本安防爆自控系统中电量隔离传感器设计

论文摘要

随着我国石油、化工等危险产业中的自动化程度越来越高,本安防爆系统中的信号采集、传递的数据非常庞大,需要大量链接现场和自动化系统主机的电量隔离传感器,对电量隔离传感器提出了更高的要求。在具有潜在爆炸危险的环境中,本质安全保护已经作为附加保护措施应用于产品的设计过程中,即对电压、电流以及故障情况下出现的能量加以限制,从而避免达到最小的起爆能量。由于开关操作或雷电而引起的浪涌电压,会在具有潜在爆炸危险环境中造成危险,甚至导致爆炸,因此对于适合本安系统应用的电量隔离传感器设计而言,产品具有过压保护等电磁兼容能力具有特别重要的意义。本项目实现的最终目标是将电量传感技术、信号调理技术以及抗干扰设计技术的有机融合,提高在信号检测、信号传输和信号处理过程的可靠性和准确性。开发适合本安防爆自控系统应用的电量隔离传感器,将会应用在石油、化工、煤炭等存在易燃易爆环境的电参数检测和信号隔离调理变送环节,提高工业环境自动化系统的安全性。在本项目中作者采用了系统的电路设计思路,并主要致力于以下几个方面的工作:1)电量隔离技术研究和设计;2)电量隔离传感器电磁兼容设计。包括防浪涌、防脉冲群及防辐射设计等方面;3)电量隔离传感器本质安全防爆技术研究。通过本课题的研究,掌握了电量隔离传感器设计的关键技术;掌握基于电量隔离传感器的防浪涌、防脉冲群及防辐射技术等电磁兼容关键技术;掌握了符合危险行业要求的本质安全防爆技术。开发的电量隔离传感器能对工业现场包括本质安全防爆系统中的信号进行有效隔离和检测,具有功耗低,精度高,稳定性好的特点,同时具备较强的电磁兼容能力,能满足在恶劣电磁环境应用的要求。样机已通过线性精度测试,隔离耐压测试,高低温测试,以及长时间通电老化测试,均未见异常。样机在电磁兼容性、可靠性、安全性方面达到设计要求,并取得了第三方的测试报告。经验证可正常使用,满足使用要求。解决了在一些特殊环境行业中一直以来对高可靠性电量隔离传感器的技术难题,促进了产品的进一步应用,具有一定的技术先进性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 项目背景
• 1.1.1 本质安全防爆系统的发展现状
• 1.1.2 电量隔离传感器的发展概况和机遇
• 1.2 项目目标和论文内容
• 第二章 电量隔离技术研究和设计
• 2.1 电量隔离传感器技术原理
• 2.2 关键功能模块设计
• 2.3 具体电路参数计算过程
• 2.4 设计验证情况
• 第三章 电量隔离传感器电磁兼容设计
• 3.1 电量隔离传感器防浪涌设计
• 3.2 电量隔离传感器防脉冲群设计
• 3.3 电量隔离传感器防辐射设计
• 3.4 电量隔离传感器电磁兼容设计验证
• 第四章 电量隔离传感器本质安全防爆技术研究
• 4.1 本安防爆技术基础原理
• 4.2 电量隔离传感器本质安全设计
• 4.3 电量隔离传感器本质安全设计验证
• 第五章 总结
• 5.1 本论文取得的成果
• 5.2 不足和发展方向
• 致谢
• 附录1 电磁兼容试验报告
• 附录2 防爆合格证
• 参考文献
• 在学期间取得的研究成果