黃永林

（廣東美的制冷設備有限公司，廣東 佛山 528311）

0 前言

隨著我國社會市場經(jīng)濟的快速發(fā)展，科學技術水平不斷提高。機電一體化的過程中，傳感器作為重要的技術手段，能夠有效的檢測系統(tǒng)的狀態(tài)和現(xiàn)象，進而為人們提供有效的系統(tǒng)信息，便于人們進行系統(tǒng)的控制和處理，成為現(xiàn)代科學技術發(fā)展的必然趨勢。傳感器技術在機電一體化中的應用，可以快速的獲得所需要的信息，提高了機電一體化系統(tǒng)的整體水平，實現(xiàn)精確的系統(tǒng)信息除了和控制決策。

1 傳感器的概念及種類

傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。

常見的傳感器種類主要包括以下幾種：電化學傳感器，通過與被測氣體發(fā)生反應并產生與氣體濃度成正比的電信號來工作，可分為一氧化碳傳感器、二氧化氮傳感器、甲醛傳感器等；電量傳感器，是一種將被測電量參數(shù)轉換成直流電流、直流電壓并隔離輸出模擬信號或數(shù)字信號的裝置；電阻式傳感器，是將被測量，如位移、形變、力、加速度、濕度、溫度等這些物理量轉換成電阻值這樣的一種器件。主要有電阻應變式、壓阻式、熱電阻、熱敏、氣敏、濕敏等電阻式傳感器件；稱重傳感器，是一種能夠將重力轉變?yōu)殡娦盘柫Φ碾娹D換裝置，是電子衡器的一個關鍵部件；溫度傳感器，根據(jù)電阻阻值、熱電偶的電勢隨溫度不同發(fā)生有規(guī)律的變化的原理，我們可以得到所需要測量的溫度值；位移傳感器，又稱為線性傳感器，把位移轉換為電量的傳感器。位移傳感器是一種屬于金屬感應的線性器件，傳感器的作用是把各種被測物理量轉換為電量它分為電感式位移傳感器，電容式位移傳感器，光電式位移傳感器，超聲波式位移傳感器，霍爾式位移傳感器；壓力傳感器，是工業(yè)實踐中最為常用的一種傳感器，一般普通壓力傳感器的輸出為模擬信號，模擬信號是指信息參數(shù)在給定范圍內表現(xiàn)為連續(xù)的信號；液位傳感器，是基于所測液體靜壓與該液體的高度成比例的原理，采用國外先進的隔離型擴散硅敏感元件或陶瓷電容壓力敏感傳感器，將靜壓轉換為電信號，再經(jīng)過溫度補償和線性修正，轉化成標準電信號。

2 傳感器的研究現(xiàn)狀分析

從20 世紀80年代，世界范圍內掀起了“傳感器”熱，各國都致力于傳感器技術的研發(fā)和生產，促進了傳感器技術的快速發(fā)展。傳感器成為重要的技術手段，傳感器系統(tǒng)成為一個新興行業(yè)。如今，全世界傳感器的銷售總額已經(jīng)達到200 億美元，并且以每年80%的增長率發(fā)展，傳感器的種類已經(jīng)超過2 萬種?，F(xiàn)階段，傳感器已經(jīng)被廣泛地應用于工業(yè)、商業(yè)和農業(yè)等各個行業(yè)。我國已經(jīng)把傳感器技術列為列入國家重點攻關計劃及中長期科技發(fā)展重點新技術之一。傳感器技術將在本世紀迎來發(fā)展的高潮，并且不失時機的研發(fā)出新傳感器產品，成為我國國民經(jīng)濟新的增長點。

3 機電一體化中傳感器的作用效果

在我國機電一體化的系統(tǒng)中，傳感器技術成為最重要的技術手段之一，占據(jù)首要的地位。傳感器的作用特點，等同于系統(tǒng)的感受器官，能夠精確的獲得系統(tǒng)的有效信息，甚至是在惡劣的環(huán)境下，也能夠經(jīng)受嚴酷的考驗，保證了機電一體化系統(tǒng)具有較高的水平。隨著現(xiàn)代科學技術的革新，傳感器作為系統(tǒng)的前端單元，其作用和地位越來越突出。

4 機電一體化系統(tǒng)中傳感器的應用

4.1 傳感器在機器人中的應用

隨著科學技術的快速發(fā)展，工業(yè)機器人已經(jīng)成為一種高科技的產物，能夠準確的感知周圍環(huán)境。傳感器在機器人中的應用，使得工業(yè)機器人可以感知周圍環(huán)境，在內部傳感器的作用下，可以獲得自身狀態(tài)信息，加上外部傳感器的作用，能夠將操作對象和外部環(huán)境相聯(lián)系，為工業(yè)機器人提供有效的反饋信息，進而實現(xiàn)工業(yè)機器人的準確操作。

4.2 傳感檢測技術在機械加工過程中的應用

在機械加工領域，傳感器監(jiān)測技術主要是應用于機械切削過程、機床運行過程、工件過程的傳感和砂輪工具的監(jiān)測。其中，切削過程中傳感器的應用，通過檢測切削過程的切削力變化、震顫、切削狀態(tài)等，控制切削過程的進行，提高了機械加工的生產率，降低了材料成本，提升了材料的切除率。機床的運行過程，在傳感器的作用下，檢測軸承與回轉系統(tǒng)、驅動系統(tǒng)、溫度及安全性，有效控制機床的運行。工件過程的傳感中，傳感器可以提高工序識別和工件安裝監(jiān)視過程的控制，可以獲得工件的加工信息，提高工件的準確性。砂輪刀具的檢測傳感，可以及時發(fā)現(xiàn)刀具和砂輪的變形、損害等問題，保證加工表面的精密度，提高設備的安全性。

4.3 傳感技術在汽車自動控制系統(tǒng)中的應用

汽車傳感器具有適應性強、抗干擾能力強、耐惡劣環(huán)境、可靠性和穩(wěn)定性高的特點，是汽車中電子控制系統(tǒng)中的必要設備，廣泛地應用于汽車管理系統(tǒng)中。汽車機電一體化，采用傳感器自動控制系統(tǒng)，代替了傳統(tǒng)的純機械控制部件，改善了汽車的綜合性能，降低了汽車的油耗，提高了行駛的安全性和舒適性。

5 傳感器技術發(fā)展所存在的問題及其發(fā)展方向

我國傳感器技術有了一定的進步。但是，與國外相比，我國機電一體化系統(tǒng)中傳感器的應用仍然存在較大的差距。我國傳感器技術發(fā)展中存在著一些問題，我國的傳感器相關計算、設計和模擬方法不夠先進，不能夠滿足機電一體化中傳感器應用的需要，同時，我國微機械加工技術和設備也不夠完善，缺乏先進的微機械加工技術和設備，沒有相關的封裝技術，傳感器設備與發(fā)達國家有較大的差距，此外，我國沒有可靠的傳感器技術研究作為技術支撐。

針對上述我國傳感器技術發(fā)展中存在的問題，我國要積極引進高新技術，提高傳感器在機電一體化系統(tǒng)中的水平。傳感器技術今后的發(fā)展方向為：第一，將微電子、生物化學、光電子、信息處理等學科相融合，研發(fā)新型敏感材料的傳感器，提高傳感器抗干擾能力。第二，開發(fā)出響應快、靈敏度高、精準度高、互換性好的感應材料，應用于傳感器生產中，促進傳感器技術的高精度發(fā)展。第三，傳感器的微型化發(fā)展，通過研究新材料和新技術，實現(xiàn)傳感器的微型化。第四，智能化發(fā)展，提高測控系統(tǒng)的自動化水平，滿足機電一體化中傳感器的要求，促進傳感器的智能化數(shù)字化方向發(fā)展。第五，傳感器的微功耗和無源化發(fā)展，由于傳感器是利用電源工作的，所以，開發(fā)傳感器微功耗和無源化將是機電一體化的必然發(fā)展方向。

6 結語

機電一體化系統(tǒng)中，通過應用傳感器技術，實現(xiàn)系統(tǒng)的信息傳遞，是一種非常有效的檢測技術。機電一體化系統(tǒng)中傳感器的應用，主要包括傳感器在機器人中的應用，傳感檢測技術在機械加工過程中的應用和傳感技術在汽車自動控制系統(tǒng)中的應用。我國傳感器技術將向敏感材料、感應材料、微型化、智能化、微功耗和無源化方向發(fā)展。

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