轨道交通推动新传感器技术的发展

   2022-12-06 工业品商城175
核心提示:从人类发展的早期开始,风能就被用作一种能源。随着科技的发展,人们开始更准确地利用风能。德国石勒苏益格-荷尔斯泰因州(Schleswig-Holstein)位于北海和波罗的海之间,力士乐公司生产的风力发电机即使在低风速条件下仍能运行。如果风向由西北转北8度,风速计会将感应到的信号传送给控制系统,控制偏航驱动装置将机舱定位在

从人类发展的早期开始,风能就被用作一种能源。随着科技的发展,人们开始更准确地利用风能。

德国石勒苏益格-荷尔斯泰因州(Schleswig-Holstein)位于北海和波罗的海之间,力士乐公司生产的风力发电机即使在低风速条件下仍能运行。如果风向由西北转北8度,风速计会将感应到的信号传送给控制系统,控制偏航驱动装置将机舱定位在合适的位置。风速计包括风速传感器和风向传感器,是随着风力发电行业的发展而发展起来的。一般来说,风速传感器要满足0 ~ 60m/s的测量范围,误差范围在0.5m/s以内,工作环境温度要满足当地的温度条件。风向传感器应足0 ~ 360度的测量范围,精度在2.5度以内,工作环境温度应满足当地温度条件。

中国科学院电工研究所新能源组副研究员李建林表示,“风电行业将推动测量高电压和大电流传感器、振动传感器、温度、湿度、风力测量和压力传感器等产品的应用。”其中,电流传感器在风力发电行业的应用尤为重要,因为它是风力发电机组中变流器必不可少的部件。在一些逆变器中,小型PCB安装电流传感器被广泛使用。这些传感器是变流器闭环控制的一部分,可以保证逆变器的快速响应。当逆变器和发电机的智能功率控制同时使用时,可以保证风机启动后,能在较宽的风速范围内为电网提供持续的功率,直至风机停在较高风速。为了对驱动器进行最优定位,每个转换器中的传感器会连续测量电流,电路控制器的质量和反应时间最终由电流传感器的设计和性能决定。这也是为什么低电流额定值的闭环电流传感器在风电行业得到广泛应用的原因。除了出色的线性度和精度,闭环电流传感器本身还具有高带宽和快速响应时间的优点。

李建林指出,国内电流传感器市场仍有待开发,特别是大电流传感器技术,远远落后于国际水平。由于国内大电流传感器技术相对不成熟,国内大部分风机厂商在采购大电流传感器时都会选择进口产品。由于进口产品的价格往往高于国内产品,这在一定程度上增加了生产成本的压力。但在小电流传感器技术方面,国内技术水平与国际水平差距并不大。

由于国内风电场多位于“三北地区”(华北、东北、西北)和沿海地区,气候相对恶劣,因此风电场对传感器性能的要求更高,尤其是加热功能、抗地震、抗高频电磁干扰、抗极性连接(连接)和风向指针抗冲击和振动等,远远高于一般传感器的性能指标,而潮汐电站还要求传感器具有良好的耐海水腐蚀性能。

李建林告诉记者,传感器在风电行业的应用不仅限于风电行业。就我国电力行业而言,使用传感器的场合很多。压力传感器、温度传感器和流量传感器主要用于发电厂和电站,电压传感器和电流传感器主要用于输变电领域。多为技术水平不高但对可靠性和稳定性要求较高的通用传感器,而技术水平较高的光学传感器在电力行业应用较少。因为电厂和发电厂的传感器一般都是由机组设备的生产厂家来选择的,所以传感器在国内的应用还是比较广泛的。输变电领域则不同。与发电领域相比,由于传感器的一次性投入相对较少,各电网区域在选择品牌时对价格并不是很敏感,而一些相对较新的技术的使用可以提高输变电水平,所以国外品牌的传感器应用广泛。"

随着半导体技术的快速发展,现代城市地铁和轻轨车辆的牵引控制系统和辅助供电系统采用了VVVF调压调频牵引逆变器和CVCF辅助逆变器。与主交流-DC-交流传动机车一样,在上述系统的DC和交流电路中广泛使用电流传感器和电压传感器,以实现整个系统的闭环控制。

然而,城市轨道交通对传感器技术的最大推动在于无线传感器网络技术、红外传感器技术、力传感器、气体传感器、速度传感器、光电传感器技术等新型传感器领域,而不仅仅是电流传感器、电压传感器等传统传感器领域。中铁电气化勘测设计院有限公司副总工程师、高级工程师、国际项目管理专家王叔和指出,“在地铁领域,一些与通风空调相关的有毒气体传感器,如温湿度传感器、CO2传感器、防恐传感器等,需求量和技术含量都很高。在高速动车组领域,对密闭车厢内的氧气监测与供应、地震、速度监测、轴温监测、连接部件松动监测、异物监测等相关传感器的需求很高,而且这些技术还在发展和完善中。防盗传感器,比如高压室碎玻璃、假进入、电缆盗窃传感器,都是非常重要的。”王叔和进一步指出,这些传感器与系统设备和人身安全密切相关。

在城市轨道交通车辆的空调系统中,经常使用传感器和电子温控器来控制温度。温度控制器多采用电子调节器,传感器用于温度检测,一般采用热电偶或热敏电阻作为传感器。在乘客室内,二氧化碳(CO2)的含量会因人的呼吸而增加,达到一定浓度时会影响人的健康。车内乘客携带的物品产生的有害气体也会使车内空气污浊。这时候就需要外界产生新鲜空气,置换车内空气。因此,传感器对气体的准确检测尤为重要。

自2005年1月,美国华盛顿的两个地铁站开始使用一种可以检测化学毒气的传感器,越来越多的地铁站开始使用传感器检测技术来保证轨道交通的安全运行。2008年北京奥运会后,中国许多城市都规定,轨道交通的所有车站都必须强制安装检测爆炸物和有毒有害化学品的传感器。无线传感器网络包括多种传感器,可以检测地震、电磁、温度、湿度、噪声、光强、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向,因此成为轨道交通安全保障系统中的主要传感器技术。

无线传感器网络是当代科学技术的热点和难点之一。无线传感器网络由大量随机分布的传感器节点组成,能够快速形成自适应的网络拓扑结构,实现分布式动态信息的协同感知和处理,形成一个不完整的、有限自治的综合信息系统。是人类的远程神经末梢。上海微系统所攻克了MEMS传感器、芯片、节点、网络、协同处理等多项关键技术和样机。在随机组网、各种分簇组网、网络架构、各种通信系统、虚拟MIMO等方面取得了显著进展。传感器网络盲源分离、多目标协同识别、跟踪定位等领域的一些关键技术处于世界先进水平,并根据国家重大需求得到了一定规模的应用。

 
 
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