传感器在工业机械中的应用-汪博文-毕业论文

学科代码：080618W

学 号：[1**********]2

贵 州 师 范 大 学（本 科）

毕 业 论 文

题 目：传感器在工业机械中的应用

学 院：机械与电气工程学院

专 业：电气信息工程

年 级：2007级

姓 名：汪博文 指导教师： 张婧（讲师）

完成时间：2011年4月20日

传感器在工业机械中的应用

摘要：随着现代科学技术的蓬勃发展，炼油、化工、冶金、电力、生物、制药等工业过程的生产规模越来越大型化、复杂化，各种类型的自动控制技术已经成了现代工业生产实现安全、高效、优质、低耗的基本条件和重要保证。 传感器作为自动控制系统的神经末梢，其应用也越来越广泛。压力、温度、湿度、流量传感器、电流传感器、转速传感器、烟雾传感器等．在工业自动化领域有着广阔的应用前景。

关键词：传感器；工业；机械；冷水机；空压机

Abstract: along with the vigorous development of modern science and technology, oil refining, chemical industry, metallurgy, electric power, biological, pharmaceutical and other industrial process production scale more and more large and complicated, various types of automatic control technology has become the modern industrial production realizes safe, efficient, high-quality, low consumption the basic conditions and the important guarantee. Sensors as automatic control system, the application of nerve endings more and more widely. Pressure, temperature, humidity, flow sensor, current sensor, speed sensor, smoke sensor etc. In industrial automation area has wide application prospects.

Keywords: sensors; Industry; Machinery; Chillers; compressor

目 录

1 引言 ............................................................................................................................................ 1

1.1传感器应用的发展过程 .................................................................................................... 1

1.1.1传感器在工程机械发动机工况控制的应用 .......................................................... 1

1.1.2传感器在工程机械液压系统控制中的应用 .......................................................... 1

1.1.3传感器在工程机械总体性能控制中的应用 .......................................................... 2

1.2工程机械中应用传感器的发展趋势 ................................................................................ 2

1.2.1工程机械中传感器的半导体化 .............................................................................. 2

1.2.2工程机械中传感器的多功能化 .............................................................................. 2

1.2.3工程机械中传感器的智能化和专业化 .................................................................. 2

2 传感器的概述............................................................................................................................. 3

2.1传感器的作用 .................................................................................................................... 3

2.2传感器的功能 .................................................................................................................... 4

2.3传感器的分类 .................................................................................................................... 4

2.4传感器的特性 .................................................................................................................... 5

2.4.1传感器静态特性 .................................................................................................... 5

2.4.2传感器动态特性 .................................................................................................... 5

2.4.3传感器的线性度 .................................................................................................... 5

2.4.4传感器的灵敏度 .................................................................................................... 6

2.4.5传感器的分辨率 .................................................................................................... 6

2.4.6传感器的迟滞特性 ................................................................................................ 6

2.5几种主要的传感器 ............................................................................................................ 6

2.5.1电阻式传感器 ........................................................................................................ 6

2.5.2光敏传感器 ............................................................................................................ 7

2.5.3湿度传感器 ............................................................................................................ 7

2.5.4温度传感器 ............................................................................................................ 8

2.5.5压力传感器 .......................................................................................................... 13

3 传感器在工业机械中的应用 .............................................................................................. 17

3.1传统机械与现代机械 .................................................................................................. 17

3.2传感器在空气机中的应用 .............................................................................................. 18

3.2.1空气压缩机的种类及原理 .............................................................................. 18

3.2.2空压机的特点 ................................................................................................... 18

3.2.3传感器在阿特拉斯空压机中的应用 ............................................................. 19

3.3传感器在冷水机中的应用 .............................................................................................. 21

3.3.1冷水机的用途 ................................................................................................... 21

3.3.2冷水机使用工业 ............................................................................................... 21

3.3.3风冷和水冷式冷冻机 ...................................................................................... 22

3.3.4传感器在york冷水机中的应用 ................................................................... 22

4 总结与展望 ............................................................................................................................ 24

参考文献 ....................................................................................................................................... 26

致谢 ................................................................................................................................................ 27

附录： ............................................................................................................................................ 28

1 引言

工业自动化是人类摆脱繁重的体力劳动的必要手段。设想有一天，人们可以坐在中央控制室，看着各种机床按预先设定的程序有序地工作。为了实现这一目标．中央控制室需要随时了解各单元的运行情况，及时作出判断并发出下一步动作指令，以实现闭环控制。随着计算机技术的飞速发展．工业自动化程度愈来愈高．过去必须由人力去做的许多工作，现在已经逐步由计算机来代替了。

要实现工业自动化，传感器是必不可少的。传感器的应用范围极广，几乎应用于所有的技术领域，如机器人技术领域、航空航天技术领域、兵器领域、民用工业领域，并逐渐深入到人们的日常生活中。

本文首先对传感器有比较详细的说明，然后介绍传统的工业机械以及现代的工业机械，对比之下，可以容易得知现在工业机械的效率更高、安全系数更好等优点，传感器在其中起的作用不可小觑。最后，我们用冷水机和空压机的实例说明传感器在机械中的应用。

1.1传感器应用的发展过程

20世纪60年代以前，传感器只作为测量工程的一部分加以分析研究，随着材料科学的发展，特别是20世纪80年代以后计算机技术的发展和芯片集成水平提高，使传感器技术也随之提高和发展。传感器不仅应用在工业自动控制、工作环境及工作介质的参数测量等范围内，而且传感器技术与计算机技术结合，形成了微型的多功能、智能化传感器，使之对移动机械设备的状态控制更易普及和发展，因此，在工程机械设备上大量使用传感器技术，以提高这些设备的技术性能。

1.1.1传感器在工程机械发动机工况控制的应用

近几年出现的电喷柴油发动机借鉴了汽油发动机的一些传感控制技术，它的应用提高了工程机械整体技术水平。另外，新近生产的一些采用普通柴油机的工程机械也采用了一些传感器测控技术。工程机械在这方面使用的传感器有以下几种类型：控制空气流量动片式传感器的喷油机构的位置传感器；压力传感器，包括燃油压力、润油系统机油压力等压力传感器；用于柴油机转速控制的转速传感器；用于测控燃油液面和机油液面的传感器和控制温度的温度传感器。

1.1.2传感器在工程机械液压系统控制中的应用

液压传动系统在现代工程机械的传动中占有十分重要的地位，它不仅应用在主要的工作机构中，如挖掘机的挖掘机构传动，振动压路机的振动机构，而且在现代工程机械行走系统、转向系统以及一些伺服机构中都大量应用。在液压系统

中应用的传感器主要有控制液压油温度的温度传感器；控制液压油压力的压力传感器；控制泄漏量和流量的流量传感器；控制液压油液位的液位传感器等。

1.1.3传感器在工程机械总体性能控制中的应用

通常工程机械工作环境是比较恶劣的，为了提高其工作的安全性和工作性能，就需要对机械整体性能进行有效控制，在这方面应用的传感器主要有控制主要的工作机构和制动系统磨损检测传感器；控制整机通过性的限位平衡传感器；用于装载机械超载的控制超载压力传感器；用于控制摊铺机铺层厚度的距离传感器；用于拌和站物料温度控制的温度传感器；另外还有工程机械驾驶室工作间的温度、湿度、光照等条件控制的温度式、湿度式、光量式传感器等。

1.2工程机械中应用传感器的发展趋势

进入20世纪80年代超大规模半导体集成技术和计算机技术的发展，为传感器技术的发展创造了极为有利的条件。从现有的工程机械中传感器应用的相关专业技术的发展来分析。在工程机械中使用的传感器显示出四个发展趋势，即半导体化、多功能化、智能化和专业化。

1.2.1工程机械中传感器的半导体化

目前在工程机械中使用的传感器，按测控原理半导体传感器类型已占7O%以上，半导体传感器以其灵敏度高、响应快、体积小、重量轻被广泛应用与筑路机械中。测控的参数包括温度、压力、流量、浓度、湿度等多项内容，其更重要的特性是传感器集成化程度高，可便利地与计算机结合，广泛应用工程机械中。

1.2.2工程机械中传感器的多功能化

由于半导体传感器可高度集成，这样就可以在同一芯片集成如温度、湿度、压差、气体、浓度等多个敏感元件，使传感器效率有很大提高。半导体传感器的多功能化比较适合工程机械这样的移动式作业设备。因此，工程机械中的传感器的多功能化是一个较显著的发展趋势。

1.2.3工程机械中传感器的智能化和专业化

工程机械使用的传感器与计算机结合形成了具有检测、信息处理功能和自动控制的智能化传感器。如摊铺机为控制铺层厚度采用的距离传感器就是这一类型。此类传感器基本上都具有自动校调功能，这样极大地方便了工程机械的使用。另外，工程机械种类较多，在专业化生产过程中，为提高工程机械的效率和降低

生产成本，针对不同种类的工程机械的主要测控参数所使用的传感器，向专业化方向发展，这也是工程机械中使用传感器发展趋势。据对不同种类的工程机械使用传感器技术的统计，专业传感器占92%以上。

2 传感器的概述

传感器（sensor;measuring element;transducer）：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。

传感器是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成（如烟雾），并将探知的信息传递给其他装置或器官。它能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。

2.1传感器的作用

人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。为适应这种情况，就需要传感器。因此可以说，传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。

新技术革命的到来，世界开始进入信息时代。在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。

在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。 在基础学科研究中，传感器更具有突出的地位。现代科学技术的发展，进入了许多新领域：例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙，微观上要观察小到 cm的粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到 s的瞬间反应。此外，还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁砀等等。显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致该领域内的突破。一些传感器

的发展，往往是一些边缘学科开发的先驱。

传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。

由此可见，传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用，是十分明显的。世界各国都十分重视这一领域的发展。相信不久的将来，传感器技术将会出现一个飞跃，达到与其重要地位相称的新水平。

2.2传感器的功能

常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟： 光敏传感器——视觉、声敏传感器——听觉、气敏传感器——嗅觉、化学传感器——味觉、压敏、温敏、流体传感器——触觉

敏感元件的分类：

①物理类，基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。

②化学类，基于化学反应的原理。

③生物类，基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。

通常据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类（还有人曾将敏感元件分46类）。

2.3传感器的分类

可以用不同的观点对传感器进行分类：它们的转换原理(传感器工作的基本物理或化学效应)；它们的用途；它们的输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等。

根据传感器工作原理，可分为物理传感器和化学传感器二大类 ：

传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量的微小变化都将转换成电信号。

化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，被测信号量的微小变化也将转换成电信号。

有些传感器既不能划分到物理类，也不能划分为化学类。大多数传感器是以物理原理为基础运作的。化学传感器技术问题较多，例如可靠性问题，规模生产的可能性，价格问题等，解决了这类难题，化学传感器的应用将会有巨大增长。

2.4传感器的特性

2.4.1传感器静态特性

传感器的静态特性是指对静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。因为这时输入量和输出量都和时间无关，所以它们之间的关系，即传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程，或以输入量作横坐标，把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。表征传感器静态特性的主要参数有：线性度、灵敏度、迟滞、重复性、漂移等。

（1）线性度：指传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离拟合直线的程度。定义为在全量程范围内实际特性曲线与拟合直线之间的最大偏差值与满量程输出值之比。

（2）灵敏度：灵敏度是传感器静态特性的一个重要指标。其定义为输出量的增量与引起该增量的相应输入量增量之比。用S表示灵敏度。

（3）迟滞：传感器在输入量由小到大（正行程）及输入量由大到小（反行程）变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象成为迟滞。对于同一大小的输入信号，传感器的正反行程输出信号大小不相等，这个差值称为迟滞差值。

（4）重复性：重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。

（5）漂移：传感器的漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随着时间变化，此现象称为漂移。产生漂移的原因有两个方面：一是传感器自身结构参数；二是周围环境（如温度、湿度等）。

2.4.2传感器动态特性

所谓动态特性，是指传感器在输入变化时，它的输出的特性。在实际工作中，传感器的动态特性常用它对某些标准输入信号的响应来表示。这是因为传感器对标准输入信号的响应容易用实验方法求得，并且它对标准输入信号的响应与它对任意输入信号的响应之间存在一定的关系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种，所以传感器的动态特性也常用阶跃响应和频率响应来表示。

2.4.3传感器的线性度

通常情况下，传感器的实际静态特性输出是条曲线而非直线。在实际工作中，为使仪表具有均匀刻度的读数，常用一条拟合直线近似地代表实际的特性曲线、线性度（非线性误差）就是这个近似程度的一个性能指标。

拟合直线的选取有多种方法。如将零输入和满量程输出点相连的理论直线作为拟合直线；或将与特性曲线上各点偏差的平方和为最小的理论直线作为拟合直线，此拟合直线称为最小二乘法拟合直线。

2.4.4传感器的灵敏度

灵敏度是指传感器在稳态工作情况下输出量变化△y对输入量变化△x的比值。

它是输出一输入特性曲线的斜率。如果传感器的输出和输入之间显线性关系，则灵敏度S是一个常数。否则，它将随输入量的变化而变化。

灵敏度的量纲是输出、输入量的量纲之比。例如，某位移传感器，在位移变化1mm时，输出电压变化为200mV，则其灵敏度应表示为200mV/mm。 当传感器的输出、输入量的量纲相同时，灵敏度可理解为放大倍数。 提高灵敏度，可得到较高的测量精度。但灵敏度愈高，测量范围愈窄，稳定性也往往愈差。

2.4.5传感器的分辨率

分辨率是指传感器可感受到的被测量的最小变化的能力。也就是说，如果输入量从某一非零值缓慢地变化。当输入变化值未超过某一数值时，传感器的输出不会发生变化，即传感器对此输入量的变化是分辨不出来的。只有当输入量的变化超过分辨率时，其输出才会发生变化。

通常传感器在满量程范围内各点的分辨率并不相同，因此常用满量程中能使输出量产生阶跃变化的输入量中的最大变化值作为衡量分辨率的指标。上述指标若用满量程的百分比表示，则称为分辨率。分辨率与传感器的稳定性有负相相关性。

2.4.6传感器的迟滞特性

迟滞特性表征传感器在正向（输入量增大）和反向（输入量减小）行程间输出-一输入特性曲线不一致的程度，通常用这两条曲线之间的最大差值△MAX与满量程输出F²S的百分比表示。

迟滞可由传感器内部元件存在能量的吸收造成。

2.5几种主要的传感器

2.5.1电阻式传感器

电阻式传感器是将被测量，如位移、形变、力、加速度、湿度、温度等这些

物理量转换式成电阻值这样的一种器件。主要有电阻应变式、压阻式、热电阻、热敏、气敏、湿敏等电阻式传感器件。

24GHz雷达传感器

存在，测量物体的运动速度，静止距离，物体所处角度等，采用平面微带技术，具有体积小，集成化程度高，感应灵敏,无需接触等特点。

2.5.2光敏传感器

光敏传感器是最常见的传感器之一，它的种类繁多，主要有：光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏三极管、太阳能电池、红外线传感器、紫外线传感器、光纤式光电传感器、色彩传感器、CCD和CMOS图像传感器等。它的敏感波长在可见光波长附近，包括红外线波长和紫外线波长。光传感器不只局限于对光的探测，它还可以作为探测元件组成其他传感器，对许多非电量进行检测，只要将这些非电量转换为光信号的变化即可。光传感器是目前产量最多、应用最广的传感器之一，它在自动控制和非电量电测技术引中占有非常重要的地位。最简单的光敏传感器是光敏电阻，当光子冲击接合处就会产生电流。

2.5.3湿度传感器

高分子电容式湿度传感器通常都是在绝缘的基片诸如玻璃、陶瓷、硅等材料上，用丝网漏印或真空镀膜工艺做出电极，再用浸渍或其它办法将感湿胶涂覆在电极上做成电容元件。湿敏元件在不同相对湿度的大气环境中，因感湿膜吸附水分子而使电容值呈现规律性变化，此即为湿度传感器的基本机理。影响高分子电容型元件的温度特性，除作为介质的高分子聚合物的介质常数ε及所吸附水分子的介电常数ε受温度影响产生变化外，还有元件的几何尺寸受热膨胀系数影响而产生变化等因素。根据德拜理论的观点，液体的介电常数ε是一个与温度和频率有关的无量纲常数。水分子的ε在T＝5℃时为78.36，在T＝20℃时为79.63。有机物ε与温度的关系因材料而异，且不完全遵从正比关系。在某些温区ε随T呈上升趋势，某些温区ε随T增加而下降。多数文献在对高分子湿敏电容元件感湿机理的分析中认为：高分子聚合物具有较小的介电常数，如聚酰亚胺在低湿时介电常数为3.0一3.8。而水分子介电常数是高分子ε的几十倍。因此高分子介质在吸湿后，由于水分子偶极距的存在，大大提高了吸水异质层的介电常数，这是多相介质的复合介电常数具有加和性决定的。由于ε的变 化，使湿敏电容元件的电容量C与相对湿度成正比。在设计和制作工艺中很难组到感湿特性全湿程线性。作为电容器，高分子介质膜的厚度d和平板电容的效面积S也和温度有关。温度变化所引起的介质几何尺寸的变化将影响C值。高分子聚合物的平均热线胀

系数可达到 的量级。例如硝酸纤维素的平均热线胀系数为108x10-5/℃。随着温度上升，介质膜厚d增加，对C呈负贡献值；但感湿膜的膨胀又使介质对水的吸附量增加，即对C呈正值贡献。可见湿敏电容的温度特性受多种因素支配，在不同的湿度范围温漂不同；在不同的温区呈不同的温度系数；不同的感湿材料温度特性不同。总之，高分子湿度传感器的温度系数并非常数，而是个变量。所以通常传感器生产厂家能在-10-60摄氏度范围内是传感器线性化减小温度对湿敏元件的影响。

比较优质的产品主要使用聚酰胺树脂，产品结构概要为在硼硅玻璃或蓝宝石衬底上真空蒸发制作金电极，再喷镀感湿介质材料（如前所述）形式平整的感湿膜，再在薄膜上蒸发上金电极湿敏元件的电容值与相对湿度成正比关系，线性度约±2%。虽然，测湿性能还算可以但其耐温性、耐腐蚀性都不太理想，在工业领域使用，寿命、耐温性和稳定性、抗腐蚀能力都有待于进一步提高。

陶瓷湿敏传感器是近年来大力发展的一种新型传感器。优点在于能耐高温，湿度滞后，响应速度快，体积小，便于批量生产，但由于多孔型材质，对尘埃影响很大，日常维护频繁，时常需要电加热加以清洗易影响产品质量，易受湿度影响，在低湿高温环境下线性度差，特别是使用寿命短，长期可靠性差，是此类湿敏传感器迫切解决的问题。

当前在湿敏元件的开发和研究中，电阻式湿度传感器应当最适用于湿度控制领域，其代表产品氯化锂湿度传感器具有稳定性、耐温性和使用寿命长多项重要的优点，氯化锂湿敏传感器已有了五十年以上的生产和研究的历史，有着多种多样的产品型式和制作方法，都应用了氯化锂感湿液具备的各种优点尤其是稳定性最强。

氯化锂湿敏器件属于电解质感湿性材料，在众多的感湿材料之中，首先被人们所注意并应用于制造湿敏器件，氯化锂电解质感湿液依据当量电导随着溶液浓度的增加而下降。电解质溶解于水中降低水面上的水蒸气压的原理而实现感湿。

氯化锂湿敏器件的衬底结构分柱状和梳妆，以氯化锂聚乙烯醇涂覆为主要成份的感湿液和制作金质电极是氯化锂湿敏器件的三个组成部分。多年来产品制作不断改进提高，产品性能不断得到改善，氯化锂感湿传感器其特有的长期稳定性是其它感湿材料不可替代的，也是湿度传感器最重要的性能。在产品制作过程中，经过感湿混合液的配制和工艺上的严格控制是保持和发挥这一特性的关键。

2.5.4温度传感器

能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。利用物质各种物理性质随温度变化的规律把温度转换为电量的传感器。这些呈现规律性变化的物理性质主要有

体。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。

A.触式温度传感器

接触式温度传感器的检测部分与被测对象有良好的接触，又称温度计。温度计通过传导或对流达到热平衡，从而使温度计的示值能直接表示被测对象的温度。一般测量精度较高。在一定的测温范围内，温度计也可测量物体内部的温度分布。但对于运动体、小目标或热容量很小的对象则会产生较大的测量误差，常用的温度计有双金属温度计、玻璃液体温度计、压力式温度计、电阻温度计、热敏电阻和温差电偶等。它们广泛应用于工业、农业、商业等部门。在日常生活中人们也常常使用这些温度计。随着低温技术在国防工程、空间技术、冶金、电子、食品、医药和石油化工等部门的广泛应用和超导技术的研究，测量120K以下温度的低温温度计得到了发展，如低温气体温度计、蒸汽压温度计、声学温度计、顺磁盐温度计、量子温度计、低温热电阻和低温温差电偶等。低温温度计要求感温元件体积小、准确度高、复现性和稳定性好。利用多孔高硅氧玻璃渗碳烧结而成的渗碳玻璃热电阻就是低温温度计的一种感温元件，可用于测量1.6～300K范围内的温度。

B.非接触式温度传感器

它的敏感元件与被测对象互不接触，又称非接触式测温仪表。这种仪表可用来测量运动物体、小目标和热容量小或温度变化迅速（瞬变）对象的表面温度，也可用于测量温度场的温度分布。

最常用的非接触式测温仪表基于黑体辐射的基本定律，称为辐射测温仪表。辐射测温法包括亮度法（见光学高温计）、辐射法（见辐射高温计）和比色法（见比色温度计）。各类辐射测温方法只能测出对应的光度温度、辐射温度或比色温度。只有对黑体（吸收全部辐射并不反射光的物体）所测温度才是真实温度。如欲测定物体的真实温度，则必须进行材料表面发射率的修正。而材料表面发射率不仅取决于温度和波长，而且还与表面状态、涂膜和微观组织等有关，因此很难精确测量。在自动化生产中往往需要利用辐射测温法来测量或控制某些物体的表面温度，如冶金中的钢带轧制温度、轧辊温度、锻件温度和各种熔融金属在冶炼炉或坩埚中的温度。在这些具体情况下，物体表面发射率的测量是相当困难的。对于固体表面

温度自动测量和控制，可以采用附加的反射镜使与被测表面一起组成黑体空腔。附加辐射的影响能提高被测表面的有效辐射和有效发射系数。利用有效发射系数通过仪表对实测温度进行相应的修正，最终可得到被测表面的真实温度。最为典型的附加反射镜是半球反射镜。球中心附近被测表面的漫射辐射能受半球镜反射回到表面而形成附加辐射，从而提高有效发射系数式中ε为材料表面发射率，ρ为反射镜的反射率。至于气体和液体介质真实温度的辐射测量，则可以用插入耐热材料管至一定深度以形成黑体空腔的方法。通过计算求出与介质达到热平衡后的圆筒空腔的有效发射系数。在自动测量和控制中就可以用此值对所测腔底温度（即介质温度）进行修正而得到介质的真实温度。

非接触测温优点：测量上限不受感温元件耐温程度的限制，因而对最高可测温度原则上没有限制。对于1800℃以上的高温，主要采用非接触测温方法。随着红外技术的发展，辐射测温逐渐由可见光向红外线扩展，700℃以下直至常温都已采用，且分辨率很高。

C.模拟温度传感器

传统的模拟温度传感器，如热电偶、热敏电阻和RTDS对温度的监控，在一些温度范围内线性不好，需要进行冷端补偿或引线补偿；热惯性大，响应时间慢。集成模拟温度传感器与之相比，具有灵敏度高、线性度好、响应速度快等优点，而且它还将驱动电路、信号处理电路以及必要的逻辑控制电路集成在单片IC上，有实际尺寸小、使用方便等优点。常见的模拟温度传感器有LM3911、LM335、LM45、AD22103电压输出型、AD590电流输出型。这里主要介绍该类器件的几个典型。

AD590温度传感器

AD590是美国模拟器件公司的电流输出型温度传感器，供电电压范围为3~30V，输出电流223μA（-50℃）~423μA（+150℃），灵敏度为1μA/℃。当在电路中串接采样电阻R时，R两端的电压可作为喻出电压。注意R的阻值不能取得太大，以保证AD590两端电压不低于3V。AD590输出电流信号传输距离可达到1km以上。作为一种高阻电流源，最高可达20MΩ，所以它不必考虑选择开关或CMOS多路转换器所引入的附加电阻造成的误差。适用于多点温度测量和远距离温度测量的控制。

LM135/235/335温度传感器

LM135/235/335系列是美国国家半导体公司（NS）生产的一种高精度易校正的集成温度传感器，工作特性类似于齐纳稳压管。该系列器件灵敏度

为10mV/K，具有小于1Ω的动态阻抗，工作电流范围从400μA到5mA，精度为1℃，LM135的温度范围为-55℃~+150℃，LM235的温度范围为-40℃~+125℃，LM335为-40℃~+100℃。封装形式有TO-46、TO-92、SO-8。该系列器件广泛应用于温度测量、温差测量以及温度补偿系统中。

D.逻辑输出型温度传感器

在许多应用中，我们并不需要严格测量温度值，只关心温度是否超出了一个设定范围，一旦温度超出所规定的范围，则发出报警信号，启动或关闭风扇、空调、加热器或其它控制设备，此时可选用逻辑输出式温度传感器。LM56、MAX6501-MAX6504、MAX6509/6510是其典型代表。

LM56温度开关

LM56是NS公司生产的高精度低压温度开关，内置1.25V参考电压输出端。最大只能带50μA的负载。电源电压从2.7~10V，工作电流最大230μA，内置传感器的灵敏度为6.2mV/℃，传感器输出电压为6.2mV/℃³T+395mV。

MAX6501/02/03/04温度监控开关

MAX6501/02/03/04是具有逻辑输出和SOT-23封装的温度监视器件开关，它的设计非常简单：用户选择一种接近于自己需要的控制的温度门限（由厂方预设在-45℃到+115℃，预设值间隔为10℃）。直接将其接入电路即可使用，无需任何外部元件。其中MAX6501/MAX6503为漏极开路低电平报警输出，MAX6502/MAX6504为推/拉式高电平报警输出，MAX6501/MAX6503提供热温度预置门限（35℃到+115℃），当温度高于预置门限时报警；MAX6502/MAX6504提供冷温度预置门限（-45℃到+15℃），当温度低于预置门限时报警。对于需要一个简单的温度超限报警而又空间有限的应用如笔记本电脑、蜂窝移动电话等应用来说是非常理想的，该器件的典型温度误差是±0.5℃，最大±4℃，滞回温度可通过引脚选择为2℃或10℃，以避免温度接近门限值时输出不稳定。这类器件的工作电压范围为2.7V到5.5V，典型工作电流30μA。

E.数字式温度传感器

MAX6575/76/77数字温度传感器

如果采用数字式接口的温度传感器，上述设计问题将得到简化。同样，当A/D和微处理器的I/O管脚短缺时，采用时间或频率输出的温度传感器也能解决上述测量问题。以MAX6575/76/77系列SOT-23封装的温度传感器

为例，这类器件可通过单线和微处理器进行温度数据的传送，提供三种灵活的输出方式--频率、周期或定时，并具备±0.8℃的典型精度，一条线最多允许挂接8个传感器，150μA典型电源电流和2.7V到5.5V的宽电源电压范围及-45℃到+125℃的温度范围。它输出的方波信号具有正比于绝对温度的周期，采用6脚SOT-23封装，仅占很小的板面。该器件通过一条I/O与微处理器相连，利用微处理器内部的计数器测出周期后就可计算出温度。 可多点检测、直接输出数字量的数字温度传感器

DS1612是美国达拉斯半导体公司生产的CMOS数字式温度传感器。内含两个不挥发性存储器，可以在存储器中任意的设定上限和下限温度值进行恒温器的温度控制，由于这些存储器具有不挥发性，因此一次定入后，即使不用CPU也仍然可以独立使用。DS1612传感器温度测量原理和精度：在芯片上分别设置了一个振荡频率温度系数较大的振荡器（OSC1）和一个温度系数较小的振荡器（OSC2）。在温度较低时，由于OSC2的开门时间较短，因此温度测量计数器计数值（n）较小；而当温度较高时，由于OSC2的开门时间较长，其计数值（m）增大。如果在上述计数值基础上再加上一个同实际温度相差的校正数据，就可以构成一个高精度的数字温度传感器。该公司将这个校正值定入芯片中的不挥发存储器中，这样传感器输出的数字量就可以作为实际测量的温度数据，而不需要再进行校准。它可测量的温度范围为-55℃~+125℃，在0℃~+70℃范围内，测量精度为±0.5℃，输出的9位编码直接与温度相对应。DS1621同外部电路的控制信号和数据的通信是通过双向总线来实现的，由CPU生成串行时钟脉冲（SCL），SDA是双向数据线。通过地址引脚A0、A1、A2将8个不同的地址分配给各器件。通过设定寄存器来设置工作方式，并对工作状态进行监控。被测的温度数据被存储在温度传感器寄存器中，高温（TH）和低温（TL）阈值寄存器存储了恒温器输出（Tout）的阈值。现在，各种集成的温度传感器的功能越来越专业化。比如，MAXIM公司近期推出的MAX1619是一种增强型精密远端数字温度传感器，能够监测远端P-N结和其自身封装的温度。它具有双报警输出：ALERT和OVERT。ALERT用于指示各传感器的高/低温状态，OVERT信号等价于一个自动调温器，在远端温度传感器超上限时触发，MAX1619与MAX1617A完全软件兼容，非常适合于系统关断或风扇控制，甚至在系统“死锁”后仍能正常工作。美国达拉斯半导体公司的DS1615是有记录功能的温度传感器。器件中包含实时时钟、数字式温度传感器、非易失性存储器、控制逻辑电路以及串行接口电路。数字温度传感器的测量范围为-40℃~+85℃，精度为±2℃，读取9位时的分辨率是0.03125℃。时钟提供的时

间从秒至年月，并对到2100年以前的闰年作了修正。电源电压为2.2V~5.5V，8脚SOIC封装。DS17775是数字式温度计及恒温控制器集成电路。其中包含数字温度传感器、A/D转换器、数字寄存器、恒温控制比较器以及两线串行接口电路。供电电压在3V至5V时的测量温度精度为±2℃，读取9位时的分辨率是0.5℃，读取13位时的分辨率是0.03125℃。

F.温度传感器发展趋势

现代信息技术的三大基础是信息采集(即传感器技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)。传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度传感器被广泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域，数量高居各种传感器之首。温度传感器的发展大致经历了以下三个阶段；(1)传统的分立式温度传感器(含敏感元件)；(2)模拟集成温度传感器／控制器；(3)智能温度传感器。国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、由集成化向智能化、网络化的方向发展。在20世纪90年代中期最早推出的智能温度传感器，采用的是8位A/D转换器，其测温精度较低，分辨力只能达到1°C。国外已相继推出多种高精度、高分辨力的智能温度传感器，所用的是9~12位A/D转换器，分辨力一般可达0.5~0.0625°C。由美国DALLAS半导体公司新研制的DS1624型高分辨力智能温度传感器，能输出13位二进制数据，其分辨力高达0.03125°C，测温精度为±0.2°C。为了提高多通道智能温度传感器的转换速率，也有的芯片采用高速逐次逼近式A/D转换器。以AD7817型5通道智能温度传感器为例，它对本地传感器、每一路远程传感器的转换时间分别仅为27us、9us。进入21世纪后，智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。目前，智能温度传感器的总线技术也实现了标准化、规范化，所采用的总线主要有单线(1-Wire)总线、I2C总线、SMBus总线和spI总线。温度传感器作为从机可通过专用总线接口与主机进行通信。

2.5.5压力传感器

能感受压力并转换成可用输出信号的传感器。压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业，下面就简单介绍一些常用传感器原理及其应用。

压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也称为压电传感器。 我们知道，晶体是各向异性的，非晶体是各向同性的。某些晶体介质，当沿着一定方向受到机械力作用发生变形时，就产生了极化效应；当机械力撤掉之后，又会重新回到不带电的状态，也就是受到压力的时候，某些晶体可能产生出电的效应，这就是所谓的极化效应。科学家就是根据这个效应研制出了压力传感器。 压电传感器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。其中石英（二氧化硅）是一种天然晶体，压电效应就是在这种晶体中发现的，在一定的温度范围之内，压电性质一直存在，但温度超过这个范围之后，压电性质完全消失（这个高温就是所谓的“居里点”）。由于随着应力的变化电场变化微小（也就说压电系数比较低），所以石英逐渐被其他的压电晶体所替代。而酒石酸钾钠具有很大的压电灵敏度和压电系数，但是它只能在室温和湿度比较低的环境下才能够应用。磷酸二氢胺属于人造晶体，能够承受高温和相当高的湿度，所以已经得到了广泛的应用。

在现在压电效应也应用在多晶体上，比如现在的压电陶瓷，包括钛酸钡压电陶瓷、PZT、铌酸盐系压电陶瓷、铌镁酸铅压电陶瓷等等。

压电效应是压电传感器的主要工作原理，压电传感器不能用于静态测量，因为经过外力作用后的电荷，只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存。实际的情况不是这样的，所以这决定了压电传感器只能够测量动态的应力。 压电传感器主要应用在加速度、压力和力等的测量中。压电式加速度传感器是一种常用的加速度计。它具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。压电式加速度传感器在飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑的振动和冲击测量中已经得到了广泛的应用，特别是航空和宇航领域中更有它的特殊地位。压电式传感器也可以用来测量发动机内部燃烧压力的测量与真空度的测量。也可以用于军事工业，例如用它来测量枪炮子弹在膛中击发的一瞬间的膛压的变化和炮口的冲击波压力。它既可以用来测量大的压力，也可以用来测量微小的压力。 压电式传感器也广泛应用在生物医学测量中，比如说心室导管式微音器就是由压电传感器制成的，因为测量动态压力是如此普遍，所以压电传感器的应用就非常广。

除了压电传感器之外，还有利用压阻效应制造出来的压阻传感器，利用应变效应的应变式传感器等，这些不同的压力传感器利用不同的效应和不同的材料，在不同的场合能够发挥它们独特的用途。

A.工作原理

半导体压电阻抗扩散压力传感器是在薄片表面形成半导体变形压力，通过外力（压力）使薄片变形而产生压电阻抗效果，从而使阻抗的变化转换成电信号。

静电容量型压力传感器，是将玻璃的固定极和硅的可动极相对而形成电容，将通过外力（压力）使可动极变形所产生的静电容量的变化转换成电气信号。 （E8Y的动作原理便是静电容量方式，其他机种采用半导体方式）。

B.工业压力传感器

实际应用：力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器等。但应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。下面我们主要介绍这类传感器。

在了解压阻式力传感器时，我们首先认识一下电阻应变片这种元件。电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路（通常是A/D 转换和CPU ）显示或执行机构。

电阻应变片的工作原理：金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。金属导体的电阻值可用下式表示：

式中：ρ——金属导体的电阻率（Ω。cm2/m ）

S ——导体的截面积（cm2 ）

L ——导体的长度（m ）

我们以金属丝应变电阻为例，当金属丝受外力作用时，其长度和截面积都会发生变化。

从上式中可很容易看出，其电阻值即会发生改变，假如金属丝受外力作用而伸长时，其长度 增加，而截面积减少，电阻值便会增大。当金属丝受外力作用而压缩时，长度减小而截面增加，电阻值则会减小。只要测出加在电阻的变化（通常是测量电阻两端的电压），即可获得应变金属丝的应变情况。

C.压电压力传感器原理与应用

压电传感器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。其中石英（二氧化硅）是一种天然晶体，压电效应就是在这种晶体中发现的，在一定的温度范围之内，压电性质一直存在，但温度超过这个范围之后，压电性质完全消失（这个高温就是所谓的“居里点”）。由于随着应力的变化电场变化微小（也就说压电系数比较低），所以石英逐渐被其他的压电晶体所替代。而酒石酸钾钠具有很大的压电灵敏度和压电系数，但是它只能在室温和湿度比较低的环境下才能够应用。磷酸二氢胺属于人造晶体，能够承受高温和相当高的湿度，所以已经得到了广泛的应用。 现在压电效应也应用在多晶体上，比如现在的压电陶瓷，包括钛酸钡压电陶瓷、PZT 、铌酸盐系压电陶瓷、铌镁酸铅压电陶瓷等等。

压电效应是压电传感器的主要工作原理，压电传感器不能用于静态测量，因为经过外力作用后的电荷，只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存。实际的情况不是这样的，所以这决定了压电传感器只能够测量动态的应力。

压电传感器主要应用在加速度、压力和力等的测量中。压电式加速度传感器是一种常用的加速度计。它具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。压电式加速度传感器在飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑的振动和冲击测量中已经得到了广泛的应用，特别是航空和宇航领域中更有它的特殊地位。压电式传感器也可以用来测量发动机内部燃烧压力的测量与真空度的测量。也可以用于军事工业，例如用它来测量枪炮子弹在膛中击发的一瞬间的膛压的变化和炮口的冲击波压力。它既可以用来测量大的压力，也可以用来测量微小的压力。

压电式传感器也广泛应用在生物医学测量中，比如说心室导管式微音器就是由压电传感器制成的，因为测量动态压力是如此普遍，所以压电传感器的应用就非常广泛。

结构：金属电阻应变片的内部结构，是电阻应变片的结构示意图，它由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成。根

据不同的用途，电阻应变片的阻值可以由设计者设计，但电阻的取值范围应注意：阻值太小，所需的驱动电流太大，同时应变片的发热致使本身的温度过高，不同的环境中使用，使应变片的阻值变化太大，输出零点漂移明显，调零电路过于复杂。而电阻太大，阻抗太高，抗外界的电磁干扰能力较差。一般均为几十欧至几十千欧左右。

原则：现代传感器在原理与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用传感器，是在进行某个量的测量时首先要解决的问题。当传感器确定之后，与之相配套的测量方法和测量设备也就可以确定了。测量结果的成败，在很大程度上取决于传感器的选用是否合理。

3 传感器在工业机械中的应用

3.1传统机械与现代机械

机械特点：（1）人工组合物。

（2）可实现能量的转换；能把热能、电能、化学能转换为机械能，也能将机械能转换成其他类型的能量。

（3）各部分之间具有确定的相对运动关系。

（4）能够改变或者传递力并产生运动，完成某些工作。

传统机械组成：动力机、传动机构、执行机构和操纵控制装置。 传统机械的分类：动力机械、能量转化机械、工作机械，具有很大的局限性。

现代机械定义：由计算机信息网络协调与控制的，用于完成包括机械力、运动和能量等动力学任务的机械或机电部件相互联系的系统。

组成：机械本体、动力部分、检测传感装置、控制及信息处理装置、以及执行机构。

现代机械的特征

（1）机械应是一种有“头脑”的手足延长，即使其中的“头脑”并不理想。

（2）不仅仅只处理物质和能量，而且更关注处理信息。

（3）满足人们的综合需求，所有的机器都将是机器人：机械将具有更强的智能。

（1）学科耦合，产生新的理论与方法。

（2）更为深入地认识各个学科在理论和方法上的发展，用系统的观点考查其依赖与渗透。

（3）用信息流的观点观察机械各部分之间的关系。

（4）用动态的观点研究机械性能。

可见，传感器为信息处理中心提供信息，传感装置在现代机械中是必不可少的。

3.2传感器在空气压缩机中的应用

空气压缩机是气源装置中的主体，它是将原动机（通常是电动机）的机械能转换成气体压力能的装置，是压缩空气的气压发生装置。

3.2.1空气压缩机的种类及原理

空气压缩机的种类很多，按工作原理可分为容积式压缩机，速度式压缩机，容积式压缩机的工作原理是压缩气体的体积，使单位体积内气体分子的密度增加以提高压缩空气的压力；速度 式压缩机的工作原理是提高气体分子的运动速度，使气体分子具有的动能转化为气体的压力能，从而提高压缩空气的压力。

现在常用的空气压缩机有活塞式空气压缩机，螺杆式空气压缩机，(螺杆空气压缩机又分为双螺杆空气压缩机和单螺杆空气压缩机)，离心式压缩机以及滑片式空气压缩机，涡旋式空气压缩机。下面是各种压缩机的定义。凸轮式，膜片式和扩散泵等压缩机没有列入其中，是因为它们用途特殊而尺寸相对较小。

往复式压缩机--是容积式压缩机，其压缩元件是一个活塞，在气缸内作往复运动。

滑片式压缩机--是回转式变容压缩机，其轴向滑片在同圆柱缸体偏心的转子上作径向滑动。截留于滑片之间的空气被压缩后排出。

螺杆压缩机--是回转容积式压缩机，在其中两个带有螺旋型齿轮的转子相互啮合，从而将气体压缩并排出。

3.2.2空压机的特点

由电动机直接驱动压缩机，使曲轴产生旋转运动，带动连杆使活塞产生往复运动，引起气缸容积变化。由于气缸内压力的变化，通过进气阀使空气经过空气滤清器（消声器）进入气缸，在压缩行程中，由于气缸容积的缩小，压缩空气经过排气阀的作用，经排气管，单向阀（止回阀）进入储气罐，当排气压力达到额定压力0.7MPa时由压力开关控制而自动停机。当储气罐压力降至0.5--0.6MPa时压力开关自动联接启动。

3.2.3传感器在阿特拉斯空压机中的应用

图3.1 阿特拉斯空压机

图3.2

冷水机工作原理图

图3.3 阿特拉斯空压机透视图

阿特拉斯空压机主要使用的传感器有压力传感器、温度传感器。主要测量数据compressoroutlet、DP air filter、OIL pressure、intercooler、Compressor outlet、Element 1 outlet、Element 2 outlet、cool water inlef、LP cool water out、AC cool water out、Oil、Water pressuire.

这些数据传到信息处理中心及显示屏。当数据不在正常范围时，显示屏红灯亮，机器报警停机。

图3.4 阿特拉斯空压机显示屏

个人拓展：在空压机内部移动部位，主要，是轴轮部分装上震动传感器。如果，轴轮发生微小偏移或者下坠，可及时发现，以免发生事故。

轴轮偏移或下坠后引起的后果：因为，轴轮是高速运转的，如果有微小偏移或下坠后，轻则打烂气缸，重则可能造成人员伤亡。

在空压机气缸内装上湿度传感器，如果气缸内湿度过高，可及时发现。 气缸内湿度过高后果：因为气缸是铁质材料做的，湿度过高会使气缸生锈，铁锈附着到阀片上，导致阀片通气不顺或者阀片堵塞。

3.3传感器在冷水机中的应用

冷水机是一种通过蒸汽压缩或吸收式循环达到制冷效果的机器。这些液体能够流过热交换器到达对空气或设备降温的目的。蒸汽压缩冷水机组包括四个主要组成部分的蒸汽压缩式制冷循环（压缩机，蒸发器，冷凝器，部分计量装置的形式），这些机器可以实现不同的制冷剂。吸收式制冷机使用的制冷剂和城市用水良性硅胶作为干燥剂。吸收式制冷机利用水作为制冷剂，并依靠之间的水和溴化锂溶液，以达到制冷效果很强的亲和力。大多数情况下，纯净水为冰鲜，但水可能还包含百分比乙二醇和/或缓蚀剂；如薄油可以冰鲜以及其他液体。

3.3.1冷水机的用途

1、冷水机应用于塑料加工机械成型模具冷却，能够大大提高塑料制品表面光洁度，减少塑料制品表面纹痕和内应力，使产品不缩水、不变形，便于塑料制品的脱模，加速产品定型，从而极大地提高塑料成型机的生产效率。

2、冷水机应用于数控机床、座标镗床、磨床、加工中心、组合机床以及各类精密机床主轴润滑和液压系统传动媒的冷却，能够精确地控制油温，有效地减少机床的热变形，提高机床的加工精度。

3、冷水机应用于医药、化工等特殊行业。

4、冷水机应用于食品（水产类用到的：零度冰水机）加工。

3.3.2冷水机使用工业

在工业应用，冷冻水或其它液体的冷却泵是通过流程或实验室设备。工业冷水机是用于控制产品，机制和工厂机械冷却的各行各业。它们通常用于塑料工业的注塑和吹塑成型，金属加工切削油，焊接设备， 压铸 和机加工，化学加工，制药制定，食品和饮料加工，造纸，水泥加工，真空系统，X射线衍射，电力供应和发电站，分析设备，半导体，压缩空气和气体冷却。它们还用于冷却高热能，如核磁共振成像仪和激光专门的工程项目，并在医院，宾馆和校园。

工业应用的冷水机组可以集中，每个机组冷却满足多种需求，或分散在每个应用程序或设备都具有自己制冷机。每种方法都有其优点。它也可能有一个中央和分权式制冷机相结合，特别是当冷却要求是对某些应用程序或使用积分相同，但不是全部。

分散式冷水机组，面积小（制冷量）通常在0.2吨至10吨。中央冷水机组一般有能力从10吨到数百或数千吨不等。

3.3.3风冷和水冷式冷冻机

水冷式冷冻机通常用于室内安装和操作意图，并且由一个单独的循环冷却水冷凝器和连接到室外冷却塔驱逐热量的气氛。

风冷和水冷式冷冻机Evaporatively用于户外安装和操作。风冷机是直接由空气被机械地传阅，机器的冷凝盘管，直接驱逐热量大气空气冷却。 Evaporatively冷却机相似，只是它们在实施冷凝器线圈的水雾，以帮助冷凝器冷却，使机冷却机比传统的空气效率。没有远程冷却塔通常需要与包装冷却的空气或evaporatively式制冷机这些类型。

有条件的情况下，冷水容易在附近的水体提供可能被直接用于冷却，或取代或补充冷却塔。那个深层湖水冷却系统，就是一个例子，它免除了冷却塔的需要，具有重大削减碳排放和能源消耗。它采用冷湖的水冷却机组，后者则是用来冷却通过一个城市的建筑区域供冷系统。返回水是用来温暖城市的饮用水供应是在这寒冷气候适宜。每当一个冷却器的散热可用于生产性目的，除了冷却功能，很高的热效率是可能的。

3.3.4传感器在york冷水机中的应用

图3.5 York冷水机

图3.6 York冷水机水线路图

York

冷水机主要使用传感器有温度传感器、压力传感器。主要测量数据有压缩机出口温度、冷冻水出水温度、冷冻水回水温度、小温差、蒸发器压力、蒸发器饱和温度、冷却水出水温度、冷却水回水温度、冷凝器压力、冷凝器饱和温度、油压差、油滤器压差、油温、满载电流、滑阀位置。

这些数据传到信息处理中心及显示屏。当数据不在正常范围时，显示屏红灯亮，机器报警停机。

图3.7 York冷水机显示屏

个人拓展：york冷水机是一种比较成熟的机械。不管是传感器的应用方面、还是plc的应用方面都比较完善。如果冷水机中没有传感器，信息采集中心就得不到数据，信息处理中心无法运行，整个机械处于瘫痪。

科学技术的发展使得人们对传感器技术越来越重视，认识到它是影响人们生

活水平的重要因素之一。因此对传感器的开发成为目前最热门的研究课题之一。

传感器技术发展趋势可以从以下几方面来看:一是开发新材料、新工艺和开发新型传感器；二是实现传感器的多功能、高精度、集成化和智能化；三是通过传感器与其它学科的交叉整合,实现无线网络化。 本文以传感器为基础，构建了一个可实现自动化、可视化的机械系统，传感器迅速、准确的为机械的信息处理中心提供数据，为机械长时间稳定、安全工作提供保障，并且使机械维修简单化、低成本化。

通过本文的写作，让我对传感器有的更为深刻的了解，对空压机和冷水机的具体运行原理及线路有了初步的了解。

参考文献

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[2] 王煜东，传感器，机械工业出版社，ISBN：[1**********]87，2008-7-29

[3] 杨帆，传感器技术，西安电子科技大学出版社，[1**********]19，2008-09

[4] 现代传感器技术及应用，秦志强，电子工业出版社，2010-5-1 [5] 传感器原理及应用，赵燕，北京大学出版社，2010-2-1

[6] 传感器技术－信息化武器装备的神经元，范茂军，国防工业出版社，2008-7-1

致谢

毕业论文结束之际，我要向所有在学习和生活中给予我帮助表示衷感谢。

我要感谢指导老师张婧。虽然在做毕业论文时并没有和张老师有过接触，但从“开题报告”的编写，张老师就给我做指导、提意见，并经常督促我论文的进度。我的毕业论文的完成离不开张老师的督促。

在贵阳娃哈哈有限公司实习，让我的知识体系不只是停留在理论阶段。因为在贵公司设备科工作，使我想到了传感器在空压机和冷水机应用的实例。在实习期间我学习到了很多关于空压机和冷水机的知识，为我的毕业论文的写作提供了帮助和参考。 由于客观原因，本文也有不足之处：

（1） 本文缺少具体的传感器在机械部位的图纸

（2） 对具体传感器的具体分析不够

（3） 具体空压机和冷水机的介绍不多

对与不足之处，以待以后完善。

附录：

（十张AF空压机图纸——图纸中有温度传感器和压力传感器在AF空压机的具体部位应用）

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