传感器在机电一体化中的应用

摘要近年来,随着科学技术水平的不断提高,很多系统和设备都从传统的机械模式转变为机电一体化模式,这为各个领域的生产提供了强有力的保障。传感器是机电一体化系统当中不可获取的重要组成部分之一,若是机电一体化系统中没有传感器,则各种信息便无法完成传递和转换,也就是说整个系统会失控。文章概述传感器研究现状与发展，探讨传感器在机电一体化系统中的应用，并分析传感器技术发展的若干问题及发展方向。关键词：传感器技术，机电一体化，应用AbstractInrecentyears,withtheimprovementofscienceandtechnology,manysystemsandequipmentarechangingfromtraditionalmechanicalmodelformechanicalandelectricalintegrationmodel,whichprovidesastrongguaranteeforallareasofproduction.Thesensorisanimportantpartofmechatronicsystemcannotaccess,ifthereisnosensormechatronicssystem,isallkindsofinformationwecannotcompletethetransferandconversion,thatistosaythewholesystemwillbeoutofcontrol.Thearticleprovidesanoverviewofthesensorresearchanddevelopment,explorethesensorintheapplicationofmechatronicsystems,sensortechnologyandanalysisofdevelopmentissuesanddevelopmentdirection.Keywords：sensortechnology、electromechanicalintegration、application.目录绪论.......................................................................................................................1第一章传感器的基本知识......................................................................................21.1传感器的分类及特性......................................................................................21.2常用传感器的类型及特点...............................................................................2第二章传感器在机电一体化系统中的应用..........................................................43.1传感器在工业机器人中的应用.......................................................................43.2传感器在机械制造中的应用...........................................................................4第三章机电一体化系统中传感器的选择............................................................54.1数控机床对传感器的要求..............................................................................54.2位移的检测...................................................................................................54.3位置的检测...................................................................................................64.4速度的检测...................................................................................................74.5压力的检测...................................................................................................74.6温度的检测...................................................................................................74.7刀具磨损的监控............................................................................................8第四章传感器技术的现状以及发展趋势............................................................9第五章结束语.........................................................................................................13参考文献...................................................................................................................14附录.........................................................................................................................15绪论传感器技术在现代科学技术中具有十分重要的地位，被称为现代信息技术的三大支柱(传感技术、计算机技术、通信技术)之一。微电子技术的大力发展与进步，极大地促进了通信技术和计算机技术的快速发展。与此形成鲜明对照的是，传感器技术发展十分缓慢，制约了信息技术的发展，被称为技术发展的瓶颈。这种发展不协调的状况以及由此带来的负面影响，在近几年科学技术的快速发展过程中表现的尤为突出，甚至局部领域出现了由于传感器技术发展的滞后，反过来影响、制约了其他相关科学技术的发展与进步的情况。所以传感器技术又被认为是现代信息技术的关键技术和智能技术的先导。许多国家都把传感器技术列为重点发展的关键技术之一。美国曾把20世纪80年代看成是传感器技术时代，并列为20世纪90年代22项关键技术之一；日本把传感器技术列为20世纪80年代10大技术之首；从20世纪80年代中后期开始，我国也把传感器技术列为国家优先发展的技术之一。可见，传感器技术是一项与现代技术密切相关的尖端技术。一个国家、一项工程设计中传感器应用的数量和水平直接标志着其技术先进的程度。当今传感器技术被广泛地应用在各种先进的设备和系统中。例如，“阿波罗”运载火箭采用的传感器达2077个；宇宙飞船部分的传感器达1218个；一架波音飞机所用的传感器达上千只。可以说，任何自动控制装置和系统都离不开它，同样，传感器技术在机电一体化技术革命中也正在发挥重要作用。第一章传感器的基本知识从20世纪80年代起，逐步在世界范围内掀起一股“传感器热”，各先进工业国都极为重视传感技术和传感器研究、开发和生产。传感技术已成为重要的现代科技领域，传感器及其系统生产已成为重要的新兴行业，文章概述传感器研究现状与发展，探讨传感器在机电一体化系统中的应用，并分析我国传感器技术发展的若干问题及发展方向。1.1传感器的分类及特性传感器一般由敏感元件，转换元件及测量电路三部分组成。①传感器按其测量对象可分为检测机电一体化系统内部状态的内部信息传感器及系统外部环境状态的外部信息传感器。②传感器按控工作机理可分制电动机可以分为物理型和结构型。③传感器按能量源分类可分为无源型和有源型。④按输出信号的性质可将传感器分为开关型，模拟型和数字型。传感器的静特性是指传感器在输入量的各个值处于稳定状态时的输出与输入关系，即当输入量是常量或变化极慢时，输出与输入的关系。衡量传感器静态特性的主要技术指标有线性度、测量范围和量程、重复性、迟滞、灵敏度等。动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。动态特性好的传感器，其输出量随时间变化的曲线与被测量随时间变化的曲线一致或者相近。1.2常用传感器的类型及特点1.2.1红外温度传感器广泛应用于家用电器（微波炉、空调、油烟机、吹风机、烤面包机、电磁炉、炒锅、暖风机等）、医用/家用体温计、办公自动化、便携式非接触红外温度传感器、工业现场温度测量仪器以及电力自动化等。不仅能提供传感器、模块或完整的测温仪器，还能根据用户需要提供包括光学透镜、ASIC、算法等一揽子解决方案。1.2.2倾角传感器倾角传感器在军事、航天航空、工业自动化、工程机械、铁路机车、消费电子、海洋船舶等领域得到广泛运用。辉格公司为国内用户提供全球最全面、最专业的产品方案和服务。提供超过500种规格的伺服型、电解质型、电容型、电感型、光纤型等原理的倾角传感器。1.2.3加速度传感器（线和角加速度）分低频高精度力平衡伺服型、低频低成本热对流型和中高频电容式加速度位移传感器。总频响范围从DC至3000Hz。应用领域包括汽车运动控制、汽车测试、家电、游戏产品、办公自动化、GPS、PDA、手机、震动检测、建筑仪器以及实验设备等。1.2.4压力传感器压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也称为压电传感器。半导体压电阻抗扩散压力传感器是在薄片表面形成半导体变形压力，通过外力（压力）使薄片变形而产生压电阻抗效果，从而使阻抗的变化转换成电信号。第二章传感器在机电一体化系统中的应用传感器是左右机电一体化系统(或产品)发展的重要技术之一，广泛应用于各种自动化产品之中。3.1传感器在工业机器人中的应用工业机器人的准确操作取决于对其自身状态、操作对象及作业环境的限确队识。这种准确认识沟通过传感器的感觉功能实现。机器人自身状态信息酌获取项过其内部信息传感25(位置、速度、加速度等)获取并为机器人控制反馈信息。希迪电子操作刘象钟L部环境的队识通道外部传感器得到。3.2传感器在机械制造中的应用在机械制造中，传感器技术是实现测试与自动控制的重要环节。在机械制造测试系统中，被作为一次仪表定位，其主要特征是能准确传递和检测出某一形态的信息，并将其转换成另一形态的信息。具体地说，传感器是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受（或响应）与检出功能，并使之按照一定规律转换成与之对应的可输出信号的元器件或装置。如果没有传感器对被测的原始信息进行准确可靠的捕获和转换，一切准确的测试与控制都将无法实现；即使最现代化的电子计算机，没有准确的信息（或转换可靠的数据）、不失真的输入，也将无法充分发挥其应有的作用。第三章机电一体化系统中传感器的选择传感器的应用范围广，种类繁多。如何为我们机电一体化系统选择合