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基于PLC的排水设备监控系统中传感器选型分析案例

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TOC\o1-3\h\u13090基于PLC的排水设备监控系统中传感器选型分析案例 1

101671.1压力传感器 1

222221.2液位传感器 3

目前，传感器的含义在不断扩充与发展，它已经与测量科学、现代电子技术、微电子技术、生物技术、材料科学、化学科学、光电技术、精密机械技术、微细加工技术、信息处理技术以及计算机技术相互交义渗透而成为一门高度综合性、知识密集型的科学，各种高技术的智能武器、机器、及家用电器的水平高低的分界就在于其传感器的数量与水平不同，所以传感器是智能技术的前驱与标致，是现代科学技术发展的基础，也是一个国家可以水平的重要标志。

1.1压力传感器

有弹性元件、电阻应变器等组成的传感器叫做应变式传感器。应变式传感器能够用来测量力、压力以及加速度等量。而用来测量力的应变式传感器就称为应变式力传感器，水压力的传感器的主要作用器件为扩散硅和电阻，也是一种典型的应变式力传感器，硅的力学性能为密度为1.33g/cm2、屈服强度为7000MPa、抗弯强度为70-200Mpa、弹性模量为(100)130*103Mpa，(110)170*103MPa，(111)190*103MPa、线性膨胀系数为1.33*106℃、泊松比为(100):0.18、机械品质因素约等于106。应变式传感器已在冶金、电力、交通、生物化学、石化以及国防等部门得到了广泛应用。它具有如下一些优点：

（1）精度高、测量范围广，可测10-2-10-7N的力；

（2）使用寿命长、性能稳定可靠、输出特性的线性好；

（3）结构简单、尺寸小、重量轻；

（4）响应频率高、适合测量动态过程；

（5）环境适应能力强，可以在高温、高压、振动、核辐射及化学腐蚀很严重的恶劣环境下工作。

应变式力传感器的基本工作原理是把电阻应变片贴在传感器的弹性元件表面，当弹性元件受到力的左右产生变形时，从而引起其电阻阻值的变化，可以用公式表示，即?RR=K

从算式中可知，当为K0定值时，只要测得?R/R的值，就可以得到相应的ε值。然后根据σ=Eε求得应变力σ

水压力传感器的工作原理是被测水压的压力直接作用于传感器的膜片上，使膜片产生与水压成正比的微位移，使传感器的电阻值发生变化，和用电子线路检测这一变化，并转换输出一个相对应压力的标准测量信号。

水压传感器的静态特性:

传感器的静态特性是指静态输入数据信号，即传感器输出和输入之间的内部连接。由于此时输入和输出与时间不相关，因此它们之间的关系（即传感器的静态特性）可以使用没有时间独立变量的代数方程式，也可以将输入用作横坐标轴。匹配的输出通过在垂直轴上绘制的特性曲线来描述。对传感器静态特性进行定性分析的基本参数是：线性，灵敏度，迟滞，可重复性，漂移等。

（1）线性度：指传感器输出和输入之间的特定相关曲线偏离拟合直线的水平。它定义为特定特性曲线和拟合直线之间的较大误差值与在整个测量范围内的满量程输出值之比。

（2）灵敏度：灵敏度是传感器静态特性的关键指标值。定义为产出增加与相应增加导致增加的投入的比率。使用S表示灵敏度。

（3）缓慢：在输入量从小到大（正行程）和输入量从大到小（反向行程）过渡期间，如果传感器的I/O特性曲线不重叠，则传感器变迟缓。对于相同大小的输入数据信号，传感器的前后行程布置输出数据信号大小不相同，此误差称为滞后误差。

（4）重复性：重复性是指在整个测量范围内，当传感器的输入体积沿相同方向连续变化时，个人获得的特性曲线中的不一致程度。

（5）漂移：传感器的漂移意味着在输入量不变的情况下，传感器的输出随时间变化。次要条件称为漂移。产生漂移的原因有两个：一是传感器本身的主要参数；另一个是周围环境（例如温度，环境湿度等）。

水压传感器的动态特性:

简而言之，动态特性是指输入变化时传感器输出的特性。在特定工作中，传感器的动态特性通常通过其对某些标准输入信号的响应来表示。这是因为通过实验非常容易获得传感器对标准输入信号的响应，并且传感器对标准输入信号的响应与传感器对随机输入信号的响应有关。通常，知道第一个就可以确定后者。一种。最常见的标准输入信号是阶跃信号和正弦函数信号。因此，传感器的动态特性通常也由单位阶跃响应和相频特性来表示。液位传感器分为五种类型的水浮力传感器，吹气检查液位传感器，电容传感器液位传感器，工作压力传感器液位变送器和超声波液位传感器。

水压传感器良好的静态特性和动态特性可以很好地完成前期所预计的情况，加强现场设备的报警准确性。

1.2液位传感器

液位传感器主要分为五种浮力式传感器、吹气式液位传感器、电容式液位传感器、压力传感器式液位计、超声波式液位传感器。

浮力式液位传感器包括恒浮力式和变浮力式，恒浮力通常由浮子和接点开关组成