王曉娟

（河南省商丘市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心，河南商丘，476000）

0 前言

隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電能已經(jīng)成為不可缺少的能源，因此電力系統(tǒng)也是社會(huì)、企業(yè)、國(guó)家和人們無(wú)法離開的。電氣設(shè)備是電力系統(tǒng)的重要組成部分，在電力系統(tǒng)運(yùn)行中發(fā)揮重要作用，為了確保電力系統(tǒng)能夠安全可靠的運(yùn)行，就要對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在這一過(guò)程中電子傳感器具有很高的地位。電子傳感器具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理、傳輸和圖像顯示等功能，保障電力資源的優(yōu)化配置，確保電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。

1 電子傳感器概述

圖1.1 人體與傳感器功能對(duì)應(yīng)關(guān)系圖

1.1 電子傳感器發(fā)展歷程

最早開發(fā)的傳感器是溫度傳感器，也是應(yīng)用最廣泛的一種。據(jù)美國(guó)儀器學(xué)會(huì)調(diào)查稱1990年溫度傳感器市場(chǎng)份額遠(yuǎn)超過(guò)其他傳感器。1821年德國(guó)物理學(xué)家賽貝發(fā)明了將溫度變成電信號(hào)的傳感器，后稱作熱電偶傳感器，50年后德國(guó)人又發(fā)明了鉑電阻溫度計(jì)，隨后陸續(xù)出現(xiàn)半導(dǎo)體熱電偶傳感器、聲學(xué)溫度傳感器、紅外傳感器等。傳感器是將特定的被測(cè)量信息按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成某種可用信號(hào)并將其輸出的裝置或器件，通俗的來(lái)說(shuō)傳感器就是代替人的視覺(jué)、嗅覺(jué)、聽覺(jué)、味覺(jué)和觸覺(jué)來(lái)感受被監(jiān)測(cè)并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)信號(hào)的器件（人體與傳感器關(guān)系如圖1.1所示），但要滿足兩個(gè)要求，其一是對(duì)被測(cè)變量具有一定敏感性，其二是輸出量要容易傳送。

1.2 電子傳感器的組成

電子傳感器最主要的作用就是將外界信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)，如圖1.2所示：

圖1.2 電子傳感器主要作用

由于電子傳感器要對(duì)各種信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，因此獲取的信號(hào)要容易傳輸和處理，由于電信號(hào)具有容易放大、反饋、濾波、微分和儲(chǔ)存等優(yōu)勢(shì)，因此只有電信號(hào)最符合這個(gè)易于傳輸和處理的要求。

電子傳感器主要由敏感元件、轉(zhuǎn)換原件和基本轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成，如圖1.3是電子傳感器的組成圖。

敏感元件：感受被測(cè)量并輸出與其成確定關(guān)系的物理量的元件；

轉(zhuǎn)換元件：轉(zhuǎn)換元件的輸入就是敏感元件的輸出，將其轉(zhuǎn)換為電路參數(shù)；

基本轉(zhuǎn)換電路：將上述電路參數(shù)接入到基本轉(zhuǎn)換電路，就可以轉(zhuǎn)換成電量來(lái)進(jìn)行輸出。

傳感器有簡(jiǎn)單的也有復(fù)雜的，最簡(jiǎn)單的傳感器只有一個(gè)敏感元件，在感受被測(cè)量時(shí)直接輸出電量；還有一部分傳感器是由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件構(gòu)成，沒(méi)有轉(zhuǎn)換電路，例如壓電式加速度傳感器；還有的傳感器有多個(gè)轉(zhuǎn)換元件，因此要多次轉(zhuǎn)換。由于空間有限或其他因素的影響，通常轉(zhuǎn)換電路都是裝入電箱中，但是很多傳感器在完成轉(zhuǎn)換電路后才會(huì)輸出電信號(hào)，因此轉(zhuǎn)換電路成為傳感器的重要組成。

1.3 電子傳感器的分類及優(yōu)缺點(diǎn)

電子傳感器的分類方法通常有兩種，第一種是按外界輸入信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)中利用的效應(yīng)來(lái)分類，例如利用化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)傳感器、物理效應(yīng)進(jìn)行的無(wú)力傳感器和生物效應(yīng)進(jìn)行變換的生物傳感器等；第二種是按輸入量來(lái)分類，如利用輸入信號(hào)表征壓力大小的成為壓力傳感器，這種分類方法將電子傳感器分為壓力、溫度、電壓、光、熱和電流等傳感器。

電子傳感器的應(yīng)用十分廣泛，可以用于工業(yè)檢測(cè)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、汽車、家用電氣、醫(yī)療、機(jī)器人、環(huán)境保護(hù)、食品安全、遙感技術(shù)和航空航天中。本文側(cè)重分析電子傳感器在電氣設(shè)備監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。雖然電子傳感器得到了十分廣泛的應(yīng)用，但也不是非常完善，與任何事物相同都是具體優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)的。電子傳感器的優(yōu)點(diǎn)主要有使用期限長(zhǎng)、運(yùn)行穩(wěn)定、無(wú)活動(dòng)出點(diǎn)、高分辨率、高靈敏度且重復(fù)性和線性度較好。主要缺點(diǎn)包括頻率響應(yīng)低，不適用于快速動(dòng)態(tài)場(chǎng)合，而且一定要利用轉(zhuǎn)換電路才能輸出電量。

2 電氣設(shè)備監(jiān)測(cè)的重要意義

電力系統(tǒng)是由多種電氣設(shè)備構(gòu)成的，主要的電氣設(shè)備包括變壓器、發(fā)電機(jī)、電力線路和斷路器等，我們將這些設(shè)備統(tǒng)稱為電氣設(shè)備。最近幾年我國(guó)電力行業(yè)發(fā)展速度很快，與電力行業(yè)相關(guān)的電網(wǎng)工程配套設(shè)施的建設(shè)速度在加快，同時(shí)建設(shè)規(guī)模也在擴(kuò)大，電氣設(shè)備應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，因此對(duì)于電氣設(shè)備的應(yīng)用也會(huì)提出更高的要求，主要是用電效率及用電安全方面。但是，在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中，由于對(duì)電氣設(shè)備的監(jiān)控不到位，且監(jiān)控功能不夠完善，無(wú)法對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行全面的安全監(jiān)測(cè)和防御，因此經(jīng)常出現(xiàn)電路斷線、短路、漏電或接地等故障，這些故障的發(fā)生很容易引發(fā)電氣設(shè)備事故、爆炸事故或電氣火災(zāi)，不僅給電力行業(yè)帶來(lái)巨大損失，影響群眾用電，同時(shí)還可能危及人民的生命安全。電氣設(shè)備的監(jiān)控非常重要，是關(guān)系到電力系統(tǒng)安全和穩(wěn)定運(yùn)行的重要影響因素。

3 電子傳感器應(yīng)用的特點(diǎn)

傳感器是檢測(cè)裝置的一種，可以感受被檢測(cè)信息，同時(shí)將檢測(cè)后感受到的信息按照一定形式輸出，通常是按一定規(guī)律將電信號(hào)或其他類型的信息進(jìn)行輸出。電子傳感器是一種新型檢測(cè)裝置，是利用電子技術(shù)改造而成的，利用電子技術(shù)對(duì)電子信號(hào)進(jìn)行處理，主要是對(duì)信號(hào)發(fā)生、放大、濾波和轉(zhuǎn)換等進(jìn)行處理，電子傳感器在應(yīng)用過(guò)程中具有數(shù)字性和安全性兩個(gè)特點(diǎn)。

圖1.3 電子傳感器的組成圖

3.1 數(shù)字性

在電氣設(shè)備的監(jiān)測(cè)中使用電子傳感器可以滿足信息傳輸、儲(chǔ)存、顯示、記錄、控制和處理等要求，在自動(dòng)控制和自動(dòng)檢測(cè)過(guò)程中發(fā)揮重要作用。最近幾年傳感器的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，也在向以數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型傳感器的方向發(fā)展。在電氣設(shè)備中所使用的電子傳感器就是在傳統(tǒng)傳感器上進(jìn)行功能的完善與創(chuàng)新，推出以電子傳感網(wǎng)絡(luò)為平臺(tái)的傳遞方式，在電子傳感技術(shù)方面可以說(shuō)是一次重要的改革。

3.2 安全性

在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中由于工作載荷較大，且基本不專門設(shè)置獨(dú)立的監(jiān)控調(diào)度體系，因此電氣設(shè)備發(fā)生故障的幾率很大，由于電氣設(shè)備故障而引發(fā)的電力系統(tǒng)事故也較為頻繁。為了提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，通常會(huì)利用電子傳感器建立監(jiān)測(cè)體系，監(jiān)測(cè)體系可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)控，可以更好的做好防御工作，從而提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。

4 電氣設(shè)備監(jiān)測(cè)中電子傳感器的作用

在電氣設(shè)備的監(jiān)測(cè)過(guò)程中，電子傳感器的作用是以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和電子技術(shù)為基礎(chǔ)而實(shí)現(xiàn)并發(fā)揮的，首先利用有關(guān)的電子技術(shù)獎(jiǎng)電子傳感器安裝在電氣設(shè)備上，然后利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備監(jiān)測(cè)體系的建立，同時(shí)還要建立傳感網(wǎng)絡(luò)和對(duì)應(yīng)的信息數(shù)據(jù)庫(kù)，信息數(shù)據(jù)庫(kù)是電子傳感器專用的，其中的信息包括數(shù)字、聲音和圖像等多種類型。這樣，用戶就能夠利用計(jì)算機(jī)傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)入到數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，然后利用關(guān)鍵詞和信息范圍在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中查詢信息，用戶查詢后，傳感網(wǎng)絡(luò)就會(huì)將用戶需要的信息顯示出來(lái)，這樣用戶就能夠及時(shí)、高效的對(duì)電氣系統(tǒng)中的信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。

4.1 電子傳感器的攝像作用

攝像部分是電視監(jiān)控系統(tǒng)中比較重要的組成部分，主要是在電視監(jiān)控系統(tǒng)的前沿部分發(fā)揮作用。是在被監(jiān)測(cè)的場(chǎng)所面積很大時(shí)，通過(guò)在攝像機(jī)上安裝變焦距鏡頭，讓攝像機(jī)能夠更清楚的觀察較遠(yuǎn)距離的情況。在電氣設(shè)備中的電視監(jiān)控系統(tǒng)中安裝分辨率較高的攝像機(jī)，能夠更好的對(duì)電氣設(shè)備整體的工作情況進(jìn)行檢測(cè)，有利于監(jiān)測(cè)人員更及時(shí)、全面、清楚的掌握電氣設(shè)備的工作狀態(tài)，如果電氣設(shè)備出現(xiàn)故障，監(jiān)測(cè)人員就能及時(shí)的通過(guò)攝像看到，有利于在出現(xiàn)故障或異常時(shí)快速的采取措施。新時(shí)期的信息科技、計(jì)算機(jī)技術(shù)和攝像技術(shù)發(fā)展速度很快，相關(guān)技術(shù)也逐漸成熟并取得一定成果，通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)成為電力系統(tǒng)不可或缺的技術(shù)，對(duì)攝像機(jī)監(jiān)控的有效性、實(shí)時(shí)性等方面都有很大促進(jìn)作用。

4.2 電氣設(shè)備監(jiān)測(cè)的傳輸系統(tǒng)

電氣設(shè)備監(jiān)測(cè)中電子傳感器的傳輸作用也很重要，傳輸體系是以電子傳感器為前提，是系統(tǒng)圖像信號(hào)通路，負(fù)責(zé)向系統(tǒng)傳輸聲音信號(hào)、數(shù)字及圖像信號(hào)，使用傳統(tǒng)的傳感器也可以實(shí)現(xiàn)聲音、數(shù)字和圖像等信號(hào)的傳輸，但是在使用電子傳感器后，所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息能夠更加精準(zhǔn)的傳送到制定位置，大大降低由于人為操作而產(chǎn)生的錯(cuò)誤傳輸。另外，設(shè)計(jì)人員會(huì)將是被技術(shù)、人工智能技術(shù)和相關(guān)處理技術(shù)應(yīng)用在傳輸部分中，還會(huì)做好傳感器內(nèi)控裝置，以便于建立自我診斷、自我校準(zhǔn)、自我組織和自我決策等相關(guān)的智能傳感技術(shù)體系，這對(duì)于系統(tǒng)信號(hào)傳遞效率的提高有很大幫助。

4.3 電子傳感器的控制作用

電子傳感器所發(fā)揮的控制作用，主要是對(duì)攝像機(jī)、鏡頭、云臺(tái)等輔助部件進(jìn)行控制，在控制過(guò)程中同時(shí)對(duì)聲音及圖像信號(hào)進(jìn)行記錄。通過(guò)對(duì)電子傳感器的不斷推廣使用，電氣設(shè)備內(nèi)部裝置已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)更新和調(diào)整，也應(yīng)用了更多控制技術(shù)，很大程度的降低電氣設(shè)備的電能消耗量。例如運(yùn)用了驅(qū)動(dòng)電機(jī)和變頻控制技術(shù)，并且將二者相互融合聯(lián)合運(yùn)用，設(shè)置智能化調(diào)控方案來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制。由于變頻技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)以用電要求為依據(jù)的電能供應(yīng)調(diào)節(jié)，所以在節(jié)能降耗方面有突破性的意義。

5 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展速度不斷加快，人們對(duì)電力行業(yè)的安全性和可靠性的要求也越來(lái)越高。電氣設(shè)備是電力行業(yè)中很重要的組成部分，為了提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，就要提高電氣設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸可靠性和準(zhǔn)確性，從而降低電氣設(shè)備在運(yùn)行中發(fā)生故障的幾率。這就要求電力行業(yè)相關(guān)部門和人員不斷研究電子傳感器相關(guān)數(shù)據(jù)，提高電子傳感器在電氣設(shè)備中的監(jiān)測(cè)功能，提高電氣設(shè)備的工作效率，確保電力系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行。

[1]張婷婷,電子傳感器在電氣設(shè)備監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究,電子世界, 2014, (12)

[2]簡(jiǎn)輝華,電子傳感器應(yīng)用于電氣設(shè)備的監(jiān)測(cè),無(wú)線互聯(lián)科技, 2013, (04)

[3]楊菁,傳感器在電氣設(shè)備故障診斷中的應(yīng)用,科技創(chuàng)業(yè)月刊, 2007, (07)