水温、油压、速度探头感应器的机理及位置实图

摘要：康明斯发电机组主控制面板对发动机运行状态的感知，是通过各种传感器来实现的。我国国家标准GB/T 7665-2005《传感器通用术语》中定义探头（transducer/sensor）：“能感受被检测并按照一定的规律切换成可用输出信号的器件或装置，一般由敏感元件和切换元件结构。”敏感元件（sensing element），指传感器中能直接感受或响应被检测的部分。切换元件（transducing element），指传感器中能将敏感元件感受或响应的被检测转换成适于传输或测定的电信号部分康明斯发电机保养。当输出为规定的标准信号时，则称其为变送器（transmitter）。

      传感器是一种测量装置，能感受到被测量的信息，并能将测定感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、排除、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动测定和自动控制的首要环节。

      由于被测物理量的范围广泛，种类多样，而用于构造感应器的物理状况和物理定律又很多，因此传感器的种类、规格十分繁杂，探头的分类方式很多。感应器分类主用的方式有按被测物理量进行的类型，如能感受外力并转换成可用输出信号的传感器称为力传感器，能感受速度并切换成可用输出信号的传感器称为转速感应器，能感受温度并切换成可用输出号的感应器则称为温度感应器，等等。也可按传感器的作业机理或传感过程中信号切换的原理来类别，如构成型传感器和物性型感应器。所谓构造型传感器（mechanical structnre typetransducer/sensor）是指利用机械构件（如金属膜片等）的变形测量被测量的传感器；所谓物性型探头（physical property type trransducer/sensor）是指利用材料的物理特征及其各种物理、化学效应测量被检测的探头。

      水温传感器的功用是将发动机冷却水温度的变化，转换成热敏电阻阻值的变化。热敏电阻为一种半导体温度感应器，与大多数半导体探头（具有较小的正温度系数）相比，热敏电阻具有较大的负温度系数，且其特点曲线是非线性的。其电阻-温度关系由下式确定：

      发动机水温感应器内部有两个测定部件，一是热敏电阻，二是温度开关。热敏电阻将温度的变化转换成电阻值的变化，而温度开关是当温度高于切换温度（通常为95℃）时，开关闭合，当温度低于转换温度时，开关断开。在自动化发电机组主操作系统中，测量水温的报警量有两个，“高温度警告”量和“高温度报警停机”量，其中“过热度警告”量的信号来源是测定冷却液温度传感器的热敏电阻的变化，“高温度停机报警”量的信号来源是测定冷却液温度传感器的温度开关的状态。水温感应器外壳采用导热性能优良的铜加工而成，内部有热敏电阻R，和温度开关K两个部件，两个部件的一端均与外壳连接，另外一端从接线分别引出，内部机理图如图1所示。水温感应器内部通常采取电阻值变化范围较大的热敏电阻，表1是一种水温传感器热敏电阻的温度-电阻分度表。

      油压感应器的作用是将发动机润滑油道内的压力变化，转换成对应的可变电阻阻值的变化。可变电阻一般选择特殊电阻材料绕制而成的，随着压力的增加，电阻值逐渐增大。发动机油压探头内部有两个测量部件，一是滑动触点式变阻器，二是压力开关。当润滑机构压力变化时，使得传感器内部的柱塞高度发生变化，从而改变滑动触点式变阻器的电刷位置，将压力的变化切换成电阻值的变化。而压力开关是当压力高于转换压力（一般为0.14MPa）时，开关断开，当压力低于切换压力时，开关闭合。在自动化发电机组主操作界面中，检测油压的报警量有两个，“低油压警告”量和“低油压报警停机”量，其中“低油压警告”量的信号来源是测定油压传感器的可变电阻的变化，“低油压报警停机”量的信号来源是测量油压传感器的油压开关的状态。油压感应器外壳采圆柱形封装，内部有可变电阻Rp和油压开关K两个部件，两个部件的一端均与外壳连接，另外一端从接线分别引出，内部机理图如图2所示。油压传感器内部一般采用电阻值变化范围较小的可变电阻，表2是一种油压传感器可变电阻的压力-电阻分度表。

      转速感应器采用无源磁电式速度探头，是一种将被测物理量切换为感应电动势的系统，也称电磁感应式或电动力式感应器。由电磁感应定律可知，当穿过一个线圈的磁通Φ产生变化时，线圈中感应产生的电动势为：

      由上式可知，线圈感应电动势e的大小取决于线圈的匝数和穿过线圈的磁通变化率。而磁通变化率与所施加的磁场强度、磁路磁阻以及线圈相对于磁场的运动速度有关，改变上述任意一个条件，均会导致线圈中产生的感应电动势的变化，从而可得到相应的不同构造形式的磁电式感应器。图3是转速探头的构造图。

      如图4所示，在发动机中，转速感应器的磁头与飞轮齿非常近，当飞轮旋转时，转速传感器磁头与飞轮之间的磁隙发生变化柴油发电机组故障及对策，致使磁头线圈中磁能量也发生变化，在磁头中产生交变的感应电动势，而且飞轮每旋转一个齿，交变感应电动势就发生一个完整的正弦波。当飞轮齿数为x齿时，飞轮转一圈，速度传感器就输出z个正弦波康明斯发电机样本。通过检测转速探头的输出频率，就可计算得到发动机的转速，计算公式如下

为了保证飞轮在高速旋转时，飞轮齿与转速探头磁头之间的磁隙变化明显，在装配传感器时，应将探头磁头接触到飞轮的齿顶后退出1/2～3/4圈，使磁头与飞轮齿顶的间隙约为0.45mm。