吳曉莉（咸寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 湖北　咸寧　437100）

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電子傳感器在電氣設(shè)備監(jiān)測中的應(yīng)用探究

吳曉莉
（咸寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 湖北咸寧437100）

［摘 要］主要研究了電子傳感器在電氣設(shè)備監(jiān)測中的應(yīng)用，首先以電子傳感器為切入點，詳細(xì)介紹了電子傳感器的作用、基本機(jī)構(gòu)、工作原理以及其特點，然后詳細(xì)介紹了其在數(shù)據(jù)傳輸方面、攝像監(jiān)控方面、信息顯示方面、以及自動化控制方面的應(yīng)用，從而為各種電氣設(shè)備監(jiān)測提供了安全保障。

［關(guān)鍵詞］電子傳感器； 電氣設(shè)備監(jiān)測； 敏感元件； 電量

1　引言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，人們對于生活質(zhì)量的要求越來越高，迫切希望所有的工作、日常生活等事宜都能通過計算機(jī)或者人工智能的方式來實現(xiàn)。當(dāng)然，目前對于全面實現(xiàn)自動化來說確實有點困難，但是對于各種監(jiān)控系統(tǒng)來說，很容易實現(xiàn)自動化監(jiān)控，尤其是在針對電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備部門環(huán)境中，自動化監(jiān)控系統(tǒng)扮演著非常重要的角色，對于我國在電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備安全運行，全面實現(xiàn)計算機(jī)自動化、人工智能化監(jiān)控起到不可磨滅的作用。電力系統(tǒng)能否安全運行，對于一個國家安定團(tuán)結(jié)，對于一個社會的穩(wěn)定和諧、對于一個企業(yè)的快速發(fā)展來說，都起到非常大的決定性作用。而在電力系統(tǒng)中，電氣設(shè)備是整個系統(tǒng)中非常重要的不可或缺的組成部分。為了能夠保障我國電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定地運行，電氣設(shè)備的安全穩(wěn)定運行的監(jiān)測系統(tǒng)是必不可少的，而在整個安全穩(wěn)定監(jiān)測系統(tǒng)中，電子傳感器又使其整個監(jiān)測系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，不僅可以將各種異常信號轉(zhuǎn)換成電信號進(jìn)行傳輸，還能夠完成相應(yīng)數(shù)據(jù)的處理、顯示等功能，對于電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備的安全穩(wěn)定運行的監(jiān)測來說是非常重要的。所以對于電子傳感器在電氣設(shè)備監(jiān)測中的應(yīng)用研究，對于學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備安全穩(wěn)定運行以及后期的維護(hù)維修來說，具有非常重要的現(xiàn)實意義。

2　電子傳感器及其應(yīng)用特點

電子傳感器可以說是仿生學(xué)的衍生品，是利用生物對外界信號的反應(yīng)機(jī)制而發(fā)明的相關(guān)設(shè)備，主要功能就是對外界的各種條件或者環(huán)境的變化進(jìn)行響應(yīng)，并轉(zhuǎn)換成核心處理設(shè)備能夠理解的電信號或數(shù)字信號，經(jīng)過處理和判斷后驅(qū)動控制其他設(shè)備做出相應(yīng)的響應(yīng)。所以電子傳感器的最基本的功能就是將外界各種自然信號轉(zhuǎn)換成當(dāng)前計算機(jī)技術(shù)的核心設(shè)備能夠讀懂和處理的電信號和數(shù)字信號的設(shè)備，從而有效地對其進(jìn)行控制。第一個電子傳感器是目前應(yīng)用最為廣泛的一種傳感器——溫度傳感器，是在1821年，德國的物理學(xué)家開發(fā)的一種將溫度信號轉(zhuǎn)變成電子信號的一種設(shè)備。溫度傳感器能夠按照特定的規(guī)律，隨著外界溫度的變化而自動調(diào)節(jié)其自身的某種特性，通過其他輔助電路將其轉(zhuǎn)化成明顯的、規(guī)律變化的、可測量的電信號，然后通過AD/DA電路將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，傳輸?shù)接嬎銠C(jī)中進(jìn)行處理。電子傳感器的主要作用就是將外界的自然信號（各種形式的模擬信號），按照特定的規(guī)律轉(zhuǎn)變成電信號。具體實現(xiàn)的功能則是由其內(nèi)部結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，如圖1所示，為電子傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。

圖1　電子傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

圖1中電子傳感器由敏感元件、包含輔助電源、轉(zhuǎn)換元件、基本轉(zhuǎn)換電路等構(gòu)成的輔助電路構(gòu)成，從而將被測量（即自然界中各種形式的模擬信號量），通過敏感元件的轉(zhuǎn)化作用，配合輔助電路來實現(xiàn)。在電子傳感器中，關(guān)鍵部件為敏感元件，它的作用就是將被測量轉(zhuǎn)變成與電子通信相關(guān)的信號，如電阻量、電感量、電容量等，從而在輔助電路的作用下，將其對應(yīng)轉(zhuǎn)變成可測量、規(guī)律變化的電量信號。

當(dāng)然，隨著科技的不斷發(fā)展以及需求的不斷增多，電子傳感器的種類越來越多，不僅能夠?qū)囟冗M(jìn)行感應(yīng)，對濕度、亮度、光、聲音、震動、壓力等各種信號等能夠?qū)⑵滢D(zhuǎn)換成電信號，然后傳輸?shù)接嬎銠C(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)判斷和處理，就像人的五官一樣，電子傳感器的存在，能夠使計算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對外界的信號進(jìn)行處理。

電子傳感器的特殊功能，使得在各個系統(tǒng)中應(yīng)用表現(xiàn)出優(yōu)異的特性。首先，電子傳感器的自身特性，很容易與當(dāng)前計算機(jī)系統(tǒng)使用AD/DA轉(zhuǎn)換電路結(jié)合在一起，其數(shù)字特性使得電子傳感器與當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)容易聯(lián)系在一起，加快了當(dāng)前計算機(jī)技術(shù)的革新，促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研發(fā)和實施；其次，電子傳感器特點穩(wěn)定，受用期限特點長，故障率比較低，在對航天、軍事、電力、核能等要求比較高的系統(tǒng)中也能廣泛應(yīng)用，其安全性是其他設(shè)備無法比擬的，這也是電子傳感器能夠廣泛應(yīng)用的原因之一。

當(dāng)然，電子傳感器的作用不在僅僅局限在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的環(huán)節(jié)，在傳輸、圖像顯示、數(shù)據(jù)處理等方面都能發(fā)現(xiàn)它的身影。正是由于電子傳感器的種類繁多、作用大，而且其應(yīng)用壽命長、穩(wěn)定性特別高、分辨率和靈敏度也都非常優(yōu)越，所以在目前電力系統(tǒng)電氣設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)中、自動化控制系統(tǒng)中、家電汽車系統(tǒng)中、醫(yī)療、航天等各個領(lǐng)域中都在廣泛應(yīng)用。

3　電子傳感器在電氣設(shè)備監(jiān)測中的應(yīng)用

電子傳感器在電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用，不僅可以對各種特殊的信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換傳輸，而且可以對聲音、圖片等多媒體信號的傳輸也起到非常重要的作用。電子傳感器在電氣設(shè)備的監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在數(shù)據(jù)傳輸方面、攝像監(jiān)控方面、信息顯示方面、以及自動化控制方面。

3.1數(shù)據(jù)傳輸方面的應(yīng)用

當(dāng)前計算機(jī)系統(tǒng)或無線通信技術(shù)，都離不開數(shù)據(jù)信息的傳輸，在電氣設(shè)備的監(jiān)測系統(tǒng)中，更是需要將各種電信號、數(shù)字信號、圖像信號、聲音信號進(jìn)行傳輸。在整個傳輸系統(tǒng)或傳輸網(wǎng)絡(luò)中，加裝電子傳感器，不僅能夠?qū)⑿畔?zhǔn)確無誤地發(fā)送到目標(biāo)地，而且通過電子傳感器內(nèi)部的內(nèi)控裝置，加大了各種信號的傳輸有效性。特別是當(dāng)前注重人工智能的時代，利用電子傳感器實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的信號處理、識別、校準(zhǔn)、判斷、決策等操作，從而有效地實現(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)挠行院椭悄苄?，為人工智能系統(tǒng)的數(shù)據(jù)智能傳輸?shù)於▓詫嵉幕A(chǔ)。

3.2攝像監(jiān)控方面的應(yīng)用

攝像監(jiān)控是電氣設(shè)備中圖像視頻監(jiān)控系統(tǒng)的具體體現(xiàn)，而在整個系統(tǒng)的前端，需要安裝圖像采集器或者攝像機(jī)來作為整個系統(tǒng)信號源的輸入。由于圖像采集器或攝像機(jī)的固定覆蓋范圍有限，所以需要通過變焦、轉(zhuǎn)向的操作來實現(xiàn)更清晰、范圍更廣的信息源的輸入采集。通過電子傳感器來實現(xiàn)的圖像視頻監(jiān)控系統(tǒng)，對于電氣設(shè)備的監(jiān)測，使用圖像視頻監(jiān)控的方式，不僅可以對整個電氣設(shè)備獲取圖像信息，而且還能夠及時地、甚至是遠(yuǎn)程操作來對設(shè)備的異常情況進(jìn)行修復(fù)，從而實現(xiàn)更高層次的電氣設(shè)備監(jiān)測和維護(hù)自動化。尤其是當(dāng)前與互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)結(jié)合在一起，通過計算機(jī)實現(xiàn)對電氣設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控，更是對電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備監(jiān)測實時性和有效性進(jìn)行提升。

3.3信息顯示方面的應(yīng)用

電子傳感器在電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備的信息顯示方面也得到廣泛的應(yīng)用，在各種液晶、DLP大屏顯示器中，電子傳感器的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)將各種計算機(jī)的操作指令、各個電氣設(shè)備的狀態(tài)信息、報警信息、維護(hù)信號燈，通過無線通信網(wǎng)絡(luò)或?qū)ｉT的高速通道網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，通過對這些信號的轉(zhuǎn)碼、處理，發(fā)送到顯示屏的顯示器件中進(jìn)行展示，從而實現(xiàn)各種信息在顯示器中的正確顯示。

3.4自動化控制方面的應(yīng)用

自動化控制系統(tǒng)是應(yīng)用電子傳感器最為廣泛的系統(tǒng)，而對電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備的日常維護(hù)和管理操作，都是通過自動化控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。電子傳感器將電氣設(shè)備當(dāng)前的狀態(tài)、運行情況等基本信息通過轉(zhuǎn)換發(fā)送到自動化控制系統(tǒng)中，核心處理部分通對當(dāng)前電氣設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行讀取和判斷，并驅(qū)動控制其他相應(yīng)的設(shè)備對其進(jìn)行操作，從而實現(xiàn)電氣設(shè)備的自動化管理。如當(dāng)前空調(diào)的變頻技術(shù)的應(yīng)用，就是根據(jù)電子傳感器來獲取當(dāng)前環(huán)境的狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過核心部件對數(shù)據(jù)的判斷，智能地選擇合理的電機(jī)運作方式來降低空調(diào)的運轉(zhuǎn)頻率，從而實現(xiàn)節(jié)能減排的功能。

4　結(jié)語

電子傳感器是一種將自然界中各種形式的模擬信號，通過其內(nèi)的敏感元件，將自然界的模擬信號，根據(jù)某種特定的規(guī)律轉(zhuǎn)變成電路中的某個變量，結(jié)合輔助電路將其轉(zhuǎn)化成規(guī)律變化的、可測定的電信號的一種特殊裝置，在航空航天、醫(yī)療、軍事、民生行業(yè)的各個領(lǐng)域中都得到了廣泛應(yīng)用。在對電氣設(shè)備的運行監(jiān)測中的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)傳輸方面、攝像監(jiān)控方面、信息顯示方面以及自動化控制方面，從而有效地保障各種電氣設(shè)備安全穩(wěn)定地運行。

參考文獻(xiàn)：

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［中圖分類號］TM506；TP212

［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］B

［文章編號］1671—4733（2016）02—0011—03

DOI：10.3969/j.issn.1671—4733.2016.02.004

［收稿日期］2016—03—17

［作者簡介］吳曉莉（1981—），女，湖北武漢人，講師，研究方向為電子技術(shù)、電氣控制，電話：15391534625。