黑龙江省专业技术人员继续教育
知识更新培训
矿山机械专业
（2013年）
机械电子技术在煤矿中应用学习材料
黑龙江科技学院
2013年1月
机械电子技术在煤矿中应用专题教学计划
一、教学目的与要求
以专业技术人才的能力建设为核心，以提高专业技术人员的创新能力、专业水平和科学素质为目的，通过组织网上自学和网上面授辅导的方式，强化学员的专业知识，使各类专业技术人员了解本专业的科技发展动态，掌握本专业的最新科技理论和技术成果，为黑龙江省发展建设提供强有力的人才保障和智力支持。
二、课程设置及授课计划
序号 | 课程名称 | 总学时 | 学时分配 | 考核方式 | |
网上 函授 | 网上 面授 | 以完成思考题和撰写论文相结合形式 | |||
1 | 专题名称 | 48 | 40（高、中级） 48（初级） | 8（高、中级） | 初级职称人员完成两次思考题，培训中期和结束前各一次；高、中级职称人员在培训中期完成一次思考题，培训结束后成一篇学习体会（3000-5000字）。 |
2 | 创新能力建设：专业技术人员创新案例 | 24 | 20（高、中级） 24（初级） | 4（高、中级） | |
合计 | 72 | 60 | 12 | ||
三、学习考核
1、思考题和学习体会通过知识更新网络学习平台提交。联系电话：04672385061。
2、培训实行单科结业制，凡坚持参加学习，按时提交作业和研究论文，公需科目和专业科目考试均取得及格以上成绩者，可获得由黑龙江省人力资源和社会保障厅颁发的合格证书，作为职称评定的条件之一。
四、作业
1、思考题（题目与要求）；
思考题题目附于每章讲义后。要求认真学习讲义后独立完成。
2、学习体会（要求）
以题目：“*********技术在煤矿中应用”写一篇体会
论文格式：以科技文章发表格式为准
字数：3000~5000字
目 录
传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。传感器是获取信息的主要途径与手段。没有传感器，现代化生产就失去了基础。传感器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广泛的领域。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。
随着煤矿机械设备自动化程度的提高，以及煤矿安全监控系统的完善传感器技术已广泛的运用于煤矿自动化系统中。由于煤矿井下环境和技术要求的特殊性，目前已经有许多煤矿专用的传感器。
传感器定义 （Sensor）。能够感受规定的被测量并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。（GB7665—87），它是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。输入量是物理量、化学量和生物量。输出量主要是电量（电量最便于传输、转换、处理及显示）。输入输出的转换规律（关系）已知，转换精度要满足测控系统的应用要求。传感器应用场合（领域）不同，叫法不同。在过程控制中有时称变送器（标准化的传感器）、在射线或环境检测中称发送器、接收器、探头（煤矿安全监测中）。在机械控制中也有称开关（如煤矿中风筒开关）
传感器技术定义。以传感器为核心的装置的结构、加工工艺、应用方法的总合。传感器技术是利用各种功能材料实现信息检测的一门应用技术，它是检测（传感）原理、材料科学、工艺加工等三个要素的最佳结合。
传感器的组成。传感器的结构不同组成也不同，一般传感器由敏感元件、转化元件、测量电路以及辅助电源等几部分组成。如图1.1所示为传感器的组成方块图。其中敏感元件是必要部分，其他部分对有些传感器来说可以没有。
图1.1传感器的组成方块图
传感器的类型繁多应用的领域也很多，分类的方法也很多。在此给出工程上常用的几种分类：
（1）根据输入不同分类：温度传感器、压力传感器、位移传感器、瓦斯浓度传感器、一氧化碳浓度传感器、速度传感器、加速度传感器、湿度传感器等。
（2）根据传感器的用途不同分类：皮带撕裂传感器、烟雾传感器、设备开停状态开关、皮带堵塞传感器等等。
（3）根据测量原理不同分类：如根据变阻器的原理分为：电位器式、应变式传感器；根据变磁阻的原理分为：电感式、差动变压器式、电涡流式传感器；根据半导体有关理论分为：半导体力敏、热敏、光敏、气敏等固态传感器。
（4）根据传感器的构成原理不同分成：结构型和物性型
结构型传感器是通过机械结构的几何形状或尺寸的变化，将外界被测参数转换成相应的电阻、电感、电容等物理量的变化，从而检测出被测信号。
物型性传感器是利用某些材料本身物理性质的变化而实现测量，它是以半导体、电介质、铁电体等作为敏感材料的固态器件。
由于传感器的应用场合不同对传感器的要求也不尽相同，但对传感器的一般要求是相同的只是对于不同的应用场合某些要求的重要程度不同而已。传感器的一般要求：
（1）稳定性、可靠性
一般用平均无故障时间来衡量稳定性、可靠性。在计量、工业生产等领域中稳定性、可靠性至关重要。
（2）静态精度
测静态量时传感器精度应满足系统的精度要求。
（3）动态性能
测动态量时应满足动态精度要求，如响应速度、工作频率、稳定时间等。
（4）量程
测量被测量的范围。一般量程越大，精度越低。
（5）抗干扰能力
工业现场环境较恶劣，存在温湿度、电磁等干扰，设计的传感器能克服这些干扰，安全稳定运行。
（6）体积小、能耗低、成本低
结构型传感器向物性型半导体传感器发展。
随着综采机械化的发展，目前综采程度已达53%以上、电牵引采煤面已大量投人使用。综采设备电气控制与检测较普遍采用电压、电流检测。少数采煤机具备速度、功率、油温的传感器及其检测系统。提升安全运行以微机为核心的提升机后备保护装置的开发得到迅速发展，提升机控制使用了行程位置传感器、提升机深度指示器、提升机过卷保护器、电压、电流变送器、功率变送器、防爆磁性开关等。风机、水泵微机监测系统和压风机自动化监测系统已投人使用。目前使用的传感器有:电压、电流功率变送器、负压、风速、转速、水泵效率检测、水仓水位、压力、二级排气温度定点式、风包定点、轴承定点式温度、自动风门传感器等。传感器是实现煤矿安全生产设备自动化必不可少的部份。监测监控系统的传感器齐全程度及系列产品已具备相当水平，井下机电设备开/停检测，由称重传感器、测速传感器等组成的矿用微机皮带秤，监测料仓料位的超声波料位计，本安电容液位计，使用于机电设备外壳温度检测的温度传感器、环境温度、高低浓度瓦斯、水压、超声风速供电状态馈电开关超声计数一氧化碳、二氧化碳、氧气、负压、烟雾、风门开关等几十种传感器。煤矿环境、生产监测监控系统技术的发展，安全监控系统的普及大大地促进了矿用传感器技术的发展。目前矿井运输系统发生巨大变化，许多大型矿山采用皮带连续化运输，多条胶带输送机实现集中控制、监测及综合保护，备有打滑、跑偏、断带、纵撕、物料探测、堆煤、烟雾、温度(轴承、环境)、速度、防尘洒水、灭火洒水等门类齐全的保护装置，真空开关过流过压保护，沿线紧急闭锁保护，电机电流检测等功能，选配有超声料位计、电子胶带秤或核子胶带秤等设备。并有多种故障保护功能。每种传感器都有相应的开关量或模拟量输出，使系统功能更加完善。
煤矿中使用传感器数量很多但根据其应用特点分成两大类，其一：通用传感器，这类传感器应用于地面安全环境。其二：煤矿专用传感器，这类传感器应用于煤矿井下，由于煤矿井下环境的特殊性也要求在井下使用的传感器与地面使用的传感器在结构、性能、使用等各方面存在不同特点。可见后者才是本课题研究的主要对象。煤矿专用传感器大量使用和研究是近十年的事情，煤矿专用传感器的研究空间很大，所以对煤矿用传感器的特点总结也是一家之言。目前煤矿用传感器（简称矿用传感器）主要特点有：
（1） 传感器在结构设计上需要满足防爆要求，一般采用隔爆型结构或本质安全电路。这个特点是煤矿用传感器区别于其他传感器的最大特点。
（2） 煤矿传感器结构要可靠、结构设计紧凑，主要由于煤矿井下维修困难所至，结构紧凑有利于故障后快速更换。
（3） 由于煤矿传感器的检测对象大多是分布式，所以矿用传感器的网络化是其重要特点之一。
（4） 智能化。矿用的许多传感器都是集信号采集、处理、存储、传输一体的智能传感器。
（5） 供电方式。矿用传感器的供电方式有内部供电和外部供电两种。传感器的内部供电方式包括传感器自带整流电源和蓄电池(或干电池)两种。传感器自带整流电源，体积大、重量重，并且在传感器的设置位置上，不一定好取交流电源。因此，该种供电方式在矿用传感器中很少采用。蓄电池(或干电池)供电，需要定时对蓄电池充电（或更换干电池），维护各种量较大，只适用于能耗很小的传感器。外部供电的传感器一般都需要有辅助电源，并且对电源的功率要求都较高。为了满足传感器对电源功率的要求，减小传感器体积，便于维护，一般都采用外部供电方式。传感器的外部供电方式包括就近供电和集中供电两种 。
（6） 传感器的输出信号一般有开关信号和模拟信号。模拟信号有电压型、电流型、频率性三种。
提升运输系统是煤矿生产中重要系统，该系统具有如下特点：其一：设备数量多，随着煤矿不断的延伸煤矿开采区域扩大，煤矿井下运输系统日趋复杂，所涉及设备台套数越来越多。设备状态的监控成为煤矿提升运输系统设备管理的重要任务之一。其二：设备分布广、且设备互相空间隔离，提升运输系统随工作面推进而布置，由于矿井中空间是隔离的无法实现集中监测。其三：工作连续不间断，由于生产系统不断推进运输系统必须连续化工作。其四：系统中任一设备故障都会引起其他设备发生次生灾害，提升运输系统是一个多设备相互协作完成共同运煤任务的系统，如果一个环节出故障就会引起连锁事故。例如最常见的煤大量堆积于运输巷道的事故，这种事故处理费时间并影响系统正常工作。这也是运输系统采用分布监测集中控制的原因之一。
提升机系统是煤矿重要设备，随着自动化技术的不断更新目前国内提升机自动化程度达到很高的水平。传感器作为自动化技术的重要组成部分在提升系统中使用的数量和类型越来越多。由于提升机控制系统有部分在地面所以提升系统所应用的部分传感器并非煤矿专用传感器，这使得控制系统的成本大大降低。传感器在提升系统中的应用主要集中体现在以下四个方面。
1、提升机运行状态监控
提升机运行状态监控系统一般包括：信号采集、信号显示、信号传输、安全控制。其中采集信号包括主电机的电压和电流、电机温度和轴瓦温度、测速电机电压、制动油压、润滑油压以及闸瓦间隙等模拟信号。而数字量信号则包括过卷、松绳、深度指示失效、上下行终端、制动油温等信号。系统还要监测提升机的提升速度和罐笼位置这两个重要参数。
图2.1提升机运行状态监控系统框图
如图2.1所示为某提升机运行状态监控系统原理框图。系统中主要传感器有：温度传感器、压力传感器、位移传感器（测量制动闸瓦的间隙）、行程开关（反应提升容器实际位置）。
2、提升机装卸载系统自动化
图2.2 提升机装卸载控制系统原理图
提升机装载系统是提升机的主要组成部分也是最早实现自动化的系统，对于小型的提升机早期采用人工操作，效率很低并且易于发生事故。图中2.2所示为某提升机装卸载自动控制系统原理图。该系统有信号检测、信号传输、信号处理、执行机构驱动等部分构成，其中信号检测就是采用大量传感器对提升机工作状态检测。其中典型传感器有：应变式荷重传感器、行程开关（各种设备动作状态传感器）。荷重传感器是模拟信号测量提升容器的实际装载量，防止提升机超载，实践告诉我们提升机的事故85%由超载引起。设备动作状态的传感器为压磁式传感器信号是开关信号。完成信号处理的控制主机是PLC。
3、提升机制动装置安全监测
矿井提升机液压制动系统是保障提升机安全运行的重要环节之一，是提升机的最后一道安全防线。提升机制动系统的状态可以通过对闸瓦间隙监测来确定。如图2.3为某提升机制动装置安全检测系统原理。其中典型传感器有：闸瓦间隙和偏摆测量采用涡流式传感器、制动系统压力采用应变薄膜压力传感器。
图2.3提升机闸瓦间隙监测系统原理框图
4、钢丝绳安全监测
钢丝绳安全监测是提升机系统安全性能监测的重要环节。常见的检测内容有断丝状态监测、张力监测、多绳提升张力差监测。目前最新的技术采用无线传感技术如图2.4所示为某提升机钢丝绳张力监测系统。
图2.4采用无线传输的提升机张力监测系统原理图
图中1是油压数据采集装置A，2无线传输模块A，3油压传感器，4油缸，5油压数据采集装置B，6无线传输模块B，7平位信号采集装置，8通讯转换模块，9上位机无线模块，10上位机。该系统由安装在A、B两提升容器中的油压传感器（采用薄膜压力传感器）检测提升机运行中张力，数据通过无线模块发射并为无线接收模块9所接收，信号通过转换输入上位机。上位机对动态张力信号进行处理。
皮带运输系统是煤矿运输系统中最常见且运输效率最高自动化程度最高的系统，该系统中使用传感器数量很多，由于各企业产品性能不同也有差别，下面就常见的皮带输送机系统中传感器的性能简单介绍：
1、矿用本安型堆煤传感器
矿用本安型堆煤传感器为矿用本质安全型电气设备，用于检测仓满、溜槽堵塞、输送机料流等，常安装在运输机机头或机尾部，另外也安装在煤仓入口处。
GUJ25主要技术指标：
触点动作时探杆摆动角度：不小于25° ；
探杆摆动角度：任意方向（360o） ；
复位时间：瞬间复位 ；
信号输出：无电位接点；
容量：AC220V/5A；
出线嘴：1只 。
信号处理后通过磁力起动器、馈电开关控制皮带。
图2.5 GUJ25堆煤传感器的外形图 图2.6 GEJ20/40 跑偏传感器的外形图
2、矿用本安型跑偏传感器
矿用本安型跑偏传感器为矿用本质安全型电气设备，用作胶带输送机的跑偏检测和闭锁保护，一般安装在皮带机中部。
GEJ20/40主要技术指标：
活动角度：轴辊摆动可任何方向（360o），触点动作后，轴辊留有一定的缓冲角度，不易受损；
触点动作时轴辊摆动角度：一级跑偏≥20°，二级跑偏≥40°；
行程开关触点容量：AC220V/5A；
出线嘴：2只 。
3、矿用本安型速度传感器
矿用本安型速度传感器为矿用本质安全型电气设备，作为胶带输送机的速度检测装置，也可作为胶带机的低速打滑、断带及超速等保护装置。
图2.7GSG5矿用本安型速度传感器 图2.8 KGT-0.8/18矿用本质安全型闭锁开关
GSG5主要技术指标：
输入电压：DC12V；
输入功率：≤0.42VA ；
输出信号：0～650Hz频率信号输出。（可扩1040Hz）；
测速范围：0～5 m/s。（可扩8m/s）；
测量误差：5%（相对于满量程）；
出线嘴：1只 。
4、矿用本质安全型闭锁开关
矿用本质安全型闭锁开关为矿用本质安全型电气设备，适用于煤矿井下有瓦斯、煤层爆炸危险的环境。也适用于煤炭、冶金、化工、建材等行业以及选煤厂等恶劣环境，用作胶带输送机沿线拉绳急停闭锁保护。
KGT-0.8/18特点：
CAN总线传输模式，提高系统稳定性配合KXH0.8/18P实现自检功能；
沿线语音预告、故障扩播功能，可及时了解胶带机运行情况；
现场传感器直接接入，无需重新设置使传感器接入控制机；
带故障位自动识别，故障时沿线语音提示故障号。
KGT-0.8/18主要技术指标：
额定工作电源：DC18V；
工作电流：≤0.8A ；
动作行程及误差：10mm±2mm ；
输出信号：1对常闭触点开关量信号，触点闭合时接触电阻不大于0.1Ω，振动、冲击试验后接触电阻不大于0.2Ω；
输入信号：1路高低电平开关量信号，不小于3V输入时为高电平，不大于0.5V输入时为低电平。5路无源接点开关量信号。不小于100kΩ输入时为截止状态，不大于250Ω时为导通状态；
与控制机的传输口路数：1路 ；
与控制机的传输方式：CAN、半双工、单极性；
与控制机的传输速率：5000 bit/s（bps） ；
与控制机的传输距离：2km（1.5mm2 的MHYV电缆） ；
传输信号工作电压的峰值：1.5V～4V；
传输信号工作电流的峰值：≤35mA；
复位形式：人工复位 。
5、矿用撕裂传感器
矿用撕裂传感器主要用于检测皮带纵向和横向撕裂状态，其基本原理是通过安装在皮带下部的传感器（沿皮带间隔10米左右布置），当皮带发生撕裂后必然有煤散落，当散落的煤达到一定量可以判断皮带撕裂。如图2.9为GVD1矿用撕裂传感器，该传感器工作电源DC10~24V。输出继电器接点信号，动作时候继电器接点闭合。采用红外探头，反应灵敏、适应范围广、抗干扰能力强。 也有采用压力传感器测量煤的压力来判断皮带撕裂状态。
6、皮带用温度传感器
皮带温度传感器主要用于测量皮带驱动轴轴承温度，通过温度的测量检测皮带机机械传动系统的故障。如图2.10为GWD42型矿用温度传感器。该传感器工作电源DC10~24V。输出电平或继电器接点信号，动作时输出低电平或继电器接点闭合。动作温度出场设定为42度，也可以根据需要设置，当被测点温度大于设定温度时候动作。
7、矿用烟雾传感器
矿用烟雾传感器是皮带安全监测所用的主要传感器之一，通过对烟雾的测量判断皮带是否发生火灾事故。如图2.11为 GQQ0.1矿用本质安全型烟雾传感器，该传感器工作电源DC10~24V。输出电平或继电器接点信号，动作时输出低电平或继电器接点闭合。当烟雾探头感应到有烟雾时动作，同时传感器具有实验按钮和LED闪烁指示
8、矿用张力传感器
皮带机工作张力是反映皮带系统工作状态的重要指标，张力传感器主要用于测量皮带机动态张力。如图2.12所示为GAD80矿用张力传感器，该传感器用于测量皮带张力其工作电源DC10~24V。采用两线制，输出4~16.8mA信号，检测范围为0~8T。传感器采用旁压式，被检测面的钢丝绳直接卡在里面即可，不需对现场做任何改造 。
图2.9矿用撕裂传感器 图2.10皮带用温度传感器
图2-11矿用烟雾传感器 图2-12矿用张力传感器
1、概述
煤矿井下皮带机运输集中控制系统采用分布式计算机控制系统机构，通过工业计算机、可编程控制器、网络交换机、网络摄像机、传感器等，对煤矿井下主煤流运输皮带机、给煤机和刮板机等设备实现地面远程集中控制。
如图2.13、2.14所示为某矿皮带集中控制系统，图中可以看到皮带系统由多条皮带及煤仓构成，每段皮带的运动不能独立运行必须有集中控制系统协调，而协调的基础是对每段皮带机的状态的监测。一个集中控制的皮带系统除了前面安全状态监测传感器外，还需要一些设备状态监测传感器。
图2.13 皮带集中控制系统
图2.14 皮带系统显示的信息
该系统采用PROFIBUS现场总线技术，通过集中控制和工业电视相结合，对井下主煤流强力胶带机S0、S1、S2.1、S2.2和振动给煤机及煤仓煤位等相关设施监测，实现“主煤流系统集中控制”。系统由地面控制中心、传输线路、井下分站、相关保护装置组成。如图2.15为基于PROFIBUS现场总线技术皮带系统图。图中现场I/O就是由传感器和控制器构成的设备。
2、井下分站
井下分站是对井下系统信号处理的控制核心。如图2.16所示为井下分站控制系统原理图。其中每条胶带分别设置一套控制装置，采用SIEMENS S7-300系列PLC，加装OLM链接模块接入井下PROFIBUS网。胶带机电控系统主要由隔爆兼本安型胶带机控制分站、本安型操纵屏以及安全保护等设备组成 。控制分站采用KJD15矿用隔爆兼本安型控制器，完成整个系统的数据采集、设备控制、信息传输及网络通讯。装置有各种继电器转换板、中间继电器、本安电源模块、接触器、输入/输出隔离板、本安/非本安隔离板等,用于本安/非本安信号的转换，输入信号的隔离、放大及输出控制外围设备等。PLC有通讯接口模块，可接入PROFIBUS网，并提供完整的控制变量表,控制系统能够在线诊断，并且其控制程序可在地面主机在线下载 。图中自动张紧装置由皮带张力监测传感器和张力控制器张紧绞车构成。核子称是一种动态称重传感器。
图2.15 基于PROFIBUS现场总线技术皮带系统图
图2.16 井下分站控制系统图
3、安全保护功能
安全保护系统具有胶带机打滑、堆煤、满仓、煤位、超温洒水、烟雾、温度、沿线急停、跑偏、断带、撕裂和语音系统等多种保护和装置。还设置有瓦斯监测、CO监测、风速监测等传感器，监测环境安全方面的信息 。与这些功能相对应的有监测皮带打滑的传感器，监测堆煤状态和满仓状态的传感器，滚筒温度传感器和洒水控制器，烟雾传感器和报警器，沿线急停开关，防跑偏传感器，防断带传感器，防皮带撕裂传感器，语音报警器，瓦斯监测传感器，一氧化碳监测传感器，风速传感器。可见传感器器是集中控制的最前端，其质量和数量直接决定集中控制系统的性能。
4、地面控制中心
地面控制中心设置在矿调度室附近，主要通过计算机和工业电视对胶带机及相关设施进行监测、监视和集中控制。主要设备、设施包括工业控制计算机、不间断电源和工业电视等。控制中心采用主、从计算机实现双机热备用，当其中一台计算机出现故障时，可自动切换到另一台计算机，以防止数据丢失或控制失控
采煤机自动控制主要针对采煤机的运行状态、采煤机的移动位置、采煤机移动姿态、采煤机自动调高等问题。
1、采煤机综合监测
图3.1 采煤机综合监测系统原理框图
采煤机是工作面最复杂的设备，其工作功率大、操作复杂。随着新技术的引入采煤机可以实现自动工作和无人化工作。采煤机由左右滚筒、摇臂、截割电机、牵引部和控制箱等组成。如图3.1为采煤机综合监测系统原理图。系统由监测单元采集采煤机各部位的状态，如左右摇臂监测单元、机身外围监测单元、高压内部监测。监测采煤机健康状态（通过轴承振动监测）。控制器由PLC处理逻辑分析和判断，由工控机实现工况分析和故障诊断。图中采煤机的摇臂、机身、电控系统、轴承等重要部件都安装不同的传感器。传感器有力传感器、温度传感器、振动传感器、角度传感器等。采煤机机身状态参数主要有：摇臂摆角、机身倾斜度、采煤机位置、牵引速度等。
2、采煤机姿态控制
监测采煤机的工作姿态对于快速实现采煤工作面的三机联动和自动化，提高煤矿生产的效率具有重要意义，并且为采煤机记忆截割奠定基础。采煤机工作姿态的获取主要要是通过监测采煤机摇臂距地面的高度(转化为摇臂与水平面的夹角)和采煤机机身沿工作面前进方向及推进方向的运行角度来实现。如图3.2所示某采煤机姿态监测系统原理图。
图3.2 采煤机姿态监测系统原理图
3、采煤机自动调高
采煤机自动调高系统是使采煤机实现远程控制或遥操作的基础之一，目前国内外对此进行了大量研究和实践。比较成熟的就是采煤机记忆截割控制法，如图3.3所示为该法的原理图。该系统中重要的环节之一就是对采煤机姿态的信号采集，该系统的信号采集使用倾角传感器描述摇臂姿态，用绝对型编码器测量采煤机的位置。将位置与摇臂姿态记忆，在以后的截割中使用，达到随地质条件不同自动调高的目的。
图3.3采煤机记忆截割控制的自动调高系统原理图
电液控技术将液压支架的降架、升架、推移首部输送机、拉后部输送机、收伸侧护板、喷雾洒水及放顶煤等动作由原来的手工操作改为电液自动控制、程序化操作，可以有效地减少工作面工人数量，最终实现井下无人开采自动化工作面。目前，液压支架电液控制技术已经成熟。美国、澳大利亚和德国的液压支架普遍使用了电液控制系统。
如图3.4所示为德国的电液控系统原理图。该系统由地面控制中心、网络系统、地下分站、支架控制器、传感器、液控先导阀等构成。
地面控制中心有计算机和软件构成。网络系统包括双回路网线、数据传输模块、中继模块、网络诊断装置等构成。主要功能是保证网络数据传输稳定，中继器保证远距离传输信号不失真。
井下分站主要功能是实现对支架的集中操作，通过分站与地面中心的通讯实现将工作面支架的状态发送给地面中心。支架控制器通过传感器测量立柱压力和推移千斤顶的位移实现支架按程序自动升架、降架、移架，并实现邻架操作和擦顶移架等功能。支架电控系统实现了支架的自动化工作，为无人化工作奠定了技术基础。
图3-4 德国电控系统原理
在矿井监控系统中，所需监测的物理量大多是非电量，如：甲烷、风速、温度等，而这些物理量是不宜直接进行远距离传输的。为了便于传输、存储和处理，就必须对这些物理量进行变换，将他们变成便于传输、存储和处理的物理量。电信号的测量、传输、存储的手段最为成熟。这就需要使用传感器将被监测的非电量信号转换为电信号。传感器作为监控系统的第一个环节，完成着信息的获取和转换功能，其性能的好坏直接影响着系统的监控精度。当然，随着光传输、存储和处理技术的发展，光信号将会成为另一种常见信号。
甲烷 (CH4)浓度监测是矿井监控的首要内容。当环境中甲烷浓度大于或等于报警浓度时，发出声光报警信号；当环境甲烷浓度大于或等于断电浓度时，切断被控区域的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁，当甲烷浓度低于复电浓度时解锁。因此，甲烷传感器既是矿井安全监控最重要的设备，又是矿井安全监控必备的设备之一。
甲烷传感器是安全监控系统最重要的传感器之一，煤矿用甲烷传感器依测量范围不同分低浓度甲烷传感器（测量范围是0～4%CH4）、高浓度甲烷传感器（测量范围是0～40%CH4）、全量程浓度甲烷传感器（测量范围是0～100%CH4）等三类甲烷传感器。国内煤矿使用较多的矿用甲烷传感器依工作原理不同分催化燃烧式(黑白元件)、热传导式和红外传感型。传统的黑白元件瓦斯传感器价格便宜, 但使用寿命短, 每1～2周需要校正1次, 黑白元件传感器量程有限, 此外, 当遇到高浓度瓦斯冲击时, 传感器存在激活问题, 硫化氢浓度过高时还能使传感器中毒, 损坏传感器, 因此, 催化燃烧式传感器可靠性不高, 使用范围受到限制。热传导式甲烷传感器可以避免瓦斯冲击的影响，所以目前大多数高浓度甲烷传感器采用这种结构。红外传感器使用寿命长, 安全可靠, 全量程, 耐冲击, 基本上没有飘移, 实际上无需校正。红外传感器宜在高瓦斯矿井使用, 但红外传感器探头易受空气内灰尘影响, 应使用在灰尘较小之处, 并定期更换探头过滤器。
1、甲烷传感器基本原理
甲烷传感器按其工作原理最常见的结构类型是催化燃烧式、热导式。用于在矿井安全监测中，用于低浓度甲烷传感器的主要是催化式燃烧式，用于高浓度甲烷监测的主要是热导方式。因此，这里仅介绍这两种甲烷传感器。
（1）催化燃烧式
催化燃烧式甲烷传感器的主要工作原理是:在传感元件(含敏感元件,以下同)周围的甲烷(或可燃性气体),在催化剂的催化作用下,发生无焰燃烧,放出热量,使传感元件升温,进而使传感元件电阻变化就可测出甲烷气体的浓度。催化燃烧式甲烷传感器元件有铂丝催化元件和载体催化元件两种 。
（2）热导式甲烷传感器
气体的热导率与气体组分和气体密度有关。且根据理论推导知道，混合气体的热导率与待测的气体浓度成正比，只要检测出热导率的变化，就可确定待测气体浓度。根据这个理论，人们研制出了测定高浓度瓦斯传感器。
2、KYJ-2000型甲烷传感器
本传感器可以对甲烷浓度进行连续检测。该仪器最大特点是：免开盖就可用遥控器调零、调精度（灵敏度）和非线性补偿等。并具有精度高、兼容性好、稳定可靠等优点。
图4.1 KYJ-2000型甲烷传感器
本传感器即可工作于三线制，也可工作于二线制。该仪器的关联设备配套的分站，其本安直流输出电源的最大开路电压≤18.5V,输出端直流短路电流为≤300mA, 最大直流工作电流≤250mA。遥控器电源为二节5号干电池.工作电压3V,工作电流11 mA；开路电压3.3V,最大短路电流2.8A。
主要技术指标：
测量范围 0～4%CH4
测量误差 0～1%CH4 ≤±0.1%CH4 ;>1～2%CH4 ≤±0.2%CH4;>2～4%CH4 ≤±0.3%CH4
响应时间：小于30s
遥控距离：6m
报警点：0.1～4%CH4区间内（出厂调至1.0%CH4）声光报警：声级>80db，红色LED闪光。断电点：0.5～3%CH4区间内，0.25步长任意设置（出厂调至1.5%CH4）断电信号输出：直流脉冲输出（幅值DC5V）
如图4.1为该仪器的外形结构，本仪器由传感元件、稳压电源、测量电桥、放大器、红外接收头、单片机电路、显示电路、讯响电路、测程转换及间歇保护电路等部分组成。本仪器中由MC34063组成的电源为黑白元件供电，由LM2940三端稳压器输出5V，供给CPU及显示等电路，整机电流小于80mA，报警时可达120mA（峰值）
本传感器低浓段（0～4%）采用载体催化元件，工作时催化元件（黑白元件） 被加热到400℃，黑元件表面涂有催化剂，甲烷进入气室接触到黑元件表面时，就会在表面产生无焰燃烧，使黑元件温度升高，阻值增大，而白元件不发生反应，阻值不变，两元件串联，中点桥路输出的差值电压正比于甲烷浓度，将其放大输出即得到与甲烷浓度相关的电压信号。黑白元件桥路输出的信号在10～35mv/每1%CH4。
本仪器检测桥路输出的电压信号经U4（LM358）运放进行放大。电路采用直流放大方式，电压增益k=8倍。放大后信号输出给单片机A/D转换器。CPU进行运算处理。检测灵敏度全部由软件修定并记忆。
红外遥控器的各种操作指令由大规模专用电路编码后驱动红外发射管发送出去，接收电路由一体化大规模红外接收集成电路组成。当该电路收到红外光脉冲后，接收器将光编码信号转换成串行电信号送单片机进行处理，完成各项操作。
该仪器采用AVR系列最新的高性能单片机ATmega16芯片做主控制器。芯片内集成有16K可Flash编程和擦除的EPROM、1024RAM、3只定时计数器。单片机的信号采集是由软件对A/D变换器进行运算后完成的，并对数据进行处理和补偿。
单片机将修正后的检测值，经运算处理送出200～1000Hz频率信号。信号由N5晶体管放大后经接线排的7脚输出到P20插座3脚上。当甲烷浓度达到报警值A时，单片机驱动晶体管N2发出声报警，N3发出光报警。当甲烷浓度达到4%时，切断黑白元件供电。
3、KGJ23型高低浓度甲烷传感器
国内井下大量使用低浓度瓦斯传感器，低浓度瓦斯传感器在瓦斯浓度突然增大超过浓度的上限时切断加热电源，无法测量瓦斯浓度。甚至发生催化元件自燃失去测量功能，这种现象称瓦斯冲击。在瓦斯局部突出的矿井需要一种大测量范围的瓦斯传感器。KGJ23高低浓度甲烷传感器用于连续检测煤矿井下空气中的甲烷含量，为矿用本安兼隔爆型产品。该传感器是一种智能型检测仪器，具有半自动调零、调精度和高端补偿等功能,实现了红外遥控调校零点、精度、高端补偿、报警点等功能，具有稳定可靠、多种输出信号接口、使用方便等特点。传感器能与各种煤矿安全监控系统、风电瓦斯闭锁装置及瓦斯断电仪配套使用。
主要技术参数：
测量范围： 0～40% CH4
测量误差： %CH4
工作区间 | 测量范围 | 基本误差 | |
低浓 | 0.00～1.00 | ±0.10 | |
1.00～2.00 | ±0.20 | ||
2.00～4.00 | ±0.30 | ||
高浓 | 3～10 | ±1.0 | |
10～40 | ±10%测量上限 | ||
响应时间： 小于30s
遥控范围： 距离不大于5 m ，角度不大于120o。
报警点： 0.5～2.5%CH4可任意设置（出厂调至1.0% CH4）。
报警方式： 红色灯光闪烁，蜂鸣器断续鸣叫，响度大于80dB（18V供电，距离1m）。
断电点： 0.5～2.5%CH4可任意设置（ 出厂调至1.5% CH4）。
断电信号输出：电压5V ，电流大于4mA。
图4.2高低浓度甲烷传感器原理框图 图4.3高低浓度甲烷传感器外形图
本传感器由传感头（采用催化元件与热导元件组合方式）、A/D变换器、单片机以及显示电路和输出电路等部分组成。当甲烷气体进入传感头时，在低甲烷浓度范围内催化元件工作；在高甲烷浓度范围内热导元件工作，传感头产生正比于甲烷浓度的电压信号，此电压信号经过A/D转换器转化成相对应的数字信号，由单片机计算出相应的浓度，并与报警点、断电点相比较，通过显示电路、输出电路显示浓度和输出相关信号，原理框图如图4.2所示。
4、KJ101-45型全量程甲烷传感器
本传感器可与普通的瓦斯传感器直接代换使用，工作电源和信号传输完全兼容。它可与目前所有的监控系统和断电仪配套，特别适用于高瓦斯矿井。外形结构如图4.4所示。主要技术参数如下。
测量范围： 低浓型：0.00-10% CH4；高低浓型：0.00-10-100% CH4；
测量误差： 基本误差：测值×±10% （典型值：测值×±5%）
输出信号： 脉冲频率200-1000；200-2000； 0-500等；0-5000；5-15；
模拟信号 : 4-20mA； 1-5mA；串行码
元件寿命： ≥1.5年
响应时间： <20s
工作电源： DC 9-24V；功耗：≤60mA (18V)
接线距离： >2km（1.0mm2电缆）
报警声强：>85db（1米）
断电输出信号：幅度>6 mA
检测速度： 1次/2s
红外遥控距离：>6m
本传感器催化元件的特性曲线如图4.5所示，当瓦斯浓度增加时，显示值随之增加，到13%时达到最大值，催化元件测量高浓甲烷时，因甲烷挤占了空气中的氧气，使催化反应不但没有加强，反而随着浓度增加而下降，浓度越高测量值反而越小，这个现象称测量的二值性误测问题。催化型全量程传感器主要解决二个问题：其一、避免瓦斯冲击；其二、解决高瓦斯二值性误测。
KJ101-45 传感器解决瓦斯冲击的方法是采用脉冲式恒温供电技术。通过一个微机处理芯片构成的闭环反馈系统，强迫检测元件与参比元件保持在平衡状态，使测量元件工作在恒温状态下。这样的检测环路使测量元件的温度与参比元件进行温度比较，当环境中的甲烷气体在测量元件表面“助燃时”测量元件的温度将很快上升使电桥失去平衡发生偏移，微机处理芯片构成的闭环反馈系统监测到偏移信号后，输出控制脉冲信号，将已经偏移的桥路“矫正”回来，回路周而复始的工作在“偏移”/“校正”的往复震荡之中，测量元件的温度是以微小的锯齿波形状的轨迹在恒温区波动，这个波动的温差很小，只有零点几度的差别，基本上可以认为参比元件和测量元件的温度是相等的。空气中的甲烷浓度越高，从平衡到失衡的过渡时间就越短，通过检测这个升温时间，就能够得到与甲烷浓度成正比的测量参数。这种方法保证了在任何甲烷浓度下，测量元件温度不变，彻底有效地杜绝了高浓甲烷的自燃反应，大大延长了催化元件的使用寿命，也使仪器的零点稳定性、精度稳定性得到了意想不到的提高。测量元件的温度特性曲线如图4.6所示。
图4.4 KJ101-45型全量程甲烷传感器 图4.5 催化元件的特性曲线
图4.6催化元件的温度特性曲线
催化元件的另一个可贵的物理特性，那就是它自身的热导特性，任何一个被加热的物体，暴露在空气中时，他的散热特性除了自身的表面积外，还与周边气体的温度和气体的导热系数直接相关，工作在催化状态的黑白元件表面温度都在400度以上，元件温度除了受表面无焰燃烧的催化反应影响外，还要受到气体对流的影响，这个影响不利于检测桥路的稳定性，人们为了消除热不稳定性，才发明了补偿桥路（黑件与白件用以抵销热不稳定性造成的“漂移”）， KJ101-45型甲烷传感器就是巧妙的利用了黑白元件的“热导特性”，成功地在10—100%范围内完成了连续测量，彻底有效的解决了催化元件的二值性问题和单元件全量程测量问题。
目前我国检测一氧化碳浓度主要有电化学、红外线、热催化、气敏半导体、五氧化二碘吸收、氢火焰电离等法。
红外线、氢火焰电离、五氧化二碘吸收，多用于做实验室化验仪器。这里主要介绍电化学检测原理一氧化碳传感器。
电化学简言之是化学能与电能之间的转换科学。利用这种原理制造的仪器很多，目前用于检测CO的仪器主要是定电位电解式。
1、一氧化碳传感器的原理
据电化学理论，金属和它接触的溶液间有氧化、还原反应倾向，氧化还原过程中有电子得失。且每种物质氧化还原反应必须在一定电极电位下进行。H2O的氧化还原对中，O2H+是氧化态，H2O是还原态，且它的可逆极电位是＋1.23V。如果阳极电位大于1.23V，还原物质被氧化、低于1.23V，氧化物质被还原。CO的可逆极电位是-0.12V，CO被氧化：
阳极：CO+H2O→CO2+2H++2e （氧化）
阴极：1/2O2+2H++2e-→H2O （还原）
CO+1/2O2-→CO2
由于有阳极给出电子，阴极获得电子，外电路就表现有电流流过。
又电流大小在反应界面、扩散电极厚度等条件一定情况下，与CO浓度成正比。这便是CO传感器的检测原理。
CO传感器可做成两极形式，即阳极和阴极。阳极在催化剂作用下，电解液中水发生CO+H2O-→CO2+2H++2e反应；阴极在催化剂作用下，1/2O2=2H++2e-→H2O；阳极给电子，阴极获电子，有电流产生。这里阴极提供可逆电位，但由于阴极可能发生极化现象，使可逆电位发生变化，影响零漂和检测精度。就加了参比电极R，使阳极W和参比极电位保持恒定，让反应电流在W和C间流动。
传感器一般由气体扩散电极、透气膜、电解液、定位电路组成。
气体扩散电极：主要指阳极、阴极、参比极。阳极的作用是提供工作电压和CO发生氧化作用。阴极的作用是提供工作电压和CO发生氧化作用。阴极的作用是还原作用，使外界的O2与H+反应，生成H2O。参比极的作用是提供稳定、可调的供电压。电极多选用有催化能力的金属。如金、银、铂、钯等。多数是将金属粉末烧结成多孔隙网和膜，以提高表面积。CO传感器多采用铂墨和金电极。
透气膜：一般是选用只透气、不漏液、多孔隙的膜。有时电极和膜做成一体。选用的材料多是聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等。
电解液：通常用硫酸（H2SO4）、KOH水溶液，吸收在玻璃纤维和各种高聚物衬垫上，形成浆糊状。也有用固体聚合物（SPE）做电解质。
它的作用是硫酸电离成H+及SO42-成为离子导体。
定电位电路：理论上讲CO2/CO氧化还原的极电位是-0.12V。但为了加速氧化反应，必须抬高极电位，但不能超过+1.23V，否则O2、H+/H2O电对反应会干扰CO反应。一般选酸溶液有1.0V电位，W、R之间保证大于0.15V电位差。
2、KG94A4型一氧化碳传感器性能和技术指标
该类传感器是采用电化学原理对一氧化碳气体含量检测仪表。它与矿井环境监测系统配套使用，可对煤矿井下各作业场所的环境空气中的一氧化碳气体浓度进行连续监测。
测量范围：0～10ppm(或0～1000ppm)
基本误差：0～20ppm时，2ppm；＞20～100ppm时，4ppm；＞100～1000ppm时，10％
显示方式：3位LED显示
分辨率：1ppm CO
信号输出方式：
电流 1～5mA DC(负载电阻小于500欧)、4～20mA DC(负载电阻小于150欧)
频率 5～15Hz、5～155Hz、200～1000Hz
可直接频率脉冲输出或光电隔离输出
工作方式:扩散式
反应时间：30s
工作电流：＜80mA
3、KG94A4工作原理
整机电路工作原理框图如图4.7所示。气体反应电极采用电化学一氧化碳气体敏感电极，为定电位工作方式。当空气中的一氧化碳(C0)气体扩散到电极表面时，在电极表面的催化作用下，被氧化成二氧化碳，并产生与气体中一氧化碳浓度成正比的电极电流。此电极电流经前级电路转换为电压信号并放大，再经第二级放大器放大后，分别送至A/D转换电路转换成数字信号、V/F变换电路变换为频率信号，以适应各种环境监测系统的接口信号制式。其中，数字信号又分别由LED数字显示和声光报警电路中色译码电路译码，即当一氧化碳浓度显示值超过报警点时，发出声光报警。前级放大电路专门配有可充电的镉镍电池，当传感器在使用中停电时，由该电池向前级放大电路供电，以避免传感器在恢复供电时探头出现较长时间的稳定恢复过程，确保仪器的稳定性。该电池平时由传感器内的充电电路对其浮充电。
图4.7 KG94A4型一氧化碳传感器整机电路工作原理框图
检测氧气浓度常用原理主要有气相色谱法、电化学法和顺磁法等。电化学氧气传感器主要分原电池式和极谱电池式。
1、原电池式（隔膜伽伐尼电池式）
图4.8 原电池式氧气传感器结构示意图
该传感器由阳、阴极、电解液、隔膜构成。阴极：一般选用金、铅、银等制成；阳极：一般选用铅、镉、铜等制成；电解液：一般选用NaOH、KOH等溶液；也有采用固体电解质；隔膜：10--20μm的聚四氟乙烯（PTFE）树脂薄膜。
工作原理：以铅氧电池为例，阳极为铅（Pb），阴极为金（Au），电解液为KOH。
氧气通过透气隔膜，在阴极界面上，有还原反应：
O2+2H2O+4C→4OH-
在阳极上有氧化反应：
2Pb→2pb2++4e
2Pb2++4OH-→2Pb(OH)
总反应式：O2+2Pb+2H2O=2Pb(OH)2
在反应过程中，有电子得失，即产生电动势，外电路负载就有电流产生。这个小电流除与气体扩散系数、阴极面积、温度、膜表面与阴极距离有关外，还与氧气浓度有关，i=KC。故对小电流的测量，即是对氧气浓度的测量。
2、极谱电池式
这类传感器与CO检测原理基本相同。为有利于电化学氧化还原反应，在电解电池两个极上加一个电压，使阴极极化。一般这类传感器阳极是银，阴极是金，电解液是KCl，隔水膜仍是PTFE。阴、阳极之间加高于Ag/AgCl的电极电位。
电解池内发生电化学反应：
阴阳(Au)：O2+2H2O+4t→4OH-
阳极(Ag)：4Ag+4Cl-→AgCl+4e
显然有电子流动，两极间产生电流，该电流与O2浓度成正比。这种传感器，稳定性、寿命较高。
负压传感器主要用于检测煤矿井下负压的大小。该传感器大采用高灵敏度微型硅压力传感元件。本文以KGY3型负压传感器为例介绍该类传感器的工作原理和特点。
图4.9 KGY3型负压传感器原理框图
1、主要技术参数
量程：3kPa 或 5kPa
综合精度：1%
输出信号：
KGY3-1型 1～5mA恒流，负载电阻0～500Ω
KGY3-2型 200～1000Hz频率，电流不小于4ｍA
KGY3-3型 RS485接口，通信波特率 1200 bps
工作电压：DC 12～18 V
工作电流：不大于80mA (KGY3-3型时小于100mA)
2、工作原理
工作原理如图4.9所示。本传感器由传感头及传感头供电电源、仪表供电电源、直流放大器、A/D变换器、单片机以及显示电路和输出电路等部分组成。
传感头由气室、微型硅压力传感元件等组成，传感器由±5V供电电源供电，从气室两端输入负压信号，输出与压力信号成正比的直流电压信号。传感头输出为差动式的mV级信号, 经过放大后送A/D变换器转换成数字信号由单片机读取。单片机从A/D转换器读取电压值，经过内部软件处理可得到负压值，并在数码管上显示，同时输出200～1000Hz 频率信号。CPU同时输出数据给D/A变换器，D/A变换器输出电压，经电压／电流变换电路输出1～5mA恒流信号。
风速传感器大多根据卡曼原理工作，它是用来测量煤矿井下各种巷道、风口处的风速的智能型传感器。本文以KGF3型风速传感器为例说明其原理和特点。
1、主要技术参数
测量范围：0.4～15m/s
测量误差：≤±0.3m/s
供电电源：本安直流10～18V
工作电流：45～60mA
显示方式：三位LED数码管显示风速
输出信号：
KGF3－1型： 200～1000Hz，负载电阻＞1kΩ，脉冲电平＞3V
KGF3－2型： DC 1～5mA，负载电阻0～1kΩ
KGF3－3型： RS485传输接口，通信波特率为1200bps
2、工作原理
根据卡曼原理，在流体中插入一个非流线型阻力体，当雷诺系数在200～5×104范围内，在阻力体下游将产生两列交替出现的旋涡列，称为卡曼涡街，其旋涡频率与流体的流速成正比。所以只要测到涡流频率，就可以测到巷道风速。
传感器的超声波振荡器产生等幅超声波振荡信号，该信号加到发射换能器上，并向空气中发射超声波。此时，接收换能器接收到被旋涡调制的超声波。该超声波信号经高频放大、检波、低频放大、整形后，变成对应的脉冲信号，再输入单片机进行规一化、非线性补偿处理，然后由LED显示风速值并变成标准的电信号输出。
传感器应当安装在坑道端面的平均风速点处。如条件不允许，应把传感器悬挂在坑道中央的顶部。传感器探头离顶部的距离要大于50cm，探头的进风口要对准来风方向(传感器探头上有风向标记)。安装完毕的传感器不能上下左右晃动，距传感器20m范围内不能有遮挡物体存在，以免挡住风流，影响传感器的正常测量。
矿用风门开闭状态传感器是主要用于监测矿山巷风门的开关状态的传感器,是监测通风系统工作状况的重要开关量传感器之一。该传感器一般同风电甲烷闭锁装置配套使用完成风电瓦斯闭锁。下面以GFK40型矿用风门开闭状态传感器为例说明该类传感器的原理和主要技术指标。
1、工作原理
如图4.10所示为风门状态传感器，该传感器由三部分组成，活动块A（固定在风门上）、固定块B（固定在门框上）、连接块C。每道风门放1个A块，1个B块，C块用于连接每道风门的B块，每道风门的B块通过C块并联到一起。利用磁感应原理,当巷道风门关上时A块与B块接触，B块中供电电路导通，B块上的红色指示灯亮，电流信号通过通讯线传到井上计算机，从而监测风门的开关状态。
2、主要技术指标：
工作电压：10-18V DC；
工作电流：≤18mA；
传输距离：2Km（传感器至闭锁装置）；传输电缆MHYRP1×2 ，电缆分布电容：60nF/km， 电缆分布电感：0.8mH/km，电缆分布电阻：13.5Ω/km
干簧管测量范围：0—40mm;
图4.10风门状态传感器外形结构
这类传感器主要是检测馈电开关的状态将结果传送给上级控制装置，该类传感器还能检测设备的工作状态并将结果传送给上级控制装置。最常用的就是利用该传感器实现风电瓦斯闭锁。本文以KGT15型机电设备开停传感器介绍该传感器的原理和技术参数。如图4.12所示为该传感器的外形结构。
图4.11 KGT15型设备开停传感器原理框图
图4.12 KGT15型设备开停传感器外形图
1、技术参数
测量方式：非接触式
供电电源：DC 11～24V
输出信号：
（1）两线制： 传感器动作时，输出电流5mA±2mA；传感器不动作时，输出电流1mA±0.25mA
（2）三线制： 传感器动作时，输出电流5mA±2mA；传感器不动作时，输出电流0mA±0.25mA
动作值：＞AC 3A
被测缆外径：18～80mm
响应时间：≤1S
显 示：两个LED指示：红色LED亮表示电源开
绿色LED亮表示设备开
绿色LED灭表示设备停
2、工作原理
当机电设备的供电电缆内有交流电流流过时,电缆周围必定有交变的磁场存在，KGT15开停传感器就是通过检测供电电缆周围的磁场间接地检测设备的工作状态。当设备是三相供电时，电缆周围也能找到与三相芯线不对称的一点，该点形成的磁场以距离最近的芯线起主要作用。通过检测该点的磁场即能确定三相设备的工作状态。开停传感器用感应线圈检测磁场，经放大、检波、比较后输出信号。开停传感器的原理框图如图4-11所示。
初级：
1、 传感器如何定义？
2、 传感器由哪几部分组成？
3、 对传感器的一般要求有哪些？
4、 简述煤矿中传感器的应用现状？
5、 煤矿专用传感器的主要特点有哪些？
6、 举一个你最熟悉的煤矿传感器，说明其工作原理、主要技术指标、性能特点？
1、 提升系统中传感器的主要作用是什么？
2、 简述提升机装卸载自动化系统统中传感器的功能？
3、 说明基于无线传感器技术的钢丝绳张力测量系统的原理和优势？
4、 皮带系统中主使用那些传感器？
5、 举一个例子说明传感器在采掘设备中的应用？
6、 比较低浓度、高浓度、全量程瓦斯传感器的工作原理？
高级：（任选两题）
1、 举一个你熟悉的皮带集中控制系统，说明传感器的作用、系统性能特点？
2、 举一个你熟悉的采掘设备自动控制系统，说明其特点、性能改进的思路？
3、 举一个你熟悉的提升机自自动控制系统，说明新型传感器对系统性能的影响？
4、 低浓度瓦斯传感器在瓦斯大量涌出时会发生何现象？全量程瓦斯传感器的原理？
联系客服
