淺談傳感器技術(shù)在機電一體化中的應用

于秀娜

摘 要：近年來，隨著半導體、計算機技術(shù)的發(fā)展，新型或具有特殊功能的傳感器不斷涌現(xiàn)出來，裝置也向小型化、固體化及智能化方向發(fā)展，應用領(lǐng)域也越加寬廣。文章闡述了傳感器技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展，探討了傳感器技術(shù)在機電一體化中的應用。

關(guān)鍵詞：傳感器技術(shù)；機電一體化技術(shù)；發(fā)展

引言

近幾十年來，自動控制理論、計算機技術(shù)迅速發(fā)展，并已經(jīng)應用到生產(chǎn)和生活的各個領(lǐng)域。但是，由于作為“感覺器官”的傳感器技術(shù)沒有與計算機技術(shù)協(xié)調(diào)發(fā)展，出現(xiàn)了信息處理功能發(fā)達，檢測功能不足的局面。目前許多國家已投入大量人力、物力，發(fā)展各類新型傳感器。在機電一體化技術(shù)中，傳感器的廣泛應用能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受嚴酷環(huán)境考驗，是機電一體化技術(shù)達到高水平的保證。

1 傳感器技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展

工程上通常把直接作用于被測量、能按一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)換成同種或別種量值輸出的器件稱為傳感器。傳感器在很多行業(yè)都有著重要的應用，大至工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)，小至家用電器，隨處可見傳感器的身影。從20世紀80年代起，逐漸在世界范圍內(nèi)掀起一股“傳感器熱”，各國都積極進行傳感器技術(shù)的研究、開發(fā)和生產(chǎn)。當前，傳感器技術(shù)的發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）不斷提高檢測系統(tǒng)的測量精度、量程范圍、延長使用壽命、提高可靠性?，F(xiàn)在許多檢測系統(tǒng)都可以在及其惡劣的環(huán)境下連續(xù)工作數(shù)十萬小時。

（2）集成化、功能化。隨著半導體集成電路技術(shù)的發(fā)展，硅等電子元件的高度集成化有可能大量地向傳感器領(lǐng)域滲透。

（3）傳感器向智能化方向發(fā)展。人們已迅速將計算機技術(shù)應用到測量技術(shù)中，使得傳感器技術(shù)向智能化發(fā)展，從而擴展了功能，提高了精度和可靠性。

（4）網(wǎng)絡(luò)化的傳感器。網(wǎng)絡(luò)化的傳感器系統(tǒng)，可以遠距離實現(xiàn)監(jiān)控、調(diào)試、故障診斷和數(shù)據(jù)采集等操作。

2 傳感器技術(shù)在機電一體技術(shù)中的應用

傳感器是影響機電一體化技術(shù)發(fā)展的重要方面，廣泛應用于各種機電一體化產(chǎn)品之中，文章就傳感器技術(shù)在機電一體化技術(shù)中的應用分以下幾個方面闡述。

2.1 傳感器在現(xiàn)代汽車中的應用

近年來，隨著汽車智能化、電子化、小型化和輕型化，汽車對傳感器的需求大大增加?？梢哉f，現(xiàn)代汽車凡是采用電了控制的系統(tǒng)或裝置，都離不開傳感器?？諝庀到y(tǒng)中傳感器的作用是計量和控制發(fā)動機燃燒所需的空氣量。經(jīng)空氣濾清器過濾的新鮮空氣經(jīng)空氣流量傳感器測量之后再進入氣管，與噴油器噴射的汽油混合后才進入氣缸。汽車燃油系統(tǒng)的作用是供給氣缸內(nèi)燃燒所需的汽油，油壓的測量也需要傳感器，燃油的溫度可以采用熱敏電阻溫度傳感器來測量?，F(xiàn)代汽車還在排氣管前端安裝氧含量傳感器。在發(fā)動機點火系統(tǒng)中，可以用霍爾傳感器確定點火時間。特別是近幾年，汽車電子裝置越來越多，如安全報警裝置、通信裝置、娛樂裝置以及為提高舒適、減輕疲勞采用的輔助駕駛裝置等等，都廣泛采用了各種不同類型的傳感器。

2.2 傳感器在機器人中的應用

機器人是由計算機控制的機器，它的動作機構(gòu)具有類似人的肢體及感官的功能，動作程序靈活，有一定的智能性。機器人傳感器在機器人的控制中起到了非常重要的作用，正因為有了傳感器，機器人才具備了類似人類的知覺功能，可以認為機器人傳感器是對人類感覺的模仿。

機器人傳感器分為內(nèi)部參數(shù)檢測傳感器和外部參數(shù)檢測傳感器兩大類。內(nèi)部參數(shù)檢測傳感器是以機器人本身的坐標來確定其位置。通過內(nèi)部參數(shù)檢測傳感器，機器人可以了解自己的工作狀態(tài)，調(diào)整和控制自己按照一定的位置、速度、加速度和軌跡進行工作。外部參數(shù)檢測傳感器的功能是讓機器人能識別工作環(huán)境，很好的執(zhí)行動作，使機器人對環(huán)境有自校正和適應能力。外部參數(shù)檢測傳感器通常包括觸覺、視覺、味覺、聽覺和嗅覺等傳感器。比如觸覺傳感器裝設(shè)在機器人腕、手爪等部位，通過觸覺確認對象的位置從而修正手爪的位置以便能準確地抓住對象物體。

2.3 傳感器在數(shù)控機床中的應用

數(shù)控機床是機電一體化的典型產(chǎn)品，它是機、電、液、氣等學科的綜合應用，技術(shù)范圍涵蓋了機械制造、自動控制、伺服驅(qū)動、傳感器技術(shù)及信息處理技術(shù)等。具有高精度、高效率、高柔性的特點。具體工作過程是：將刀具移動軌跡等加工信息用數(shù)字化的代碼記錄在程序介質(zhì)上，然后輸入數(shù)控系統(tǒng)，經(jīng)過譯碼、運算、發(fā)出指令，自動控制機床上的刀具與工件之間的相對運動，從而加工出形狀、尺寸與精度符合要求的零件，這種機床即為數(shù)控機床。

傳感器在數(shù)控機床中占有重要的地位，它監(jiān)視和測量數(shù)控機床的每一步工作過程。數(shù)控機床的一個重要指標就是進給運動的位置定位誤差和重復定位誤差，要提高位置控制精度就要采用高精度的位置傳感器。接近開關(guān)除了在刀架選刀控制外，還在數(shù)控機床中常用作工作臺、氣缸及氣缸活塞的行程控制。

3 我國傳感器技術(shù)發(fā)展的若干問題及發(fā)展方向

我國傳感器的研究，始于20世紀80年代，主要集中在專業(yè)研究所和大學，與國外先進的計算、模擬和設(shè)計方法，先進的微機械加工技術(shù)與設(shè)備，先進的封裝技術(shù)與設(shè)備，可靠性技術(shù)研究等方面相比還有較大差距。

隨著自動化程度越來越高，自動檢測系統(tǒng)智能化的程度要求也越來越高。這就要求要不斷研發(fā)新型傳感器，提高傳感器的性能和向、小型化、集成化、多功能化、智能化的方向發(fā)展。

參考文獻

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