畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）傳感器技術(shù)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用

1、目 錄摘要1引 言2第1章 傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)31.1傳感器的基本概念31.1.1傳感器的概念31.1.2傳感器的定義31.2傳感器的特性31.2.1傳感器特性31.2.2傳感器的靜態(tài)特性參數(shù)指標(biāo)41.3 選擇傳感器時(shí)的要素41.3.1 靈敏度51.3.2響應(yīng)特性51.3.3 穩(wěn)定性61.4傳感器的分類(lèi)7第2章 傳感器在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用82.1 傳感器在數(shù)控機(jī)床應(yīng)用的領(lǐng)域82.2 數(shù)控機(jī)床中常用的傳感器82.2.1位移檢測(cè)及速度檢測(cè)的光電編碼器82.2.2位置檢測(cè)的接近開(kāi)關(guān)82.2.3壓力的檢測(cè)82.2.4溫度的檢測(cè)92.2.5流動(dòng)的檢測(cè)92.2.6液位的檢測(cè)9第3章 傳感器的發(fā)展趨勢(shì)93.1傳

2、感器技術(shù)概況93.2傳感器技術(shù)今后的發(fā)展方向103.3傳感器在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用103.3.1機(jī)器人用傳感器113.3.2機(jī)械加工過(guò)程的傳感檢測(cè)技術(shù)113.3.3汽車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的傳感技術(shù)123.4今后國(guó)內(nèi)傳感器產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)發(fā)展前景12結(jié) 論14致 謝15參 考 文 獻(xiàn)1616摘要介紹了傳感器在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用，并分析我國(guó)傳感器技術(shù)發(fā)展的若干問(wèn)題及發(fā)展方向。傳感器技術(shù)作為信息技術(shù)的一脈正在越來(lái)越廣泛地普及發(fā)展到我國(guó)的各行各業(yè)各個(gè)領(lǐng)域，以目前情況來(lái)看,我國(guó)從事傳感器的生產(chǎn)與研究，共生產(chǎn)熱敏、力敏、濕敏、色敏、磁敏、電壓敏、離子敏、生物敏、射線(xiàn)敏等十一種功能的傳感器。其中主要生產(chǎn)力傳感器

3、、位移傳感器、熱(溫度)傳感器、化學(xué)量傳感器、光敏傳感器及生物傳感器等，而力、位移、熱三種傳感器的比例較大。為使我國(guó)從勞動(dòng)密集型向技術(shù)密集型轉(zhuǎn)化，必須利用信息技術(shù)，即傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，使傳感器在工業(yè)自動(dòng)化，農(nóng)業(yè)國(guó)防軍工，能源交通，家用電器等應(yīng)用領(lǐng)域均有它的開(kāi)發(fā)市場(chǎng)。在我國(guó)尤以濕敏元件和傳感器的潛力最大。應(yīng)用方面濕敏元件和濕度傳感器廣泛應(yīng)用于氣象測(cè)量與研究、航天航空、國(guó)防工程、食品，物質(zhì)儲(chǔ)備，建筑，生物工程，農(nóng)業(yè)科研及家用電器等領(lǐng)域的濕度測(cè)量和濕度控制。關(guān)鍵詞：傳感器技術(shù) 傳感器 技術(shù)密集型 信息技術(shù)引 言21世紀(jì)，人類(lèi)全面進(jìn)入信息電子化的時(shí)代。敏感元件及傳感器是信息系統(tǒng)的關(guān)鍵基礎(chǔ)元器件。

4、微電子和微機(jī)械加工等先進(jìn)制造技術(shù)的使用，使傳感器技術(shù)迅速發(fā)展。與傳統(tǒng)的傳感器相比，最新一代敏感元件及傳感器的突出特征是數(shù)字化、智能化、陣列化、微小型化和微系統(tǒng)化。作為現(xiàn)代信息技術(shù)的三大核心技術(shù)之一的傳感器技術(shù)，將是21世紀(jì)人們?cè)诟咝录夹g(shù)發(fā)展方面爭(zhēng)奪的一個(gè)制高點(diǎn)。因此我們必須重視傳感器技術(shù)的發(fā)展，加快產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，傳感器處系統(tǒng)之首，其作用相當(dāng)于系統(tǒng)感受器官，能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受?chē)?yán)酷環(huán)境考驗(yàn)，是機(jī)電一體化系統(tǒng)達(dá)到高水平的保證。如缺少這些傳感器對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)和對(duì)信息精確而可靠的自動(dòng)檢測(cè)，系統(tǒng)的信息處理、控制決策等功能就無(wú)法談及和實(shí)現(xiàn)。第1章 傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)1.1傳感器的基

5、本概念1.1.1傳感器的概念 信息處理技術(shù)取得的進(jìn)展以及微處理器和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，都需要在傳感器的開(kāi)發(fā)方面有相應(yīng)的進(jìn)展。微處理器現(xiàn)在已經(jīng)在測(cè)量和控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著這些系統(tǒng)能力的增強(qiáng)，作為信息采集系統(tǒng)的前端單元，傳感器的作用越來(lái)越重要。傳感器已成為自動(dòng)化系統(tǒng)和機(jī)器人技術(shù)中的關(guān)鍵部件，作為系統(tǒng)中的一個(gè)結(jié)構(gòu)組成，其重要性變得越來(lái)越明顯。1.1.2傳感器的定義最廣義地來(lái)說(shuō)，傳感器是一種能把物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號(hào)的器件。國(guó)際電工委員會(huì)(iec: international electrotechnical committee)的定義為：“傳感器是測(cè)量系統(tǒng)中的一種前置部件

6、，它將輸入變量轉(zhuǎn)換成可供測(cè)量的信號(hào)”。按照gopel等的說(shuō)法是：“傳感器是包括承載體和電路連接的敏感元件”，而“傳感器系統(tǒng)則是組合有某種信息處理(模擬或數(shù)字)能力的傳感器”。傳感器是傳感器系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，它是被測(cè)量信號(hào)輸入的第一道關(guān)口。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) gb7665-87 對(duì)傳感器下的定義是： “ 能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成 ” 。傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿(mǎn)足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)

7、節(jié)。1.2傳感器的特性1.2.1傳感器特性 傳感器是指能感受規(guī)定的物理量，并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸入信號(hào)的器件或裝置。簡(jiǎn)單地說(shuō)，傳感器是把非電量轉(zhuǎn)換成電量的裝置。 傳感器通常由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和測(cè)量電路三部分組成。 （1）敏感元件是指能直接感受（或響應(yīng)）被測(cè)量的部分，即將被測(cè)量通過(guò)傳感器的敏感元件轉(zhuǎn)換成與被測(cè)量有確定關(guān)系的非電量或其它量。 （2）轉(zhuǎn)換元件則將上述非電量轉(zhuǎn)換成電參量。 （3）測(cè)量電路的作用是將轉(zhuǎn)換元件輸入的電參量經(jīng)過(guò)處理轉(zhuǎn)換成電壓、電流或頻率等可測(cè)電量，以便進(jìn)行顯示、記錄、控制和處理的部分。 1.2.2傳感器的靜態(tài)特性參數(shù)指標(biāo) （1）靈敏度 靈敏度是指穩(wěn)態(tài)時(shí)傳感器輸出量和輸入量

8、之比，或輸出量的增量和輸入量的增量之比，用表示為： yx （2）分辨力 傳感器在規(guī)定的測(cè)量范圍內(nèi)能夠檢測(cè)出的被測(cè)量的最小變化量稱(chēng)為分辨力。 （3）測(cè)量范圍和量程 在允許誤差限內(nèi)，被測(cè)量值的下限到上限之間的范圍稱(chēng)為測(cè)量范圍。 （4）線(xiàn)性度（非線(xiàn)性誤差） 在規(guī)定條件下，傳感器校準(zhǔn)曲線(xiàn)與擬合直線(xiàn)間的最大偏差與滿(mǎn)量程輸出值的百分比稱(chēng)為線(xiàn)性度或非線(xiàn)性誤差。 （5）遲滯 遲滯是指在相同的工作條件下，傳感器的正行程特性與反行程特性的不一致程度。 （6）重復(fù)性 重復(fù)性是指在同一工作條件下，輸入量按同一方向在全測(cè)量范圍內(nèi)連續(xù)變化多次所得特性曲線(xiàn)的不一致性。 （7）零漂和溫漂 傳感器在無(wú)輸入或輸入為另一值時(shí)，每隔

9、一定時(shí)間，其輸入值偏離原示值的最大偏差與滿(mǎn)量程的百分比為零漂。而溫度每升高1，傳感器輸出值的最大偏差與滿(mǎn)量程的百分比，稱(chēng)為溫漂。1.3 選擇傳感器時(shí)的要素選擇傳感器主要考慮靈敏度、響應(yīng)特性、線(xiàn)性范圍、穩(wěn)定性、精確度、測(cè)量方式等六個(gè)方面的問(wèn)題。1.3.1 靈敏度一般說(shuō)來(lái)，傳感器靈敏度越高越好，因?yàn)殪`敏度越高，就意味著傳感器所能感知的變化量小，即只要被測(cè)量有一微小變化，傳感器就有較大的輸出。但是，在確定靈敏度時(shí)，要考慮以下幾個(gè)問(wèn)題：其一，當(dāng)傳感器的靈敏度很高時(shí)，那些與被測(cè)信號(hào)無(wú)關(guān)的外界噪聲也會(huì)同時(shí)被檢測(cè)到，并通過(guò)傳感器輸出，從而干擾被測(cè)信號(hào)。因此，為了既能使傳感器檢測(cè)到有用的微小信號(hào);又能使噪聲干

10、擾小，要求傳感器的信噪比愈大愈好。也就是說(shuō)，要求傳感器本身的噪聲小，而且不易從外界引進(jìn)干擾噪聲。其二，與靈敏度緊密相關(guān)的是量程范圍。當(dāng)傳感器的線(xiàn)性工作范圍一定時(shí)，傳感器的靈敏度越高，干擾噪聲越大，則難以保證傳感器的輸入在線(xiàn)性區(qū)域內(nèi)工作。不言而喻，過(guò)高的靈敏度會(huì)影響其適用的測(cè)量范圍。其三，當(dāng)被測(cè)量是一個(gè)向量時(shí)，并且是一個(gè)單向量時(shí)，就要求傳感器單向靈敏度愈高愈好，而橫向靈敏度愈小愈好;如果被測(cè)量是二維或三維的向量，那么還應(yīng)要求傳感器的交叉靈敏度愈小愈好。 1.3.2響應(yīng)特性傳感器的響應(yīng)特性是指在所測(cè)頻率范圍內(nèi)，保持不失真的測(cè)量條件。此外，實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總不可避免地有一定延遲，但總希望延遲的時(shí)間

11、越短越好。一般物性型傳感器(如利用光電效應(yīng)、壓電效應(yīng)等傳感器)響應(yīng)時(shí)間短，工作頻率寬;而結(jié)構(gòu)型傳感器，如電感、電容、磁電等傳感器，由于受到結(jié)構(gòu)特性的影響機(jī)械系統(tǒng)慣性質(zhì)量的限制，其固有頻率低，工作頻率范圍窄。任何傳感器都有一定的線(xiàn)性工作范圍。在線(xiàn)性范圍內(nèi)輸出與輸入成比例關(guān)系，線(xiàn)性范圍愈寬，則表明傳感器的工作量程愈大。傳感器工作在線(xiàn)性區(qū)域內(nèi)，是保證測(cè)量精度的基本條件。例如，機(jī)械式傳感器中的測(cè)力彈性元件，其材料的彈性極限是決定測(cè)力量程的基本因素，當(dāng)超出測(cè)力元件允許的彈性范圍時(shí)，將產(chǎn)生非線(xiàn)性誤差。然而，對(duì)任何傳感器，保證其絕對(duì)工作在線(xiàn)性區(qū)域內(nèi)是不容易的。在某些情況下，在許可限度內(nèi)，也可以取其近似線(xiàn)性區(qū)

12、域。例如，變間隙型的電容、電感式傳感器，其工作區(qū)均選在初始間隙附近。而且必須考慮被測(cè)量變化范圍，令其非線(xiàn)性誤差在允許限度以?xún)?nèi)。1.3.3 穩(wěn)定性 穩(wěn)定性是表示傳感器經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用以后，其輸出特性不發(fā)生變化的性能。影響傳感器穩(wěn)定性的因素是時(shí)間與環(huán)境。為了保證穩(wěn)定性，在選擇傳感器時(shí)，一般應(yīng)注意兩個(gè)問(wèn)題。其一，根據(jù)環(huán)境條件選擇傳感器。例如，選擇電阻應(yīng)變式傳感器時(shí)，應(yīng)考慮到濕度會(huì)影響其絕緣性，濕度會(huì)產(chǎn)生零漂，長(zhǎng)期使用會(huì)產(chǎn)生蠕動(dòng)現(xiàn)象等。又如，對(duì)變極距型電容式傳感器，因環(huán)境濕度的影響或油劑浸人間隙時(shí)，會(huì)改變電容器的介質(zhì)。光電傳感器的感光表面有塵?；蛩麜r(shí)，會(huì)改變感光性質(zhì)。其二，要?jiǎng)?chuàng)造或保持一個(gè)良好的環(huán)境，在

13、要求傳感器長(zhǎng)期地工作而不需經(jīng)常地更換或校準(zhǔn)的情況下，應(yīng)對(duì)傳感器的穩(wěn)定性有嚴(yán)格的要求。傳感器的精確度是表示傳感器的輸出與被測(cè)量的對(duì)應(yīng)程度。如前所述，傳感器處于測(cè)試系統(tǒng)的輸入端，因此，傳感器能否真實(shí)地反映被測(cè)量，對(duì)整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)具有直接的影響。 然而，在實(shí)際中也并非要求傳感器的精確度愈高愈好，這還需要考慮到測(cè)量目的，同時(shí)還需要考慮到經(jīng)濟(jì)性。因?yàn)閭鞲衅鞯木仍礁?，其價(jià)格就越昂貴，所以應(yīng)從實(shí)際出發(fā)來(lái)選擇傳感器。 在選擇時(shí)，首先應(yīng)了解測(cè)試目的，判斷是定性分析還是定量分析。如果是相對(duì)比較性的試驗(yàn)研究，只需獲得相對(duì)比較值即可，那么應(yīng)要求傳感器的重復(fù)精度高，而不要求測(cè)試的絕對(duì)量值準(zhǔn)確。如果是定量分析，那么必須獲

14、得精確量值。但在某些情況下，要求傳感器的精確度愈高愈好。例如，對(duì)現(xiàn)代超精密切削機(jī)床，測(cè)量其運(yùn)動(dòng)部件的定位精度，主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)誤差、振動(dòng)及熱形變等時(shí)，往往要求它們的測(cè)量精確度在0.10.01m范圍內(nèi)，欲測(cè)得這樣的精確量值，必須有高精確度的傳感器。傳感器在實(shí)際條件下的工作方式，也是選擇傳感器時(shí)應(yīng)考慮的重要因素。例如，接觸與非接觸測(cè)量、破壞與非破壞性測(cè)量、在線(xiàn)與非在線(xiàn)測(cè)量等，條件不同，對(duì)測(cè)量方式的要求亦不同。 在機(jī)械系統(tǒng)中，對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的被測(cè)參數(shù)(例如回轉(zhuǎn)軸的誤差、振動(dòng)、扭力矩)，往往采用非接觸測(cè)量方式。因?yàn)閷?duì)運(yùn)動(dòng)部件采用接觸測(cè)量時(shí)，有許多實(shí)際困難，諸如測(cè)量頭的磨損、接觸狀態(tài)的變動(dòng)、信號(hào)的采集等問(wèn)題，

15、都不易妥善解決，容易造成測(cè)量誤差。這種情況下采用電容式、渦流式、光電式等非接觸式傳感器很方便，若選用電阻應(yīng)變片，則需配以遙測(cè)應(yīng)變儀。 在某些條件下，可以運(yùn)用試件進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，這時(shí)可進(jìn)行破壞性檢驗(yàn)。然而有時(shí)無(wú)法用試件模擬，因被測(cè)對(duì)象本身就是產(chǎn)品或構(gòu)件，這時(shí)宜采用非破壞性檢驗(yàn)方法。例如，渦流探傷、超聲波探傷、核輻射探傷以及聲發(fā)射檢測(cè)等。非破壞性檢驗(yàn)可以直接獲得經(jīng)濟(jì)效益，因此應(yīng)盡可能選用非破壞性檢測(cè)方法.在線(xiàn)測(cè)試是與實(shí)際情況保持一致的測(cè)試方法。特別是對(duì)自動(dòng)化過(guò)程的控制與檢測(cè)系統(tǒng)，往往要求信號(hào)真實(shí)與可靠，必須在現(xiàn)場(chǎng)條件下才能達(dá)到檢測(cè)要求。實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)檢測(cè)是比較困難的，對(duì)傳感器與測(cè)試系統(tǒng)都有一定的特殊要求。

16、例如，在加工過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)表面粗糙度的檢測(cè)，以往的光切法、千涉法、觸針?lè)ǖ榷紵o(wú)法運(yùn)用，取而代之的是激光、光纖或圖像檢測(cè)法。研制在線(xiàn)檢測(cè)的新型傳感器，也是當(dāng)前測(cè)試技術(shù)發(fā)展的一個(gè)方面。除了以上選用傳感器時(shí)應(yīng)充分考慮的一些因素外，還應(yīng)盡可能兼顧結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小。重量輕、價(jià)格便宜、易于維修、易于更換等條件。1.4傳感器的分類(lèi)按電源型式分： 無(wú)源傳感器、有源傳感器。 按輸出型式分： 數(shù)字式傳感器、模擬式傳感器。 按傳感基理分： 結(jié)構(gòu)型傳感器、物型傳感器、復(fù)合型傳感器。按測(cè)量原理分： 電位器式傳感器、電容式傳感器、電化學(xué)式傳感器、霍耳式傳感器、激光傳感器、諧振式傳感器、伺服式傳感器。電阻式傳感器 聲表面波傳

17、感器、差動(dòng)變壓器式傳感器。 電磁式傳感器 磁阻式傳感器、壓電式傳感器。 電感式傳感器 （核）輻射傳感器、光纖傳感器。電離式傳感器 光導(dǎo)式傳感器、光伏式傳感器、壓阻式傳感器。 按被測(cè)量分類(lèi)：物理量傳感器、溫度傳感器、熱流傳感器、輻射式溫度傳感器、電流傳感器、射線(xiàn)傳感器、差壓式傳感器、熱學(xué)量傳感器、液晶溫度傳感器、化學(xué)量傳感器、力傳感器、濃度傳感器、速度傳感器等。 第2章 傳感器在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用2.1 傳感器在數(shù)控機(jī)床應(yīng)用的領(lǐng)域傳感器作為數(shù)控機(jī)床上的重要電器組件，廣泛的應(yīng)用各類(lèi)傳感器使得機(jī)床成就了其高度的自動(dòng)化和高精度。傳感器是一種能夠感應(yīng)規(guī)定的被檢測(cè)量，并且按照著一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的

18、器件或者裝置，其輸入信號(hào)（即被檢測(cè)量）為非電量，而輸出信號(hào)往往是我們更加易于處理的電量。在一臺(tái)數(shù)控機(jī)床上面用到了大量的各類(lèi)傳感器：接近開(kāi)關(guān)，壓力傳感器，溫度傳感器，液位傳感器，速度傳感器等類(lèi)型的傳感器，主要用來(lái)檢測(cè)位置，壓力、溫度和流動(dòng)。2.2 數(shù)控機(jī)床中常用的傳感器2.2.1位移檢測(cè)及速度檢測(cè)的光電編碼器光點(diǎn)編碼器也叫脈沖編碼器，它可以將機(jī)械轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成為電脈沖，在機(jī)床上面x軸和z軸的端部配有光電編碼器，用于角位移的測(cè)量以及數(shù)字測(cè)速，角位移能夠通過(guò)絲杠螺距間接的反映拖板或刀架的直線(xiàn)位移；光電編碼器在經(jīng)過(guò)一定的角位移的時(shí)候變會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖，配合定時(shí)器就可以檢測(cè)出角速度，在速控機(jī)床中一般用于數(shù)控系

19、統(tǒng)伺服單元的速度檢測(cè)。2.2.2位置檢測(cè)的接近開(kāi)關(guān)接近開(kāi)關(guān)顧名思義就是當(dāng)物體靠近的時(shí)候就會(huì)有信號(hào)輸出的開(kāi)關(guān)，它不需要和被檢測(cè)物體進(jìn)行直接的接觸，伊瑪?shù)慕咏_(kāi)關(guān)在機(jī)床上的主要應(yīng)用在刀架的選刀控制，工作臺(tái)的行程控制，油缸及汽缸的活塞行程控制。2.2.3壓力的檢測(cè)壓力傳感器是一種將壓力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器，并且伊瑪?shù)闹悄苄蛪毫鞲衅骶哂卸嘟M可編程的輸出信號(hào)，可以對(duì)輸出信號(hào)類(lèi)型進(jìn)行全方位編程，其靈敏度高，重復(fù)精度高，穩(wěn)定性極好，在機(jī)床上機(jī)器適應(yīng)于對(duì)工件夾緊力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)夾緊力低于設(shè)定的值的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致工件松動(dòng)，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警，停止走刀；另外還可以檢測(cè)車(chē)刀切削力的變化，再者，它在潤(rùn)滑系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)，氣壓系統(tǒng)

20、中用來(lái)檢測(cè)油路或者氣路中的壓力，當(dāng)油路或者氣路的壓力小于設(shè)定值的時(shí)候，其觸電會(huì)動(dòng)作然后把信號(hào)送到控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。2.2.4溫度的檢測(cè)伊瑪溫度傳感器采用的是pt1000/pt100的熱電阻測(cè)量元件，在機(jī)床上主要是用來(lái)監(jiān)測(cè)溫度從而進(jìn)行溫度補(bǔ)償或者過(guò)熱保護(hù)，機(jī)床在工作當(dāng)中隨著電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)以及移動(dòng)部件的移動(dòng)，切削會(huì)產(chǎn)生熱量，然而溫度的分布是不均勻的，將會(huì)造成一定的溫差，使數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生熱變形，影響了加工零件的精度。為了避免這些影響，機(jī)床上都會(huì)安裝溫度傳感器，它可以把它檢測(cè)到的溫度值即時(shí)的傳給控制系統(tǒng)，也可以在設(shè)定的點(diǎn)達(dá)到的時(shí)候傳遞到控制系統(tǒng)來(lái)對(duì)機(jī)床的溫度實(shí)行監(jiān)視及控制。2.2.5流動(dòng)的檢測(cè)伊瑪?shù)牧鲃?dòng)傳感

21、器對(duì)于流體（液體及氣體）流動(dòng)的檢測(cè)更是具有自己的獨(dú)到之處，今年伊瑪獲得德國(guó)if產(chǎn)品設(shè)計(jì)大獎(jiǎng)的全新型智能型流動(dòng)溫度，此款一體式傳感器完美地融合了溫度以及流動(dòng)檢測(cè)的傳感器，可以同時(shí)感應(yīng)流動(dòng)及溫度兩個(gè)物理量，并且輸出為兩個(gè)獨(dú)立的信號(hào)，可以對(duì)兩個(gè)輸出進(jìn)行單獨(dú)分開(kāi)設(shè)定，非常的適合在機(jī)床的液壓系統(tǒng)，潤(rùn)滑系統(tǒng)和冷卻裝置上使用，用一個(gè)伊瑪?shù)臏囟攘鲃?dòng)一體式傳感器就可以監(jiān)測(cè)兩個(gè)重要參數(shù)，可以節(jié)省開(kāi)支，并且更加穩(wěn)定。2.2.6液位的檢測(cè)伊瑪產(chǎn)品系列當(dāng)中還有用于檢測(cè)液位的傳感器，包括音叉式液位傳感器；浮子浮球式液位傳感器；浮球式液位傳感器；電容式液位傳感器，其中小型音叉和浮子式的液位傳感器是伊瑪公司專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)應(yīng)用與較小

22、型的罐體的液位的檢測(cè)，目前大量的應(yīng)用在了小型罐體的煤油，潤(rùn)滑油，鹽酸等等檢測(cè)，在機(jī)床的潤(rùn)滑系統(tǒng)對(duì)于潤(rùn)滑油的液位檢測(cè)非常的適宜。第3章 傳感器的發(fā)展趨勢(shì)3.1傳感器技術(shù)概況傳感器技術(shù)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是機(jī)電一體化系統(tǒng)不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)之一，其水平高低在很大程度上影響和決定著系統(tǒng)的功能；其水平越高，系統(tǒng)的自動(dòng)化程度就越高。在一套完整的機(jī)電一體化系統(tǒng)中，如果不能利用傳感檢測(cè)技術(shù)對(duì)被控對(duì)象的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行及時(shí)準(zhǔn)確地檢測(cè)出并轉(zhuǎn)換成易于傳送和處理的信號(hào)，我們所需要的用于系統(tǒng)控制的信息就無(wú)法獲得，進(jìn)而使整個(gè)系統(tǒng)就無(wú)法正常有效的工作。我國(guó)傳感器的研究主要集中在專(zhuān)業(yè)研究所和大學(xué)，始于20世紀(jì)8

23、0年代，與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)相比，我們還有較大差距。主要表現(xiàn)在：（1）先進(jìn)的計(jì)算、模擬和設(shè)計(jì)方法；（2）先進(jìn)的微機(jī)械加工技術(shù)與設(shè)備；（3）先進(jìn)的封裝技術(shù)與設(shè)備；（4）可靠性技術(shù)研究等方面。因此，必須加強(qiáng)技術(shù)研究和引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備，以提高整體水平。3.2傳感器技術(shù)今后的發(fā)展方向（1）加速開(kāi)發(fā)新型敏感材料：通過(guò)微電子、光電子、生物化學(xué)、信息處理等各種學(xué)科，各種新技術(shù)的互相滲透和綜合利用，可望研制出一批基于新型敏感材料的先進(jìn)傳感器。（2）向高精度發(fā)展：研制出靈敏度高、精確度高、響應(yīng)速度快、互換性好的新型傳感器以確保生產(chǎn)自動(dòng)化的可靠性。（3）向微型化發(fā)展：通過(guò)發(fā)展新的材料及加工技術(shù)實(shí)現(xiàn)傳感器微型化將是近十年研究

24、的熱點(diǎn)。（4）向微功耗及無(wú)源化發(fā)展：傳感器一般都是非電量向電量的轉(zhuǎn)化，工作時(shí)離不開(kāi)電源，開(kāi)發(fā)微功耗的傳感器及無(wú)源傳感器是必然的發(fā)展方向。（5）向智能化數(shù)字化發(fā)展：隨著現(xiàn)代化的發(fā)展，傳感器的功能已突破傳統(tǒng)的功能，其輸出不再是一個(gè)單一的模擬信號(hào)（如0-10mv），而是經(jīng)過(guò)微電腦處理好后的數(shù)字信號(hào)，有點(diǎn)甚至帶有控制功能，即智能傳感器。3.3傳感器在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用傳感器是左右機(jī)電一體化系統(tǒng)（或產(chǎn)品）發(fā)展的重要技術(shù)之一，廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)化產(chǎn)品之中：3.3.1機(jī)器人用傳感器工業(yè)機(jī)器人之所以能夠準(zhǔn)確操作，是因?yàn)樗軌蛲ㄟ^(guò)各種傳感器來(lái)準(zhǔn)確感知自身、操作對(duì)象及作業(yè)環(huán)境的狀態(tài)，包括：其自身狀態(tài)信息的獲取

25、通過(guò)內(nèi)部傳感器（位置、位移、速度、加速度等）來(lái)完成，操作對(duì)象與外部環(huán)境的感知通過(guò)外部傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，這個(gè)過(guò)程非常重要，足以為機(jī)器人控制提供反饋信息。3.3.2機(jī)械加工過(guò)程的傳感檢測(cè)技術(shù)（1）切削過(guò)程和機(jī)床運(yùn)行過(guò)程的傳感技術(shù)。切削過(guò)程傳感檢測(cè)的目的在于優(yōu)化切削過(guò)程的生產(chǎn)率、制造成本或（金屬）材料的切除率等。切削過(guò)程傳感檢測(cè)的目標(biāo)有切削過(guò)程的切削力及其變化、切削過(guò)程顫震、刀具與工件的接觸和切削時(shí)切屑的狀態(tài)及切削過(guò)程辨識(shí)等，而最重要的傳感參數(shù)有切削力、切削過(guò)程振動(dòng)、切削過(guò)程聲發(fā)射、切削過(guò)程電機(jī)的功率等。對(duì)于機(jī)床的運(yùn)行來(lái)講，主要的傳感檢測(cè)目標(biāo)有驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、軸承與回轉(zhuǎn)系統(tǒng)、溫度的監(jiān)測(cè)與控制及安全性等，其傳感

26、參數(shù)有機(jī)床的故障停機(jī)時(shí)間、被加工件的表面粗糙度和加工精度、功率、機(jī)床狀態(tài)與冷卻潤(rùn)滑液的流量等。（2）工件的過(guò)程傳感。與刀具和機(jī)床的過(guò)程監(jiān)視技術(shù)相比，工件的過(guò)程監(jiān)視是研究和應(yīng)用最早、最多的。它們多數(shù)以工件加工質(zhì)量控制為目標(biāo)。20世紀(jì)80年代以來(lái)，工件識(shí)別和工件安裝位姿監(jiān)視要求也提到日程上來(lái)。粗略地講，工序識(shí)別是為辨識(shí)所執(zhí)行的加工工序是否是工（零）件加工要求的工序；工件識(shí)別是辨識(shí)送入機(jī)床待加工的工件或者毛坯是否是要求加工的工件或毛坯，同時(shí)還要求辨識(shí)工件安裝的位姿是否是工藝規(guī)程要求的位姿。此外，還可以利用工件識(shí)別和工件安裝監(jiān)視傳感待加工毛坯或工件的加工裕量和表面缺陷。完成這些識(shí)別與監(jiān)視將采用或開(kāi)發(fā)許

27、多傳感器，如基于tv或ccd的機(jī)器視覺(jué)傳感器、激光表面粗糙度傳感系統(tǒng)等。（3）刀具切削與磨削過(guò)程是重要的材料切除過(guò)程。刀具與砂輪磨損到一定限度（按磨鈍標(biāo)準(zhǔn)判定）或出現(xiàn)破損（破損、崩刃、燒傷、塑變或卷刀的總稱(chēng)），使它們失去切削能力或無(wú)法保證加工精度和加工表面完整性時(shí)，稱(chēng)為刀具/砂輪失效。工業(yè)統(tǒng)計(jì)證明，刀具失效是引起機(jī)床故障停機(jī)的首要因素，由其引起的停機(jī)時(shí)間占nc類(lèi)機(jī)床的總停機(jī)時(shí)間的1/5-1/3.此外，它還可能引發(fā)設(shè)備或人身安全事故，甚至是重大事故。3.3.3汽車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的傳感技術(shù)隨著傳感器技術(shù)和其它新技術(shù)的應(yīng)用，現(xiàn)代化汽車(chē)工業(yè)進(jìn)入了全新時(shí)期。汽車(chē)的機(jī)電一體化要求用自動(dòng)控制系統(tǒng)取代純機(jī)械式

28、控制部件，這不僅體現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)上，為更全面地改善汽車(chē)性能，增加人性化服務(wù)功能，降低油耗，減少排氣污染，提高行駛安全性、可靠性、操作方便和舒適性，先進(jìn)的檢測(cè)和控制技術(shù)已擴(kuò)大到汽車(chē)全身。在其所有重點(diǎn)控制系統(tǒng)中，必不可少地使用曲軸位置傳感器、吸氣及冷卻水溫度傳感器、壓力傳感器、氣敏傳感器等各種傳感器。3.4今后國(guó)內(nèi)傳感器產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)發(fā)展前景當(dāng)前，我國(guó)傳感器產(chǎn)業(yè)正處于由傳統(tǒng)型向新型傳感器發(fā)展的關(guān)鍵階段，它體現(xiàn)了新型傳感器向微型化、多功能化、數(shù)字化、智能化、系統(tǒng)化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的總趨勢(shì)。我國(guó)在傳感器生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中，應(yīng)該兼顧引進(jìn)國(guó)外技術(shù)和自主創(chuàng)新兩方面。在引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)中，可以提高自己的技術(shù)，同時(shí)也滿(mǎn)足了國(guó)

29、內(nèi)市場(chǎng)的需求，形成了傳感器生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)規(guī)模。歸納幾點(diǎn)有：（1）加速形成從傳感器研究開(kāi)發(fā)到大生產(chǎn)一條龍產(chǎn)業(yè)化發(fā)展模式，走自主創(chuàng)新和國(guó)際合作相結(jié)合的跨越式發(fā)展道路，使我國(guó)盡早進(jìn)入世界傳感器的主要生產(chǎn)國(guó)之列。（2）傳感器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向全面、協(xié)調(diào)、持續(xù)性發(fā)展。根據(jù)市場(chǎng)需求，既要切實(shí)加強(qiáng)新型傳感器的開(kāi)發(fā)，又要做好傳統(tǒng)傳感器的質(zhì)量升級(jí)和產(chǎn)量增長(zhǎng);產(chǎn)品品種向投資類(lèi)傾斜，尤其是填補(bǔ)“空白”的品種，從而使傳感器各門(mén)類(lèi)和品種比例適當(dāng)，形成一種“新舊交替、遠(yuǎn)近結(jié)合、品種齊全、滿(mǎn)足需求”的新的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。（3）企業(yè)生產(chǎn)(年生產(chǎn)能力)向規(guī)模經(jīng)濟(jì)或適宜規(guī)模經(jīng)濟(jì)發(fā)展。大生產(chǎn)技術(shù)的實(shí)踐表明：規(guī)模經(jīng)濟(jì)出效益?？紤]到今后先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)的使用

30、和市場(chǎng)的擴(kuò)大，量大面廣的通用傳感器的生產(chǎn)規(guī)模將以年產(chǎn)億只計(jì)，一些中檔傳感器的生產(chǎn)規(guī)模將以年產(chǎn)1000萬(wàn)只計(jì);而一些高檔傳感器和專(zhuān)用傳感器的生產(chǎn)規(guī)模將以年產(chǎn)幾十至幾百萬(wàn)只計(jì)。實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)后，可最大限度地降低生產(chǎn)成本，從而實(shí)現(xiàn)廉價(jià)傳感器的商品化。（4）生產(chǎn)格局向?qū)I(yè)化發(fā)展，專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)的內(nèi)涵為：生產(chǎn)傳感器門(mén)類(lèi)少而精;專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)某一應(yīng)用領(lǐng)域需要的某一類(lèi)傳感器系列產(chǎn)品以獲得較高的市場(chǎng)占有率;各傳感器企業(yè)的專(zhuān)業(yè)化合作生產(chǎn)，能有效地避免企業(yè)內(nèi)部的“大而全”，提高經(jīng)濟(jì)效益。（5）傳感器大生產(chǎn)技術(shù)向自動(dòng)化方向發(fā)展。傳感器的門(mén)類(lèi)、品種繁多，所用的敏感材料各異，決定了傳感器制造技術(shù)的多樣性和復(fù)雜性。縱觀(guān)當(dāng)前傳感器

31、工藝線(xiàn)(含各類(lèi)傳感器引進(jìn)線(xiàn))的概況，生產(chǎn)技術(shù)水平不一，多數(shù)工藝已實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化，但距離生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化尚存在諸多困難，其中封裝工藝和測(cè)試標(biāo)定(兩者的費(fèi)用約占產(chǎn)品成本的30%50%)是傳感器自動(dòng)化大生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)，有待今后廣泛采用cad(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))、cam(計(jì)算機(jī)輔助制造)及先進(jìn)的自動(dòng)化裝備和工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行突破。（6）企業(yè)的重點(diǎn)技術(shù)改造應(yīng)加強(qiáng)從依賴(lài)引進(jìn)技術(shù)向引進(jìn)技術(shù)的消化吸收與自主創(chuàng)新的方向轉(zhuǎn)移。自主創(chuàng)新應(yīng)視為企業(yè)的立足之本。（7）企業(yè)經(jīng)營(yíng)要加快從以國(guó)內(nèi)市場(chǎng)為主向國(guó)內(nèi)與國(guó)外兩個(gè)市場(chǎng)相結(jié)合的國(guó)際化方向發(fā)展。（8）企業(yè)結(jié)構(gòu)將向“大、中、小并舉”、“集團(tuán)化、專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)共存”的格局發(fā)展。集團(tuán)化大公司(含在境外的跨國(guó)集團(tuán)公司)將越來(lái)越顯示出它的壟斷作用，而專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)的中、小企業(yè)因其能適應(yīng)市場(chǎng)小量產(chǎn)品的需求，仍有其生存、發(fā)展的空間。結(jié) 論隨著大規(guī)模集成電路、電子技術(shù)及信息處理技術(shù)的飛速發(fā)展，以微型計(jì)算機(jī)為中心的微電子學(xué)也不斷地向人類(lèi)社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域擴(kuò)展、滲透，極大地改變著社會(huì)的科技水平、生產(chǎn)方式、人們的生活和社會(huì)結(jié)構(gòu)。尤其是有關(guān)設(shè)備日漸實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、系統(tǒng)化和智能化，要求能夠迅速、準(zhǔn)確、靈敏地獲取有關(guān)信息并