電子傳感器在電氣設備監測中的應用

方 玄，熊 偉

（江蘇法爾勝光電科技有限公司，江蘇 江陰 214400）

0 引 言

在電氣設備的設計中必須考慮到各種影響因素，包括溫度、濕度以及振動等，使其能夠滿足電氣設備的使用需求。目前，我國大部分的生產廠家采用的是傳統機械式的檢測方法，這種方式不僅效率低，而且容易造成故障，且不能及時發現，會導致出現很多電氣設備問題，甚至發生危險。而電子傳感器的應用可以有效地解決這些難題，通過將傳感器與微控制器相結合實現了智能化的控制模式，大大降低了成本，也避免了由于人為操作的失誤而產生的重大事故。

1 電氣設備監測系統硬件設計

電氣設備監測系統是一個復雜的系統工程，需要有多種傳感器進行溫度、壓力以及電流等的檢測與控制，其中壓力傳感器如圖1所示。此外，還需考慮到其他的一些問題，比如說，對環境的要求也很高，因此在設計時必須要充分了解各種傳感器的特性和功能，并根據不同的條件選擇合適的器件進行安裝。在設計時要注意到以下幾個方面的內容。首先，應該從實際出發，以滿足人們的生活需求為前提，方便用戶的使用為目的，保證設備的安全可靠，同時也能提高經濟效益[1]。其次是在設計的過程中應盡可能地使整個系統的性能達到最佳，從而減少成本，降低損耗，實現節能減耗。最后為了使電氣設備的監測更加全面完善，還應將監測的數據信息及時地反饋到監控中心，以便于管理人員能夠做出正確的判斷和決策。

圖1 電氣設備中的壓力傳感器

1.1 硬件結構

傳感器中功能傳感器的主要作用是檢測系統中的各種參數，并將其轉換成可用輸出信號的裝置或部件，以滿足不同的要求和目的。其基本組成包括測量的對象、敏感元件、變換器以及控制電路等，因為是將被測的信息通過處理后再傳遞給計算機，所以在實際應用中需要對這些環節進行優化，使之更加完善，從而達到所需的效果。同時也要考慮到傳感器的成本問題，盡量降低其價格，設計時要充分利用現有的條件來實現對數據的收集與存儲。由于環境的變化而引起的溫度、濕度以及振動等因素的改變會直接影響到整個器件的正常運行，進而導致測試結果出現偏差。為了保證測試的準確性及穩定性，必須采用一定的措施來減小這種情況的發生概率，如為提高材料的抗腐蝕性可使用防腐劑，選用合適的元器件，加強對元器件的管理維護[2]。

1.2 數據采集器

數據采集器是一種將傳感器的輸出信號轉換成數字信號的設備，它可以處理采集到的各種信息，然后通過計算機的計算和分析，最終得到所需要的數據結果。在電氣設備監測系統中，數據采集器是非常重要的一個組成部分，它主要由傳感器、控制器、接口電路等組成。在電氣設備監測中使用的傳感器有兩種，一種是光電式的傳感器，另一種是非光式的傳感器。兩種最大的不同是第二種非光式傳感器包括壓阻型和溫度補償型的電平測量法。當電壓變化時，會引起電阻的改變從而導致電流的增大或者減小，這樣就會使得檢測的精度降低。溫差的特性則是因為當溫差的值發生變化時，會使傳感器產生的熱效應。這種類型的溫差的大小與材料的性質以及溫度有關。非光式溫控儀表的優點為具有較高的精確度和穩定性，而且價格低廉，還可利用位移監測器，監測變量變化形式。電力設備中的位移監測器如圖2所示。

圖2 電力設備中的位移傳感器

1.3 電力變壓器的信號

由于變壓器在運行過程中內部會產生大量的熱量和油流，這些熱量和油流的存在使得變壓器的溫度升高，從而導致絕緣性能下降，甚至有可能出現火災事故。為了防止這種情況發生，必須對電力變壓器進行定期檢查和維護，確保其正常工作。在測試時需要注意以下幾個方面：一是要保證電源的可靠性；二是要選擇合適的開關方式，盡量避免使用高壓的；三是要保持供電的安全性；四是在安裝位置上不要將電線放在裸露的地方；五是如果電纜線的長度比較長，則最好采用短路點連接，這樣可以減少導線的損耗，降低線路的負載率。總之，通過上述方法來提高電力設備的安全性能是非常重要的措施，在實際的應用中應根據具體的要求來確定[3]。

2 電子傳感器的系統軟件實現

系統的軟件設計是整個系統的重點所在，它是一個完整的系統軟件開發過程，主要包括以下幾個方面的內容。一是初始化程序。在進行硬件電路的初始化時，首先要對所要采集的信號進行分析，之后再將處理過的數據發送給顯示模塊，最后再把所需的信息發送到單片機中。二是液晶屏的功能及工作原理。在實際的測試中會用到很多的液晶屏，可以將一些電壓的值直接轉換成數字的形式來表示。但是這些都需要通過單片機的內部控制，所以必須有相應的驅動函數才能完成。三是主控芯片的選擇和使用。主控芯片的作用在于對各個部分操作和運行狀態的監控與調節，因此它的性能是否符合要求也是決定電子傳感器的重要的因素[4]。

2.1 系統程序流程

電子傳感器的應用領域非常廣泛，在工業、農業以及醫藥等方面都有涉及。智能化控制在電氣設備監測中可以利用傳感器對電氣設備進行實時監測，并根據檢測結果來判斷是否需要更換新的元件或調整相關的參數。同時還能通過分析采集到的數據信息來預測未來的發展方向，從而為生產提供更多的經濟效益。可視化監控是指將傳感器與計算機結合，實現了人機交互，使其能夠更加方便地完成工作。例如，在一些特殊的環境下，人們都會面臨著各種不同的問題和危險，為了避免出現這種情況，就必須要采用先進的科學技術手段，從而保證電氣設備的安全運行[5]。

2.2 電子傳感器故障診斷算法

通過對傳感器的檢測可以看出，傳感器在電氣設備中的應用主要是對其內部的電路進行監測，然后再將采集到的信息與相應的算法結合，從而得出故障的類型和位置。目前，電子元件的故障診斷方法有很多種，但是大多數的故障診斷都是基于經驗的判斷和主觀的分析結果。這種方式的缺陷就是由于經驗性的影響會使錯誤率大大提高，并且無法準確反映出實際的情況。另外，隨著計算機技術的發展和進步，各種新的硬件、軟件、材料不斷出現，導致了故障的種類也越來越多，而且這些新的問題也會逐漸地增加。最后，在一些復雜的系統中，如高壓開關的控制過程中，如果不采取有效的措施來解決，就可能造成嚴重的后果甚至是災難性的事故發生。所以說，對于電氣設備的安全監控，必須要建立起一個完整的控制系統來保證整個系統的正常運行。

2.3 分析總結

在實際的應用中，需要對傳感器的性能進行不斷改善和優化，從而使傳感器的工作效率得到提高，并且能夠滿足人們的需求和要求。設計的過程中，首先要了解傳感器的基本原理，根據具體情況來選擇合適的材料與結構，然后再確定器件的參數及相關技術指標。對于傳感器的選型，要考慮到其成本，同時還要注意到穩定性，因為可靠性非常重要。其次，它的體積較小，在安裝時要保證它的質量。再次，為了使傳感器的使用壽命更長，必須盡量考慮傳感器的質量，減少更換次數，這樣才能達到經濟性的目的，最后，還應該注重傳感器的靈敏度，只有靈敏度高的儀器才有可能被廣泛地應用與生活[6]。

3 電子傳感器實驗

在進行實驗時，首先要對所設計電路板中的各個元器件參數和工作原理有一定的了解并掌握，然后再根據自己的理解和試驗選擇合適的元器件，并在實際的操作過程中不斷地改進和完善，這樣才能使整個裝置的性能得到提高。在實驗之前，先用萬用表來檢查所選元器件的正負極是否與所選的元件相匹配，如果不相符就需要重新試裝，直到滿足要求為止。當所有的部件都準備完成后，就可以開始測試系統的整體功能。通過萬用表的檢測結果，發現存在的問題已及時解決，從而使整個系統的運行更加穩定，并且能夠正常地運轉下去。

3.1 電氣設備監測系統電路調試

電路的調試主要是為了保證其正常運行，在測試過程中要注意以下幾個方面。一是檢查元器件的焊接是否正確，有沒有出現漏焊和短路等情況，并做好相應的處理措施。二是在進行元器件的安裝時，要嚴格按照設計的要求，以免造成不必要的麻煩。三是在使用前需要對元器件的型號和規格等做一個詳細的了解和校準，避免因為錯誤的操作而導致元件損壞[7]。

3.2 電子傳感器的性能指標

傳感器的性能指標主要包括靈敏度和可靠性。靈敏度是指傳感器的輸出信號與輸入量的比值；可靠程度則是指傳感器的工作能力和使用壽命。在實際的檢測中，由于測試環境的變化以及測量對象的不同等原因，傳感器在應用過程中的穩定性和準確性都會受到影響，因此需要進行定期的維護和保養，以保證穩定運行。

3.3 實驗的注意事項

在測試的過程中要保證傳感器的穩定性和可靠性，使用前應先進行試驗，并對所測的對象進行測量，以確保傳感器的準確性和完整性。為了使所測的對象具有較好的靈敏度，需要對其進行適當調整。檢測時要保持儀器的溫度、濕度等條件，以避免由于外界因素影響而造成的誤差。當被測的對象是一些小物體時，應盡量減少被測的范圍。如果有地方比較差的情況下，應該將被測定的值與標準值做比較，看它們是否一致，這樣就能得到正確的結果。對于不同的環境來說，傳感器也會有不同的反應方式，所以要選擇合適的材料來制作[8-10]。

4 結 論

本文研究的電子傳感器在電氣設備監測中的應用是基于傳統的檢測方法，而現在的傳感器不僅僅局限于單一的功能而是具有多種的智能化應用，包括對溫度和壓力等的測量與控制，還可以對環境溫濕度等參數的變化做出實時監測與反映。對此需要引進先進的傳感器來提高我國的科技水平，從而促進整個行業的快速發展。