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電量傳感器

       它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。也是一種將被測(cè)電量參數(shù)(如電流電壓,功率,頻率,功率因數(shù)等信號(hào))轉(zhuǎn)換成直流電流、直流電壓并隔離輸出模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)的裝置。產(chǎn)品符合國(guó)標(biāo)GB/T13850-1998。注:真有效值電壓電流變送器用于測(cè)量電網(wǎng)中波形畸變較嚴(yán)重的電壓或電流信號(hào),也可以測(cè)量方波,三角波等非正弦波形?! ?/p>

原理

   當(dāng)電量傳感器輸出信息滿足某種標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí),也稱(chēng)電量變送器。

  隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,工業(yè)控制或檢測(cè)(監(jiān)測(cè))系統(tǒng)對(duì)電量隔離傳感器的要求也越來(lái)越高,特別是在產(chǎn)品的穩(wěn)定性、檢測(cè)精度和功能方面。由于數(shù)字化產(chǎn)品不論其性能還是功能,如非線性校正和小信號(hào)處理方面,模擬產(chǎn)品是不可比擬的。因此,電量傳感器的數(shù)字化是一種必然趨勢(shì)。具有傳感檢測(cè)、傳感采樣、傳感保護(hù)的電源技術(shù)漸成趨勢(shì),檢測(cè)電流或電壓的傳感器便應(yīng)運(yùn)而生并在我國(guó)開(kāi)始受到廣大電源設(shè)計(jì)者的青睞。

特性參數(shù) 

  額定輸出:0~5Vdc;0~20mA;4~20mA;

  精度:1.0級(jí);

  線性范圍:0~120%;

  響應(yīng)時(shí)間:≤300mS ;

  隔離耐壓: 2500V DC/1分鐘;

  工作溫度:-20℃~+70℃;

通用技術(shù)條件 

  ● 引用標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)則:GB/T13850-1998

  ● 相對(duì)濕度:≤93%

  ● 準(zhǔn)確度等級(jí): 0.2、0.5級(jí)

  ● 貯藏條件:溫度-40~+70℃,相對(duì)濕度20~90%,無(wú)凝露

  ● 工作溫度:-10~55℃

  ● 平均無(wú)故障時(shí)間:≥30000h 

基本分類(lèi) 

  依據(jù)輸入信號(hào)特點(diǎn),可以分為:

  直流電量傳感器

  最常見(jiàn)的是分流器、電阻分壓器等;

  交流電量傳感器(一般適用于工頻正弦波測(cè)量)

  最常見(jiàn)的是電磁式電壓互感器、電容式電壓互感器、電磁式電流互感器等;

  變頻電量傳感器(適用于各種頻率及波形的交流電量測(cè)量)

  如霍爾電壓傳感器、霍爾電流傳感器、羅氏線圈及變頻功率傳感器等。工頻電量是變頻電量的一種特例,因此,變頻電量傳感器通常可以作為工頻交流電量傳感器使用,此外,除了羅氏線圈不能用于直流測(cè)量之外,其它幾種傳感器還可作為直流電量傳感器使用。

  電量隔離傳感器按照檢測(cè)電量信號(hào)和功能不同分為以下六大類(lèi)

  電流傳感器

  電壓傳感器

  頻率傳感器

  功率傳感器

  溫度傳感器

  越線報(bào)警傳感器

  依據(jù)輸出信號(hào)特點(diǎn),可以分為:

  模擬量輸出電量傳感器和數(shù)字量輸出電量傳感器,變頻功率傳感器屬于數(shù)字量輸出電量傳感器。

  由于數(shù)字式電量傳感器可以直接輸出數(shù)字量,對(duì)于許多應(yīng)用系統(tǒng)可以省去A/D采集模塊,可以減輕系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作。并且,相對(duì)模擬量而言,數(shù)字信號(hào)的抗干擾能力較強(qiáng),尤其是數(shù)字信號(hào)可以方便的采用光纖傳輸,可以完全避免傳輸環(huán)節(jié)的損耗和干擾,為實(shí)現(xiàn)復(fù)雜電磁環(huán)境下高精度測(cè)量提供了科學(xué)的保障。

  由于電量傳感器產(chǎn)品種類(lèi)較多,本文僅介紹了一種交流信號(hào)電量傳感器數(shù)字化技術(shù)。電量傳感器實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的方法較多,目前最普遍的是采用單片機(jī)、DSP、FPGA微處理器技術(shù),因?yàn)樗膽?yīng)用很靈活,可以實(shí)現(xiàn)各種不同功能。隨著集成電路不斷發(fā)展,已經(jīng)出現(xiàn)了許多專(zhuān)用的芯片,如電度表產(chǎn)品,已有許多專(zhuān)用芯片可選,有數(shù)字接口也有脈沖輸出等。 

相關(guān)知識(shí) 

  一、計(jì)量器具 

  1 傳感器 ARCM-NTC傳感器ARCM-NTC 直接作用于被測(cè)量,并能按一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)換為同種或別種量值輸出的器件。

  2 變送器 P/Q組合變送器BD-3P/Q/Ⅰ 輸出為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的傳感器。

  3 檢測(cè)器 用于指示某種特定量的存在而不必提供量值的器件或物質(zhì)。

  4 電量隔離傳感器 在被測(cè)電量與輸出信號(hào)之間,采用非電媒體進(jìn)行隔離,把被測(cè)電量轉(zhuǎn)換成規(guī)定電信號(hào)的傳感器。 

  二、測(cè)量 

  1 被測(cè)量 受到測(cè)量的量。

  2 影響量 不是被測(cè)對(duì)象但卻影響被測(cè)量值或計(jì)量器具示值的量。 如:測(cè)量交流電壓時(shí)的頻率。  

  三、計(jì)量器具特性 

  1 準(zhǔn)確度 計(jì)量器具給出接近于被測(cè)量真值的示值的能力。

  2 準(zhǔn)確度等級(jí) (符合一定的計(jì)量要求,使其誤差保持在規(guī)定極限以內(nèi)的)計(jì)量器具的等級(jí)或級(jí)別。

  3 量程 測(cè)量范圍的上下限之差的模?!上限值-下限值|

  4 標(biāo)準(zhǔn)工作條件(參比工作條件) 為進(jìn)行性能試驗(yàn)或?yàn)楸WC測(cè)量結(jié)果能有效地相互比對(duì) 而規(guī)定的計(jì)量器具的使用條件。 如:參比溫度范圍15℃~35℃

  5 額定工作條件 為了使計(jì)量器具規(guī)定的計(jì)量特性處于給定的極限之內(nèi) 而規(guī)定的正常使用條件。 如:額定溫度范圍0℃~50℃

  6 極限工作條件 為了使計(jì)量器具不致造成損壞或計(jì)量特性永久性降低而規(guī)定的極端條件。 如:極限溫度范圍-10℃~+70℃

  7 標(biāo)稱(chēng)值 標(biāo)注在器具上用以標(biāo)明其特性或指導(dǎo)使用的值。 如:標(biāo)注在電阻上的電阻值,砝碼值,傳感器標(biāo)簽上的輸出值。

  8 額定輸入值 為了使計(jì)量器具規(guī)定的計(jì)量特性處于給定的極限之內(nèi) 而規(guī)定的計(jì)量器具的輸入值或輸入范圍。 

  四、測(cè)量誤差 

  1 絕對(duì)誤差 測(cè)量結(jié)果與被測(cè)量的真值(預(yù)期值、理想值)之差。

  2 相對(duì)誤差 測(cè)量的絕對(duì)誤差與被測(cè)量的真值之比。

  3 誤差的絕對(duì)值 不考慮正負(fù)號(hào)的誤差值。 

  五、計(jì)量器具的誤差 

  1 基本誤差(固有誤差) 計(jì)量器具在標(biāo)準(zhǔn)條件下所具有的誤差?!∪纾壕€性誤差、紋波、響應(yīng)時(shí)間、回程誤差等。

  2 附加誤差(影響量誤差) 計(jì)量器具在非標(biāo)準(zhǔn)條件下所具有的誤差。 如:溫度影響、濕度影響、輔助電源影響、被測(cè)量頻率影響、被測(cè)量電壓影響、 被測(cè)量功率因數(shù)影響等原因產(chǎn)生的誤差?!?/p>

  3 引用誤差 計(jì)量器具的絕對(duì)誤差與其量程之比。

  4 線性誤差 標(biāo)準(zhǔn)曲線與規(guī)定直線之間的最大偏差。

  5 回程誤差 在相同條件下,被測(cè)量值不變,計(jì)量器具行程方向不同其示值之差的絕對(duì)值。

  6 量化誤差 被測(cè)量的實(shí)際階梯特性與理想特性的偏差。 

  六、值 

  1 有效值:瞬時(shí)值的平方在一周期內(nèi)的平均值的平方根?;蛟弧熬礁怠??!?span id="gubtgoa" class="hrefStyle">Vrms = = Vp = 0.707 Vp  2 平均值:瞬時(shí)值在半個(gè)周期內(nèi)的平均值。 Vavg = = Vp = 0.636 Vp

區(qū)別

       電量傳感器和非電量傳感器的主要區(qū)別體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

檢測(cè)對(duì)象不同:

       電量傳感器:主要用于檢測(cè)電力電能相關(guān)的參數(shù),如電流、電壓、功率、頻率等。它將這些電量參數(shù)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出,以便于傳輸、處理和控制。

       非電量傳感器:則用于檢測(cè)非電量信號(hào),如溫度、濕度、壓力、位移、振動(dòng)等。這些傳感器將非電物理量轉(zhuǎn)換成電信號(hào),以便進(jìn)行測(cè)量和控制。

工作原理不同:

       電量傳感器的工作原理通常基于電磁感應(yīng)、霍爾效應(yīng)等物理原理,通過(guò)測(cè)量電路中的電量參數(shù)來(lái)工作。

       非電量傳感器的工作原理則根據(jù)檢測(cè)的物理量不同而有所差異,如溫度傳感器可能利用熱敏電阻、熱電偶等原理來(lái)測(cè)量溫度。

應(yīng)用場(chǎng)景不同:

       電量傳感器廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)、工業(yè)自動(dòng)化、能源管理等領(lǐng)域,用于監(jiān)測(cè)和控制電力參數(shù)。

       非電量傳感器則更多地應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、機(jī)械監(jiān)控、安全檢測(cè)等領(lǐng)域,用于測(cè)量和控制各種非電量參數(shù)。

       綜上所述,電量傳感器和非電量傳感器在檢測(cè)對(duì)象、工作原理以及應(yīng)用場(chǎng)景等方面存在明顯的區(qū)別。這些區(qū)別使得它們能夠分別適應(yīng)不同的測(cè)量和控制需求,在各自的領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮著重要作用。


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