浅谈传感器技术在机电一体化中的应用

于秀娜

摘 要：近年来，随着半导体、计算机技术的发展，新型或具有特殊功能的传感器不断涌现出来，装置也向小型化、固体化及智能化方向发展，应用领域也越加宽广。文章阐述了传感器技术的现状与发展，探讨了传感器技术在机电一体化中的应用。

关键词：传感器技术；机电一体化技术；发展

引言

近几十年来，自动控制理论、计算机技术迅速发展，并已经应用到生产和生活的各个领域。但是，由于作为“感觉器官”的传感器技术没有与计算机技术协调发展，出现了信息处理功能发达，检测功能不足的局面。目前许多国家已投入大量人力、物力，发展各类新型传感器。在机电一体化技术中，传感器的广泛应用能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境考验，是机电一体化技术达到高水平的保证。

1 传感器技术的研究现状与发展

工程上通常把直接作用于被测量、能按一定规律将其转换成同种或别种量值输出的器件称为传感器。传感器在很多行业都有着重要的应用，大至工业生产系统，小至家用电器，随处可见传感器的身影。从20世纪80年代起，逐渐在世界范围内掀起一股“传感器热”，各国都积极进行传感器技术的研究、开发和生产。当前，传感器技术的发展主要表现在以下几个方面：

（1）不断提高检测系统的测量精度、量程范围、延长使用寿命、提高可靠性。现在许多检测系统都可以在及其恶劣的环境下连续工作数十万小时。

（2）集成化、功能化。随着半导体集成电路技术的发展，硅等电子元件的高度集成化有可能大量地向传感器领域渗透。

（3）传感器向智能化方向发展。人们已迅速将计算机技术应用到测量技术中，使得传感器技术向智能化发展，从而扩展了功能，提高了精度和可靠性。

（4）网络化的传感器。网络化的传感器系统，可以远距离实现监控、调试、故障诊断和数据采集等操作。

2 传感器技术在机电一体技术中的应用

传感器是影响机电一体化技术发展的重要方面，广泛应用于各种机电一体化产品之中，文章就传感器技术在机电一体化技术中的应用分以下几个方面阐述。

2.1 传感器在现代汽车中的应用

近年来，随着汽车智能化、电子化、小型化和轻型化，汽车对传感器的需求大大增加。可以说，现代汽车凡是采用电了控制的系统或装置，都离不开传感器。空气系统中传感器的作用是计量和控制发动机燃烧所需的空气量。经空气滤清器过滤的新鲜空气经空气流量传感器测量之后再进入气管，与喷油器喷射的汽油混合后才进入气缸。汽车燃油系统的作用是供给气缸内燃烧所需的汽油，油压的测量也需要传感器，燃油的温度可以采用热敏电阻温度传感器来测量。现代汽车还在排气管前端安装氧含量传感器。在发动机点火系统中，可以用霍尔传感器确定点火时间。特别是近几年，汽车电子装置越来越多，如安全报警装置、通信装置、娱乐装置以及为提高舒适、减轻疲劳采用的辅助驾驶装置等等，都广泛采用了各种不同类型的传感器。

2.2 传感器在机器人中的应用

机器人是由计算机控制的机器，它的动作机构具有类似人的肢体及感官的功能，动作程序灵活，有一定的智能性。机器人传感器在机器人的控制中起到了非常重要的作用，正因为有了传感器，机器人才具备了类似人类的知觉功能，可以认为机器人传感器是对人类感觉的模仿。

机器人传感器分为内部参数检测传感器和外部参数检测传感器两大类。内部参数检测传感器是以机器人本身的坐标来确定其位置。通过内部参数检测传感器，机器人可以了解自己的工作状态，调整和控制自己按照一定的位置、速度、加速度和轨迹进行工作。外部参数检测传感器的功能是让机器人能识别工作环境，很好的执行动作，使机器人对环境有自校正和适应能力。外部参数检测传感器通常包括触觉、视觉、味觉、听觉和嗅觉等传感器。比如触觉传感器装设在机器人腕、手爪等部位，通过触觉确认对象的位置从而修正手爪的位置以便能准确地抓住对象物体。

2.3 传感器在数控机床中的应用

数控机床是机电一体化的典型产品，它是机、电、液、气等学科的综合应用，技术范围涵盖了机械制造、自动控制、伺服驱动、传感器技术及信息处理技术等。具有高精度、高效率、高柔性的特点。具体工作过程是：将刀具移动轨迹等加工信息用数字化的代码记录在程序介质上，然后输入数控系统，经过译码、运算、发出指令，自动控制机床上的刀具与工件之间的相对运动，从而加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件，这种机床即为数控机床。

传感器在数控机床中占有重要的地位，它监视和测量数控机床的每一步工作过程。数控机床的一个重要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要采用高精度的位置传感器。接近开关除了在刀架选刀控制外，还在数控机床中常用作工作台、气缸及气缸活塞的行程控制。

3 我国传感器技术发展的若干问题及发展方向

我国传感器的研究，始于20世纪80年代，主要集中在专业研究所和大学，与国外先进的计算、模拟和设计方法，先进的微机械加工技术与设备，先进的封装技术与设备，可靠性技术研究等方面相比还有较大差距。

随着自动化程度越来越高，自动检测系统智能化的程度要求也越来越高。这就要求要不断研发新型传感器，提高传感器的性能和向、小型化、集成化、多功能化、智能化的方向发展。

参考文献

[1]梁森，等.自动检测与转换技术[M].机械工业出版社，2009.

[2]林青.浅析传感器技术在机电一体化系统中的应用[J].福建广播电视大学学报，2011（03）.

[3]毕振明.传感器技术在机电一体化中的应用[J].中国新技术新产品，2011（11）.