傳感器在現(xiàn)代漿紗機在線檢測和信息化中的實際應用

　　紡織是我國國民經(jīng)濟的重要支柱和出口創(chuàng)匯的重要來源，現(xiàn)代織造設備是紡織生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的保障?，F(xiàn)代織造設備集精密機加工、電氣電子、液壓、氣動、儀表、油浴、中央潤滑、電腦控制于一體，復合多學科科技發(fā)展的最新成果。漿紗工序是紡織廠的心臟，“漿紗一分鐘，布機一個班”，國外也有好的紗漿，等于布織了一半的說法。然而漿紗機是實現(xiàn)漿紗工藝目標的基礎，作為漿紗機中“神經(jīng)系統(tǒng)”的各種傳感器是實現(xiàn)自動檢測和控制各種工藝目標的首要環(huán)節(jié)，是尖端電子技術在機電一體化的現(xiàn)代紡織領域的具體體現(xiàn)，是現(xiàn)代漿紗機區(qū)別于傳統(tǒng)漿紗機的重要標志?，F(xiàn)代漿紗機的發(fā)展趨勢之一就是自動化（自動檢測與控制）和信息化（數(shù)據(jù)的及時、準確、全面、數(shù)字化、圖形化、網(wǎng)絡化的反饋和處理）。傳感器的使用是現(xiàn)代漿紗機自動化和信息化建設的前提。紡織工程技術人員應當摒棄過去“機械維護與電器維護彼此分離、管理人員、工藝人員與設備維修人員分離”的理念，才能適應新的“機電一體化、工藝與設備相互滲透、相互融合”的新形勢。掌握傳感器這一高新技術在漿紗機上的具體應用能有助于技術人員掌握設備的綜合性能，為設備維護、技術改造和產(chǎn)品升級打下基礎。因而有必要對于傳感器自漿紗機上的具體應用進行探討。

　　1、漿紗機所用傳感器的主要類型及性能評價

　　1．1定義與主要類型

　　根據(jù)國家標準GB7665-87對傳感器定義為：能感受被測量并按照一定的規(guī)律轉換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成。傳感器是一種檢測裝置，并滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求，因而是檢測與自動控制和信息化的前提。新型漿紗機所用傳感器按工作原理：分為電阻（主要有熱敏、濕敏等）、電感、霍爾、超聲波、應變片、光電等傳感器。按被測物理量分：有力、位移、速度、溫度、濕度及角度等傳感器。

　　1．2性能評價

　　傳感器的性能用其靜態(tài)特性和動態(tài)特性衡量，靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度、靈敏度、分辨力和遲滯等。動態(tài)特性常用階躍響應和頻率響應表示。

　　2、傳感器在新型漿紗機的應用

　　傳感器在新型漿紗機上用于經(jīng)軸退繞直徑、回潮率、烘筒與漿槽溫度、各區(qū)張力、各區(qū)伸長率、運行速度、檢測等。

　　2．1鉑熱電阻式溫度傳感器用于溫度檢測與控制

　　2．1．1傳感器的選擇

　　在工業(yè)應用中，溫度的檢測，有熱電偶和熱電阻兩種形式，熱電偶一般適用于測量500℃以上的較高溫度。對于500℃以下的中、低溫度，熱電偶的輸出的熱電勢很小，這對二次儀表的放大器、抗干擾措施等的要求就很高，否則難以實現(xiàn)精確測量；而且在較低溫區(qū)域，冷端溫度的變化所引起的相對誤差也非常突出。所以測量中、低溫度一般使用熱電阻溫度測量儀較為合適。漿紗機的烘筒的烘燥溫度一般低于150℃，漿液溫度小于或等于100℃，故可以采取熱電阻式傳感器。

　　2．1．2熱電阻傳感器的測溫原理與選擇

　　熱電阻是基于電阻的熱效應進行溫度測量的，即電阻體的阻值隨溫度的變化而變化的特性。因此，只要測量出感溫熱電阻的阻值變化，就可以測量出溫度。主要有金屬熱電阻和半導體熱敏電阻兩類。金屬熱電阻的特點是測量準確、穩(wěn)定性好、性能可靠，在工程控制中的應用極其廣泛。

　　電阻值和溫度一般可以采用以下的近似關系式：

　　Rt=Rt0［1+α（t一t0）］

　　式中：Rt為溫度t時阻值；Rt0為溫度t0（通常t0=O℃）時對應電阻值；α為溫度系數(shù)。

　　2．1．3鉑熱電阻傳感器在漿紗機上的應用

　　漿紗機主要采用的是金屬鉑熱電阻傳感器。鄭紡機GA308，SUCKER-S432漿紗機、等漿紗機采用的是Pt-100鉑熱電阻，測量范圍 0～200℃，最大電流20mA，相對于銅電阻，鉑電阻精度高，適用于中性和氧化性介質(zhì)，穩(wěn)定性好，具有一定的非線性，溫度越高電阻變化率越小。

　　鉑熱電阻溫度傳感器檢測并結合控制單元控制漿液溫度、烘燥溫度在工藝范圍之內(nèi)。該傳感器屬熱敏電阻傳感器。

　　2．1．4鉑熱電阻傳感器檢測溫度的方法

　　鉑熱電阻溫度傳感器檢測的烘筒或漿液溫度，經(jīng)過電橋輸出與溫度成比例的電壓信號，通過運算放大器進入A／D轉換器，將電壓模擬信號轉換成數(shù)字信號，經(jīng)過光電隔離器送入微處理器CPU，實際溫度與預定溫度之差經(jīng)CPU按一定規(guī)律運算輸出，經(jīng)光電隔離器、D／A轉換器和驅(qū)動器后形成模擬電流信號；控制單元采用斷開式或位式控制方式，斷開式控制方式由電磁閥控制薄膜閥的啟閉，當溫度低于設定值就打開蒸汽。這種方式對于熱慣量很大的烘筒來說，檢測精度就很差，現(xiàn)已經(jīng)為具有PID調(diào)節(jié)功能的位式控制方式所取代。

　　GA308、卡爾邁耶、津田駒HS20、HS40、祖克S432漿紗機等采用此方式，其特點是可以通過比例閥線性調(diào)節(jié)氣缸閥開度，控制蒸汽流量，即越接近設定值，蒸汽閥門越開越小，反之亦然，以控制溫度，其原理框圖見圖1。

　　2．2超聲波位移傳感器應用于經(jīng)軸退繞直徑檢測

　　保證退繞區(qū)各經(jīng)軸間經(jīng)紗退繞張力一致是漿紗工藝控制的重要內(nèi)容。傳統(tǒng)漿紗機采用千米夾紙條結合經(jīng)軸夾調(diào)節(jié)制動力來控制經(jīng)軸的退繞張力，保證各個經(jīng)軸退繞張力均勻一致，以減少機白回絲，祖克SUCKER-S432新型漿紗機的AB張力調(diào)節(jié)器采用機械張力檢測裝置檢測退繞張力，反饋至氣動比例調(diào)節(jié)閥與設定值比較后，輸出氣壓信號來調(diào)節(jié)退繞張力，仍是一種機械式反饋、控制裝置。

　　鄭紡機的GA301漿紗機采用超聲波傳感器檢測經(jīng)軸的退繞直徑，電腦控制自動調(diào)整制動氣缸的氣壓來保持退繞張力的恒定。超聲波傳感器利用的是超聲波的反射特性進行空間測量和定位。由于測試距離很短，故其衰減性可以忽略不計。

　　2．3測濕傳感器用于回潮率的檢測、反饋

　　漿紗回潮率是衡量漿紗質(zhì)量的重要指標?；爻甭手苯佑绊憹{膜的彈性、漿紗耐磨性、織造開口清晰度、回潮率過高還會導致窄幅長碼布。因而對回潮率的檢測與控制具有至關重要的意義。漿紗機采用濕敏電阻傳感器測試漿紗回潮率。

　　2．3．1測試原理

　　紡織材料的導電性隨含水量而異，回潮率與漿紗電阻符合如下關系：

　　W=A+BlgR

　　式中：W為漿紗回潮率（％）；R為漿紗電阻（MΩ）；A，B為常數(shù)，由纖維的種類、紗線密度決定。

　　由于電阻和回潮率的對數(shù)成比例關系，當回潮率發(fā)生很小變化時，電阻值卻變化很大，因而根據(jù)這種原理設計的測量儀器能達到很高的靈敏度和精度。

　　2．3．2測試方法

　　作為測濕傳感器的測濕電極給漿紗加上一定量的測量電壓，隨回潮率的變化，漿紗電阻發(fā)生變化，通過漿紗的電流也相應變化，變化的電流在控制儀中放大并轉化成電壓信號，與預設的回潮率電壓相比較，然后由控制電路發(fā)出脈沖信號，控制漿紗機升降速（結合霍爾測速發(fā)電機）以控制回潮率。

　　GA301漿紗機采用美國Strandberg公司生產(chǎn)的M601測濕儀；祖克SUCKER-S432漿紗機采用RMSR-7K測濕儀等，均屬于濕敏電阻傳感器。