摘要：紡織是我國國民經濟的重要支柱和出口創匯的重要來源，現代織造設備是紡織生產高產的保障。現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，復合多學科科技發展的成果。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*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。
　　
　　紡織是我國國民經濟的重要支柱和出口創匯的重要來源，現代織造設備是紡織生產高產的保障。現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，復合多學科科技發展的成果。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。然而漿紗機是實現漿紗工藝目標的基礎，作為漿紗機中“神經系統”的各種傳感器是實現自動檢測和控制各種工藝目標的首要環節，是電子技術在機電一體化的現代紡織領域的具體體現，是現代漿紗機區別于傳統漿紗機的重要標志。現代漿紗機的發展趨勢之一就是自動化（自動檢測與控制）和信息化（數據的及時、準確、全面、數字化、圖形化、網絡化的反饋和處理）。傳感器的使用是現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*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特性和動態特性衡量，靜態特性的主要參數有：線性度、靈敏度、分辨力和遲滯等。動態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軸退繞直徑、回潮率、烘筒與漿槽溫度、各區張力、各區伸長率、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，否則難以實現測量；而且在較低溫區域，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。
　　
　　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℃，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，穩定性好，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。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字信號，經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CPU按一定規律運算輸出，經光電隔離器、D／A轉換器和驅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，現已經為具有PID調節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節氣缸閥開度，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軸退繞直徑檢測
　　
　　保證退繞區各經軸間經紗退繞張力一致是漿紗工藝控制的重要內容。傳統漿紗機采用千米夾紙條結合經軸夾調節制動力來控制經軸的退繞張力，保證各個經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張力調節器采用機械張力檢測裝置檢測退繞張力，反饋至氣動比例調節閥與設定值比較后，輸出氣壓信號來調節退繞張力，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軸的退繞直徑，電腦控制自動調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量的重要指標。回潮率直接影響漿膜的彈性、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，由纖維的種類、紗線密度決定。
　　
　　由于電阻和回潮率的對數成比例關系，當回潮率發生很小變化時，電阻值卻變化很大，因而根據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，然后由控制電路發出脈沖信號，控制漿紗機升降速（結合霍爾測速發電機）以控制回潮率。
　　
　　GA301漿紗機采用美國Strandberg公司生產的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電阻應變片式張力傳感器檢測漿紗張力
　　
　　漿紗各區張力是漿紗重要工藝內容，一般漿紗各區張力的控制原則是：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。為實現這一工藝目的，就需要對漿紗個各區進行檢測，這是工藝調節控制的前提。
　　
　　2．4．1應變片張力傳感器的應用
　　
　　應變片式張力傳感器用來檢測漿紗機各區（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*的各區變頻調速器控制個單元電機速度（如鄭紡機GA308，蘇州圣元ASGA368）以調節各區速比以調節張力。
　　
　　卡爾邁耶、津田駒漿紗機采用應變片式壓力傳感器來檢測退繞張力，經紗張力的合力作用于位于檢測輥軸承底部的壓力傳感器，傳感器發出的電流或電壓信號輸入控制系統，控制系統將測量值和設定值進行比較、計算，改變對電控比例閥的控制電流或電壓，調整比例閥的輸出氣壓，使加壓氣缸改變對經軸的制動阻尼，直至測量值與設定值相等。從而保持退繞張力的恒定，這種控制形式由于檢測輥固定，不需擺動，可以減少慣性的影響，靈敏度高于祖克漿紗機。
　　
　　2．4．2電阻應變式傳感器工作原理
　　
　　基于電阻應變效應原理，用金屬電阻絲制作成電阻應變片，將其粘貼在彈性體上。測量時，當彈性體受力變形時，應變片的敏感柵也隨同變形，其電阻值發生相應變化，通過轉換電路轉換為電壓或電流的變化。
　　
　　電阻應變計把機械應變轉換成△R／R后（△R為阻值變化量，R為電阻值）。應變電阻變化一般都很微小，這樣小的電阻變化既難以直接測量，又不便直接處理。因此，必須采用轉換電路，把應變計的△R／R變化轉換成電壓或電流變化。通常采用惠斯登電橋電路實現這種轉換。
　　
　　惠斯登電橋的優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相等或相對兩臂電阻的乘積相等。將應變片作為臂電阻接在電橋電路，當彈性體力變形時，應變片電阻值發生相應變化，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接近開關傳感器及光電編碼器用于漿紗機伸長率檢測和速度檢測
　　
　　伸長率是上漿的重要工藝參數，過高的伸長率將使得漿紗的彈性過多，紗線在織造中抵抗反復負荷的能力下降，造成織造時斷頭率增加。
　　
　　伸長率的檢測可以采用接近開關式傳感器或光電編碼器。
　　
　　2．5．1接近開關傳感器用于漿紗伸長率檢測
　　
　　在各類開關中，有一種對接近它物件有“感知”能力的元件即：位移傳感器。利用位移傳感器對接近物體的敏感特性達到控制開關通或斷的目的，這就是接近開關。如果被檢測物體是按一定的時間間隔（如磁性齒輪）逐個移向接近開關，又逐個地離開，這樣不斷地重復（不同的接近開關，對檢測對象的響應能力是不同的。這種響應特性被稱為“響應頻率”），就會產生連續的脈沖信號。祖克SUCKER-S432漿紗機采用的是這種傳感器檢測伸長率。
　　
　　其檢測方法是：在機后的引紗輥的加壓輥后和車頭的拖引輥的加壓輥頭端均裝有磁性齒輪，磁性齒輪在接近開關處回轉時產生脈沖信號，根據機前機后的脈沖數之差，再轉換成線速度的差異，并計算如下：　　
　　式中：S為伸長率；VB為機前線速度；VA為機后線速度。
　　
　　2．5．2光電編碼器用于漿紗伸長率檢測
　　
　　光電編碼器是一種角度（角速度）檢測裝置，它將輸入給軸的角度量，利用光電轉換原理轉換成相應的電脈沖或數字量，典型的光電編碼器由碼盤（Disk，見圖3）、檢測光柵（Mask）、光電轉換電路（包括光源、光敏器件、信號轉換電路）、機械部件等組成。　　
　　賬光電編碼器的分辨率是用編碼器軸轉動一周所產生輸出信號基本周期數來表示的，即脈沖數／轉（PPR）。碼盤上的透光縫隙的數目就等于編碼器的分辨率，碼盤上刻的縫隙越多，編碼器的分辨率就越高。伸長率的測量通常選用分辨率為2500PPR的編碼器。光電編碼器具有體積小，精度高，工作可靠，接口數字化等優點。為在漿紗機上測試分區伸長率，須完成多點測試紗速、測量車速及計算伸長率的任務。紗速測定采用光電碼盤作傳感器，將其安裝在經軸、引紗輥及牽引輥等處。這種傳感器配上自身的遮光輪可以準確地測定前后被測軸（即后引紗輥和前拖引輥）的轉速。根據各自直徑計算出線速度或長度之差，方法同上。
　　
　　2．5．3運行速度測定
　　
　　運行速度是漿紗機的重要工技術參數，它直接影響和決定漿紗回潮率、壓漿輥（尤其是線性加壓的第二壓漿輥）的壓漿力、漿紗質量、效率和能耗（蒸汽和用電量）等，因而速度的檢測、反饋、控制尤為重要。
　　
　　現代漿紗機采用接近開關式角度傳感器由于計長，在漿紗機車頭加壓測長輥上安裝著磁性齒輪，與其相對安裝著脈沖傳感器，磁性齒輪每轉一齒，產生一個脈沖信號，測根據測長輥的周長和脈沖信號數，計算出單位時間內的長度，即線速度。
　　
　　2．6霍爾測速發電機用作校正元件自動調節轉速系統
　　
　　測速發電機是一種測量轉速的信號元件，它將輸入的機械轉速變換成為電壓信號輸出。其輸出電壓與轉速成正比，并保持穩定。主要要求：剩余電壓（轉速為零時的輸出電壓）要小；輸出電壓的極性或相位能反映被測對象的轉向；轉動慣量小，以保證反應迅速；靈敏度高，即輸出電壓對轉速的變化反應靈敏。
　　
　　祖克SUCKER漿紗機的傳動系統為直流電機式，主機調速結構原理如圖4所示。
　　圖4中內環是電流環，主要是為了改善系統的動態特性，在啟動時保持zui大的恒定電流實現快速啟動等。外環是轉速環，構成一個直流電機帶有直流測速反饋的閉環調速系統。直流測速發電機測得速度值，通過速度反饋環節與設定值比較，進行負反饋以校正轉速。
　　
　　鄭紡機GA301采用變頻調速的傳動系統。漿紗過程中，直流測速發電機不斷將電動機的實際轉速轉換成直流電壓信號，該實測值被反饋至比較器與設定值比較，其偏差經A／D轉換被送入單片機，不斷調節控制信號的頻率，使電動機的實際轉速穩定在設定上，以提高調速精度，消除漿紗運行負載變化造成的電動機的轉速變化。
　　
　　3、結語
　　
　　各種電子傳感器是現代漿紗機工藝參數控制的前提條件，是現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變片式傳感器；漿紗伸長率與車速可采用接近開關傳感器和光電編碼器檢測；霍爾測速發電機應用于漿紗機的調速系統。