传感器与检测技术大作业

机电一体化中传感器与检测技术的应用

引言：传感器是将物理、化学、生物等自然科学和机械、土木、化工等工程技术中的费电信号转换成电信号的换能器。从各行各业到日常生活，传感器几乎是无处不在，无处不用，其主要作用就是信息的采集和获取。在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。随着微电子技术、控制技术、传感器技术等快速发展，机电一体化也得到了快速发展。机电一体化系统是多种技术共同结合、共同配合形成的控制系统，最主要的技术是传感器技术。

一、传感器的种类

传感器在机电一体化系统的主要作用是测量机电一体化系统各模块性能和目标对象、工作环境等的状态，为可靠地控制、调控机电一体化系统的整体工作提供有效的物理参数信息。当今，传感器用于检测的方面不同，具有多种种类，原理各异分类方式也不尽相同。按输入被测量进行分类，一般可分为速度传感器、温度传感器、位移传感器、压力传感器等。这种分类方法直接反应了检测的目的；按输出量形式可分为数字传感器与模拟传感器两类；按工作机理可分为结构型和物性型；按转换原理可分为电阻式、电容式、电感式、压电式、光电式、热点式传感器等；按信息的传递方式可分为能量转换传感器与能量控制型传感器两类。具体可以分为测量系统内部模块性能状态的内部数据传感器和系统外部状态的外部数据信息传感器。系统内部数据信息传感器的主要工作是检查机电一体化系统内部模块的位矢、加速度、力臂、力、温度等的相关状态变化情况。系统外部数据信息传感器主要职能是采集、检测机电一体化系统外部环境对机械性能的变化状态情况。传感器能够如人感受器官一样，具有触觉感受和非触觉感受，所以传感器又可以分为接触式传感器和非接触式传感器。如：接触式的碰触式传感器、压觉传感器；非接触式的温觉传感器、声觉传感器等。

随着经济、科学技术等多领域的发展，传感器自然也得到快速发展并利用到多领域中。传感器的发展、利用，也为人们的生活发展带来了客观的经济效益。随着计算机辅助设计，辅助制造技术，集成电路技术和微机械电子系统技术等新技术以及新工艺、新材料的应用，出现了精度更高，性能更优、用途更广的现代传感器。现代化传感器正在向智能化、集成化、多功能化方向发展。

传感器有其基本特性，可分为静态特性和动态特性。静态特性是指静态信号作用下的输出输入关系特性，而所谓动态特性是指动态信号下的输入输出关系特性。衡量传感器其静态特性优劣的重要性能指标线是性灵敏度、迟滞、重复性、分辨率与稳定性。

二、传感器与检测技术在机电一体化中的运用

机电一体化系统的发展大部分功劳归于传感器技术。传感器为机电一体化系统提供了有效、可靠的功能，使得系统相关运作能够按照人们的意愿实行。传感器也逐渐的渗透到各种

自动化系统产品中去，如下介绍。

（1）有“感觉”的机器人

传感器在工业机械人的实用，其为工业机械人的行为准则、精确度提供可靠的科学依据。

借助传感器的功能，工业机械人能够精确的采集自身工作状态、目标对象和工作环境变化情况的相关数据信息，如：自身工作信息的获得（位移、力矩、加速度等）、目标对象传达的数据信息与系统外补状态；并经过相关的数据信息处理，做出及时的指令反馈，实现工业机械人的准确控制。旺旺机电一体化产品不能光靠一种传感器就能够实现全部的动作准确完成。这需要针对机器人的相干动作的特征使用合适的传感器，如在机器人各个运动节点安装微动开关、光电开关等传感器，这都能准确的检测机器人关节的零位及极限位置，以此实现机器人的精准功能动作，并且备自动保护自身安全的控制系统。

加速、速度传感器为机器人各运动关节提供恰当位移速度和加速度的控制信息，防止机器人的告诉或者低速运动。而感觉、压觉传感器能够让机器人有“感知”外界环境状态，实现准确的接触式动作，提高机器人手部动作的精确度。

（2）传感器在工厂机床的应用

当今，工厂产品加工逐步走向自动化发展方向，这就需要依靠传感器，其能借助计算机，对大量加工机床的加工工作进行有效控制。如在切割工业中使用传感器检测切割系统，实现在切割过程中优化切割工艺，检测切割材料的规格是否合理，切割的环境是否合适，借助加速度传感器检测等增加切割工业速度，同时借助传感器检测切割材料系统内部环境状态，防止出现故障。

（3）传感器的渗透发展

随着传感器的快速发展、生产，传感器以惊人的速度渗透到多领域的生产中，如现代的汽车工业引入传感器，逐步走向一个全新的发展时代。汽车借助机电一体化系统，能够完善汽车性能，增加人性化控制操作，减少汽车的油耗。同时，汽车的机电一体化控制系统为死机增加了驾驶的安全性、便捷控制等优点。传感器大大提高了汽车性能，是汽车创新突破。

三、总结

综上所述，传感器的机电一体化系统的感受器官，给系统提供可靠控制功能。机电一体化系统中使用传感器与检测技术不仅能够提高机电一体化系统的完整、可靠、精确性，也加快传感器的快速发展。总之，传感器与检测技术存在很大的潜能，为人们的生产生活提供了很多方面的便捷。

参考文献：李晓玲，传感器与检测技术在机电一体化系统中的应用

丁确，机电一体化中传感器与检测技术的运用