传感器的故障类型与诊断方法
永磁无刷直流电机霍尔传感器故障诊断与容错运行新方法
永磁无刷直流电机霍尔传感器故障诊断与容错运行新方法目前，针对无刷直流电机无法正常运行的情况已提出了基于振动和定子电流频谱分析的故障检测和诊断方法，同时也有霍尔传感器FTC方案。
本文提出在霍尔传感器发生故障的瞬间进行精确的诊断，并保证无刷直流电机持续稳定运行的方法。
根据霍爾信号的持续时间是否出现异常来判断是否出现霍尔传感器故障，同时，切断出现故障的霍尔传感器，采用正常工作霍尔传感器的信号预测故障霍尔传感器的信号，使无刷直流电机进行正常换相。
标签：永磁无刷直流电机;霍尔传感器故障诊断;容错控制;Simulink仿真引言：文章围绕一个霍尔传感器出现故障和两个霍尔传感器出现故障的情况进行了详细的分析和仿真，提出了一种霍尔传感器实时故障分析诊断与容错运行的方法。
本容错运行方法利用正常工作霍尔传感器高电平与低电平的时间计算，并模拟故障霍尔传感器高、低电平时间，在故障霍尔传感器电平不改变的情况下也可以使电机正确换相。
实验结果表明，通过正常工作的霍尔传感器可以较好地判断故障霍尔传感器电平变化的情况，进而控制晶体管的导通与关断，保证无刷直流电机的正常换相。
采用本文的容错方式运行可以保证无刷直流电机运行驱动系统在霍尔传感器故障的情况下可靠运行，对提高无刷直流电机驱动系统的可靠性具有重要的应用意义。
1 基于霍尔传感器的BLDC驱动系统基于霍尔传感器的永磁无刷直流电机（BLDC）驱动系统的基本结构，此结构由转速PI调节器、电流幅值限制模块、电流检测模块、电流PI调节器、PWM 及换相模块、位置检测模块、转速检测模块和永磁无刷直流电机组成。
无刷直流电机一般采用三相逆变器供电和两两导通的控制方式，需要三个霍尔传感器对电机转子位置进行实时检测，在一个电周期内提供六路换相信号实现电机换相。
三个霍尔传感器分别独立工作，在一个电周期内可发出相位相差120°的方波信号，用以确定转子位置，进而控制晶体管开断.2 霍尔传感器故障诊断及容错控制2.1 一路霍尔传感器出现故障当一路霍尔传感器出现故障时，可以分为三种情况：H1出现故障、H2出现故障、H3出现故障。
电化学传感器的在线故障诊断方法
电化学传感器的在线故障诊断方法作者：张赵良来源：《电子技术与软件工程》2017年第20期摘要石油化工领域对安全仪表提出了越来越高的要求，而基于电化学传感器的毒性气体探测器因传感器本身的可靠性问题较难达到SIL2以上的功能安全等级。
本文分析了3电极电化学传感器及其信号处理电路的原理和特性，设计了一种在线故障检测方法，通过该方法可以检出电化学传感器的主要失效模式，提高了毒性气体探测器整体诊断覆盖率。
【关键词】电化学传感器故障诊断功能安全诊断覆盖率1 引言基于电化学传感器的毒性气体探测器广泛应用于石油化工领域，用来探测一氧化碳、硫化氢、二氧化硫等各种有毒有害气体。
随着对这类安全仪表可靠性要求的逐步提高，功能安全认证将渐成趋势。
然而，电化学传感器作为安全功能回路中的重要一环，其自身的可靠性却并不高。
相对于其它原理的传感器，电化学传感器的环境耐受性较差，容易受干扰气体的影响，有电解液漏液的风险，寿命也通常在2年以内，因此，该类传感器失效率较高。
在分析系统的可靠性时，通常需要计算安全失效分数，即将失效分为可检出安全失效λsd、不可检出安全失效λsu、可检出危险失效λdd和不可检出危险失效λdu，提高系统的可靠性就是要提高λsd、λsu 和λdd，降低λdu。
本文从电化学传感器的原理着手，通过在线监测的方式提高了λdd，降低了λdu，使毒性气体探测器的安全失效分数和诊断覆盖率达到SIL2的水平。
2 电化学传感器及其处理电路的原理电化学传感器的工作原理和原电池的原理相似，当敏感气体扩散至传感器内部时将发生氧化还原反应，其反应过程中输出的电荷载流子与气体浓度成正比。
图1所示为三电极电化学传感器内部等效电路，图中WE为工作电极，CE为对电极，If为与气体浓度成正比的电流信号，If形成于工作电极与对电极之间，RE为参考电极，该电极无电流通过，其作用是稳定工作电极的电位。
图2所示为典型的电化学传感器适配电路。
图中U1、R3、R5、C3、C4构成了恒电位电路，通过检测参考电极RE的电位来调整对电极CE的电位，从而稳定了工作电极WE的电位。
地铁车辆速度传感器故障原因分析
地铁车辆速度传感器故障原因分析摘要：速度传感器作为地铁车辆上核心部件之一，其性能的稳定可靠对于地铁安全运营至关重要，针对地铁车辆速度传感器的故障问题，文章通过速度传感器原理及现场故障分析，指出速度传感器存在的问题，提出了后续的检查措施。
关键词：电机；速度传感器；转速；信号；磁场电客车在检修作业时，出现列车报速度传感器4故障。
为消除列车正线运营隐患，车辆检修人员需要查找处理速度传感器故障的原因，并制定相应的预防维护措施。
1.速度传感器相关参数1.技术参数外罩材料：不锈钢工作电压：7-24V测试电阻：10.8Ω频率：0-15Hz输出：2.5V（高）， 300mV（低）速度传感器与测速齿轮间隙：0.127-2.54mm1.1.结构及技术说明（如图1所示）图1 速度传感器外形图速度传感器用于给空气制动系统提供轴速信号，传感器头和线缆为整体部件，头部采用圆柱螺栓固定连接，尾端采用永贵的快速连接器连接，线缆为四芯屏蔽电缆。
1.速度传感器工作原理列车所使用的速度传感器是一种霍尔效应传感器。
霍尔效应在1879年被E.H. 霍尔发现，它定义了磁场和感应电压之间的关系，这种效应和传统的感应效果完全不同。
当电流通过一个位于磁场中的导体的时候，磁场会对导体中的电子产生一个横向的作用力，从而在导体的两端产生电压差。
系统结构框图如图 2。
当测速齿轮在磁场中转动时，在霍尔效应的作用下，速度传感器会产生一些列的脉冲信号，制动系统可以通过每分钟的脉冲数来计算轴的转速。
速度传感器为非接触式旋转检测有源双通道型速度传感器，安装在非驱动端端盖上部，检测电机转速和旋转方向。
TQG19速度传感器是双通道霍尔速度传感器，传感器安装于各种交通运输工具上的转动装置的箱体或箱盖上，被测转动物体为模数等于 2.75的导磁性齿轮。
它由永久磁钢、磁能转换器、放大整形电路、外壳、屏蔽电缆线等组成。
输出信号波形为方波，与交通运输工具上的测速控制装置配合使用，能检测转动装置的转速以及交通运输工具的速度，适用于各种类型的交通运输工具。
浅谈甲烷传感器常见故障及处理方法
浅谈甲烷传感器常见故障及处理方法摘要：本文主要简述了甲烷传感器的工作原理，甲烷传感器的重要作用,对其常见的甲烷传感器故障原因进行了分析，并提出了相应的解决方法及日常维护注意事项。
关键词：甲烷传感器、常见故障、处理方法一、概述矿井监控系统是煤矿安全高效生产的重要保证，在煤矿安全生产、紧急避险、应急救援和事故调查中发挥着重要作用。
甲烷浓度超过断电浓度、掘进工作面停风或风量低于规定值时，必须切断被控区域非本质安全型电气设备的电源。
因此，甲烷传感器是否灵敏可靠是矿井安全监控最基本、最重要的功能。
而煤矿安全监控系统在日常使用过程中，由于各种因素会导致甲烷传感器故障的发生，这就会给煤矿安全生产带来严重的隐患。
由于国家使用新技术，新装备，我矿已淘汰了热催化式和热导式以及红外式甲烷传感器的使用。
本文从实际出发对常见的激光甲烷传感器进行了分析和总结，并提出了相应的解决方法以及在日常维护中注意事项进行了说明。
二、激光甲烷传感器原理该传感器由开关电源电路、温湿度测量电路、频率输出电路、红外遥控接收电路、单片机电路、显示电路、无线通讯电路和485通讯电路组成。
传感器以低功耗单片机为核心，通过激光元件实现(0~100)%CH4的实时测量和显示，同时输出频率信号至上位机。
当甲烷浓度达到设定的报警值时，发出声光报警。
传感器还可同时检测并显示环境温度和环境湿度。
传感器通过配套红外遥控器实现传感器调校维护、报警点、显示模式和输出信号制式等参数设置。
为满足监测系统井下总线的需要，该传感器还设计有RS485通讯功能，使该传感器既可使用在现行煤矿安全监控系统上，也可使用在基于现场总线的全数字安全监控系统上。
原理框图见下图。
三、激光传感器常见故障由于煤矿井下条件复杂,监控分站、通讯电缆、甲烷传感器所处井下环境恶劣在加上人员巡查不到位，有时会造成监控线缆被挤受潮、氧化等，监控分站电路板损坏，瓦斯传感器故障，地面中心机房操作失误都会造成传感器故障。
发动机传感器故障诊断与修复_试题
任务九发动机传感器故障诊断与修复
子任务1 空气流量传感器故障诊断与修复一、判断题（10题）
二、单选题（6题）
三、多选题（3题）
四、简答题（5题）
子任务2 进气压力传感器故障诊断与修复一、判断题（10题）
二、单选题（5题）
三、多选题（4题）
四、简答题（5题）
子任务3 节气门位置传感器故障诊断与修复一、判断题（10题）
二、单选题（3题）
三、多选题（6题）
四、简答题（5题）
子任务4 曲轴位置、凸轮轴位置传感器故障诊断与修复一、判断题（10题）
二、单选题（6题）
三、多选题（4题）
四、简答题（5题）
子任务5 冷却液温度、进气温度传感器故障诊断与修复一、判断题（10题）
二、单选题（6题）
三、多选题（3题）
四、简答题（5题）
子任务6 氧传感器故障诊断与修复一、判断题（10题）
二、单选题（6题）
三、多选题（4题）
四、简答题（5题）
子任务7 爆震传感器故障诊断与修复一、判断题（10题）
二、单选题（4题）
三、多选题（5题）
四、简答题（5题）。
本特利电涡流传感器工作原理、安装及常见故障总结处理
引言在笔者所在单位大空分空气透平压缩机、天然气转化制甲醇合成气压缩机，低密度聚乙烯循环气压缩机等大型旋转机械上都使用本特利电涡流传感器来测量压缩机的轴的位移、振动及转速等，本文说明了电涡流传感器的构成及工作原理，介绍其在大型旋转机械设备监测中的应用、安装方法并总结常见故障。
1本特利监测系统结构1.1本特利电涡流传感器的构成电涡流传感器系统由三个部分组成，分别是传感器探头、延伸电缆、前置放大器。
传感器探头内部含有一个线圈，探头的端部由聚苯撑硫（PPS ）材料组成，线圈被厚实的封装到探头的端部，探头壳体材料为不锈钢，线圈与75欧姆宽带同轴电缆相连，同轴电缆中心是导体芯，有中心向外展开依次为绝缘层、内屏蔽层、外屏蔽层（网状屏蔽层）和外护套，内屏蔽层和线圈相连，外屏蔽层不和线圈相连，延伸电缆同样为同轴电缆，两端的接头分别与探头和前置放大器相连接。
前置器是一种内部装有振荡电路和调制解调器测量电路的密闭金属盒，接收电涡流传感器和延伸电缆的信号，需要给前置器的电压VT 端和公共端COM 端输入-17.5VDC ~-26VDC 的驱动电压。
前置器的VOUT 端为输出端。
传感器系统的结构构成图如图1所示。
图1传感器系统的结构构成图1.2本特利监测系统结构组成监测系统由电涡流传感器系统，3500监测模块组成，其中前置器接收由探头和延伸电缆传输的信号，并将其转换为3500监测模块接收的电压信号，通过内部逻辑运算，向各保护装置（DCS 和SIS ）送出模拟量和数字量信号。
3500系统模块组件如图2所示。
1.3电涡流传感器工作原理电涡流传感器是一种相对式非接触传感器，前置器的振荡电路产生的高频振荡电流流入探头内部线圈，线圈中便会产生交变的磁场，当被测金属转轴靠近这一交变磁场，就会在转轴表面产生感应电流，同时，该感应电流也产生一方向与探头内部线圈方向相反的交变磁场，两个磁场相叠加，将改变线圈的阻抗。
该线圈阻抗可近似看成是探头顶部到金属表面间隙的单值函数，即两者之间成正比例关系。
传感器的故障诊断技术研究
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按 故 障原 因 可 分 为 偏 差 故 障 ， 击 故 障 ， 路 冲 开
故障 ， 漂移 故 障 ， 路 故 障 ， 期 性 干 扰 ， 线 性 死 短 周 非
ｏ 真实值
・测量值
区故 障 Ｊ 。偏差 故 障的 故 障原 因 为 ： 偏置 电流 或偏 置 电压等 ； 冲击 故 障 的故 障原 因是 ： 电源 和 地 线 中
方法 的优 缺 点进行 了 比较 。
障部件 、 判别 故 障 的种 类 、 计 故 障大 小 与 时 间 、 估 对
故 障进 行 评 估 与 决 策 。在 此 基 础 上 容 错 控 制 系 统
可 以用 重 构 控 制 律 或 解 析 余 度 或 硬 件 余 度 等 技 术
保证 系 统 继 续 正 常 运 作 Ｊ 。传 感 器 故 障 诊 断 的概 念有 两 种涵 义 ： 种 是 指 手 提 式 的诊 断 器 ， 主要 一 它 是 维修 人员 在进 行设 备 维 修 时 ， 来 检 查 系 统 中的 用
１ 传 感器故障及故障诊断的概念
故 障定 义 为使 系 统 表 现 出 不 希 望 特 性 的 任 何 异 常 现象 ， 或动 态 系统 中部 分 元 器 件 功 能失 效 而 导 致 整个 系 统 性 能 恶 化 的 情 况 或 事 件 … 。故 障检 测
是 一些 提供 控 制信 号 的传 感 器 ， 工 作 状 态 直 接 影 其
。
ｏ ｏ 々
根 据故 障发生 、 展 的 进程 可 分 为 突变 故 障 和 发 缓 变故 障 ： 突变 故 障信 号 变 化 速 率 大 ； 变 故 障 信 缓
氧传感器的故障诊断与排除
摘要：主要介绍由于氧传感器系统故障引起的EMS 内部监控氧传感器输入信号异常，导致ECU不能准确控制喷油量造成发动机工作异常，出现排气管冒黑烟，发动机怠速抖动，熄火，同时伴随发动机故障灯常亮现象的问题诊断与排查过程。
关键词：氧传感器故障诊断排除中图分类号：TK414.3+2文献标识码：A文章编号：2095-8234（2020）04-0062-04Fault Diagnosis and Elimination of Oxygen SensorLi Chuanhai,Huang Huai,Zhou HuiGeely Automobile Research Institute (Ningbo)Co.,Ltd.(Zhejiang,Ningbo,315336,China)Abstract ：This paper mainly introduces the diagnosis and troubleshooting process of the abnormal input signal of the EMS internal monitoring oxygen sensor caused by the failure of the oxygen sensor system,which causes the ECU to not accurately control the fuel injection volume and causes the engine to work abnormally,causing black smoke from the exhaust pipe,engine idling jitter,and flameout,accompanied by the engine fault light always on.Keywords ：Oxygen sensor;Fault diagnosis;Elimination氧传感器的故障诊断与排除李传海黄淮周慧（吉利汽车研究院（宁波）有限公司浙江宁波315336）·测控技术·小型内燃机与车辆技术SMALL INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND VEHICLE TECHNIQUE第49卷第4期2020年8月Vol.49No.4Aug.2020作者简介：李传海（1976-），男，硕士研究生，主要研究方向为传统动力汽车整车开发和新能源汽车的开发。
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传感器的故障类型与诊断方法
传感器故障主要包括：完全失效故障、固定偏差故障、漂移偏差故障和精度下降四类。
如图1所示。
图1 传感器的故障类型
失效故障是指传感器测量的突然失灵，测量值一直为某一常数;偏差故障主要是指传感器的测量值与真实值相差某一恒定常数的一类故障，从图中可见，有故障的测量与无故障的测量是平行的;
漂移故障是指传感器测量值与真实值的差值随时问的增加而发生化的一类故障;
精度下降是指传感器的测量能力变差，精度变低。
精度等级降低时，测量的平均值并没有发生变化，而是测量的方差发生变化。
固定偏差故障和漂移故障都是不容易发现的故障，在故障发生的过程中会引起一系列的无法预计的问题，使控制系统长期不能正常发挥作用。
传感器的故障分类方式
1、按传感器故障程度分类
按传感器故障程度的大小可分为硬故障和软故障。
硬故障泛指结构损坏导致的故障，一般幅值较大，变化突然;软故障泛指特性的变异，幅值较小，变化缓慢。
硬故障也称完全故障，完全故障时测量值不随实际变化而变化，始终保持某一读数。
通常这一恒定值一般是零或者最大读数。
故障测量值大致是一条水平直线。
软故障包括数据偏差、漂移、精度等级下降等。
软故障相对较小，难于被发现，因此，从某种意义上来讲，软故障危害比硬故障危害更大，其危害逐渐引起了人们的重视。
2、按故障存在的表现分类
按故障存在的表现可分为间歇性故障和永久性故障。
间歇性故障时好时坏;永久性故障失效后，不能再恢复正常。
3、根据故障发生、发展的进程分类
根据故障发生、发展的进程可分为突变故障和缓变故障。
突变故障信号变化速率大;缓变故障信号变化速率小。
4、按故障的原因分类
按故障原因可分为偏差故障，冲击故障，开路故障，漂移故障，短路故障，周期性干扰，非线性死区故障。
偏差故障的故障原因为：偏置电流或偏置电压等;
冲击故障的故障原因是：电源和地线中的随机干扰，浪涌、电火花放电，D/A变换器中的毛刺等;
开路故障的故障原因：信号线断、芯片管脚没连上等;
漂移故障的故障原因：温等;
短路故障的故障原因：污染引起的桥路腐蚀、线路短接等;
周期性干扰的故障原因：电源50 Hz干扰等;
非线性死区故障的故障原因：放大器饱和、含有非线性环节等。
另外，从建模、仿真的角度出发，可分为乘性故障和加性故障。
对于偏置故障，在原信号上加上一个恒定或随机的小信号;对于冲击干扰，可在原信号上叠加一个脉冲信号;对于短路故障，信号接近于零;开路故障，信号接近传感器输出最大值;漂移故障，信号以某一速率偏移原信号;周期性干扰故障，原信号上叠加某一频率的信号。
传感器故障的诊断方法
从不同角度出发，故障诊断方法的分类不完全相同。
现简单地将故障诊断方法分为：基于解析数学模型的方法和
不依赖于数学模型的方法。
1、基于解析数学模型的方法
根据残差产生的形式不同，基于解析数学模型的方法可以进一步分为：参数估计法、状态估计法和等价空间法。
基于模型的故障诊断方法，是一种最早发展起来的诊断方法，同时也是一种研究、应用最广泛的诊断方法。
优点是模型机理清楚，结构简单，易实现，易分析，可实时诊断。
在故障诊断领域具有重要的地位，在今后的发展中依然会是传感器故障诊断方法的主要研究方向。
缺点是计算量大，系统复杂;存在建模误差，模型的适应性差;可靠性差，容易出现误报、漏报等现象;外部扰动的鲁棒性，系统的噪声和干扰不敏感。
目前，这种诊断方法的研究成果仍然主要集中于线性系统，对深入研究非线性系统的通用故障诊断技术具有重要的意义，同时，鲁棒性问题也具有很高的研究价值。
表l介绍了模型法中一些故障诊断方法的优点和缺点。
表1模型法中一些故障诊断方法的优点和缺点的比较
2、不依赖于数学模型的故障诊断方法
当前，控制系统变得越来越复杂，由于实际中很难建立控制系统的精确解析数学模型，当存在建模误差时，基于模型的故障诊断方法将出现误报、漏报等现象，因此不依赖于模型的故障诊断方法受到了人们的高度重视。
不依赖数学模型的方法的优点是不需要对象的准确模
型，并且适应性强。
其缺点是结构复杂，难于实现。
这种不依赖于系统模型的故障诊断方法可分为基于数据驱动的方法的故障诊断方法、基于知识的故障诊断方法和基于离散事件的方法等。
2.1 基于数据驱动的方法
基于数据驱动的方法有两大类：信号处理方法和统计方法。
常用的一些基于信号处理的故障诊断方法有：绝对值检验和趋势检验，利用Kullb ack信息准则的故障检测，基于自适应滑动Lattice滤波器的故障检测方法，基于信号模态估计的故障检测方法相关分析法、小波分析方法和信息融合方法等。
2.2 基于知识的方法
基于知识的故障诊断方法协可分为基于症状的故障诊断方法和基于定性模型的故障诊断方法两种。
2.3 基于离散事件的方法
基于离散事件的故障诊断方法是近年来发展起来的一种新型故障诊断方法。
其基本思想是：离散事件模型的状态既反映正常状态，又反映系统的故障状态。
表2给出了一些故障诊断方法的优点和缺点
随着理论研究的进展和技术水平的不断提高，传感器故障诊断的研究会更趋于实用化，一些在实际中遇到的问题会逐步得到解决。