傳感器是可以對規定范圍內的信息進(jìn)行感受、接收的器件和裝置, 它可以對機電一體化系統控制范圍內操作環(huán)境、操作對象, 以及機電一體化系統本身進(jìn)行檢測, 使系統有效運行。根據不同的規則, 傳感器可分為多種類(lèi)型。根據能量轉換規則設計制造的傳感器有兩種———能量控制型傳感器和能量轉換型傳感器, 它們可以在脫離外加電源的情況下, 通過(guò)能量轉化產(chǎn)生的物理效應獲取信息;根據被測參量設計制造的傳感器有三種———物性參量、機械量參量、熱工參量;根據制作材料不同, 傳感器可分為包括晶體結構、物理性質(zhì)在內的多種類(lèi)型;根據工作原理, 還可分為生物傳感器、物理傳感器、化學(xué)傳感器。傳感器在長(cháng)期的發(fā)展過(guò)程中, 已形成了多個(gè)不同特性的種類(lèi), 適用于多種不同的環(huán)境, 用途也更為多樣, 因此可滿(mǎn)足不同機電一體化系統的要求, 只需結合使用要求合理選擇即可。
傳感器的研究現狀與發(fā)展。
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展, 傳感器的研發(fā)也隨著(zhù)人類(lèi)探知領(lǐng)域和空間的不斷拓展而變得更為先進(jìn), 無(wú)論是種類(lèi)、速度, 還是在信息處理能力方面, 都得到了很大程度的強化, 在機電一體化系統中的應用也越來(lái)越廣。20世紀80年代是傳感器發(fā)展進(jìn)入黃金期的重要時(shí)刻, 各國都投入了大量的人力、財務(wù)進(jìn)行傳感器的研發(fā)生產(chǎn)工作, 并使其成為一個(gè)新興的獨立行業(yè), 在現代科技領(lǐng)域占據了重要地位。發(fā)展到現在, 傳感器的應用已無(wú)處不在, 相關(guān)的技術(shù)也日益完善。業(yè)內人士普遍看好傳感器行業(yè)的發(fā)展, 并將其列入國家重點(diǎn)開(kāi)發(fā)的行業(yè)項目。
傳感器在機電一體化系統中的應用。
傳感檢測技術(shù)在機械加工中的應用。
機械加工對于各項工作的要求較高, 為使加工過(guò)程符合各項要求, 需要將相關(guān)檢測貫徹到加工的各個(gè)環(huán)節。在加工前, 需要對加工設備進(jìn)行自動(dòng)檢查, 保證設備在可以滿(mǎn)足加工的各項操作條件, 如對坯件的夾持方位進(jìn)行自動(dòng)判斷, 并據此調整坯件的實(shí)際夾持位置, 同時(shí)還要確定坯件上床后的裝夾變形及夾緊力等各項參數;加工完成后, 需要對工件的形狀、尺寸、位置公差等各項數據進(jìn)行測量, 確保工件的質(zhì)量達到設計制造要求。這些檢測項目需要在加工過(guò)程中完成, 并形成檢測數據, 為下一道工序的開(kāi)展打下基礎。在精密產(chǎn)品的生產(chǎn)加工過(guò)程中, 為確保產(chǎn)品的合格率, 需要對加工條件進(jìn)行嚴格要求, 對加工過(guò)程中的速度、溫度、壓力、振動(dòng)、切削扭矩等進(jìn)行自動(dòng)檢測和調整, 使加工條件始終處于最佳狀態(tài)。在機械加工中, 傳感檢測技術(shù)的運用可以使切削的過(guò)程得到優(yōu)化, 通過(guò)傳感技術(shù)使切削的力度、角度、切削接觸面和切削狀態(tài)、電機功率等數據進(jìn)行科學(xué)控制, 減少材料的切除率, 從而使生產(chǎn)成本得到更好的控制。在機床加工中, 傳感器可以保證加工過(guò)程的動(dòng)態(tài)穩定性, 并通過(guò)控制床身有關(guān)部位的振動(dòng)、阻抗參數等數據, 使機床加工的薄弱環(huán)節得以加強, 從而提升加工精度。目前, 我國在機械加工中采用的傳感器主要為應變式和壓電式三向切削力傳感器, 在保證機械加工過(guò)程中對金屬切削原理進(jìn)行研究分析、設計制定切削數據等方面發(fā)揮了重要作用。
傳感器技術(shù)在汽車(chē)行業(yè)的應用。
在汽車(chē)的生產(chǎn)制造中, 傳感器的應用范圍非常廣泛。隨著(zhù)汽車(chē)行業(yè)的不斷開(kāi)發(fā), 汽車(chē)產(chǎn)品已開(kāi)始朝向小型化、電子化、輕型化、智能化方在發(fā)展, 使得相關(guān)產(chǎn)品的制造對傳感器的需求也逐漸提升。在汽車(chē)生產(chǎn)過(guò)程中, 電子控制系統包括自動(dòng)變速器、汽車(chē)制動(dòng)防抱死系統、驅動(dòng)防滑系統等的裝置, 都需要利用到傳感器技術(shù)才能完成。隨著(zhù)車(chē)用電子裝置的不斷增多, 汽車(chē)機電一體化系統已開(kāi)始取代純機械式控制系統, 在汽車(chē)全身得已全面采用, 包括發(fā)動(dòng)機控制系統、底盤(pán)控制系統、車(chē)身控制和導航系統在內的車(chē)用控制系統都開(kāi)始采用傳感器技術(shù)完成系統的功能發(fā)揮, 使汽車(chē)系統的應用實(shí)現了更高的可靠性、功能性。
汽車(chē)傳感器具有適應性強、抗干擾能力強、穩定性和可靠性高、價(jià)格低廉等特點(diǎn)。它們可以在各種惡劣環(huán)境中如風(fēng)雨交加、道路崎嶇等環(huán)境中使用, 同時(shí)保證較好的密封性、耐潮濕和抗腐蝕性, 可以適應高溫、高壓的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機艙內部環(huán)境, 同時(shí)還能抵抗發(fā)動(dòng)機工作時(shí)產(chǎn)生的強烈震動(dòng)和電磁波。另外, 隨著(zhù)汽車(chē)運行速度的不斷提升, 對于各個(gè)零部件的要求也越來(lái)越高, 車(chē)用機電一體化系統中的傳感器也需要具有更高的穩定性和可靠性。由于汽車(chē)的生產(chǎn)量不斷擴大, 傳感器也應具備大批量生產(chǎn)的能力, 這就要求傳感器的生產(chǎn)能夠實(shí)現自動(dòng)化, 并有效控制生產(chǎn)成本。
目前, 在汽車(chē)的重點(diǎn)控制系統中, 包括曲軸位置傳感器、吸氣及冷卻水溫度傳感器、壓力傳感器、氣敏傳感器等傳感器都是不可替代的。以發(fā)動(dòng)機控制系統為例, 該系統中的傳感器作為整個(gè)汽車(chē)傳感器的核心, 包括了溫度、壓力、位置、轉速、流量、氣體濃度、爆震等多種類(lèi)型的傳感器。這些傳感器可以對汽車(chē)的整體運行狀況信息進(jìn)行收集, 并精確控制發(fā)動(dòng)機的工作狀況, 使其增加動(dòng)力、減少油耗, 并實(shí)現故障檢測。由于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機所處的工作環(huán)境較為惡劣, 需要應對高溫、潮濕、振動(dòng)、沖擊、蒸汽、鹽霧、腐蝕、油泥污染等情況, 因此用于汽車(chē)系統的傳感器在技術(shù)指標、測量精度及可靠性上明顯高于一般的工業(yè)用產(chǎn)品, 否則難以達到保證發(fā)動(dòng)機正常工作的目的。
在汽車(chē)機電一體化系統中, 傳感器除了應用于發(fā)動(dòng)機系統, 在汽車(chē)的安全管理系統中的應用也非常重要。目前, 汽車(chē)安全管理系統主要采用的是控制汽車(chē)側邊氣囊的加速度傳感器和壓力傳感器兩種傳感器類(lèi)型。根據相關(guān)數據的統計發(fā)現, 在檢測側邊撞擊的速度方面, 壓力傳感器比加速度傳感器快3倍, 誤差概率也更小, 在汽車(chē)安全管理系統中的普及率也更高。
傳感器在數控機床上的應用。
采用數字信號控制加工過(guò)程的數控機床, 利用傳感器可實(shí)現對機床刀具與工件之間相對運動(dòng)的數字化控制, 從而使工件加工的尺寸、精度等各項指標滿(mǎn)足零件加工要求。在數控機床上的常見(jiàn)的傳感器有光電編碼器、溫度傳感器、電流傳感器、電壓傳感器、感應同步器、紅外傳感等, 這些傳感器使數控機床可以實(shí)現對工件檢測位置、直線(xiàn)位移和角位移, 以及加工速度、壓力、溫度等各項數據的有效控制。以壓力傳感器為例, 當機床進(jìn)行工件加工時(shí), 該傳感器可檢測機床施加于工件的夾緊力, 當夾緊力低于設定值導致工件松動(dòng)時(shí), 傳感器可以發(fā)出報警, 并停止加工過(guò)程, 待相關(guān)參數達到設定標準后繼續工作。不僅如此, 壓力傳感器還可以檢測機床切削力的變化, 并對機床的潤滑、液壓、氣壓系統的油路或氣路壓力進(jìn)行檢測, 如這些數據不在設定值內, 傳感器就會(huì )對控制系統發(fā)出故障信號。傳感器在數控機床機電一體化系統中的應用, 有效解決了人工檢測效率低下的問(wèn)題, 使故障的檢出的排除更為高效。隨著(zhù)數控技術(shù)的發(fā)展, 傳感器的應用也會(huì )隨之提升。
