传感器在工程技术中的应用

传感器在工程技术中的应用当今世界已经进入信息时代，生活在信息时代的人们，绝大部分的日常生活与信息的获取、传送和处理息息相关，在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自燃和生活领域中信息的主要途径与手段。分析当前信息与技术的发展状态，新时期的先进传感器必须具备微型化、智能化、多功能化和网络化等优良特性，在现在工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此可以说，没有众多的优良传感器，现代化的生产也就失去。目前，在各个领域内使用的传感器很多，特别是某些专业范围内使用的传感器多为复合式的：即一个传感器同时测控2个以上的不同性质的参数。传感器的分类没有统一的标准，按传统惯用的分类方法有以下三种：按测控参数类型分类如温度、压力、位移、速度、加速度等物理量，则把相应的传感器成为温度、压力、位移、速度等传感器。按测控原理分类如依据变电阻原理，分类为电位式、应变式传感器；3、依据变磁阻原理，分类为差动变压式电感式电涡流式传感器；4依据半导体理论，分类为热敏式、气敏式、光敏式、力敏式等传感器。按传感器结构和敏感元件所使用的材料进行分类，这样分类方法多用于某一专业的专用传感器的分类。1、传感器在工程机械发动机工况控制的应用近几年出现的电喷柴油发动机借鉴了汽油发动机的一些传感控制技术，它的应用提高了工程机械整体技术水平。另外，新近生产的一些采用普通柴油机的工程机械也采用了一些传感器测控技术。工程机械在这方面使用的传感器有以下几种类型：控制空气流量动片式传感器的喷油机构的位置传感器；压力传感器，包括燃油压力、润油系统机油压力等压力传感器；用于柴油机转速控制的转速传感器；用于测控燃油液面和机油液面的传感器和控制温度的温度传感器。2、传感器在工程机械液压系统控制中的应用液压传动系统在现代工程机械的传动中占有十分重要的地位，它不仅应用在主要的工作机构中，如挖掘机的挖掘机构传动，振动压路机的振动机构，而且在现代工程机械行走系统、转向系统以及一些伺服机构中都大量应用。在液压系统中应用的传感器主要有控制液压油温度的温度传感器；控制液压油压力的压力传感器；控制泄漏量和流量的流量传感器；控制液压油液位的液位传感器等。3、传感器在工程机械总体性能控制中的应用通常工程机械工作环境是比较恶劣的，为了提高其工作的安全性和工作性能，就需要对机械整体性能进行有效控制，在这方面应用的传感器主要有控制主要的工作机构和制动系统磨损检测传感器；控制整机通过性的限位平衡传感器；用于装载机械超载的控制超载压力传感器；用于控制摊铺机铺层厚度的距离传感器；用于拌和站物料温度控制的温度传感器；另外还有工程机械驾驶室工作间的温度、湿度、光照等条件控制的温度式、湿度式、光量式传感器等。下面具体介绍一下传感器在机电一体化系统中的应用传感器是左右机电一体化系统（或产品）发展的重要技术之一，广泛应用于各种自动化产品之中：机器人用传感器。工业机器人之所以能够准确操作，是因为它能够通过各种传感器来准确感知自身、操作对象及作业环境的状态，包括：其自身状态信息的获取通过内部传感器（位置、位移、速度、加速度等）来完成，操作对象与外部环境的感知通过外部传感器来实现，这个过程非常重要，足以为机器人控制提供反馈信息。1. 机械加工过程的传感检测技术。（1）切削过程和机床运行过程的传感技术。切削过程传感检测的目的在于优化切削过程的生产率、制造成本或（金属）材料的切除率等。切削过程传感检测的目标有切削过程的切削力及其变化、切削过程颤震、刀具与工件的接触和切削时切屑的状态及切削过程辨识等，而最重要的传感参数有切削力、切削过程振动、切削过程声发射、切削过程电机的功率等。对于机床的运行来讲，主要的传感检测目标有驱动系统、轴承与回转系统、温度的监测与控制及安全性等，其传感参数有机床的故障停机时间、被加工件的表面粗糙度和加工精度、功率、机床状态与冷却润滑液的流量等。（2）工件的过程传感。与刀具和机床的过程监视技术相比，工件的过程监视是研究和应用最早、最多的。它们多数以工件加工质量控制为目标。20世纪80年代以来，工件识别和工件安装位姿监视要求也提到日程上来。粗略地讲，工序识别是为辨识所执行的加工工序是否是工（零）件加工要求的工序；工件识别是辨识送入机床待加工的工件或者毛坯是否是要求加工的工件或毛坯，同时还要求辨识工件安装的位姿是否是工艺规程要求的位姿。此外，还可以利用工件识别和工件安装监视传感待加工毛坯或工件的加工裕量和表面缺陷。完成这些识别与监视将采用或开发许多传感器，如基于TV或CCD的机器视觉传感器、激光表面粗糙度传感系统等。（3）刀具（砂轮的检测传感。切削与磨削过程是重要的材料切除过程。刀具与砂轮磨损到一定限度（按磨钝标准判定）或出现破损（破损、崩刃、烧伤、塑变或卷刀的总称），使它们失去切（磨削能力或无法保证加工精度和加工表面完整性时，称为刀具/砂轮失效。工业统计证明，刀具失效是引起机床故障停机的首要因素，由其引起的停机时间占NC类机床的总停机时间的1/5-1/3.此外，它还可能引发设备或人身安全事故，甚至是重大事故。汽车自动控制系统中的传感技术。随着传感器技术和其它新技术的应用，现代化汽车工业进入了全新时期。汽车的机电一体化要求用自动控制系统取代纯机械式控制部件，这不仅体现在发动机上，为更全面地改善汽车性能，增加人性化服务功能，降低油耗，减少排气污染，提高行驶安全性、可靠性、操作方便和舒适性，先进的检测和控制技术已扩大到汽车全身。在其所有重点控制系统中，必不可少地使用曲轴位置传感器、吸气及冷却水温度传感器、压力传感器、气敏传感器等各种传感器传感器的发展趋势1、高精度为了提高测控精度，必须使传感器的精度尽可能高，例如对于火箭发动机燃烧室的压力测量，希望测试精度有优于0.1%，对超精加工“在线”检测精度高于o.i卩m因此需要研制出高精度的传感器，以满足测量的需要。目前我国已研制出精度优于0.05%的传感器。2、小型化很多测控场合要求传感器具有尽可能小的尺寸。例如生物医学工程中颅压的测量，风洞中压力场分布的测量等。压阻传感器的出现，使压力传感器在小型化方面取得重大进展。目前我国已有外径为2.8mm的压阻式压力传感器。3 集成化集成化传感器有两种类型：一种是将传感器与放大器、温度补偿电路等集成在同一芯片上，既减小体积，又增加抗干扰能力；另一种是将同一类的传感器集成在同一芯片上，构成二维阵列式传感器，或称盾型固态图像传感器，它可以测量物体的表面状况。4 数字化为了实现传感器与计算机直接联机，致力于数字式传感器研究是很重要的。.5智能化智能传感器是传感器与微型计算机结合的产物，它兼有检测与信息处理功能，与传统传感器相比它有很多特点，它的出现是传感器技术发展中的一次飞跃。