压力传感器范文

导语：如何才能写好一篇压力传感器，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

1、检测压力的传感器有很多种。

2、最常用的是硅压阻压力传感器，它具有灵敏度高，量程大，品种多，价格适宜的优点。

3、其它的还有陶瓷电容式压力传感器、石英压力传感器、振弦式压力传感器。

4、测液压就用,应变式的就行.这种传器很成熟精度高,在网上随便一查就有了.目前高压的传感器就是德国的还可以,如果达到20MPa以上需要订作作过几个60MPA液压传感器.

（来源：文章屋网 ）

篇2

关键词：MEMS压力传感器；惠斯顿电桥；硅薄膜应力杯；硅压阻式压力传感器；硅电容式压力传感器

DOI：10.3969/j.issn.1005-5517.2009.06.015

本文于2009年3月22日收到。颜重光：高工，上海市传感技术学会理事，从事IC应用方案的设计策划和客户应用技术支持。

MEMS(微机电系统)是指集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统。

MEMS压力传感器可以用类似集成电路(IC)设计技术和制造工艺，进行高精度、低成本的大批量生产，从而为消费电子和工业过程控制产品用低廉的成本大量使用MEMS传感器打开方便之门。使压力控制变得简单易用和智能化。传统的机械量压力传感器是基于金属弹性体受力变形，由机械量弹性变形到电量转换输出，因此它不可能如MEMS压力传感器那样做得像IC那么微小，成本也远远高于MEMS压力传感器。相对于传统的机械量传感器。MEMS压力传感器的尺寸更小，最大的不超过1cm，使性价比相对于传统“机械”制造技术大幅度提高。

MEMS压力传感器原理

目前的MEMS压力传感器有硅压阻式压力传感器和硅电容式压力传感器，两者都是在硅片上生成的微机电传感器。

硅压阻式压力传感器是采用高精密半导体电阻应变片组成惠斯顿电桥作为力电变换测量电路的。具有较高的测量精度、较低的功耗，极低的成本。惠斯顿电桥的压阻式传感器，如无压力变化，其输出为零，几乎不耗电。其电原理如图1所示。硅压阻式压力传感器其应变片电桥的光刻版本如图2。

MEMS硅压阻式压力传感器采用周边固定的圆形的应力杯硅薄膜内壁，采用MEMS技术直接将四个高，精密半导体应变片刻制在其表面应力最大处，组成惠斯顿测量电桥，作为力电变换测量电路，将压力这个物理量直接变换成电量，其测量精度能达0.01％～0.03％FS。硅压阻式压力传感器结构如图3所示，上下二层是玻璃体，中间是硅片，硅片中部做成一应力杯，其应力硅薄膜上部有一真空腔，使之成为一个典型的绝压压力传感器。应力硅薄膜与真空腔接触这一面经光刻生成如图2的电阻应变片电桥电路。当外面的压力经引压腔进入传感器应力杯中，应力硅薄膜会因受外力作用而微微向上鼓起，发生弹性变形，四个电阻应变片因此而发生电阻变化，破坏原先的惠斯顿电桥电路平衡，产生电桥输出与压力成正比的电压信号。图4是封装如IC的硅压阻式压力传感器实物照片。

电容式压力传感器利用MEMS技术在硅片上制造出横隔栅状。上下二根横隔栅成为一组电容式压力传感器，上横隔栅受压力作用向下位移。改变了上下二根横隔栅的间距，也就改变了板间电容最的大小，即压力=电容量(图5)。电容式压力传感器宴物如图6。

MEMS压力传感器的应用

MEMS压力传感器广泛应用于汽车电子：如TPMS(轮胎压力监测系统)、发动机机油压力传感器、汽车刹车系统空气压力传感器、汽车发动机进气歧管压力传感器(TMAP)、柴油机共轨压力传感器；消费电子，如胎压计、血压计、橱用秤、健康秤，洗衣机、洗碗机、电冰箱、微波炉、烤箱、吸尘器用压力传感器、洗衣机、饮水机、洗碗机、太阳能热水器用液位控制压力传感器；工业电子，如数字压力表、数字流量表、工业配料称重等。

典型的MEMS压力传感器管芯(die)结构和电原理如图7所示，左是电原理图，即由电阻应变片组成的惠斯顿电桥，右是管芯内部结构图。典型的MEMS压力传感器管芯可以用来生产各种压力传感器产品，如图8所示。MEMs压力传感器管芯可以与仪表放大器和ADC管芯封装在一个封装内(MCM)，使产品设计师很容易使用这个高度集成的产品设计最终产品。

MEMS压力传感器Die的设计、生产、销售链

MEMS压力传感器Die的设计、生产、销售链如图9所示。目前IC的4英寸圆晶片生产线的大多数工艺可为MEMS生产所用；但需增加双面光刻机、湿法腐蚀台和键合机三项MEMS特有工艺设备。压力传感器产品生产厂商需要增加价格不菲的标准压力检测设备。

对于MEMS压力传感器生产厂家来说，开拓汽车电子、消费电子领域的销售经验和渠道是十分重要和急需的。特别是汽车电子对MEMS压力传感器的需要量近几年激增，如捷伸电子的年需求量约为200～300万个。

篇3

【关键词】智能压力传感器系统设计

传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

一、结构设计

传感元件位于整个传感器系统之首，被监测的压力量需要通过传感元件转换为电信号才能正确进行处理，因此传感元件的好坏直接影响着传感器系统的准确运行。通常为了更好的得到信息数据会采用固态压阻式压力传感器，这种传感器体积小、精度高、灵敏度高并且具有很高的可靠性。整个固态压阻式压力传感器的核心部分是一块硅膜片，膜片周围由硅环进行固定，而膜片的两边有两个压力腔，一个是低压腔，另一个是高压腔。当膜片的两边因为存在的压力差而变形时，相应的膜片上的各点就会产生应力，从而使电阻阻值发生变化，也就会使电桥失去原有的平衡，输出相应的电压，这个电压也就反映了膜片上的压力差值。同时，在进行电阻的布置时也要根据电阻的特点进行布置，从而使电桥形成全等臂差动电桥，以提高整个压力传感系统的灵敏度。在智能压力传感器的设计中，微处理器是最核心的器件，因此在选择的时候要选择性价比高的、功能较为强大的处理器。智能压力传感器的结构框图，如图1。

二、智能压力传感器设计要点

1.正确进行安装。通常智能压力传感器的损坏都是由于安装位置的不恰当引起的，如果将传感器安装在过小或不规则的孔中，就有可能会造成传感器的震动膜受到冲击而损坏，所以要选择合适的工具加工安装孔，防止传感器在使用过程中的脱落。

2.注意误差及温度补偿。虽然智能压力传感器已经将数据误差缩小到很小了，通常情况下用来避免误差时常采用半桥差动或全桥差动的电路，以进一步缩小误差，提高输出的灵敏度。而同时全桥差动的电路也有温度补偿的作用，可以有效减小温度对于压力传感器的影响，所以得到了更广泛的应用。

三、智能压力传感器的发展方向

（1）向高智能、高精度发展。随着自动化生产技术的不断提高，对于传感器的要求也在不断提高，只有研制出高灵敏度、高精确度、高运行速度的新型压力传感器才能确保生产的高效性。（2）向高可靠性、宽温度范围发展。目前大部分的传感器工作的温度范围都在-20℃～70℃之间，远远不能够满足工业生产的需要，因此，要开发应用温度范围更广的传感器。而传感器的可靠性也直接影响到电子设备的性能，所以研制高可靠性的智能压力传感器将是永久性的方向。（3）向微型化发展。虽然现在的智能传感器应用的软件已经越来越小了，但是传感器控制仪器设备的体积却没有多大变化，只有将仪器的体积缩小，才能真正实现高效、广泛利用，这就要求生产企业开发使用新材料和新的生产加工技术，以实现设备的微型化，当然目前所使用硅材料制作的传感器体积已经很小了，但却并不能就此放弃对更多材料应用的探索。（4）高智能化。现在的智能压力传感器已经将普通传感器检测信息的功能和微处理器的信息处理功能很好的结合在了一起，但就目前形势看来应用并不广泛，所以，应该进一步探讨更多的生产技术，提高设备的智能系统，降低设备的生产成本，从而真正促进智能压力传感器的应用普及。

四、结语

智能压力传感器系统相比起普通压力传感器来说有结构简单、体积小、性能稳定、可靠性高等诸多优点，也有很高的性价比。我国智能压力传感器的应用和设计并不完善，需要投入更多的精力去进行探索，只要我们敢于尝试、敢于探索，一定能发现更加利于生产的智能压力传感器系统，以推动我国工业的发展。

参考文献

[1]王泉.智能压力传感的研究与设计[J].电子质量，2009（2）

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关键词 压力传感器；温度漂移；温度补偿

中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）10-0038-02

压力传感器的输出结果精度容易受到多种因素的影响，其中，唯独是影响传感器输出精度的最主要因素。目前，国内经常使用硬件补偿和软件补偿两类方法对压力传感器进行温度补偿。硬件补偿方法调试难度较高、精度低、通用性也较差，在实际工程中应用时，难以去得较好的效果；而软件补偿方法有效弥补了硬件补偿的缺点，其中BP神经网络补偿在实际工程中运用十分广泛，但是典型BP神经网络补偿法虽然精确度高，但是整个流程过于复杂、整个过程耗时较长，因此，本文提出了一种基于主成分分析的BP神经网络补偿方法，希望对提高补偿效率和准确性起到一定的作用。

1 典型BP神经网络补偿原理分析

BP神经网络是目前研究中应用范围最广的神经网络模型之一，BP神经网络术语单向传输网络结构，整个信息传输的过程呈现出高度的非线性特点。典型的BP神经网络结构包括输入层、隐含层和输出层3层结构。通常情况下BP神经网络只有这3层结构，这主要是由于单隐层的BP神经网络既可以完成从任意n维到m维的映射。其典型结构如下图所示。

BP神经网络结构模型

BP算法设计到了信息的正向传播以及误差的反向传播，信息首先从输入层传入，然后经过隐含层的处理传入输出层，最终输出的信息可以用下面的形式进行表示：

其中：、分别代表了隐含层及输出层的权值；

n0、n1分别对应了输入节点数及隐含层节点数。

输出层神经元的激励函数f1通常呈现出线性特点；而隐含层神经元的激励函数f2通常采用如下所示的形式在（0，1）的S型函数中进行输出：

由于BP神经网络隐含层采用的传递函数为对数S型曲线，其输出范围在（0，1）之间。为了避免节点在短时间之内饱和而无法继续进行训练，需要在训练开始之前利用下面公式对样本数据进行预处理：

，

其中：Ui、Pi均为训练数据的标定值；Uimin、Uimax分别表示输出电压的标定极值（最小和最大）；Pimin、Pimax分别表示压力的标定极值（最小和最大）。

当目标矢量为T，信息通过正向传递，可以得到误差函数，具体如下所示：

如果输出结果无法达到要求的误差范围，则返回误差信号并按照一定的权值对公式中的各层权值进行修正，直到输出结果达到期望值。

在利用典型BP神经网络进行压力传感器温度补偿的过程中，算法过于复杂，而且非常耗时，因此，需要对其进行改进，以提高补偿效率。

2 BP神经网络法的改进

2.1 改进原理

基于典型的BP神经网络，利用以下方法进行改进。

1）利用小波神经网络的思想对神经元的激励函数进行改进，从而实现小波特性与BP神经网络自学功能的充分结合，提高激励函数的逼近能力。以Morlet函数作为小波函数的母函数，可以降低不同层面神经元之间的影响，提高网络的收敛速度。以Morlet函数作母函数的小波函数属于幅值小波，其信号中包含了复值和相关信息，改进后的函数具体如下所示：

在本次研究中，我们选取了R个输入样本和N个输出节点，则可以利用下面的公式对第l个样本的第n个节点的输入进行表示：

其中：K表示神经网络隐含层的单元数量；M表示神经网络输入层的单元数量；ωn，k表示神经网络隐含层第k单元与输出层第n单元的连接权值；ak-小波伸缩因子；bk-平移因子；Sl（xm）―输入信号。

2）在计算过程中通过，附加动量法的应用可以有效改实现梯度方向的平滑过渡，使得计算结果更具稳定性。该方法以BP法为基础对权值进行调节，具体公式如下：

其中：t表示样本的训练次数；η表示学习速率；σ表示动量因子；σΔωki（t）表示附加动量项，它能够有效降低不同神经元之间的影响，提高网络的收敛速度。

2.2 主成分BP神经网络算法的实现

步骤1：按照典型BP神经网络数据预处理方法对样本数据进行预处理。

步骤2：利用主成分分析法对预处理后的样本数据进行分析，降低输入向量之间的影响，使各个输入变量的协同方差趋于统一，从而使各权值具有相同的收敛速度，并以此确定神经网络的输入节点。

步骤3：对神经网络进行初始化，并对其中的部分关键变量进行设置。

步骤4：为神经网络选取一组学习样本，以输入节点作为网络的输入向量，并输入期望fn，l，n=1，2，…，N；l=1，2，…，R。

步骤5：利用输入的网络参数计算网络的实时输出能力，当输出误差在允许范围之内时，停止训练；而当输出误差超过允许范围 ，则将误差信息进行反向传播，使权值沿误差函数的负梯度方向发生变化，然后利用梯度下降法计算出变化后的网络参数，然后再重复进行第4步的操作。

步骤6：BP神经网络在训练合格之后，对其进行样本补偿。

步骤7：对补偿后的样本进行反标准化处理，然后与实测数据进行误差比较，判断出网络改进之后的变化。

2.3 压力传感器温度补偿

根据前文提供的BP神经网络算法实现步骤，可以利用Matlab编程语言来实现。在实现该算法之后，我们通过在压力传感器量程范围内确定n个压力标定点，同时确定m个温度标定点。标准值发生器会根据每个标定点的信息产生对应的标定输入值。然后输入样本数据，样本数据按照目标值要求的±20%范围进行选择，然后以误差目标小于10-3进行训练，当达到误差目标之后，网络的收敛速度得到有效的提升。

3 结论

通过研究结果发现，利用主成分分析法对信息进行补偿之后，再利用BP神经网络对这些信息进行训练，其学习速度相对直接利用BP神经网络进行训练更高。同时，通过改进典型的BP神经网络，利用小波函数作为激励函数，并应用动量附加发对网络敏感性进行控制，可以有效避免网络发生局部极小问题。通过基于主成分的BP神经网络温度补偿方法可以使压力传感器受环境温度变化而发生的误差问题得到高效、精确的解决。

参考文献

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[关键词]钎焊；多层金属镀覆；芯片封接；压阻式压力传感器；低应力结构

中图分类号：S951.4+3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）17-0375-01

1 引言

鹤枋窖沽Υ感器是目前应用最为广泛的一种压力传感器，具有体积小、重量轻、工作可靠、灵敏度高等特点，广泛应用在军事、石油、化工、汽车等各个领域，通过压阻效应将压力信号转变成电信号，从而实现压力的测量和自动控制的目的。压阻式压力传感器由压力敏感芯片、管座、波纹膜片等零部件组成，压力敏感芯片一般通过硅酮类胶与管座连接，由于硅酮类胶的强度较弱，在测量负压的情况下，敏感芯片受到拉力的作用，芯片易从管座上脱离或发生内部传压液体泄漏的现象，可靠性低，易出现故障。若敏感芯片采用强度较高的胶结剂粘接固定，由于线胀系数差别较大，在环境温度变化较大时易出现胶结面分离、开裂等现象，导致故障的发生。

根据压阻式压力传感器固片结构和封接界面的受力状态，敏感芯片封接时，其封接界面不仅要有足够抗拉伸强度、较好的密封性，保证传感器的测压功能，同时，还要有较小的封接应力，减小封接对敏感芯片性能和稳定性的影响。

开展压阻式压力传感器硬封接技术的研究，采用钎焊实现压力敏感芯片与基体的密封刚性连接代替原有的胶结固定，满足压阻式压力传感器在负压测量时的特殊要求，提高产品的可靠性，是非常必要的。

本文主要是解决现有的压阻式压力传感器封装敏感芯片的方法易使芯片从管座上脱离而发生故障的问题，提供一种压阻式压力传感器敏感芯片气密性硬封接方法。

2 硬封接原理

根据压阻式负压压力传感器固片结构和封接界面的受力状态，敏感芯片封接时，其封接界面不仅要有足够抗拉伸强度、较好的密封性，保证传感器的测压功能，同时，还要有较小的封接应力，减小封接对敏感芯片性能和稳定性的影响。采用钎焊固片的方式实现压力敏感芯片与基体的密封刚性连接，代替原有的胶结固定，可以提高产品的可靠性。敏感芯片钎焊封接结构示意图如图1所示。

3 钎焊封接结构

采用钎焊硬连接固片时，由于连接强度较高，钎焊连接的敏感芯片玻璃底座与管座壳体（不锈钢）材料的线膨胀系数差别较大，钎焊完成后会产生较大的焊接应力失配，影响敏感芯片的输出稳定性，必须采取隔离钎焊焊接应力的措施。为减少焊接应力对芯片性能的影响，也为了避免钎焊过程时不锈钢管座上的镀金电极引线键合端面受到沾污、降低引线键合的可焊性和强度，采用了在敏感芯片与管座之间增加钎焊转接件进行过渡的方法，即避免了敏感芯片与不锈钢管座直接钎焊封接应力大的问题，又可以保证不锈钢密封界面的气密性和耐压强度，转接件的材料使用可伐合金。为了增加钎焊时的浸润性和可焊性，可以在转接件的钎焊表面制备镀金过渡层。

由于芯片钎焊面积小，在芯片钎焊固片时，若固片位置发生较大偏差，将影响钎焊的强度和密封性，影响产品的可靠性，而且在样品传感器的组装时，各部分之间的间隙很小，若芯片的位置偏移较大，会影响到整体的组装，导致产品的成品率的下降。为此，在本项目中采取了敏感芯片钎焊定位的技术途径解决这一问题。

为此，在钎焊转接件上设计加工带孔的定位凸台，该凸台与敏感芯片导压孔相配合，从而达到芯片在转接件上准确定位的目的。在芯片的中心通气孔处设计此凸台结构，能有效的防治钎焊焊料熔化时流淌进入转接件或芯片的通气孔中，保证芯片的通气孔能与大气相通，提高了产品的可靠性。

4 敏感芯片玻璃衬底的钎焊过渡层

为了增加钎料与玻璃表面的湿润和向玻璃表层的扩散，有助于芯片玻璃衬底与金属转接件之间形成均匀致密的钎焊界面，需要在玻璃衬底上增加镀覆层。

由于玻璃属于硅酸盐类氧化物，线性膨胀系数小，为在一定程度上避免钎焊时过大的热应力失配，要实现敏感芯片与金属转接件之间可靠钎焊，必须在敏感芯片玻璃衬底形成附着力强、热失配小、可焊性好、焊后耐压能力强和气密性高的钎焊层，单层过渡不能同时满足这些要求，采用三层镀覆的结构可以很好的解决这一问题，具体为在玻璃衬底上先蒸发第一层过渡层（铬Cr），再蒸发第二层过渡层（铂Pt），最后蒸发一层钎焊层（金Au），利用多层镀覆的方法，实现玻璃与金属之间的钎焊，隔离钎焊时产生的热应力，使敏感芯片牢固的固定在基座上，来确保镀覆层能够满足气密性与耐压强度的要求。

5 钎焊焊料选择

钎焊焊料的选择条件主要是两点，一是与芯片的温度性能相匹配，二是与敏感芯片玻璃衬底镀覆金属层和钎焊转接件镀覆金属层相匹配。

对于SOI芯片，根据压力敏感芯片玻璃衬底镀覆层的特性，并考虑焊接时的工艺性，合理选择钎焊焊料，尽量减少钎焊加热过程中对芯片性能的影响，考虑到压力敏感芯片能够承受的最高温度（450℃左右）和静电封接的温度（360℃），焊片应选择熔化温度小于360℃的低温钎焊焊料。

为了使钎焊焊料在钎焊时具有更好的流淌性，能够均匀的附着在被钎焊件的表面，可以选择加入松香作为钎焊时的助焊剂，加入助焊剂后，钎焊焊片能够更好、更快的不满被钎焊件的表面，也很好的避免了钎焊焊料熔化不充分导致空洞和裂纹的产生。而且松香在前韩式的高温条件下会挥发干净，不会再钎焊层表面或内部产生残留物，不会将有机物引入到钎焊结构中而导致影响产品的性能，保证了产品的可靠性。

结束语

针对压阻式负压压力传感器的工作状态，提供了一种压力敏感芯片与管座连接的新方法，采用钎焊固片工艺，应用敏感芯片玻璃衬底钎焊过渡层的多层蒸发和镀覆、低应力钎焊结构设计等关键技术，将压阻式压力传感器的敏感芯片与管座进行刚性密封连接，有效解决了使用硅酮类胶进行传统软连接的压阻式压力传感器在测量负压时敏感芯片受到拉伸力的作用，敏感芯片具有从被固定的管座基面脱离的趋势，其封接界面存在密封性差、耐拉伸能力低、塑性变形、易蠕变、易机械劣化的诸多局限性，从而提高了压阻式压力传感器负压测量时的可靠性和性能的稳定性，彻底避免了负压测量时内部传压液体泄漏故障的发生。

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关键词：汽车 发动机控制系统 进气歧管压力传感器 设计 关键技术

传感器是一种变换器，它完全能够把电量变化、物理量变化以及化学量变化的基本信息变换成控制系统中计算机能够理解的电信号，是一些控制系统的关键部件。进气歧管压力传感器在汽车发动机控制系统中具有十分重要的作用，它能够根据发动机的负荷状态测出进气歧管内压力的变化，并将此变化转换成发动机电控单元能够识别的电压信号，进而作为确定喷油器基本喷油量的依据，如果进气歧管压力传感器有故障，就会在不同程度上为发动机怠速，加速造成影响，使发动机的使用性能受到严重的影响。因此在设计中必须要加强关键技术的探讨，进而保证进气歧管压力传感器的质量。

一、发动机压阻式进气歧管压力传感器的功能

发动机压阻式进气歧管压力传感器利用的是半导体的压阻效应，由于其具有精度高，成本低，抗震性能良好等优点，被广泛应用于汽车的发动机控制系统中，它能够根据汽车发动机的负荷状态实时地测出进气歧管内绝对压力的变化，并且能够将这个变化经过集成电路输送到发动机控制单元，然后发动机就可以根据收到的信号确定喷油器的配油量，进而在最大程度上发挥发动机的性能。

二、压阻式进气歧管压力传感器的结构

传感器主要有一个密封良好的弹性膜片和一个铁质磁芯构成，膜片和磁心精确地放置在微型线圈内，压阻式歧管压力传感器中的压力转换元件是利用半导体的压阻效应制成的约为3mm的正方形硅膜片，并且其中部经光刻腐蚀形成厚约50mm、直径约1.5mm的薄膜，同时还有四个以单臂电桥方式连接的应变电阻，同时硅膜片的一面导入进气歧管压力，而另一面是真空室。

三、压阻式进气歧管压力传感器的工作原理

当汽车发动机开始工作时，进气歧管内的一部分空气就会通过压力传感器的进气口作用在硅膜片上，同时由于硅膜片的一侧是真空室，所以硅膜片就会受到压力而变形，与此同时通过电桥方式与硅膜片连接的应变电阻的电阻值就会发生变化，进而电桥输出电压随之变化。也就是当进气流量增大时，进气压力就会增大，这时硅膜片的形变量就会增大，进而导致应变电阻的变化率增大，结构中电桥电压升高，经过有关集成电路的适当比例放大之后，压阻式歧管压力传感器输入发动机控制系统中电子控制单元的信号电压就会升高。

四、压阻式进气歧管压力传感器加工技术关键

1.压阻式进气歧管压力传感器的封装工艺

压阻式进气歧管压力传感器的封装工艺过程涉及到很多方面的因素，因而在压阻式歧管压力传感器加工必须要建立封装技术规范，首先要选择芯片与封装互连的方式，根据实验可知压阻式歧管压力传感器应该倒装芯片键合技术，它是目前主流的半导体封装技术，是将传感器芯片的有源区面对基板进行键合，也就是在芯片与基板加工时都制备了特定的焊接盘，然后通过金属引线、载带，合金焊料或者是有机导电聚合物制作的焊凸对芯片与基板进行面对面键合。采用这种技术键合时，键合引线比较短，同时焊接处直接与其他基板焊接，这样引线电感比较小，进而传感器传输延时比较短，是互连中延时最短，并且寄生效应最小的一种互连方法。然后就是键合方法的选择，根据压阻式歧管压力传感器的要求，可以利用高温和超声能进行键合的方法。

2.压阻式进气歧管压力传感器中芯片绑定的关键技术

在压阻式进气歧管压力传感器中芯片绑定的过程中必须要遵循一定的工艺流程及要求，只有这样才能保证芯片绑定的质量，进而保证压阻式歧管压力传感器的质量。在绑定芯片之前，首先要用橡皮或者毛刷对PCB上存在油污或者氧化层的地方进行清理，只有清理干净之后才能进入下一个工序；然后就是在PCB板上滴粘接胶，可以有效防止产品在传递和绑线过程中出现芯片脱落的现象，粘结胶的量应该根据芯片的类型与尺寸而定；接着就是芯片粘结，在芯片粘贴中，要求真空吸笔材质硬度要小，并且真空吸笔的直径应该根据芯片大小而定，为了避免刮伤芯片表面必须要保证真空吸笔笔尖的平整，还有再粘贴中不能出现芯片贴反的现象。

3.压阻式进气歧管压力传感器的整体测试技术

如果进气歧管处的真空发生泄漏会使进气歧管压力传感器不能获取正确的真空信号，如果真空软管泄漏或脱落，或者进气歧管压力传感器软管接头与炭罐接头错接，都会在很大程度上给压阻式歧管压力传感器带来故障，因此在使用之前必须要对压阻式歧管压力传感器进行整体测试。首先就是进气歧管压力传感器电源电压的检测，具体方法为拔下进气歧管压力传感器的线束插头，然后打开发动机点火开关，但是不要启动发动机，然后检查进气歧管压力传感器和电控单元之间的线路是否存在断路，若存在，则传感器不合格。然后就是进气歧管压力传感器输出电压的检测，将真空软管拆下，使传感器直接与大气相通，然后打开发动机点火开关，同样不要启动发动机，接着向传感器内施加真空，测量在不同真空度下传感器的输出电压，将输出电压下降量与标准值相比较，如果相符则合格，如果不符，则压力传感器不合格。

五、结束语

进气歧管传感器将进气压力转换为电压信号，作为喷油器的供油量控制重要参数之一，如果质量存在问题会在使用中出现故障，进而给发动机的正常性能的发挥带来很大的影响，因此必须要提高压力传感器的加工技术，进而提高压力传感器的质量。

参考文献：

[1]于晓燕.汽车发动机故障诊断与容错技术的研究[D].东北林业大学；2011年

[2]葛肋冲.微电子封装中芯片焊接技术及其设备的发展[J].电子工业专用设备，2009（4）

[3]吴琼.汽车压力传感器应用前景广阔[J].仪器仪表，2007，8（7）：5.

[4]吴文琳.李美生.汽车传感器识别与检修精华[M].机械工业出版社，2005：51

[5]任好.汽车发动机相关传感器动态特性的研究[D].合肥工业大学，2005. - 64

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1、在常温常压下LPG为气态，只需稍加压或冷却就能变成液体。由于12℃具有较高的辛烷值，因此是一种理想的车用燃料。 双燃料汽车是在保留原车燃油系统情况下，加装一套LPG供给系统，在使用过程中根据需要可在汽油和LPG之间自由转换。汽车燃用LPG与燃用汽油时一样，驾驶员只需操纵油门踏板，就能改变发动机的工况，适应汽车行驶性能的要求。

2、当燃料转换开关拨到LPG位置时，汽油电磁阀断电(切断汽油供给)，LPG电磁阀通电。LPG液体从储气罐出来，经过LPG电磁阀到达蒸发调压器，经过降压、汽化变为接近大气压的气体。LPG气体流经功率调节阀到文氏管混合器，在文氏管混合器中与空气充分混合，根据发动机的工况向化油器喉管(只起通道作用)处供应一定量的LPG气体。

（来源：文章屋网 ）

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【关键词】 压力传感器 平板车 PLC 线性插值

0 引言

本文研究的平板车是靠柴油机和液压油泵提供动力的重型车辆[1]，控制对象是液压控制系统中配置的各种液压元件，其中压力传感器在控制系统中占据了举足轻重的地位[2]。平板车液压控制系统中涉及到的压力传感器按功能可分为：驱动行走、转向和升降等三种功能的传感器，按输出信号类型有电压型和电流型等两种类型的传感器。本文研究和分析的主要是用于升降功能的电流型的压力传感器在平板车PLC电气自动控制方案中的应用，包括升降平台的自动称重[3]和升降比例阀电信号调节等方面。

1 平台称重的原理分析

1.1 电流型压力传感器的工作原理

一般情况下，平板车分为ABCD四个承重点，根据平板车的轴线不同，各个承重点内包含的液压油缸的个数也有所差别，平台所承载的货物的重量就反映到油缸内部的油压上。而压力传感器就安装在四个承重点的油路上，来实时监测各个油路的压力，称重过程工作原理图如图1所示。压力传感器内部的应变感应装置将测量到的液压油缸内部的压力转变成容易测量的电流信号，然后经过A＼D转换装置将信号做进一步处理，由PLC多次采集压力传感器的信号，通过PLC控制单元的计算，最后将电流值对应成可供参考的压力数据。

本设计中选用的压力传感器的输出信号为4-20mA，对应压力值为0-60Mpa，该传感器输出信号的线性度良好，所以在程序计算中可将电流值和压力值进行一一对应来得到当前被测对象的实际压力值。

1.2 称重系统数学模型的建立

平台称重系统数学模型建立的难点在于平板车是一种可以自由升降的载重平台，升降平台靠悬挂机构支撑，如图2所示，支撑机构包括平衡臂、悬挂油缸、悬挂架和回转支承等四部分，其中悬挂油缸2为单作用柱塞式液压缸，它承担着本轮轴的全部负载，平台升降也是靠该液压油缸的伸缩来实现的。

假设平台不具备升降功能，那么可以肯定油缸内部的压力值和平台的载重会是一个一一对应的关系，即存在一个确定的数值K能够建立两者之间的确定数学公式。

但是，本文研究的平板车的载重平台是必须要具备升降功能的，并且在升降过程中，悬挂油缸2做不规则的伸缩和转动的复合运动，这样以来就导致油缸的有效受力面积实时发生变化，所以当平台载重不变时，油缸在伸缩过程中会伴随油缸压力的变化。也就是说，压力值和平台载重值之间的关系K值会随着平台高度的变化而发生变化，所以如果要在任意高度得到平台的载重量必须要对K值进行实时修正。

悬挂油缸的行程一般情况下是0-300mm，为了统一起见，在此将油缸的行程标定为0-100的变化区间。理论上讲，K值实时修正就能得到平台的实际载重量，但是工程实际中要做到实时修正很难，并且也没太大的实际意义，实际工况是允许误差存在的，所以在此引入线性插值近似的思想，将油缸的整个区间分为0、25、50、75和100等5个插值点来计算K值，然后在点与点之间可以进行线性对应得到任意高度的K值。以承载重量为32T的悬挂机构为例，可得到如下表1所示的K值对照表。为了便于计算，表中将K值扩大了1000倍。

实际应用过程中，结合PLC的快速程序运算能力，通过上述方法测量计算的载重值与实际重量相对比，误差在±1.25%之内，满足了平板车客户对称重系统的要求。在实际的生产运输过程中，对于操作者来说具有一定的参照意义。

2 压力传感器在升降调节中的应用

2.1 平板车升降功能的分析

平板车靠悬挂油缸的伸缩来实现平台的升降，电气系统对平台升降的调节有单点和整体两种控制功能，单点升降包括ABCD四点独立和平台的单边独立动作等功能，整体升降就是指平台ABCD四点同时、同步、平稳动作。单点升降的速度和平稳性靠操作者人为来控制，电气控制系统不进行自动调节，而整体升降主要是靠控制系统的自动调节来保证平台升降的同步性和平稳性。所以本文主要是在整体升降功能中应用了压力信号的调节作用。

实际运输过程中，平板车的载重量往往不固定，重心也很难确定，这样就给自动调平带来了很大麻烦。在平台整体上升和下降的过程中，载重量对平台整体下降的影响更为明显，所以以下仅以整体下降功能为例进行分析说明，上升功能的调节类同。

2.2 对比例阀整降信号调节的实现

由于平台整体下降是靠重力来实现的，所以很显然如果升降比例阀的开口度固定不变，那么平台所承载的货物越重下降的速度也就越大。为了避免不同载重下平台整体下降的速度出现很大差异，所以在自动调节的过程中引入了承载点压力信号对比例阀整降信号的限制作用，为了便于说明起见也用K值来表示该限制作用的大小。程序设计中，采集的是各个承载点的实时压力信号，压力值越大对比例阀信号的限制程度越明显，即K值越小。

平板车在满载情况下，四个承载点的压力平均值在24Mpa左右，在此同样是采取线性插值的近似算法，将平板车承载的压力区间分为0、6、12、18、24和30Mpa等6个工作压力插值点，结合理论计算和实际测试经验，可以给出如表2所示的K值对照表。但是由于不同车辆之间配置的比例阀、悬挂油缸以及车辆管路的布置等都不可能做到完全相同，所以该表中所对应的K值需要根据实际车辆的具体情况进行在线调整，直到适合被测对象为止。

平板车整体升降自动调节过程中自从引入了压力传感器的作用之后，优化了PLC电气控制系统对升降比例阀的控制能力，很好的解决了平板车升降平台载重量不确定、不均匀和偏载等方面的问题。

3 结语

本文着重分析了压力传感器在平板车升降功能中的应用，电气控制系统通过对压力信号的分析，将对液压元件的控制提高到了一个新的台阶，更便于电气控制和液压控制的有机结合。

平板车电气控制系统基于PLC实现了压力传感器在升降平台自动称重系统中的应用，还进一步介绍了压力控制参数在电气自动调平过程中的调节作用。PLC程序运算过程中多处采用线性插值近似的数学算法，实现了平板车系统过程控制的合理化要求，尤其使对升降功能的控制性能更趋于稳定化，同时也大大增强了平板车电气自动控制系统的安全性和可靠性。

参考文献：

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[2]李侃，赵静一.全液压自行走平板车电液调平系统研制[J].仪器仪表学报，2008，29（8增刊）：531-534.

[3]王艳，程俊峰等.压力传感器在升降式运输车称重系统中的应用[J].传感器与微系统，2006，25（6）：78-82.

篇9

【关键词】光纤光栅传感器 无线传输 触指压力 ZigBee 在线监测

目前，高压隔离开关触头发热问题会导致触头发热部位熔化，增加停电次数，影响电网运行结构。经过对现有的高压隔离开关发热问题的分析、统计发现，隔离开关触指发热占到全部发热问题的80%以上，而隔离开关触指压力不足而导致接触部位接触不良引起的触头发热占到隔离开关触指发热缺陷的60%以上，因此，减少高压隔离开关发热的关键是保证隔离开关触指的压力。目前有几种离线方式检测：通过测试刀闸回路的接触电阻来判断接触部位的接触情况，粗略地判断隔离开关触指的压力是否合格；通过模拟触指，设计模具，通过压力传感器的数据采样判断隔离开关触指的压力是否合格；以上方法都缺少预防性的监控手段，无法满足实时监测的需求；为了满足《河北省电力公司输变电设备状态检修导则》9.3.1款“检查动静触头接触压力”以及《河北省电力公司输变电设备状态诊断导则》11.2.2款“隔离开关触指压力不符合技术条件”的检测要求，增加隔离开关状态检测手段，填补工作中无法测量触指压力的盲点，迫切需要隔离开关触指压力的在线监测系统。

1 高压隔离开关

高压隔离开关有多种分类方式。根据极数分为单极和三极；按操作机构可分为手动式，电动式和液压式。按绝缘支柱数目可分为单柱式隔离开关、双柱式隔离开关和三柱式隔离开关，其中单柱式隔离开关结构最为简单，有体积小、接引导线少的优点，在需要节约空间的工况中使用有较大优势。隔离开关在电力系统中主要起安全隔离作用，它的任务是在无负荷下分、合电路，以达到停电检修和转换电路的目的。

1.1 单柱式隔离开关

单柱式隔离开关是只有一个绝缘支柱的隔离开关。它由绝缘支柱、折叠活动臂（动触头）和静触头三部分组成。如图1所示：按折叠活动臂结构的不同可分为剪刀式和半剪刀式两种型式的活动。其中绝缘支柱用来支持和操作上部导电杆和折叠活动臂。通常由两个支柱绝缘子组成，一个是固定的大直径、高强度支柱绝缘子，起支持导电、绝缘支柱单柱式隔离开关部分的作用；另一个是活动的小直径、普通强度的支柱绝缘子，能水平旋转，用以操作活动，完成断开和闭合的动作。折叠活动臂隔离开关的导电部分，又称动触头。它安装在绝缘支柱的上部，沿垂直方向起落，以完成断开和闭合的动作。

活动臂有两种结构：（1）单侧折叠活动臂，非对称结构，简称半剪刀式。（2）双侧折叠活动臂，对称结构，简称剪刀式。折叠活动臂是隔离开关的核心部件，应满足载流量的要求，并具有规定的动、热稳定性，一般用铝合金管或铜管制成。由于单柱式隔离开关的静触头安装在母线上，具有一定的风偏摇摆，故要求折叠活动臂具有足够的长度，使隔离开关在风偏时能可靠的夹住静触头。由于结构不同，半剪式隔离开关的静触头垂直母线安装，剪刀式隔离开关的静触头平行母线安装。

单柱式隔离开关的应用具有以下特点：（1）它是垂直开启的方式，通常用作母线隔离开关，可以直接分布在母线下方，减少高压比电装置的纵向尺寸，节省占地。（2）它的折叠活动臂结构比较复杂，隔离开关的价格交规，通常只在电压等级较高的配电装置中采用，在我国已形成220～500kV单柱式隔离开关的系列产品。（3）剪刀式隔离开关钳夹范围大，与有一定风偏摇摆的软母线配合有利，而半剪刀式隔离开关钳夹范围小，与固定不动的硬母线（支持式）配合有利。

图1 单柱式隔离开关图

1.2 双柱式隔离开关

双柱式隔离开关图2所示，由两个垂直布列的绝缘支柱组成的隔离开关。每极有两个可转动的触头，分别安装在单独的瓷柱上，且在两个支柱之间接触，其断口方向与底座平面平行的隔离开关。按不同的导电结构可分成水平旋转式和水平伸缩式两种类型。双柱水平旋转式隔离开关是由两根绝缘支柱同时起支撑和传动作用，为确保隔离开关和接地开关两者之间操作顺序正确，在产品或结构上装有机械联锁装置，以保证“主分-地合”、“地分―主合”的顺序动作。此种结构的支柱既起支撑作用又起传动作用，所以虽然结构简单，安装方便，但不易向超高压发展。双柱水平旋转式隔离开关具有活动关节少，结构简单，操作力较小的优点，但当断开时，带电的导电活动也跟着旋转90°，增加了隔离开关的相间距离，从而加大了配电装置的间隔宽度。例如采用252kV双柱水平旋转式隔离开关的配电装置的间隔宽度为14m，而其它型式只需要13m。但是由于它操作时只有旋转绝缘支柱的简单动作，且仅有一个断开点，运行安全可靠，具有其它型式隔离开关无法比拟的优点。

图2 双柱式隔离开关图

1.3 三柱式隔离开关

三柱式隔离开关由三个垂直布置的绝缘支柱及其它部件组成的隔离开关。中间支柱的顶部安装水平导电臂，随着中间支柱的旋转而改变位置。两个边侧支柱固定不动，其顶部均安装静触头。合闸时，水平导电臂部分两端的静触头；分闸时中间支柱带动水平导电臂旋转60°。在两侧静触头之间分别形成空气间隙，其隔离作用是由两个串联空气间隙形成的。其结构示意如图3所示。三柱式隔离开关由于其支柱较多，加大了擦洗支柱绝缘子的工作量；中间支柱需要同时操作两个水平活动导电臂，其操作力较大。但它所要求的相间距离较小，故在220～330kV配电装置中应用较多。由于它的纵向尺寸较大，用作母线隔离开关时，需要增加母线相间距离，从而增加配电装置的占地，因此一般都将三柱式隔离开关用作出线或进线隔离开关。在500kV配电装置中，由于它的纵向尺寸太大，水平活动臂太长，操作时会产生抖动，故一般都不采用。

图3 三柱式隔离开关图

1.4 高压隔离开关触指压力的传统检测方法

（1）弹簧秤拉伸法。由于高压隔离开关的触指压力是由隔离开关的动、静触头之间接触而产生的。采用弹簧秤法是将弹簧秤的一端固定在隔离开关静触头端，其位置在隔离开关的动、静触头之间的接触点上，再用力拉伸弹簧秤直至隔离开关的动、静触头之间刚刚开始出现缝隙时，读取弹簧秤的读数即为隔离开关的触指压力。（2）人工经验法。人工经验法是一种最简单、最直接的用于检测高压隔离开关的触指压力的方法，依靠检修人员的经验，比如数加力手柄摇动的圈数或用双手拉动剪力式开关的两臂来估计接触压力的大小。（3）模拟隔离开关动触头法。模拟隔离开关动触头器件，将传感元件安装在模拟的隔离开关动触头上，在不通电的情况下将模拟动触头插入隔离开关动、静触头实际合闸位置，这样对隔离开关触指压力进行测量。

1.5 高压隔离开关触指压力检测的研究现状

在各类检修规程和标准中都有测量触指接触压力的规定，将弹簧秤作为推荐的测量工具，而在实际工作中，测量触指压力要在高空，用弹簧秤检测触指压力不但不方便、不准确也不安全，且有不少触头由于有外罩遮挡等原因而不能直接测量。模拟隔离开关动触头法都是在不通电的情况下将模拟动触头插入隔离开关动、静触头实际合闸位置，这样对隔离开关触指压力进行测量。这种测量方法必须要在断电的时候进行测量，而且测量的并不是真正的动触头合闸时所产生的触指压力，不能实现隔离开关触指压力的实时在线安全监测，不能及时的反映隔离开关触指压力的变化，不能精确的判断动触头合闸时的安全合闸位置。因此有必要对实现高压隔离开关触指压力的实时在线监测进行研究。

2 基于光栅传感器和无线传输的高压隔离开关触指压力在线监测系统

基于光栅传感器和无线传输的高压隔离开关触指压力在线监测系统可以实时监测隔离开关的触指压力，可以及时分析出现场隔离开关的运行情况，减少由于触指压力不足导致的接触不良进而引起触头发热的现象，可以减少停电次数，提高国家电网运行效率。

2.1 光纤光栅应变传感器介绍

光纤光栅应变传感器是以光纤为载体，在光纤的局部区域写入光栅，利用反射或透射布拉格光栅峰值波长移动的特性来实现对被测结构的应变值的绝对测量。光纤光栅传感器有很多优点，如体积小、灵敏度高、响应速度快、抗电磁干扰、无零漂、易于安装、复用性好、使用寿命长等特点。广泛应用在桥梁、堤坝的安全监测，油库、仓库、高层建筑、矿井和隧道的火灾防护、电力等多个领域。

2.2 光纤光栅应变传感器工作原理

应用光纤光栅进行应变测量，主要通过获得在盈利作用下，光栅反射的中心波长的漂移而间接的得到。大量实验表明，在恒温条件下，光纤光栅均匀轴向应变引起波长移位的纵向应变灵敏度公式：

（1）

其中： （2）

为有效弹光常数；而：

（3）

为光纤光栅相对波长移位应变灵敏度系数。利用纯熔融石英的参数，p11=0.121，p12=0.270，υ=0.17，neff=1.456，可得光纤光栅相对波长移位应变灵敏度系数sε=0.784。如果取波长λ为1541.254则光纤光栅弹光效应单位纵向应变引起的波长移位为1.208pm/με.由（2）式知光栅的应变与波长的变化之间的关系式为： （4）

即通过光栅中心波长的变化，由（4）式求得结构的应变值。

2.3 系统结构组成介绍

高压开关触指压力在线监测系统主要有光纤光栅应变传感器，触指压力光纤解调和无线传输模块，触指压力监控装置构成。

2.3.1 光纤光栅应变传感器

当隔离开关动静触头接触时，光纤光栅应变传感器可以实时采集到应变量值，并通过光纤将数据传到光纤解调和无线传输部分。光纤光栅应变传感器现场安装时，用胶接方式将传感器固定在结构物表面，安装十分简单。同时此传感器精度高，稳定性好，在恶劣环境下性能优越，抗机械疲劳，能消除电回声探测和电火花危险，不受电磁干扰。

2.3.2 触指压力光纤解调和无线传输端

隔离开关触指压力是由隔离开关进行合闸操作后隔离开关动、静触头相挤压所产生的线接触压力。触指压力光纤解调器将光纤光栅应变传感器发来的数据进行分析处理，并将处理后的数据以无线ZigBee的方式传到触指压力监控装置端显示。光纤解调采用低功耗嵌入式处理器设计，性能稳定可靠，同步采样速率可在0～5HZ范围内设定。无线传输模块采用ARM核心处理器，双路ZigBee芯片，AC/DC模块，模具外壳加工时充分探讨磁铁的安装位置和电源出线方式，实现实时传输。

2.3.3 触指压力监控装置

一体化工业平板电脑，USB口转ZigBee通讯接口模块，USB口转GPRS通讯接口模块，通讯收发处理程序软件，一次主接线图和压力数值显示界面，故障处理专家系统软件。

2.4 主要技术指标介绍

（1）光纤光栅应变传感器技术指标表1所示。

表1 光纤光栅应变传感器技术指标

项目

参数值

量程（με）

300

精度（με）

0.5%F.S.

分辨率（με）

0.1%F.S.

光栅中心波长（nm）

1528～1563

反射率

≥80%

工作温度范围（℃）

-30～85

尺寸（mm）

25×6×1

尾纤

耐腐蚀PU披覆铠装，两端各1.5m，可定制

（2）触指压力光纤解调和无线传输端主要技术指标表2所示。

表2 触指压力光纤解调和无线传输端主要技术指标

项目

参数值

光通道数

1/4/8/16/24

每通道最大测点数

50，推荐测点数：25

同步采样频率

5HZ

波长测量范围

1525nm～1565nm （1510nm～1590nm可定制）

波长分辨率

0.1pm

波长精度

±1pm

应变测量精度

±2με

应变分辨率

0.1με（典型值）

无线传输距离

≥100m（无阻挡）

（3）触指压力监控装置主要技术指标表3所示。

表3 触指压力监控装置主要技术指标

项目

参数

外形尺寸

10.2寸

前面板尺寸

285mm*163mm

触摸屏

4线高精度电阻式，硬度>3H，单点100万次

内存

64MB SDRAM

功耗

12V，170～400mA

通信串口

2路RS232，1路RS485

电源管理

9V―28V外接电源

对比度

400：1

扩展选配功能

WIFI、GPS、GPRS、蓝牙、Watchdog

3 结语

隔离开关是电力系统中应用范围最广泛的高压开关设备。户外隔离开关容易受到环境气候条件影响。尤其是接触部分容易受雨水、灰尘及有害气体的侵袭产生接触不良而导致发热，弹簧会因发热而退化使压力降低，这样导致触点发热形成恶性循环最终烧坏而酿成事故。而人员在检修时往往对那些压力降低的弹簧无法判断与更换，这样在再次运行中，每个触指电流的分布会因压力不同而不同，差别越大电流分布越不均匀，长期运行后就会发生接触不良而过热。触指的发热会恶性循环，一个触指接触不好就会蔓延整个触头接触不良。光纤光栅应变传感器可以实时监测高压隔离开关触指压力，而且采集的应变数据灵敏度高，精度高。光纤光栅应变传感器采用表面粘贴工艺，经过多方的实验验证，光纤光栅应变传感器的测量结果是真实有效的。因此隔离开关触指压力在线监测系统在一定程度上降低了事故跳闸率，提高了电网运行效率，保障了电力系统的安全运行。

参考文献：

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[3] 邵旺海，刘爱华，王思润.大电流隔离开关不同相距对温升影响的探讨与应用[J].电气制造，2008（8）：54-55.

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篇10

关键词：绝缘；击穿；有效；措施；防控

1. 故障现象

2015年3月8日17时36分黄陵矿业煤矸石发公司330KV升压站GIS组合电器I母电压互感器B相绝缘损坏，继电保护 I母差动动作，造成沮黄I线失电，沮黄I线断路器开关跳闸，I母电压互感器（PT）开关跳闸，330KV母联PT ，B相绝缘故障，母联PT保护柜，B相失灵启动，变化量（B相突变6.15A）母联开关3300、0#启备变高压侧开关3303跳闸，经运行人员及时查看并研究跳闸分析报告、NCS报文、故障录波、局放检测站等分析报告，就地查看各个开关外表是否有无明显放电绝缘击穿迹象。确认I母电压互感器（PT）电气二次保护设备跳闸原因为I母B相电流突然增大（二次电流0.04A增至6A）启动I母差动，故障点为I母及I母的连接设备处故障，并认真排查I母PT B相绝缘破坏，导致跳闸的原因分析。

2. 现场检查

经过对330KV升压站GIS组合电器，母联PT保护柜，B相失灵启动，变化量（B相突变6.15A）差动跳I母，造成沮黄I线、母联开关、0#启备变高压侧开关跳闸进行认真检查，此电压互感器型号为JDQX-330I，出厂日期为：2013年10月， 出厂编号为：3808110016的电压互感器配电柜外观无损坏，联系设备厂家对电压互感器进行解体检查。从解体情况来看，有明显的发电现象且盆式绝缘子放电最为明显，布满黑色放电痕迹。同时根据初步判断有严重的间歇性放电及绝缘被击穿的痕迹，进而导致短路接地。

根据对现场330kv母联PT二次设备主保护和后备保护定置动作记录的认真检查分析，初步判断故障为330kv I母线B相接地故障，后经设备厂家技术人员的确认及仪器的测试，发现330kv母联PT 电压互感器SF6气体成份分析仪（JH3000-2型SF6电气设备）测量，发现Ⅰ母PT气室SO2+SOF2含量为100.82ul/l远超过标准，仪器判定超标，初步判定B相PT绝缘下降。

3. 故障原因分析

根据对330KV升压站GIS组合电器母联PTB相失灵启动，变化量（B相突变6.15A）差动跳I母，造成沮黄I线、母联开关、0#启备变高压侧开关二次保护和一次设备解体情况以及现场投运情况的研究分析，此次放电原因是盆子上连接的高压导体存在尖端毛刺等缺陷造成的。此设备在出厂试验过程中，耐压试验时间短，问题不易暴露。但是产品现场投运后，尖端毛刺在高电压长时间的作用下，产生微小的局部放电。放电的污染物掉落在盆子上，绝缘强度降低，然后引起二次贯穿性放电。致使高压导体灼伤，盆子长期产生明显放电痕迹。从对设备解体情况分析，此问题属于设备厂家质量过程控制问题。

4. 整改措施

根据对330KV升压站GIS组合电器母联PT ，B相失灵启动，变化量（B相突变6.15A）差动跳I母，造成沮黄I线、母联开关、0#启备变高压侧开关二次保护和一次设备解体情况以及现场投运情况的研究分析，我们会同设备厂家，应邀同类型电厂技术专家，共同制定科学合理的检修维护方案，并对330KV升压站GIS组合电器母联PT电压互感器 B相产品内部整个线圈装配全部进行了彻底更换，同时对放电的盆式绝缘子及高压导体进行整体更换并清洁。在整套产品装配期间，聘请西北监理相关专家，安排本厂技术管理人员24小时全程监督组装，同时按照国家标准等相关规定，逐项进行了出厂试验。将新产品于3月13日及时的运往现场，以最快的速度进行安装、试验、调试。确保机组后续工作的有序进行及安全平稳运行。

在今后的设备的安全运行工作中，为了进一步预防此类事故的发生，我们严把质量关，严格控制出厂及入厂在装配作业的工作环境，保证产品的洁净度及现场作业环境；同时在关键零部件装配之前安排专人监督，并进行专人清理、专人检查，避免不合格的零件带入到装配环节；在装配过程当中，对每道工序、流程完成之后，再进行对产品洁净度的专项检查。执行装配检查卡填写工作，具有可追溯性；进一步加强员工培训，提高安全责任意识。

5. 结束语

从本次故障分析应对设备制造商提出以下建议和措施。

（1）产品质量欠佳，该电压互感器材料质量把关不严，虽然在交接试验时试验项目全部合格，但是在长期工况运行状况下，该绝缘材料逐渐发生劣化，当有冲击电压施加时，导致绝缘被击穿。

（2）电磁式电压互感器容易引起铁磁谐振过电压，由于电磁式电压互感器内部的非线性电感与系统对地电容构成LC震荡回路，单电感与系统对地电容成一定比例的时候就会发生铁磁谐振，中性点发生移位，相电压发生变化，线电压不变，从而引起单相过电压。

（3）当电压互感器铁芯饱和，导致其励磁电流大大增大，严重时能达到额定励磁电流的几百倍，从而引起电压互感器的炸裂、烧毁。而这种情况情况下会产生3倍左右的过电压，引起绝缘的闪络、击穿乃至保证。

（4）半绝缘电压互感器在发生单相接地等异常情况时，需要承受很高的线电压冲击，这种情况下运行能超过2小时，长期运行可能造成绝缘击穿或炸裂、爆炸等事故。

采用成熟稳定的电力设备能大大提高电力系统供电的可靠性与电网的稳定性，采用合理的消谐装置能很大程度上消弱电力系统内的谐振过电压，对电力系统中运行的电力设备的保护起到至关重要的作用。通过这起330kV电压互感器绝缘击穿事故的原因分析，大大提高了运行人员对电压互感器的事故判断及处理能力。

参考文献

[1]李光琦.电力系统暂态分析[M].北京：中国电力出版社，2007.