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3 討論
3·1 基于探測(cè)器的相對(duì)測(cè)溫靈敏度的考慮
待測(cè)溫度每變化1 K時(shí),號(hào)電平的變化量(本文即P1或P2的變化量)稱(chēng)為系統(tǒng)的溫度靈敏度S[8,9]。即
不失一般性,同時(shí)也為簡(jiǎn)單起見(jiàn),以反射鏡不起作用時(shí)的情況(P1)為例進(jìn)行討論。此時(shí)探測(cè)器輸出的電號(hào)的強(qiáng)度V(T)可寫(xiě)成[8,9]
由式(12)作出的Sr~λT曲線(xiàn)如圖3所示。由圖3可以導(dǎo)出,在λT=2 898μm·K附近,系統(tǒng)正好工作在Sr~λT曲線(xiàn)的峰值區(qū)域。這就是說(shuō),對(duì)PIN硅光電二極管而言,只要待測(cè)溫度不高于T≈2 898/1·1=2 634 K,探測(cè)器的輸出號(hào)就處于靈敏區(qū)域。亦即,只要被測(cè)溫度有小的變動(dòng),就能引起Sr較大的變化。顯見(jiàn),采用PIN硅光電二極管作光接收器件,肯定能滿(mǎn)足測(cè)溫范圍的高溫段對(duì)測(cè)溫靈敏度的要求。
3·2 基于探測(cè)器的溫度分辨率的考慮
據(jù)式(1),在極窄的波段內(nèi),當(dāng)待測(cè)溫度改變?chǔ)時(shí),容易導(dǎo)出系統(tǒng)接收到的輻射能的變化時(shí),才能引起探測(cè)器的響應(yīng)。式中,VS/VN為噪比,在推算系統(tǒng)的溫度分辨率時(shí),取VS/VN=1;Δf為后續(xù)的選頻放大器的帶寬。將式(6)、式(13)、式(14)及式(15)代入式(16)中,并考慮極限情況,可以導(dǎo)出
上式中的ΔT即為探頭的溫度分辨率。
下面進(jìn)行定量分析。對(duì)于實(shí)際的測(cè)量環(huán)境,取大氣的衰減系數(shù)τ0=0·85,光學(xué)系統(tǒng)對(duì)光的總透過(guò)率τλ=0·50,調(diào)制盤(pán)的調(diào)制系數(shù)η=0·80、PIN光電二極管的探測(cè)率D*=5·0×1012cm·Hz1/2·W-1、靈敏元面積A=5 mm×5 mm[10],選頻放大器的帶寬Δf=10Hz,光學(xué)系統(tǒng)的焦距f′=15 cm,通光口徑D=10 cm。為分析上的方便,同時(shí)也不失一般性,取ελ=0·50、Δλ=20 nm代入計(jì)算。在不同的待測(cè)溫度下,由式(17)作出的探測(cè)器的溫度分辨率隨波長(zhǎng)的變化曲線(xiàn),如圖4所示。
由圖4顯見(jiàn):(1)探測(cè)器的溫度分辨率隨系統(tǒng)工作波長(zhǎng)的增加而變高。例如,對(duì)于T=773 K而言,λ=0·60μm時(shí),系統(tǒng)的溫度分辨力ΔT=1·662 K,顯然不符合要求。但當(dāng)λ=0·80μm時(shí),ΔT=0·004 K,顯然符合要求;(2)當(dāng)待測(cè)溫度足夠高時(shí),例如待測(cè)溫度T=923 K,λ≥0·70μm的波長(zhǎng)都能滿(mǎn)足要求。
3·3 基于抑制光路中選擇性吸收氣體吸收影響的考慮
德陽(yáng)中江溫州盾開(kāi)電氣有限公司以高質(zhì)量的產(chǎn)品創(chuàng)行業(yè)品牌，以專(zhuān)業(yè)的技術(shù)和誠(chéng)摯的熱情開(kāi)拓市場(chǎng)，以?xún)?yōu)質(zhì)的 電涌保護(hù)器,信號(hào)隔離器產(chǎn)品，贏得用戶(hù)。 電涌保護(hù)器,信號(hào)隔離器產(chǎn)品遠(yuǎn)銷(xiāo)國(guó)內(nèi)外 國(guó)內(nèi)銷(xiāo)往河北、山東、河南、湖南 、湖北、江蘇省、安徽、浙江省、福建、海南、廣東、四川省、山西、陜西、寧夏、內(nèi)蒙，臺(tái)灣等地。
3.1該控制裝置有效的解決了目前各類(lèi)電動(dòng)閥門(mén)存在的關(guān)不嚴(yán)以及手動(dòng)關(guān)嚴(yán)后電動(dòng)又打不開(kāi)，電動(dòng)閥門(mén)限位開(kāi)關(guān)、過(guò)力矩保護(hù)開(kāi)關(guān)不易調(diào)整，以及電動(dòng)閥門(mén)調(diào)整好后經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行，又出現(xiàn)的關(guān)或開(kāi)位置不理想的問(wèn)題，有效地解決了電動(dòng)閥門(mén)的內(nèi)漏問(wèn)題。
3.2 該控制裝置實(shí)現(xiàn)了型化、模塊化、免維護(hù)的設(shè)計(jì)思想，使得現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試非常簡(jiǎn)單，既可以安裝在電動(dòng)閥門(mén)的配電盤(pán)、抽屜柜中，也可以安裝在電動(dòng)頭的內(nèi)部，通過(guò)手持式的編程器可以直觀地對(duì)電動(dòng)閥門(mén)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，電動(dòng)閥門(mén)調(diào)試好后不需要任何維護(hù)。這不僅適用于電動(dòng)閥門(mén)制造企業(yè)升級(jí)換代產(chǎn)品，而且也適用于對(duì)已投運(yùn)電廠的電動(dòng)閥門(mén)進(jìn)行技術(shù)改造。
3.3該控制裝置具有完善的各種保護(hù)功能，當(dāng)電機(jī)發(fā)生短路、過(guò)載、過(guò)力矩、過(guò)熱、過(guò)電流、電機(jī)空轉(zhuǎn)等均有完善的保護(hù)，不會(huì)出現(xiàn)電動(dòng)閥門(mén)電機(jī)燒毀的事故，同時(shí)各種故障均有記錄。
3.4該控制裝置徹底擺脫了傳統(tǒng)的被動(dòng)控制方式，采用先進(jìn)的智能化技術(shù)來(lái)模擬過(guò)力矩保護(hù)和限位保護(hù)，取消了需要進(jìn)行復(fù)雜調(diào)整的機(jī)械式力矩開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)。
3.5 該控制裝置具有自學(xué)習(xí)功能，只要經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試確定，模塊內(nèi)部的處理器就自動(dòng)建立了一套適用于該電動(dòng)門(mén)的數(shù)學(xué)模型，處理器根據(jù)電動(dòng)閥門(mén)中電機(jī)電流的變化，分析和判斷閥門(mén)以及電機(jī)的工作運(yùn)行狀態(tài)，并將這些狀態(tài)息與建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行比較分析和運(yùn)算，自動(dòng)地進(jìn)行修正，確保電動(dòng)閥門(mén)開(kāi)、關(guān)的準(zhǔn)確定位。
4 控制裝置的構(gòu)成及控制原理
ZDW-05B型控制裝置主要由定位器模塊MK、電流傳感器U1 、U2和電源開(kāi)關(guān)K1這三部分組成，控制原理如圖一所示。
DCS- K、DCS-G分別是DCS控制系統(tǒng)或其他控制系統(tǒng)發(fā)送來(lái)的開(kāi)和關(guān)的指令接點(diǎn)，電流傳感器U1 、U2將采集到的電機(jī)電流參數(shù)號(hào)輸入到模塊內(nèi)部的處理器中，當(dāng)電機(jī)正常工作時(shí)，模塊內(nèi)部常閉接點(diǎn)(第5、6號(hào)接線(xiàn)端子)閉合，當(dāng)閥門(mén)完全關(guān)閉或開(kāi)展到位時(shí)，以及閥門(mén)出現(xiàn)嚴(yán)重卡塞現(xiàn)象、電動(dòng)機(jī)斷相(任意相斷電)、電機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間超過(guò)設(shè)定值等故障時(shí)，模塊MK能夠檢測(cè)并加以識(shí)別，模塊內(nèi)部的常閉接點(diǎn)斷開(kāi)，切斷交流接觸器CQK或CQG線(xiàn)圈的控制回路，交流接觸器觸點(diǎn)釋放，電機(jī)斷電停止運(yùn)轉(zhuǎn);如交流接觸器發(fā)生觸點(diǎn)粘連現(xiàn)象，電機(jī)會(huì)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，模塊檢測(cè)到此故障后，將在切斷交流接觸器CQK或CQG線(xiàn)圈的控制回路后的0～255秒(默認(rèn)值為2秒)可調(diào)時(shí)間范圍內(nèi)啟動(dòng)模塊內(nèi)部的常開(kāi)觸點(diǎn)(第3、4號(hào)接線(xiàn)端子，保護(hù)接點(diǎn))閉合，使控制電機(jī)的電源開(kāi)關(guān)K1斷開(kāi)，徹底切斷電機(jī)的供電電源。
5 ZDW-05B型智能定位器控制裝置在實(shí)際改造中的應(yīng)用
ZDW- 05B型智能定位器控制裝置實(shí)現(xiàn)了型化、模塊化、免維護(hù)的設(shè)計(jì)思想，對(duì)原有電廠電動(dòng)閥門(mén)的改造非常容易，只是將ZDW-05B型智能定位器模塊(81×53×106毫米)安裝在電動(dòng)閥門(mén)的配電盤(pán)、抽屜柜中或者安裝在電動(dòng)頭內(nèi)部，使用與之配套的手持式編程器，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的調(diào)試即可使用。
實(shí)行電源分組供電，例如：將執(zhí)行電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源與控制電源分開(kāi)，以防止設(shè)備間的干擾。
（5）采用噪聲濾波器也可以有效地抑制交流伺服驅(qū)動(dòng)器對(duì)其它設(shè)備的干擾。該措施對(duì)以上幾種干擾現(xiàn)象都可以有效地抑制。
（6）采用隔離變壓器。考慮到高頻噪聲通過(guò)變壓器主要不是靠初、次級(jí)線(xiàn)圈的互感耦合，而是靠初、次級(jí)寄生電容耦合的，因此隔離變壓器的初、次級(jí)之間均用屏蔽層隔離，減少其分布電容，以提高抵抗共模干擾能力。
（7）采用高抗干擾性能的電源，如利用頻譜均衡法設(shè)計(jì)的高抗干擾電源。這種電源抵抗隨機(jī)干擾非常有效，它能把高尖峰的擾動(dòng)電壓脈沖轉(zhuǎn)換成低電壓峰值（電壓峰值小于TTL電平）的電壓，但干擾脈沖的能量不變，從而可以提高傳感器、儀器儀表的抗干擾能力。
低功耗
產(chǎn)品的功耗是各個(gè)功能單元功耗的總和，只有降低各個(gè)功能單元的功耗才能使得總得功耗降低，增加產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性和壽命。隔離器主要在輸入、輸出、電源、隔離四個(gè)單元進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)。
1、 輸出單元模塊的自適應(yīng)負(fù)載技術(shù)
輸出模塊可以根據(jù)負(fù)載的大小動(dòng)態(tài)調(diào)整輸出模塊的輸出功率，從而減少自身的發(fā)熱。傳統(tǒng)的負(fù)載設(shè)計(jì)是根據(jù)額定負(fù)載的大小設(shè)計(jì)輸出功率，當(dāng)輸出負(fù)載非常小時(shí)，多余的負(fù)載功率就耗散在儀表內(nèi)部，從而時(shí)儀表自身發(fā)熱。假設(shè)一臺(tái)隔離器的輸出負(fù)載設(shè)計(jì)為750歐姆，那么輸出驅(qū)動(dòng)功率一般設(shè)計(jì)為0.5W。如果在實(shí)際應(yīng)用中此隔離器的負(fù)載使用在50歐姆的環(huán)境下，那么就有 0.5W-0.02W = 0.48W的功率轉(zhuǎn)換為儀表自身的發(fā)熱。如果時(shí)多路輸出將產(chǎn)生更多的熱量，而降低輸出模塊的額定功率在實(shí)際應(yīng)用中又難以應(yīng)付市場(chǎng)的復(fù)雜狀況。
2、隔離單元模塊的低功耗改進(jìn)
隔離單元是決定產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)的重要單元。
隔離技術(shù)主要有磁隔離與光隔離兩大類(lèi)。隔離電路形式有直接調(diào)制耦合，反饋調(diào)制耦合等多種形式，具體采用什么形式要根據(jù)產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)而定。總的來(lái)講可以大致分為開(kāi)關(guān)量號(hào)采用光隔離，模擬量號(hào)采用磁隔離的方式。從技術(shù)復(fù)雜程度來(lái)看，磁隔離比光隔離處理技術(shù)復(fù)雜，采用磁隔離技術(shù)，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)技術(shù)指標(biāo)采用合適的設(shè)計(jì)方案，隔離的線(xiàn)性、精度可以根據(jù)產(chǎn)品的要求靈活控制。而光隔離的線(xiàn)性、精度只能依賴(lài)器件廠家提供的技術(shù)指標(biāo)，設(shè)計(jì)人員可以調(diào)整的方式很少，也不可能超過(guò)廠家提供的技術(shù)指標(biāo)。由于功耗大，光電隔離也不能實(shí)現(xiàn)無(wú)源隔離。磁隔離模式有電流互感模式、電流互感反饋模式、電壓互感模式、電壓互感反饋模式、電流互感功率補(bǔ)償模式等，電流互感功率補(bǔ)償模式是相對(duì)來(lái)說(shuō)功耗低的模式。
3、電源模塊
電源的技術(shù)指標(biāo)是基礎(chǔ)，決定產(chǎn)品的性能。流行的電源拓?fù)湫问诫m然非常多，也很成熟。
優(yōu)越性
在各個(gè)過(guò)程環(huán)路中使用號(hào)隔離辦法可以用DCS或PLC等隔離卡件或者現(xiàn)場(chǎng)帶隔離的變送器（部分設(shè)備可以做到），也可以使用號(hào)隔離器來(lái)實(shí)現(xiàn)。比較起來(lái)，用號(hào)隔離器有以下優(yōu)點(diǎn)：
● 絕大部分情況，采用號(hào)隔離器+非隔離卡件比采用隔離卡件便宜。
● 號(hào)隔離器比隔離卡件在隔離能力、抗電磁干擾等方面性能更加優(yōu)越。
● 號(hào)隔離器應(yīng)用靈活，而且它還有型號(hào)轉(zhuǎn)換和 號(hào)分配功能，使用起來(lái)更加方便。
● 號(hào)隔離器通常有單通道、雙通道、一入二出等通道形式，通道間相互完全獨(dú)立，構(gòu)成系統(tǒng)的配置、日常維護(hù)更加方便。
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