化工儀器網(wǎng)
技術(shù)文章
傳感器發(fā)展
閱讀：1850 發(fā)布時(shí)間：2021-4-7
在機(jī)電一體化系統(tǒng)中,，傳感器非常重要,，其作用相當(dāng)于系統(tǒng)感受器官，能快速地獲取信息并能經(jīng)受嚴(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法談及和實(shí)現(xiàn),。
一,、傳感器的研究現(xiàn)狀與發(fā)展
傳感器是能感受規(guī)定的被測(cè)量并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，主要用于檢測(cè)機(jī)電一體化系統(tǒng)自身與操作對(duì)象,、作業(yè)環(huán)境狀態(tài),，為有效控制機(jī)電一體化系統(tǒng)的運(yùn)作提供必須的相關(guān)信息。隨著人類探知領(lǐng)域和空間的拓展,， 電子 信息種類日益繁多,，信息傳遞速度日益加快，信息處理能力日益增強(qiáng),，相應(yīng)的信息采集——傳感技術(shù)也將日益發(fā)展,，傳感器也將*。
從20世紀(jì)80年代起,，逐步在世界范圍內(nèi)掀起一股“傳感器熱”，各先進(jìn)工業(yè)國(guó)都極為重視傳感技術(shù)和傳感器研究,、開發(fā)和生產(chǎn),。傳感技術(shù)已成為重要的現(xiàn)代科技領(lǐng)域，傳感器及其系統(tǒng)生產(chǎn)已成為重要的新興行業(yè),。
二,、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：
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^各種傳感器來準(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)信息的獲取通過內(nèi)部傳感器（位置,、位移、速度,、加速度等）來完成,，操作對(duì)象與外部環(huán)境的感知通過外部傳感器來實(shí)現(xiàn)，這個(gè)過程非常重要,，足以為機(jī)器人控制提供反饋信息,。
2.機(jī)械加工過程的傳感檢測(cè)技術(shù)。
（1）切削過程和機(jī)床運(yùn)行過程的傳感技術(shù),。切削過程傳感檢測(cè)的目的在于優(yōu)化切削過程的生產(chǎn)率,、制造成本或（金屬）材料的切除率等。切削過程傳感檢測(cè)的目標(biāo)有切削過程的切削力及其變化,、切削過程顫震,、刀具與工件的接觸和切削時(shí)切屑的狀態(tài)及切削過程辨識(shí)等,，而最重要的傳感參數(shù)有切削力、切削過程振動(dòng),、切削過程聲發(fā)射,、切削過程電機(jī)的功率等。對(duì)于機(jī)床的運(yùn)行來講,，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）工件的過程傳感。與刀具和機(jī)床的過程監(jiān)視技術(shù)相比,，工件的過程監(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,，工件識(shí)別和工件安裝位姿監(jiān)視要求也提到日程上來。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)視將采用或開發(fā)許多傳感器,，如基于TV或CCD的機(jī)器視覺傳感器,、激光表面粗糙度傳感系統(tǒng)等。
（3）刀具（砂輪的檢測(cè)傳感,。切削與磨削過程是重要的材料切除過程,。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），使它們失去切（磨削能力或無法保證加工精度和加工表面完整性時(shí),，稱為刀具/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。
汽車自動(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)代化汽車工業(yè)進(jìn)入了全新時(shí)期。
汽車的機(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)大到汽車全身,。在其所有重點(diǎn)控制系統(tǒng)中,，*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。
三,、我國(guó)傳感器技術(shù)發(fā)展的若干問題及發(fā)展方向
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)*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)控制的信息就無法獲得,，進(jìn)而使整個(gè)系統(tǒng)就無法正常有效的工作。
我國(guó)傳感器的研究主要集中在專業(yè)研究所和大學(xué),，始于20世紀(jì)80年代,，與*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,。傳感器技術(shù)今后的發(fā)展方向可有幾方面：
1.加速開發(fā)新型敏感材料：通過微 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、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的熱點(diǎn)。
4.向微功耗及無源化發(fā)展：傳感器一般都是非電量向電量的轉(zhuǎn)化,，工作時(shí)離不開電源,，開發(fā)微功耗的傳感器及無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。