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传感器技术在机电技术中的应用
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| 作者： 来源： 发布时间：2013/1/31 13:45:41 [本日：1 本周：1 本月：2 总数：5] |
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重点从三个方面进行研究， 传感器技术的研究现状、 传感器技术的应用及传感器 的发展。
关键词:传感器技术； 机电技术；
应用 传感器相当于人的感觉器官， 是一种能把被测的非电量转换为 各种易于测量的电信号的部件。 国际电工委员会的定义为：传感器 “ 是测量系统中的一种前置部件， 它将输入变量转换成可供测量的信 。随着现代技术的不断发展， 作为信息采集系统的前端单元， 传 号” 感器的作用越来越重要。 传感器已成为自动化系统和机器人技术中 的关键部件， 作为系统中的一个结构组成， 其重要性变得越来越明 显。
1 传感器的研究现状与发展 随着现代科学技术的迅猛发展和生产过程的高度自动化以及 人类生活质量的不断提高， 以传感器 - 微机为核心的现代测试与控 制系统正在越来越广泛的应用于各行各业。 就当前技术发展现状来看，传感器网络有着巨大的应用前景，被认为是将对 21 世纪产生 巨大影响力的技术之一。 传感器的种类很多， 已经应用于各个领域， 已有和潜在的传感器应用领域包括： 机械加工、 环境监测、 航天、 电 力、 冶金、 化工、 医疗、 建筑物监测等等。随着传感器技术、 无线通信 技术、 计算技术的不断发展和完善， 各种传感器网络将遍布我们生 活环境， 从而真正实现 “无处不在的计算” 。 传感器主要用于检测机电一体化系统自身与操作对象、 作业环 境状态, 为有效控制机电一体化系统的运作提供必须的相关信息。 随着科学技术的不断发展， 传感器也不断发展， 微型化、 智能化、 多 无线网络化是传感器发展的趋势。 功能、
2 传感器在机电技术中的应用 随着自动化等新技术的发展，传感器的使用数量越来越大， 一 切现代化仪器、 设备几乎都离不开传感器。下面就大致介绍以下几 种传感器的应用。
2.1 传感器技术在机械制造业中的应用 在机械制造业中， 要进行动态特性测量， 如加工精度等， 需要利 用传感器测量刀架、 床身等有关部位的振动、 机械阻抗等参数来检 验其动态特性。 在超精加工中， 要求对零件尺寸在线检测与控制， 只 有具有 “耳目” 作用的传感器才能提供有关信息。 如在数控车床中的 传感器， 用光传感器检测车刀的位置； 刀尖的形状对工件尺寸、 表面 精度等影响最大， 用安装在车刀上的振动传感器检测车刀的磨钝程 度； 车床所用的润滑油， 液压系统的油量， 通过液面传感器进行监 测。
2.2 传感器技术在环境中的应用 应用于环境监测的传感器网络， 一般具有部署简单、 便宜、 长期 不需更换电池、 无需派人现场维护的优点。 通过密集的节点布置， 可 以观察到微观的环境因素， 为环境研究和环境监测提供了崭新的途 径传感器网络研究在环境监测领域已经有很多的实例。 这些应用实 例包括： 对海岛鸟类生活规律的观测； 气象现象的观测和天气预报； 森林火警； 生物群落的微观观测等。 洪灾的预警： 通过在水坝、 山区中关键地点合理地布置一些水 压、 土壤湿度等传感器， 可以在洪灾到来之前发布预警信息， 从而及 时排除险情或者减少损失。 农田管理： 通过在农田部署一定密度的空气温度、 土壤湿度、 土 壤肥料含量、 光照强度、 风速等传感器， 可以更好地对农田管理微观 调控， 促进农作物生长。 建筑安全： 通过布置于建筑物内的图像、 声音、 气体检测、 温度、 压力、 辐射等传感器， 发现异常事件及时报警， 自动启动应急措施。
2.3 传感器技术在火灾报警器中的应用 现代建筑必须有防灾报警装置， 主要是火灾报警系统。火灾出 现时往往伴随着烟雾、 火光和高温及有害气体。 因此， 火灾报警的原 理就是利用与此有关的传感器， 先把异常信号转换成易于传送的形 式， 再通过消防网络把火灾地点报告给指挥中心。
2.4 传感器技术在汽车中的应用 距离、 转速等参 在汽车工业中， 传感器已经不仅限于测量车速、 数， 而且对一些新设施如安全气囊、 防滑系统、 防抱死系统、 电子燃 电子变速控制等装置都安装相应的传感器。例如有资料显 料喷射、 示，美国某汽车生产厂曾在一辆汽车上安装 90 余只传感器去测量 不同的参数。
2.5 传感器在机器人中的应用 机器人是一种利用了各种传感器的典型仿生装置。机器人传感 器是指能把智能机器人对内外部环境感知的物理量变换为电量输 出的装置。它分为内部传感器和外部传感器两大类。内部传感器的 功能是检测机器人自身的状态， 用于系统控制， 使机器人按规定的 要求进行工作。 比如限位开关、 编码器、 加速度计、 角度传感器等； 外 部传感器功能是检测环境信息， 识别工作环境， 为机器人提供应付 环境变化的依据， 使机器人能够控制操作对象。 比如光电传感器、 接 近开关、 视觉传感器、 触觉传感器、 压力传感器等。
3 传感器机电技术中的发展方向 传感器技术是实现自动控制、 自动调节的关键环节,也是机电一 体化系统不可缺少的关键技术之一,其水平高低在很大程度上影响 和决定着系统的功能； 其水平越高,系统的自动化程度就越高。传感 器在科学技术领域、 工农业生产以及日常生活中发挥着越来越重要 的作用。更高的自动化要求是传感器技术发展的动力。科学水平的 提高为传感器的发展提供了条件。 传感器技术今后的发展方向主要有以下几个方面:
3.1 采用新技术、 新材料:传感器工作的基本原理是建立在人们 不断探索与发展各种新的物理现象、 化学效应和生物效应以及具有 化学特性的功能材料的基础上。 因此， 发现与应用新的现 特殊物理、 象、 反应、 材料与研制新颖的特性与功能的材料是现代传感器的重 要基础。
3.2 微型化发展:目前的微机械加工技术已获得高速发展， 有氧 化、 光刻、 扩散、 沉积等传统的微电子技术， 还发展了平面电子工艺 技术、 各向异性腐蚀、 固相键合工艺和机械分断技术等新型微加工 技术， 都为新的微型传感器的研制开发提供了良好的条件。
3.3 集成化发展: 集成传感器是新型传感器重要的发展方向之 一。具有体积小、 重量轻、 可靠性高、 响应速度快、 稳定等特点， 而且 便于批量生产， 成本较低。
3.4 数字化、 多功能化和智能化发展:随着现代化的发展,传感器 的功能已突破传统的功能, 其输出不再是一个单一的模拟信号 (如 0- 10mV),而是经过微电脑处理好后的数字信号,有点甚至带有控制 功能,即智能传感器。
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