隨著汽車智能化、電子化、小型化和輕型化，汽車對傳感器的需求已經成為眾多行業中之最，下面是小編搜集整理的一篇機電工程師論文:探究機電一體化系統傳感器技術的論文范文，供大家閱讀參考。

 

　　【摘 要】隨著人類探知領域和空間的拓展，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，相應的信息采集――傳感技術也將日益發展，傳感器也將無所不在。

 

　　【關鍵詞】傳感器技術;機電一體化;應用

 

　　一、前言

 

　　傳感器相當于人的感覺器官，是一種能把被測的非電量轉換為各種易于測量的電信號的部件。國際電工委員會的定義為：“傳感器是測量系統中的一種前置部件，它將輸入變量轉換成可供測量的信號”。隨著現代技術的不斷發展，作為信息采集系統的前端單元，傳感器的作用越來越重要。傳感器已成為自動化系統和機器人技術中的關鍵部件，作為系統中的一個結構組成，其重要性變得越來越明顯。

 

　　二、傳感器技術在機電一體化系統中的應用

 

　　(一)機械加工過程的傳感檢測技術

 

　　在機械加工過程中，需要檢測的地方很多。加工前，最好對坯件和所用的加工設備進行各種自動檢查，以保證加工過程能夠正常地開始，如自動判斷和調整坯件的夾持方位，確定上床后裝夾的變形情況和夾緊力的大小;加工完畢后對工件進行測量，以便確定產品合格與否，如對工件的尺寸、粗糙度、形狀和位置公差(圓度、錐度、平面度、同軸度等)的測量。對諸如齒輪和螺紋等工件，還要檢測其齒距、螺距、節距半徑、導程等。這些檢測最好能自動地進行，并將檢測結果輸入下道工序，作為選用的條件;在加工過程中為了保證精密產品的合格率，對加工條件也有嚴格的要求，因而加工過程中對諸如切削速度、切削力、切削扭距、進給速度、溫度、壓力和振動等參數進行自動檢測和自動調整，以期達到加工條件處于最佳狀態。又如切削過程的傳感檢測技術。切削過程傳感檢測的目的在于優化切削過程的生產率、制造成本或(金屬)材料的切除率等。切削過程傳感器檢測的目標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切屑的狀態及切削過程辨識等，而最重要的傳感參數有切削力、切削過程振動、切削過程聲發射、切削過程電機的功率等。在研究機床加工(切削)情況下的動態穩定性、自激現象和加工精度等問題時，需要用壓電式加速度計、力傳感器等儀器測量刀架、床身等有關部位的振動、機械阻抗等參數，檢驗機床的動態特性，找出提高精度的薄弱環節。通過對切削力的測量，可以研究金屬的切削原理，為機床和夾具的設計和制定切削用量提供必要的切削力數據，也是評價刀架結構和材料的重要依據。目前我國多采用應變式和壓電式三向切削力傳感器進行測量。

 

　　(二)傳感器技術在汽車行業的應用

 

　　近年來，隨著汽車智能化、電子化、小型化和輕型化，汽車對傳感器的需求已經成為眾多行業中之最。現代汽車凡是采用電子控制的系統或裝置，都離不開傳感器，如自動變速器、汽車制動防抱死系統、驅動防滑系統等。尤其是近幾年，車用電子裝置越來越多，如安全報警裝置、通信裝置、娛樂裝置以及為提高舒適、減輕疲勞采用的輔助駕駛裝置等等。汽車的機電一體化要求用自動控制系統取代純機械式控制部件，先進的檢測和控制技術已擴大到汽車全身。如發動機控制系統的傳感器、底盤控制用傳感器、車身控制用傳感器和導航系統用傳感器。業內人士普遍認為，實現汽車系統最優化的關鍵是能否使用高可靠度、高性能的傳感器。

 

　　汽車傳感器的特點：一是適應性強、耐惡劣環境。因汽車可能工作在極度惡劣的氣候條件下，有時塵土彌漫，有時風雨交加，所以傳感器應具有很好的密封性，耐潮濕、抗腐蝕能力強。二是抗干擾能力強。傳感器都安裝在汽車發動機艙中，除了要能夠承受發動機工作時的高溫、高壓、燃燒廢氣腐蝕之外，還要求有良好的抗震性能，抵抗發動機工作時的強烈震動，另外，發動機工作時會產生電磁波，因此要求傳感器具有抗干擾能力。三是穩定性和可靠性高。汽車的各種零部件一般要求能運行10×104km以上，并且勿須更換和調整仍能滿足規定的技術指標。因此，傳感器必須具有高穩定性和高可靠性。四是價格低廉，適應大批量生產。這要求傳感器的一致性好，不需要復雜調整，適合自動化生產。

 

　　傳感器在汽車所有重點控制系統中，必不可少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。以發動機控制系統的傳感器為例。汽車發動機控制系統用傳感器是整個汽車傳感器的核心，種類很多，包括溫度傳感器、壓力傳感器、位置和轉速傳感器、流量傳感器、氣體濃度傳感器和爆震傳感器等。通過這些傳感器的檢測，向發動機的電子控制單元(ECU)提供發動機的工作狀況信息，供ECU對發動機工作狀況進行精確控制，以提高發動機的動力性、降低油耗、減少廢氣排放，并進行故障檢測。由于發動機工作在高溫、振動、沖擊、潮濕以及蒸汽、鹽霧、腐蝕和油泥污染的惡劣環境中，因此發動機控制系統用傳感器耐惡劣環境的技術指標要比一般工業用傳感器高，而最關鍵的是測量精度和可靠性。否則，由傳感器帶來的測量誤差將最終導致發動機控制系統難以正常工作或產生故障。

 

　　而汽車安全管理系統也是廣泛使用傳感器的領域。汽車側邊氣囊的控制有加速度傳感器和壓力傳感器兩種方案。權威數據表明，與加速度傳感器相比，壓力傳感器在檢測側邊撞擊的速度方面，比加速度傳感器快了將近3倍，而誤動作的概率則更小。因此，壓力傳感器未來在汽車安全管理系統將得到更廣泛的應用。

 

　　(三)傳感器在數控機床上的應用

 

　　數控機床是采用了數控技術的機床，它是用數字信號控制機床運動及其加工過程。具體地說，是將刀具移動軌跡等加工信息用數字化的代碼記錄在程序介質上，然后輸入數控系統，經過譯碼、運算、發出指令，自動控制機床上的刀具與工件之間的相對運動，從而加工出形狀、尺寸與精度符合要求的零件，這種機床即為數控機床。在數控機床上應用的傳感器主要有光電編碼器、直線光柵、接近開關、溫度傳感器、霍爾傳感器、電流傳感器、電壓傳感器、壓力傳感器、液位傳感器、旋轉變壓器、感應同步器、速度傳感器和紅外傳感器等，主要用來檢測位置、直線位移和角位移、速度、壓力、溫度等。嘲如在數控機床的實際操作當中，經常會出現傳動軸傳動過位的情況，如果這種情況不能及時發現和解決，機床就會出現故障從而影響實際工作。為了及時發現和消除故障，必須對數控機床的軸動過位情況進行實時檢測。可采用光的、超聲波的、機械的、紅外的傳感器等，對數控機床軸動過位情況進行檢測，實現軸動過位的準確檢測。又如在數控機床中，可用壓力傳感器對工件夾緊力進行檢測，當夾緊力小于設定值時，會導致工件松動，系統發出報警，停止走刀。另外，還可用壓力傳感器檢測車刀切削力的變化。再者，它還在潤滑系統、液壓系統、氣壓系統中被用來檢測油路或氣路中的壓力，當油路或氣路中的壓力低于設定值時，其觸點會動作，將故障信號送給數控系統。總之，傳感器應用于數控機床，解決了人工檢測中的耗時且不能及時發現故障的難題，提高了工作效率，大大降低了數控機床的故障率，為故障的及時發現和排除提供了保障。由此可見，傳感器的使用在數控系統中起著重要的作用，在很大程度上決定了數控系統的加工精度、加工質量等性能指標。隨著數控技術的發展，數控系統中的傳感器也將扮演更重要的角色，得到進一步的發展。

 

　　三、傳感器技術的發展趨勢

 

　　傳感器技術所涉及的知識非常廣泛，滲透到各個學科領域，但它們的共性是利用物理定律和物質的物理特性，將非電量轉換成電量。所以探索新理論，采用新技術和新工藝及新材料，以期達到高質量的轉換功能是傳感器總的發展方向。

 

　　在機電一體化系統中，無論是機械電子化產品(如數控機床)，還是機電相互融合的高級產品(如機器人)，都離不開檢測與傳感器這個重要環節。

 

　　四、結束語

 

　　隨著機械工業自動化程度越來越高，對自動檢測系統的要求越來越高，就要研究能用于連續和瞬時檢測工件的傳感器，促使自動檢測系統的研究向著研制生產線上加工過程中的“在線”檢測和控制、研究自動檢測系統智能化、研究故障檢測系統的方向發展。這就不斷地向傳感器技術提出新的要求，除了要求不斷地開發出新型傳感器外，還要求已經使用的傳感器向提高性能和擴大使用范圍、小型化和集成化、多功能化、智能化、微功耗及無源化、無接觸化方向發展。

 

　　參考文獻

 

　　[1]李小玲.傳感器與檢測技術在機電一體化系統中的應用[J].現代電子技術，2006，(1).

 

　　[2]張正偉.傳感器原理與應用【M】.北京：中央廣播電視大學出版社.1997.