一种微型传感器的研制与应用 传感器工作原理

文中针对反应堆中一种具有小间隙窄长叠层薄板结构形式的堆芯元件（简称板型元件）在高速流场中流体诱发振动和动态失稳等问题研制出了一种微型传感器以适应电磁法的要求，这种微型传感器具有体积小，制作简单，几乎不干扰“流场”等优点。通过对板型元件流致振动试验的综合动态测试，结果表明这种微型传感器可靠而有效。 由于堆叠层板状堆芯元件流致振动及稳定性研究是核工业科学基金资助课题，其研究内容是针对一种新型反应堆燃料元件—叠层板状元件在高速流场中诱发振动和动态失稳等问题。这些问题的研究竟对反应堆热交换系统的设计和工艺提供新的测试方法和必要的数据，从而克服目前在设计中的盲目性。　　由于研究对象是一种新型构件，工作环境和结构有其特殊性，采用常规测试方法难以达到目的。通过反复研究和探索，决定采用电磁测试法的方案。根据电磁法的要求，首先要有一种传感器，这种传感器必须考虑到测试条件的特殊性，属非标准器件，要满足课题的要求，只有自行设计制造。这种微型传感器为了采集板型元件流致振动的信号供信号分析仪和计算机分析研究，并对电磁测试法的其它电气设备进行了探索性的研究。*通过两年的实测使用，证明是成功的。该项目曾荣获核工业科技进步二等奖。

本仪器为降水量测量一次仪表，其性能符合国家标准GB/T11832-2002《翻斗式雨量计》要求。

本仪器的核心部件翻斗采用了三维流线型设计，使翻斗翻水更加流畅，且容易清洗。

本仪器为精密型双翻斗式雨量计，使用过程中要定期维护、清洗翻斗和引水漏斗出水口。

本仪器出厂时已将翻斗倾角调整、锁定在倾角位置上，安装仪器时只需按照本说明书要求安装翻斗和调整底座水平即可投入使用，且不可现场再调整翻斗倾角调整螺钉。

安装和调整

3.1 开箱检查

（1）认真阅读产品使用说明书，对照装箱单清点设备附件是否齐全。

（2）检查仪器外观是否损伤，尤其注意防止碰伤翻斗轴的轴尖及翻斗两端的引水尖，并且不要用手指触摸翻斗的内壁污损翻斗。

3.2 制作安装水泥台

室外地面或屋顶安装时，应先制作水泥台。水泥台露出地平面高度为22cm，尺寸为长40cm×宽40cm，其上平面为水平面。地面安装时，承雨口高度距地平面的距离应为70cm。

3.3 安装固定仪器、调整承雨口水平

先在水泥台上打3个直径φ12mm深8～10cm的安装孔，安装孔位于Φ240mm的圆周上呈120^o均分，将膨胀螺栓置于安装孔内，将仪器底座安装在3个膨胀螺栓上，用水平尺检查承雨口水平后，用锁紧螺母锁紧三个支脚，然后取下仪器外筒备用。

3.4 安装传输信号线

将信号传输电缆从机房引出穿过防护管引至水泥台，再穿过底座过线孔与输出端子相连接。

3.5 安装翻斗

（1）拆下一个翻斗轴尖支承备用 对照附图辨认翻斗轴尖支承，用手轻提一个轴尖支承的手柄旋转90度从支架安装孔中将轴尖支承轻轻拉出备用。

（2）安装翻斗 用一只手拿翻斗，使翻斗置于支架的中心部位，翻斗上2个磁钢面对干簧管，将翻斗轴尖轻轻地插入宝石轴承孔内，用另一只手将已取下的轴尖支承装入支架安装孔内，直至轴尖进入到宝石轴承孔中，再将轴尖支承的手柄向下旋转90度翻斗即告安装完毕。安装好的翻斗应能灵活自如地转动。

注意进行本项操作时一定要使翻斗轴始终保持在水平状态，以免折弯轴尖！

3.6 安装排水漏斗

对照附图辨认排水漏斗，将两个排水漏斗安装在底座的安装孔中，并稍用力向下压紧。

3.7 调整支架水平、安装外筒

在3个穹顶螺母N1、N2、N3均保持在未锁紧状态下，分别调整调高螺母M1、M2、M3的高度，使水平泡中的气泡居于中心位置，然后锁紧穹顶螺母N1、N2、N3，再次观测水平泡居中即可。然后安装仪器不锈钢外筒、并锁紧外筒锁紧螺钉，仪器即可投入使用。

3 故障现象及排除

本表列出了仪器可能发生的一般故障现象、原因及故障排除方法。、

中心站表现形式	雨量传感器故障	解决方法
降雨时收不到数	说明雨量传感器无信号输出或传输线故障 1、干簧管失效 2、磁钢与干簧管距离过远 3、焊线脱落或信号线断 4、翻斗卡住 5、仪器堵塞	下测站检查 1、更换干簧管 2、调整干簧管距离 3、修复 4、排除 5、清除堵塞
降雨时收到雨量数据与比测雨量计相差较大	1、雨量传感器翻斗翻转倾角失调，但这种误差一般不超过±10% 2、磁钢与干簧管位置不佳，造成时好时坏，以致部分信号遗漏 3、数据采集器防抖动功能失效 4、比测雨量计与系统雨量传感器相隔较远或有强风	1、重新滴定调整倾角 2、调整距离 3、调整防抖动电路参数 4、客观原因，非仪器故障
不断来雨量数，而实际情况没下雨	检查插座是否浸水，这种现象往往在下大雨后易发生	处理进水，重新安装

振动速度传感器的技术参数介绍

振动速度传感器是属于惯性式传感。是利用磁电感应试验方法的振动信号变换成电信号。

可用于测量轴承壳或结构的振动。这种传感器测量的振动是相对于自由空间的振动，其输出电压与振动速度成正比，故又称速度式振动传感器。

也可以把速度量经过积分转换成位移量再予处理。这种测量可对旋转或往复机械的综合工况进行评价，它直接安装在机器外部，故使用维护极为方便。

工作时，将传感器安装在机器上，在机器振动时，在传感器工作频率范围内，线圈与磁铁相对运动，切割磁力线，在线圈内产生感应电压，该电压值正比于振动速度值。

与二次仪表相配接，即可显示振动速度或位移量的大小。也可以输送到其它二次仪表或交流电压表进行测量。

振动速度传感器主要安装在各种旋转机械装置的轴承盖上（如汽轮机、压缩机、风机和泵等）。

它是由运动线圈切割磁力线而输出电压的电磁式传感器，因此具有工作时不需要供给电源、安装容易等特点。

技术参数

1灵敏度:20-50mv/mm/s±5(可选）

2频率响应5～1000Hz

10～1000Hz(可选）

3误差:10-300HZ<2%

300-1000HZ<4%

4自振频率10Hz

5可测振幅≤2mm(P—P)

6大加速度10g

7测量方向垂直水平两用

8使用环境温度-20℃～100℃(-40℃～150℃特殊定做）相对湿度≤90%

9外形尺寸φ35×75mm

10重量:约300g

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