浅谈传感器在机电一体化系统中的应用

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传感器是能感受规定的被测量并按照-定规律转换成可用输出信号的器件或装置。

因此传感器是-种获得信息的手段，主要用于检 测机 电- 体化系统 自身与操作对象、作业环境状态，为有效控制机电-体化系统的运作提供必须的相关信息。随着现代技术的不断发展，作为信息采集系统的前端单元，传感器的作用越来越重要。传感器已成为机电- 体化系统中的关键部件，作为系统中的-个结构组成，其重要性变得越来越明显。

1传感器在机电-体化系统中的地位- 个典型的机电- 体化系统 -般 由机械本体部分、传感检测部分、控制 与信息处理部分、驱动部分、执行部分和接口等部分组成。传感检测部分作为机电-体化系统不可缺少的关键技术之-，在机电-体化系统中处于核心地位，其 功能是对系统运行中所需 的自身和外界环境 参数及状 态进行检测，将 其变 换成系统可识 别的电信号，传递给信息处 理单元。如果把 机电- 体化 系统中的机械系统看做是人的手足，信息处理系统看做是人的大脑，则检测系统好比是人的感觉器官”。传感检测技 术是实现自动控制、自动调节的关键环节，也是其水平高低在很大程度上影响和决定着系统 的功能。

2传感器在机电-体化系统中的应用传感器技 术的发展关 系到机电-体化系统 (或产品)的发展。-个新型核能 发电厂就需要 数台计算机来快速地测量锅炉、汽轮机、发电机上许 多重要部位 的温度、压力、流 量、转 速、振 动、位移、应 力、燃烧状况等 热工、机械参数，还 必须测量发电机的电压 、电流 、功率 、功率因数以及各种辅机的运行状态。然后进行综合处理，将被监测的重要参数进行模拟或数字显示，自动调整运行工况 ，对某 些超 限参数 进行声光报警或采 取相应 的处理措 施。在上述 这个系统中，需 要数百个不同的传感器将各种不同的机械 、热工量转换成相应的电量 ，供计算机采样。

2.1传感器在数控机床中的应用数控机床 是典型的机 电-体化产品，它是机 、电、液 、气和光等 多学科的综 合性组合。技术范围覆盖了机械制造、自动控制、伺服驱动、传感器及信息处理等领域 。传感器在数控机床中占据重要的地位，它监视和测量着数控机 床的每 -步工作过程 。数 控机床很重要的-个指标就是进给运动的位置定位误差和重复定位误差，要提高位置控制精度就必须采用高精度的位置检测装置。

数控机床中的角编码器多采用光电编码器，- 般位置测量选 用增量式 ，重要的测量选用绝对式 。光电编 码器作为数控机床 的位 置检测装置，它的分辨力决定了工作台实际位移值的精度，从而影响到数控机床位置控制的精度。同时，与伺服电动机同轴联接的光电编码器-方面用于测量丝杠的角位移；另- 方面也可用于数字测速，产生速度反馈信号。另外，数控机 床中，应用多种温度传感器监测-些轴温、压力油温、润滑油温、冷却空气温度、各个电动机绕组温度等。数控机床加工前，自动将毛坯送到主轴卡盘中并夹紧，夹紧力由压力传感器检测，当夹紧力小于设定值时，将导致工件松动，这时控制系统将发出报警信号，停止走 刀。在润滑、液压、气动等系统中，均安装有压力传感器、液位传感 器、流量传感器，对这些辅助系统随时进行监控 ，保证数控机床的正常运行。

2.2传感器在汽车中的应用汽车传感器作为汽车 电子 控制系统 的信息源，是汽车 电子控制系统的关键部件，也是汽车电子技 术领域 研究的核心内容之-。 目前，-辆普通家用轿车上大约安装几十到近百只传感 器，而 豪华轿车上 的传感器数 量可多达 二百余只 。汽车传感 器在 汽车上 主要用于发动机 控制系统、底盘 控制系 统 、车身控制 系统 和导航系统中。发动机控制系统用传感 器是 整个汽车传感器的核心 ，种类 很多，包括温 度传感器、压力传感器、位置和转速传 感器、流量传感 器、气体浓度传感器和爆震传感器等。这些传感器向发动机的电子控制单元 (ECU)提供发动机的工作状况信息，供EcU对发动机工作状况进行精确控制，以提高发动机的动力性、降低 油耗 、减少废 气排放和进行故障检测。由于发动机 工作在高温、振动 (加速度30 g)、冲击 (加速度5O g)、潮湿以及蒸汽、盐雾、腐蚀和油泥污染的恶劣环境 中，因此发动机控制系统用传感器耐恶劣环境的技术 指标要 比-般工业用传感器高1～2个数量级，其中最关键的是测量精度和可靠性。否则，由传感 器带来的测量误差将最终导致发动机 控制系统难以正常工作或产生故障。

2.3传感器在变量喷药系统中的应用在农业方面，近年来发达国家 (如美国、英国)都投人大量资金进行 现代农业技术的开发，先后开发出精确变量播种机、精确变量施肥机以及精确变量喷药机等。它们都是与机器人极为相似的自动化系统，是高新技 术在农 业中的应用。视觉传感变量喷药系统，是 以较少药剂而有效控制杂草、提高产 量、降低 成本的-种 自动化药物喷撤机械↑年来，随着杂草识别的视觉感知技术与变量喷药控制等技术的成熟，这种视觉传感式变量喷药机械也趋于成熟。

3传感器技术的发展趋势检测技 术虽然已经得到广泛的应用，但是随着现代科学技术的发展，对它提出了愈来愈高 的要求 ，因此得到了迅速的发展 当前除了不断提高性能、可靠性外，总的趋 向是小型化 、智能化 、图像化 、无接触化、多功能化。 随着机电-体化技术的发展，传感器技术发展也日趋成熟，传感器技术作为机电-体化 系统 的核心技术 ，它 的快 速发展也必将促进机电-体化的发展。