達到1mm，并且具有較強的超聲波輻射。壓電陶瓷被固定在金屬盒體的頂部內(nèi)側(cè)。諧振器呈喇叭形，目的是能有效地輻射由于振動而產(chǎn)生的超聲波，并且可以有效地使超聲波聚集在振動器的中央部位。如超聲波傳感器，一個復(fù)合式振動器被靈活地固定在底座上。相反，當向雙壓電晶片元件施加超聲振動 時，就會產(chǎn)生一個電信號。另一方面，當振動壓電陶瓷時，則會產(chǎn)生一個電荷?？刂撇糠种饕獙Πl(fā)送器發(fā)出的脈沖鏈頻率、占空比及稀疏調(diào)制和計數(shù)及探測距離等進行控制。 由發(fā)送傳感器(或稱波發(fā)送器)、接收傳感器(或稱波接收器)、控制部分與電源部分組成。它的特點是具有防水作用（但不能放入水中），可以作料位及接近開關(guān)用，它的性能較好。該種有T/R4060，T/R4012等（其中T表示發(fā)送，R表示接收，40表示頻率為40KHZ，16及12表示其外徑尺寸，以毫米計）。這里僅介紹小型超聲波傳感器，發(fā)送與接收略有差別，它適用于在空氣中傳播，工作頻率一般為2325KHZ及4045KHZ。壓電晶體組成的超聲波傳感器是一種可逆?zhèn)鞲衅鳎梢詫㈦娔苻D(zhuǎn)變成機械振蕩而產(chǎn)生超聲波，同時它接收到超聲波時，也能轉(zhuǎn)變成電能，所以它可以分成發(fā)送器或接收器。超聲傳感器超聲波傳感器主要材料有壓電晶體（電致伸縮）及鎳鐵鋁合金（磁致伸縮）兩類。在空氣中衰減較快，而在液體及固體中傳播，衰減較小，傳播較遠。另外，它也有折射和反射現(xiàn)象，并且在傳播過程中有衰減。在工業(yè)中應(yīng)用主要采用縱向振蕩。常用的超聲波頻率為幾十KHZ幾十MHZ。機電耦合系數(shù)大，靈敏度高；反之，靈敏度低。（3）靈敏度。由于壓電材料的居里點一般比較高，特別時診斷用超聲波探頭使用功率較小，所以工作溫度比較低，可以長時間地工作而不產(chǎn)生失效。當加到它兩端的交流電壓的頻率和晶片的