传感器技术在自动控制系统中的应用及发展趋势

【摘要】随着现代市场经济以及人们的日常生产生活对产品自动化、智能化等的要求，使传感器技术应运而生，并迅速广泛的涉及到工农军等各个领域。在现代化工业生产中，自动控制系统的应用与开发都隶属现代化产业重点发展项目，自动控制系统中传感器技术的应用占主要地位，作用尤为突出，发展潜力无可厚非，它使工业生产从劳动密集型转换为智能技术型，本文通过对传感器技术的认识，来了解传感器技术在自动控制系统中的应用现状及其发展趋势。

【关键词】传感器技术；自动控制；应用；发展

前言

随着人们运用科学技术对未知领域和空间的探索，信息的种类及信息间的传递方式的多样化，要求信息处理的速度愈来愈快，信息处理的能力也要愈来愈强，从而使传感器信息采集技术在工业自动控制系统中应用颇为广泛。在自动控制系统中传感器技术相当于自动控制系统的“皮肤”，其作用极其重要，能精准并迅速的感受到不同的环境、操作对象所传递的相关信息，为有效的控制自动控制系统以精、细、准的标准运行提供了必不可少的条件。

一、认识传感器技术

传感器是一种探测和感受并传递外界的温度、光亮、烟雾浓度和湿度等各种信号的装置。它是通过一些敏感性元件来感受被检测的非电信号的物理量，再通过转换元件把被检测的非电信号物理量转换成方便并适于传输和测量的电信号物理量。这种信号间的转换是运用了生物、化学以及物理等学科现象和效应进行的各种能量形式的相互转换。传感器技术是一种不仅包含了传感器的物理量之间的转换、所用材料的选择、结构与外形的设计以及开发和应用等多方面的全面性技术，而且还是多种先进学科之间进行交叉、融合而形成的综合性的高新前沿技术。传感器技术是采集现代化工业生产以及人们日常生活中的各方面信息的主要方法和方式，对提高人们的生活水平、科学研究的进步和生产技术的研发有着不可替代的决定性作用。传感器技术的先进与否直接影响科学和国民经济发展。

二、传感器在自控系统中的应用

自动控制在现代化产品生产中应用极为广泛，传感器又在自动控制系统中的应用非常普遍，因此自动化生产中传感器的应用遍布各个环节。

1、在工业机械手中的应用

在电子行业，电路板的印制以及电子电路的焊接是一个较为繁琐的过程，为了保证其精准精细的特点，目前多采用机械手来运作，它通过各种传感器获得相关信息，对所需操作的元件的位置、大小以及电路路线等得以确定，可以做到自动、精准、无误的完成各项工作，减少了人工操作的劳动强度和误差。

2、在AGV自动控制送货车中的应用

在AGV自动送货车中采用超声波测距传感器来判断建筑物内人和物体所在位置，运用红外线色彩传感器来控制小车的运动轨迹并识别小车的位置，采用条形码传感器进行货物识别，已达到自动运送货的目的。

3、在机械加工过程的应用

目前机械加工都是采用数控机床来操作，数控机床的运行主要是采用传感器技术来检测驱动系统、轴承系统以及回转系统和摩擦温度监测与控制等。按照给出的切削加工指令指示控制机床运行，利用传感器检测出影响刀具与工件相对位移的因素，例如机床的位置、速度以及变形、振动等，并通过传感器监测工件加工过程的状态，根据传感器的检测结果来调整工件的加工条件，保证加工精准度。工件加工完毕后，还要利用传感器技术对其进行质量检测，以确保工件在以后应用中的可靠性。

4、在车业自动控制系统中的应用

随着时代的发展，传感器技术的应用使汽车行业的出现了前所未有的新面貌。汽车的纯机械式控制部件由自动控制系统所取代，增强人性化服务功能，全面地改善了汽车的相关性能，降低油耗量，减少汽车尾气的排放量。在汽车中把位置、温度、压力、气敏等各种传感器运用在所有的重点控制系统中，使汽车全身都运用了先进的检测和控制技术，从而做到了操作起来更方便、舒适，行驶的过程中更安全、可靠。

5、在机器人控制中的应用

随着高科技术的发展，机器人的相关研究与机器人在现代化生产生活中的应用，是高科技术自动化和智能化的综合性表现。科研工作人员采用传感器技术，在机器人与人类的相应部位上安装了与人类相似的感触、视觉和运动协调等相关功能的触觉、视觉、力觉以及超声波等多种传感器，从而使机器人具备了智能探测发现工作对象并可以对其进行处理加工的能力，提高了智能机器人感知能力和应急反应能力，可以代替人工更灵活、更妥善地完成一些具有危险性的和难度较大的复杂的工作。

三、传感器技术发展趋势

现代化产品的生产可实现自动化控制的关键是在产品生产过程中运用了传感器技术。传感器技术说是这是现代化发展的重要技术之一，其发展水平越高，自动化系统的功能就越强大。现在人们对传感器技术的应用比较广泛，不管是生产还是生活中传感器技术的应用随处可见，人们对其的重视程度也日趋高涨，因此传感器的研发也就成为了高科技术研究目前最为火热的话题。

1、新材料的研发

随着材料工程的发展，传感器种类的多样化，使传感器的材料不仅仅限于半导体和陶瓷材料，而是向着高科技材料光导纤维和超导材料的方向进军，目前纳米材料等新式材料应用给傳感器技术注入了新的血液，同时也使传感器具备了新的功能和外形结构，为人工智能材料开辟出了新天地。

2、多功能一体的研发

也称为多功能集成，在同一时间多个被测参数可以由一个传感器同时检测出来。例如可以同时检测出Na+，K+和H+等离子的多离子传感器，常用于水质的检测，以及可以检测物体所受压力和物体所处环境的温度两个参数的硅压阻式复合传感器。

3、集成化的研发

随着精细化加工技术在各个行业、各个领域产品中的应用，集成化技术也成了传感器技术发展的一个重要方向，促使传感器产品达到质量高性能化和体积小型化。集成压力传感器就是把受压力变化是电阻值随之变化的压敏电阻、电桥电路和可以放大电压的电压放大器电路以及温度补偿电路集成在一个芯片上。集成传感器的功能单一、误差较小、价格便宜、反应速度快、微型体积、功耗较低以及外围电路简单等特点适宜于异地远距离操作。

4、智能化的研发

智能化传感器是将采用集成化技术的传感器与微型处理器两者有机结合起来，形成具有检测和处理信息功能的传感器。现在，智能化传感器发展空间颇为广阔，把它与人工智能相结合，可以对所检测到的信息进行分散处理，可以降低制造传感器所需要的成本。由于智能化传感器具有高精准度的信息采集、检测和编程自动化等多样化功能，因此未来传感技术研发智能化将是重中之重。

5、微精细化的研发

在顺应现代化工业发展的要求下，传感器在生产和生活中加工技术的微精细化的地位越来越凸显。伴随着集成技术在电路工艺的应用，微机械精细加工技术应运而生，它是把離子、电子、激光等光束和化学刻蚀工艺运用到微型电子元器件加工上的专业性技术。目前微精细化加工技术已在传感器制造工艺中得到了广泛应用。

四、传感器技术面临的桃战和机遇

现在由于科技发展的迅猛，使得产品的生产和传输系统越来越复杂繁琐。单纯的自动控制系统已不能满足现代化发展所应具备的条件，主要体现在摄取信息的方式跟不上科技的发展以及传感器本身存在智能化和网络化等方面技术落后上，这两个方面的原因使自动控制系统的发展呈现出步步维艰、难以突破的尴尬局面。由此可以看出传感器技术的重要性，也表明传感器技术的前行的道路存在的极大阻力，有着严峻的挑战。

新型技术的开发，带来新一轮的技术革命，全球开始步入信息化时代。在这个以信息传递为重要通讯的时代中，能可靠并准确无误的传递信息的技术是最为重要的，然而人们的生产和生活领域离不开传感器技术，它是获取和传递不同信息的重要途径和手段。在现代化自动控制系统的生产过程中的很多环节都要运用传感器来监视、检测和控制各种参数，已达到高标准、高质量的设备运行和产品生产。由此可见，高优质的传感器是现代化生产的基础，传感器技术推动着社会的进步和经济的发展，是现代化科学发展的一项核心技术。高科技术的发展同样推动传感器技术加速发展，因此在未来传感器技术将会踩在高科技术的肩膀上驰骋。

五、结束语

传感器技术在自动控制系统中应用主要体现在信息的传递方面，它使系统中信息间的传递和能量间的转换更加方便、快捷，促使系统各个组成部分顺应自然的相互联系在一起，从而形成一套完备的整体系统。随着自动控制理论推进着自动控制系统的前行，传感器技术在自动控制系统而变尤为重要；同时由于现代化产品高品质、高精准度的迅速发展，也要求传感器技术的研究步伐也越来越快。时代在进步，社会在发展，传感器技术将会融合更多学科技术，达到更高的技能水准，从而带动各行各业迅猛发展，是现代化科学发展必不可少的一项技术。

参考文献

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作者简介

周方方，女，山东济宁人，学士学位，济宁市技师学院助理讲师，研究方向：电气工程及其自动化专业.