摘要：传感器技术已成为社会发展必不可少的环节之一，对于机电一体化行业而言，传感器的作用就像整个系统的感受器官，能准确迅速地获取外界的信息，其更能适应严酷的环境考验，传感器的应用是机电一体化能达到更高水平的有效保证。
关键词：传感器技术；机电一体化；应用
引言：在机电一体化系统中，传感器处系统之首，其作用相当于系统感受器官，能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境的考验，是机电一体化系统达到高水平高标准的保证。如缺少这些传感器对系统状态和对信息精确而可靠的自动检测，系统的信息处理、控制决策等功能就无法实现。
一、传感器的种类和主要性能
1.1微机械谐振式压力传感器
除了具有普通微传感器的优点外，还具有准数字信号输出，抗干扰能力强，分辨力和测量精度高的优点。电热激励/压敏电阻拾振的微谐振式压力传感器价格低廉，与工业IC技术兼容，可将敏感元件与信号调理电路集成在1块芯片上，具有诱人的应用前景。目前国内主要有西安交通大学、中科院电子所和北京航空航天大学从事这方面的研究，精度可达到0.37％。在研究中发现这种传感器的温度交叉灵敏度较大，为此设计一种具有温度自补偿功能的复合微梁谐振式压力传感器。光热激励/光学信号检测的微谐振式压力传感器具有抗电磁干扰、防爆等优点，是对电热激励/压敏电阻拾振的微谐振式压力传感器的有益补充，但需要复杂的光学系统，不易实现，成本较高。压阻式压力传感器，由于受耐温限制，只能用于120℃以下的工作温度，然而在许多领域迫切需要能在高低温下正常工作的压力传感器，如测量锅炉、管道、高温容器内的压力，井下压力和各种发动机腔体内的压力。目前对高温压力传感器的研究主要包括SOS、SOI、合金薄膜溅射压力传感器、高温光纤压力传感器、高温电容式压力传感器等。
1.2微加速度传感器
微加速度传感器是继微压力传感器之后第二个进入市场的微机械传感器。其主要类型有压阻式、电容式、力平衡式和谐振式。这种传感器在汽车的防撞气袋控制等领域有广泛的用途，成本在15美元以下。
从20世纪80年代起，各国都掀起一股“传感器热”，各国都极为重视传感技术和传感器研究、开发和生产。传感技术已成为主要的现代科技领域，传感器及其系统生产已成为重要的新兴行业。
二、传感器在机电一体化系统中的应用
2.1机械加工过程的传感检测技术
（1）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。其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置监视要求也提到日程上来。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毛坯是否是要求加工的工件或毛坯，还要求辨识工件安装的位置是否是工艺规程要求的位置。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。
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（2）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、切削过程声发射、切削过程电机的功率等。对机床的运行而言，主要的传感检测目标有轴承系统、驱动与回转系统、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。
（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），使其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，其还可能引发设备或人身安全事故，甚至是重大事故。
2.2机器人用传感器
工业机器人之所以能准确操作，是因为其能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。
2.3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应用，现代工业进入全新时期。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。
三、我国传感器技术的未来发展方向
（1）向高精度展开：研制出灵敏度高、精确度高、呼应速度快、互换性好的新型传感器，以确保消费自动化的可靠性。
（2）加速开发新型敏感材料：经过微电子、光电子、生物化学、信息处置等各种学科，各种新技术的互相渗透和综合使用，可望研制出一批基于新型敏感材料的先进传感器。
（3）向微型化展开：经过发展新的材料及加工技术，如有氧化、光刻、扩散、沉积等传统的微电子技术，及平面电子工艺技术、各向异性腐蚀、固相键合工艺和机械分断技术等新型微加工技术等，为完成传感器微型化提供良好的条件。
（4）向微功耗及无源化展开：传感器普通都是非电量向电量的转化，义务时离不开电源，开发微功耗的传感器及无源传感器是必定的展开方向。
（5）向智能化数字化展开：传感器的功用已打破传统的功用，其输出不再是一个单一的模仿信号（如0-10mV），而是经过微电脑处置好后的数字信号，有点甚至带有控制功用，即智能传感器。
结束语：传感器技术是研究机电一体化系统中的信息传递问题，使系统中信息和能量的传递和转换更顺畅，使系统各部分有机结合在一起，形成完整的系统。传感器技术是在机电一体化技术的基础上发展起来，随着机电一体化技术的发展而变得越来越重要；同时传感器技术的研究也必然促进机电一体化的发展。
参考文献
[1]季俊星.浅析传感器在机电一体化系统中的应用[J].中小企业管理与科技，2011（3）.
[2]秦胜.传感器技术在机电技术中的应用[J].黑龙江科技信息，2011（26）.
[3]卞海玲.浅析机电一体化中的检测传感技术[J].装备制造技术，2010（4）.
论文作者:徐坚志
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第35期
论文发表时间:2018/5/28
标签：传感器论文; 工件论文; 技术论文; 过程论文; 机电一体化论文; 压力传感器论文; 系统论文; 《建筑学研究前沿》2017年第35期论文;