紡織是我民經(jīng)濟的重要支柱和出口創(chuàng)匯的重要來源，現(xiàn)代織造設(shè)備是紡織生產(chǎn)高產(chǎn)的保障?，F(xiàn)代織造設(shè)備集精密機加工、電氣電子、液壓、氣動、儀表、油浴、*潤滑、電腦控制于體，復(fù)合多學(xué)科科技發(fā)展的成果。漿紗工序是紡織廠的心臟，“漿紗分鐘，布機個班”，外也有好的紗漿，等于布織了半的說法。然而漿紗機是實現(xiàn)漿紗工藝目標的基礎(chǔ)，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要環(huán)節(jié)，是電子技術(shù)在機電體化的現(xiàn)代紡織領(lǐng)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)展趨勢之就是自動化（自動檢測與控制）和信息化（據(jù)的及時、準確、全面、字化、圖形化、網(wǎng)絡(luò)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(shè)的前提。紡織工程技術(shù)人員應(yīng)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(shè)備維修人員分離”的理念，才能適應(yīng)新的“機電體化、工藝與設(shè)備相互滲透、相互融合”的新形勢。掌握傳感器這高新技術(shù)在漿紗機上的具體應(yīng)用能有助于技術(shù)人員掌握設(shè)備的綜合性能，為設(shè)備維護、技術(shù)改造和產(chǎn)品升打下基礎(chǔ)。因而有必要對于傳感器自漿紗機上的具體應(yīng)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)家標準GB7665-87對傳感器定義為：能感受被測量并按照定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。傳感器是種檢測裝置，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(yīng)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(yīng)和頻率響應(yīng)表示。

2、傳感器在新型漿紗機的應(yīng)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(yīng)用中，溫度的檢測，有熱電偶和熱電阻兩種形式，熱電偶般適用于測量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)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(yīng)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(dǎo)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(yīng)用其廣泛。

電阻值和溫度般可以采用以下的近似關(guān)系式：

Rt=Rt0［1+α（tt0）］

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

2．1．3鉑熱電阻傳感器在漿紗機上的應(yīng)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℃，zui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(jié)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(zhuǎn)換器，將電壓模擬信號轉(zhuǎn)換成字信號，經(jīng)過光電隔離器送入微處理器CPU，實際溫度與預(yù)定溫度之差經(jīng)CPU按定規(guī)律運算輸出，經(jīng)光電隔離器、D／A轉(zhuǎn)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(shè)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(shè)定值，蒸汽閥門越開越小，反之亦然，以控制溫度。

2．2超聲波位移傳感器應(yīng)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(jié)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，反饋氣動比例調(diào)節(jié)閥與設(shè)定值比較后，輸出氣壓信號來調(diào)節(jié)退繞張力，仍是種機械式反饋、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(dǎo)致窄幅長碼布。因而對回潮率的檢測與控制具有關(guān)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(dǎo)電性隨含水量而異，回潮率與漿紗電阻符合如下關(guān)系：

W=A+BlgR

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

由于電阻和回潮率的對成比例關(guān)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(shè)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給漿紗加上定量的測量電壓，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(yīng)變化，變化的電流在控制儀中放大并轉(zhuǎn)化成電壓信號，與預(yù)設(shè)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(jié)合霍爾測速發(fā)電機）以控制回潮率。

GA301漿紗機采用美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。

2．4電阻應(yīng)變片式張力傳感器檢測漿紗張力

漿紗各區(qū)張力是漿紗重要工藝內(nèi)容，般漿紗各區(qū)張力的控制原則是：小退繞張力、微漿槽張力、勻烘燥張力、中分絞張力、大卷繞張力。為實現(xiàn)這工藝目的，就需要對漿紗個各區(qū)進行檢測，這是工藝調(diào)節(jié)控制的前提。

2．4．1應(yīng)變片張力傳感器的應(yīng)用

應(yīng)變片式張力傳感器用來檢測漿紗機各區(qū)（漿槽、烘燥、分絞及卷繞）的張力大小，并采用雙曲線鐵炮（如祖克SUCKER-S432漿紗機）、雙曲線鐵炮+XP1（如中國臺灣大雅TAYA500、鄭紡機GA301漿紗機等）以及較為的各區(qū)變頻調(diào)速器控制個單元電機速度（如鄭紡機GA308，蘇州圣元 ASGA368）以調(diào)節(jié)各區(qū)速比以調(diào)節(jié)張力。

卡爾邁耶、津田駒漿紗機采用應(yīng)變片式壓力傳感器來檢測退繞張力，經(jīng)紗張力的合力作用于位于檢測輥軸承底部的壓力傳感器，傳感器發(fā)出的電流或電壓信號輸入控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)將測量值和設(shè)定值進行比較、計算，改變對電控比例閥的控制電流或電壓，調(diào)整比例閥的輸出氣壓，使加壓氣缸改變對經(jīng)軸的制動阻尼，直測量值與設(shè)定值相等。從而保持退繞張力的恒定，這種控制形式由于檢測輥固定，需擺動，可以減少慣性的影響，靈敏度高于祖克漿紗機。

2．4．2電阻應(yīng)變式傳感器工作原理

基于電阻應(yīng)變效應(yīng)原理，用金屬電阻絲制作成電阻應(yīng)變片，將其粘貼在彈性體上。測量時，當彈性體受力變形時，應(yīng)變片的敏感柵也隨同變形，其電阻值發(fā)生相應(yīng)變化，通過轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化。

電阻應(yīng)變計把機械應(yīng)變轉(zhuǎn)換成△R／R后（△R為阻值變化量，R為電阻值）。應(yīng)變電阻變化般都很微小，這樣小的電阻變化既難以直接測量，又便直接處理。因此，必須采用轉(zhuǎn)換電路，把應(yīng)變計的△R／R變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流變化。通常采用惠斯登電橋電路實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。

惠斯登電橋的優(yōu)點是抑制溫度變化的影響、抑制干擾、補償方便等。電橋如圖2所示，U0為供橋電源電壓，R1，R2，R3，R4為橋臂，Usc為電橋輸出電壓。 Usc=0時電橋平衡，則平衡條件為：R1／R2=R4／R3或R1R3=R2R4這說明要使電橋平衡，其相鄰兩臂電阻的比值應(yīng)相等或相對兩臂電阻的乘積相等。將應(yīng)變片作為臂電阻接在電橋電路，當彈性體力變形時，應(yīng)變片電阻值發(fā)生相應(yīng)變化，使電橋失去平衡，Usc≠0，電橋輸出電壓值與傳感器受力成正比。

2．4電阻應(yīng)變片式張力傳感器檢測漿紗張力

漿紗各區(qū)張力是漿紗重要工藝內(nèi)容，般漿紗各區(qū)張力的控制原則是：小退繞張力、微漿槽張力、勻烘燥張力、中分絞張力、大卷繞張力。為實現(xiàn)這工藝目的，就需要對漿紗個各區(qū)進行檢測，這是工藝調(diào)節(jié)控制的前提。

2．4．1應(yīng)變片張力傳感器的應(yīng)用

應(yīng)變片式張力傳感器用來檢測漿紗機各區(qū)（漿槽、烘燥、分絞及卷繞）的張力大小，并采用雙曲線鐵炮（如祖克SUCKER-S432漿紗機）、雙曲線鐵炮+XP1（如中國臺灣大雅TAYA500、鄭紡機GA301漿紗機等）以及較為的各區(qū)變頻調(diào)速器控制個單元電機速度（如鄭紡機GA308，蘇州圣元 ASGA368）以調(diào)節(jié)各區(qū)速比以調(diào)節(jié)張力。

卡爾邁耶、津田駒漿紗機采用應(yīng)變片式壓力傳感器來檢測退繞張力，經(jīng)紗張力的合力作用于位于檢測輥軸承底部的壓力傳感器，傳感器發(fā)出的電流或電壓信號輸入控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)將測量值和設(shè)定值進行比較、計算，改變對電控比例閥的控制電流或電壓，調(diào)整比例閥的輸出氣壓，使加壓氣缸改變對經(jīng)軸的制動阻尼，直測量值與設(shè)定值相等。從而保持退繞張力的恒定，這種控制形式由于檢測輥固定，需擺動，可以減少慣性的影響，靈敏度高于祖克漿紗機。

2．4．2電阻應(yīng)變式傳感器工作原理

基于電阻應(yīng)變效應(yīng)原理，用金屬電阻絲制作成電阻應(yīng)變片，將其粘貼在彈性體上。測量時，當彈性體受力變形時，應(yīng)變片的敏感柵也隨同變形，其電阻值發(fā)生相應(yīng)變化，通過轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化。

電阻應(yīng)變計把機械應(yīng)變轉(zhuǎn)換成△R／R后（△R為阻值變化量，R為電阻值）。應(yīng)變電阻變化般都很微小，這樣小的電阻變化既難以直接測量，又便直接處理。因此，必須采用轉(zhuǎn)換電路，把應(yīng)變計的△R／R變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流變化。通常采用惠斯登電橋電路實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。

惠斯登電橋的優(yōu)點是抑制溫度變化的影響、抑制干擾、補償方便等。電橋如圖2所示，U0為供橋電源電壓，R1，R2，R3，R4為橋臂，Usc為電橋輸出電壓。 Usc=0時電橋平衡，則平衡條件為：R1／R2=R4／R3或R1R3=R2R4這說明要使電橋平衡，其相鄰兩臂電阻的比值應(yīng)相等或相對兩臂電阻的乘積相等。將應(yīng)變片作為臂電阻接在電橋電路，當彈性體力變形時，應(yīng)變片電阻值發(fā)生相應(yīng)變化，使電橋失去平衡，Usc≠0，電橋輸出電壓值與傳感器受力成正比。

2．5．2光電編碼器用于漿紗伸長率檢測

光電編碼器是種角度（角速度）檢測裝置，它將輸入給軸的角度量，利用光電轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖或字量，典型的光電編碼器由碼盤、檢測光柵（Mask）、光電轉(zhuǎn)換電路（包括光源、光敏器件、信號轉(zhuǎn)換電路）、機械部件等組成。

2．5．2光電編碼器用于漿紗伸長率檢測

光電編碼器是種角度（角速度）檢測裝置，它將輸入給軸的角度量，利用光電轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖或字量，典型的光電編碼器由碼盤（Disk，見圖3）、檢測光柵（Mask）、光電轉(zhuǎn)換電路（包括光源、光敏器件、信號轉(zhuǎn)換電路）、機械部件等組成。

內(nèi)環(huán)是電流環(huán)，主要是為了改善系統(tǒng)的動態(tài)特性，在啟動時保持zui大的恒定電流實現(xiàn)快速啟動等。外環(huán)是轉(zhuǎn)速環(huán)，構(gòu)成個直流電機帶有直流測速反饋的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。直流測速發(fā)電機測得速度值，通過速度反饋環(huán)節(jié)與設(shè)定值比較，進行負反饋以校正轉(zhuǎn)速。

鄭紡機GA301采用變頻調(diào)速的傳動系統(tǒng)。漿紗過程中，直流測速發(fā)電機斷將電動機的實際轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成直流電壓信號，該實測值被反饋比較器與設(shè)定值比較，其偏差經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換被送入單片機，斷調(diào)節(jié)控制信號的頻率，使電動機的實際轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在設(shè)定上，以提高調(diào)速精度，消除漿紗運行負載變化造成的電動機的轉(zhuǎn)速變化。

3、結(jié)語

各種電子傳感器是現(xiàn)代漿紗機工藝參控制的前提條件，是現(xiàn)代漿紗機的重要標志。

漿紗機的烘燥溫度采用鉑熱電阻式溫度傳感器檢測；經(jīng)軸退繞直徑檢測采用超聲波位移傳感器；回潮率的檢測采用濕敏電阻傳感器；漿紗張力測定采用電阻應(yīng)變片式傳感器；漿紗伸長率與車速可采用接近開關(guān)傳感器和光電編碼器檢測；霍爾測速發(fā)電機應(yīng)用于漿紗機的調(diào)速系統(tǒng)。