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1、摘要近年来，随着科学技术程度的不断进步，很多系统和设备都从传统的机械形式转变为机电一体化形式，这为各个领域的消费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局部之一，假设是机电一体化系统中没有传感器，那么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开展，讨论传感器在机电一体化系统中的应用，并分析传感器技术开展的假设干问题及开展方向。关键词：传感器技术，机电一体化，应用AbstractInrecentyears,withtheimprovementofscienceandtechnology,manysystemsandequipmentar
2、echangingfromtraditionalmechanicalmodelformechanicalandelectricalintegrationmodel,whichprovidesastrongguaranteeforallareasofproduction.Thesensorisanimportantpartofmechatronicsystemcannotaccess,ifthereisnosensormechatronicssystem,isallkindsofinformationwecannotcompletethetransferandconversion,thatist
3、osaythewholesystemwillbeoutofcontrol.Thearticleprovidesanoverviewofthesensorresearchanddevelopment,explorethesensorintheapplicationofmechatronicsystems,sensortechnologyandanalysisofdevelopmentissuesanddevelopmentdirection.Keywords:sensortechnology、electromechanicalintegration、application.绪论1.第一章传感器的
4、根本知识2.1.1 传感器的分类及特性2.1.2 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5.4.2 位移的检测5.4.3 位置的检测6.4.4 速度的检测7.4.5 压力的检测7.4.6 温度的检测7.4.7 刀具磨损的监控8.第四章传感器技术的现状以及开展趋势9第五章完毕语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非常重要的地位，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。微电子技术的大力开展与
5、进步，极大地促进了通信技术和计算机技术的快速开展。与此形成鲜明对照的是，传感器技术开展非常缓慢，制约了信息技术的开展，被称为技术开展的瓶颈。这种开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开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开展的滞后，反过来影响、制约了其他相关科学技术的开展与进步的情况。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开展的关键技术之一。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
6、代中后期开始，我国也把传感器技术列为国家优先开展的技术之一。可见，传感器技术是一项与现代技术亲密相关的尖端技术。一个国家、一项工程设计中传感器应用的数量和程度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；宇宙飞船局部的传感器达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。第一章传感器的根本知识从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、开发和消费。传感技术已
7、成为重要的现代科技领域，传感器及其系统消费已成为重要的新兴行业，文章概述传感器研究现状与开展，讨论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开展的假设干问题及开展方向。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局部组成。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。传感器按控工作机理可分制电动机可以分为物理型和构造型。传感器按能量源分类可分为无源型和有源型。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
8、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、模块或完好的测温仪器，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。倾角传感器倾角传感器在军事、航天
9、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效劳。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。加速度传感器线和角加速度分低频高精度力平衡伺服型、低频低本钱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D第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。压力传感器压力传感器是工业理论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
10、器。半导体压电阻抗扩散压力传感器是在薄片外表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）开展的重要技术之一，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响信息。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。在机械制造中，传感器技术是实现测试与自动控制的重要
11、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。详细地说，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。假设没有传感器对被测的原始信息进展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适宜的传感器呢？下面我们就以数控机床为例讲讲机电一体化系统
12、中传感器的选择。数控机床综合了机械、自动化、计算机、测量、微电子等最新技术，使用了多种传感器，由于高精度、高速度、高效率及平安可靠的特点，在制造业技术设备更新中，数控机床正迅速地在企业得到普及。数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床，可以根据已编好的程序，使机床动作并加工零件。它综合了机械、自动化、计算机、测量、微电子等最新技术，使用了多种传感器。数控机床对传感器的要求不同种类数控机床对传感器要求不尽一样，数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床，可以根据已编好的程序，使机床动作并加工零件。不同种类数控机床对传感器的要求也不尽一样，一般来说，大型机床要求速度响应高，中型和高精度数控机床以
13、要求精度为主。位移的检测位移检测的传感器主要有脉冲编码器、直线光栅、旋转变压器、感应同步器脉冲编码器是一种角位移（转速）传感器，它可以把机械转角变成电脉冲。脉冲编码器可分为光电式、接触式和电磁式三种，其中，光电式应用比较多。直线光栅是利用光的透射和反射现象制作而成，常用于位移测量，分辨力较高，测量精度比光电编码器高，适应于动态测量。在进给驱动中，光栅尺固定在床身上，其产生的脉冲信号直接反映了拖板的实际位置。用光栅检测工作台位置的伺服系统是全闭环控制系统。旋转变压器是一种输出电压与角位移量成连续函数关系的感应式微电机。旋转变压器由定子和转子组成，详细来说，它由一个铁心、两个定子绕组和两个转子绕组
14、组成，其原、副绕组分别放置在定子、转子上，原、副绕组之间的电磁耦合程度与转子的转角有关。感应同步器是一种将直线位移或转角位移转化成电信号的传感器。从原理上看，它与我们前面讲到的旋转变压器并无本质的区别，但是从构造上看，那么与旋转变压器及一般的其他控制电机大不一样。无论哪一种感应同步器，其构造都包括固定和运动两局部。它的可动局部与不动局部上的绕组不是安装在圆筒形和圆柱形的铁心槽内，而是用绝缘粘合剂把铜铂粘牢在称为基板的金属或玻璃平面的薄板上，利用印刷、腐蚀等方法制成曲折形状的平面绕组，其工艺过程与电子工业中的印刷电路一样，故称为印刷绕组。感应同步器按其运动方式和构造形式的不同，可分为圆盘式或称旋
15、转式和直线式两种，前者用来检测角位移，后者用来检测直线位移。但无论是哪种感应同步器，其工作原理都是一样的。4.3位置的检测位置传感器可用来检测位置，反映某种状态的开关，和位移传感器不同。位置传感器有接触式和接近式两种。接触式传感器的触头由两个物体接触挤压而动作，常见的有行程开关、二维矩阵式位置传感器等。行程开关构造简单、动作可靠、价格低廉。当某个物体在运动过程中，碰到行程开关时，其内部触头会动作，从而完成控制，如在加工中心的X、Y、Z轴方向两端分别装有行程开关，那么可以控制挪动范围。二维矩阵式位置传感器安装于机械手掌内侧，用于检测自身与某个物体的接触位置。接近开关是指当物体与其接近到设定间隔时就可以发出“动作信号的开关，它无需和物体直接接触。接近开关有很多种类，主要有自感式、差动变压器式、电涡流式、电容式、干簧管、霍尔式等。接近开关在数控机床上的应用主要是刀架选刀控制、工作台行程控制、油缸及汽缸活塞行程控制等。霍尔传感器是利用霍尔现象制成的传感器。将错等半导体置于磁场中，在一个方向通以电流时，那么在垂直的方向上会出现电位差，这就是霍尔现象。将小磁体固定在
