由传感器突变引起的故障简述
在测控系统当中,传感器输出信号被多种因素的影响,经常发生突变。这个突变点数值包含有重要的故障信息,准确抓取并区分导致这些突变点产生的因素,是传感器故障诊断的关键。大部分依赖于传感器的输出时间序列来诊断传感器的故障,把传感器输出信号的突变都归结于传感器的故障。
检测故障具体做法就是对控制系统的输入和输出信号分别进行小波变换,当小波函数可看作某一平滑函数的一阶导数时,信号的突变点对应于其小波变换的模极大值,由于此检测突变点,并产生残差序列与分析传感器故障,并认为传感器输出信号的突变是由于传感器的故障或系统输入信号的突变引起的。实际上,引起传感器输出信号突变的原因很多,除了系统输入突变和传感器本身的故障之外,另外过程扰动、执行器故障、控制器故障、被控对象及外部电磁场干扰等.在实际应用中,上述传感器故障诊断方法具有一定的局限性.经常,在工业过程控制中,被控对象的时间常数较大,不能响应突变信号中的高频分量。基于小波变换的频带分析技术,探讨分析导致传感器输出信号发生突变的原因,为在线传感器的故障诊断与性能评估提供一种实用的分析方法。
传感器输出的突变信号包含着很重要的故障信息,突变因素不同,突变信号的频率组成不同.对于时间常数较大的被控对象,通常由给定输入变化、干扰变化、控制器故障及执行器故障引起的传感器突变信号中,大部分只有低频成份.被控对象故障引起的突变信号中,一般也只有低频成份.由外部电磁场干扰引起的突变信号一般为脉冲信号,包含低频成份和较多的高频成份。由传感器偏差故障的突变信号中,除含有低频成份外,还含有少量的高频分量。
称重传感器面临问题
一是核心技术和基础能力缺乏,创新能力弱。传感器在高精度、高敏感度分析、成分分析和特殊应用的高端方面差距巨大,中高传感器产品几乎100%从国外进口,90%芯片依赖国外,国内缺乏对新原理、新器件和新材料传感器的研发和产业化能力。
二是共性关键技术尚未真正突破。设计技术、封装技术、装备技术等方面都存在较大差距。国内尚无一套有自主知识产权的传感器设计软件,国产传感器可靠性比国外同类产品低1-2个数量级,传感器封装尚未形成系列、标准和统一接口。传感器工艺装备研发与生产被国外垄断。
三是产业结构不合理,品种、规格、系列不全,技术指标不高。国内传感器产品往往形不成系列,产品在测量精度、温度特性、响应时间、稳定性、可靠性等指标与国外也有相当大的差距。四是企业能力弱,从目前市场份额和市场竞争力指数来看,外资企业仍占据较大的优势。
我国传感器企业95%以上属小型企业,规模小、研发能力弱、规模效益差。针对这些问题,我国应该如何分步去解决?如何提高综合竞争力,并逐步参与到国际竞争中去。
水泥企业实用的称重传感器检测装置
称重传感器是把重力负荷由机械量转换成电量的传感元件。因此,它是电子秤计量系统的基础环节。直接决定和影响测量精度和工作的稳定性。对于电子秤的制造厂家,经常需要检测校验所选配称重传感器的线性、重复性、(1~3个月)通电测试,从而观察评定其工作稳定可靠性。对于电子秤的使用厂家,由于称重传感器的工作环境比较恶劣,损坏、更换也比较经常。为了查找故障和选配新的称重传感器,也需对其性能进行检测。而这种检测一般不便送到称重传感器生产厂进行。所以,提供适用的简单实用检测装置很有必要。
1 称重传感器标定装置结构
笔者于70年代初,设计了一种千克级称重传感器检测标定装置。经多年使用证明,完全可以满足一般使用要求。其结构如图1。
标定装置由挂码架、板凳架、砝码托钩和标准砝码组成。挂码架结构一般采用厚度为2.5mm左右的不锈钢板制作。但视其测量负荷的大小,板厚可相应调整,并也可采用普通钢板材料,但应该是进行防锈处理,为保证刚度同时减小挂码重量,可在挂码架上打若干小孔。挂码架压头与称重传感器压头的接触面须做成球面,以起自动调心并与传感器压头成点接触状态。挂码架与砝码托钩的接触处,须做成刀刃状或圆弧面,以保证力作用线垂直通过中心线,并不受摩擦阻力影响。如果能把挂码架和砝码托钩的重量凑成一个整数更好,因为这样标定装置自重的影响量就有定量。板凳架的结构应注意稳固性,承放称重传感器的上面板须平整,厚度不小于15mm,以保证承载面具有足够的刚度。砝码托钩一般做成有托板的吊钩,但亦可据砝码挂放的方式做相应的结构设计。所采用的砝码一般应用标准砝码,从而保证测量精度。
2 标定校验方法步骤
1)把板凳架放置在稳固无弹性基础上,板凳架放置称重传感器的平面应基本水平。
2)利用垫板把称重传感器固定在板凳架上。
3)套上挂码架,并使挂码架的压头正压在传感器的压头上。
4)把砝码托钩挂到挂码架上。
5)接通称重传感器的供桥电源,输出与高精度的毫伏表(精度应高于传感器标称精度的70%)相接(必要时亦可以测量电流输出值)。
6)根据传感器的量程大小和需要测定的点数,向砝码托钩上逐级加载(砝码)和卸载,记录传感器输出数据。从而可检测传感器的零点输出、线性精度、重复性精度和回差等性能指标,自然可判定传感器是否正常和优劣。
对于拉(力)式称重传感器检测,不需用挂码架。把传感器直接挂在板凳