主頁(yè) > 新聞動(dòng)態(tài) > 傳感器的特點(diǎn)工作原理及在機(jī)電自動(dòng)控制中的應(yīng)用現(xiàn)狀與分析 2021-12-21

傳感器的特點(diǎn)工作原理及在機(jī)電自動(dòng)控制中的應(yīng)用現(xiàn)狀與分析

傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。
傳感器的特點(diǎn)包括：微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器的存在和發(fā)展，讓物體有了觸覺(jué)、味覺(jué)和嗅覺(jué)等感官，讓物體慢慢變得活了起來(lái)。通常根據(jù)其基本感知功能分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類(lèi)。

一、傳感器的主要特點(diǎn)
傳感器的特點(diǎn)包括：微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化，它不僅促進(jìn)了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造和更新?lián)Q代，而且還可能建立新型工業(yè)，從而成為21世紀(jì)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。微型化是建立在微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)基礎(chǔ)上的，已成功應(yīng)用在硅器件上做成硅壓力傳感器。
二、傳感器的組成
傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、變換電路和輔助電源四部分組成，如圖所示。

敏感元件直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量有確定關(guān)系的物理量信號(hào)；轉(zhuǎn)換元件將敏感元件輸出的物理量信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；變換電路負(fù)責(zé)對(duì)轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號(hào)進(jìn)行放大調(diào)制；轉(zhuǎn)換元件和變換電路一般還需要輔助電源供電。
三、傳感器的主要作用
人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息，必須借助于感覺(jué)器官。而單靠人們自身的感覺(jué)器官，在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產(chǎn)活動(dòng)中它們的功能就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。為適應(yīng)這種情況，就需要傳感器。因此可以說(shuō)，傳感器是人類(lèi)五官的延長(zhǎng)，又稱(chēng)之為電五官。

新技術(shù)革命的到來(lái)，世界開(kāi)始進(jìn)入信息時(shí)代。在利用信息的過(guò)程中，首先要解決的就是要獲取準(zhǔn)確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。
在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，要用各種傳感器來(lái)監(jiān)視和控制生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)參數(shù)，使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)，并使產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量。因此可以說(shuō)，沒(méi)有眾多的優(yōu)良的傳感器，現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(chǔ)。
在基礎(chǔ)學(xué)科研究中，傳感器更具有突出的地位。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)入了許多新領(lǐng)域：例如在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙，微觀上要觀察小到fm的粒子世界，縱向上要觀察長(zhǎng)達(dá)數(shù)十萬(wàn)年的天體演化，短到 s的瞬間反應(yīng)。此外，還出現(xiàn)了對(duì)深化物質(zhì)認(rèn)識(shí)、開(kāi)拓新能源、新材料等具有重要作用的各種極端技術(shù)研究，如超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、超強(qiáng)磁場(chǎng)、超弱磁場(chǎng)等等。顯然，要獲取大量人類(lèi)感官無(wú)法直接獲取的信息，沒(méi)有相適應(yīng)的傳感器是不可能的。許多基礎(chǔ)科學(xué)研究的障礙，首先就在于對(duì)象信息的獲取存在困難，而一些新機(jī)理和高靈敏度的檢測(cè)傳感器的出現(xiàn)，往往會(huì)導(dǎo)致該領(lǐng)域內(nèi)的突破。一些傳感器的發(fā)展，往往是一些邊緣學(xué)科開(kāi)發(fā)的先驅(qū)。

傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開(kāi)發(fā)、海洋探測(cè)、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護(hù)等等極其之泛的領(lǐng)域�？梢院敛豢鋸埖卣f(shuō)，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目，都離不開(kāi)各種各樣的傳感器。
由此可見(jiàn)，傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步方面的重要作用，是十分明顯的。世界各國(guó)都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。相信不久的將來(lái)，傳感器技術(shù)將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)飛躍，達(dá)到與其重要地位相稱(chēng)的新水平。
四、傳感器的應(yīng)用現(xiàn)狀
傳感器是機(jī)電自動(dòng)化中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，傳感器技術(shù)通過(guò)對(duì)機(jī)械自動(dòng)調(diào)節(jié)來(lái)直接控制傳感器的系統(tǒng)，以此來(lái)發(fā)揮功能。傳感器技術(shù)水平的優(yōu)良對(duì)于功能的發(fā)揮具有重要作用。傳感器的技術(shù)水平相對(duì)較高時(shí)，系統(tǒng)的自動(dòng)化動(dòng)能和程度也會(huì)隨之增高。傳感器類(lèi)型較多，同時(shí)功能齊全在目前具有廣泛市場(chǎng)�，F(xiàn)階段，傳感器應(yīng)用于各項(xiàng)領(lǐng)域，例如航天航空、冶金行業(yè)、化工行業(yè)以及醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域，除此之外，對(duì)于環(huán)境的檢測(cè)方面也有一定的應(yīng)用。隨著時(shí)代的發(fā)展，傳感器檢測(cè)技術(shù)在不斷的更新，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合無(wú)線通信技術(shù)也在不斷變革。傳感器的發(fā)展是機(jī)電一體化變革的重要基礎(chǔ)，在發(fā)展過(guò)程中，為其提供了信息。傳感器通過(guò)對(duì)機(jī)電設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中操作對(duì)象和操作環(huán)境的監(jiān)測(cè)推動(dòng)了機(jī)電自動(dòng)控制的發(fā)展。傳感器未來(lái)的發(fā)展將會(huì)越來(lái)越智能，同時(shí)結(jié)合科學(xué)技術(shù)越來(lái)越適應(yīng)時(shí)代潮流。
五、傳感器在機(jī)電自動(dòng)控制中的應(yīng)用分析
傳感器目前被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)領(lǐng)域，同時(shí)效果良好。在一些危險(xiǎn)程度較高的施工現(xiàn)場(chǎng)，能夠有效保護(hù)施工人員的安全。傳感器的重要發(fā)明是機(jī)器人，機(jī)器人隨著科技的發(fā)展也在不斷發(fā)展，其中機(jī)器人的性能也在隨之提升，效果也比較明顯。但傳感器的生產(chǎn)設(shè)計(jì)相對(duì)來(lái)說(shuō)仍存在弊端也需要進(jìn)行變革，在此過(guò)程中，具有一定的難度。傳統(tǒng)的機(jī)器人的靈敏程度仍舊不夠，因此我們應(yīng)結(jié)合客戶需求和實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)際變革和發(fā)展方向的研究。
1.傳感器在機(jī)電自動(dòng)化中的機(jī)器人應(yīng)用
機(jī)器人作為傳感器應(yīng)用的典型裝置，其中通過(guò)仿生進(jìn)行了傳感器技術(shù)的利用。通過(guò)對(duì)機(jī)器內(nèi)部設(shè)備和外界環(huán)境所感知的物理量作為整體的基礎(chǔ)，進(jìn)行信息輸出。這種技術(shù)作為傳感器應(yīng)用有效的基本方式之一，發(fā)揮著重要作用。機(jī)器人的應(yīng)用包括內(nèi)部和外部傳感器兩種，內(nèi)部傳感器主要通過(guò)對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)身檢測(cè)發(fā)揮自作用，對(duì)機(jī)器人進(jìn)行自身系統(tǒng)的監(jiān)控同時(shí)按照要求進(jìn)行工作。外部傳感器通過(guò)對(duì)外界環(huán)境進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，將有價(jià)值的信息提供給機(jī)器人以此來(lái)進(jìn)行操作控制。內(nèi)外部傳感器相互聯(lián)合，在獲取有價(jià)值信息的基礎(chǔ)上讓機(jī)器人得到感知，從而做出有效行動(dòng)發(fā)揮作用。目前情況下，我們的科技領(lǐng)域的生產(chǎn)一般采用機(jī)器人來(lái)獲取建議。
2.傳感器在機(jī)電自動(dòng)化中的環(huán)境應(yīng)用
傳感器的另一項(xiàng)重要功能是外部環(huán)境的應(yīng)用。通過(guò)傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行外部微觀環(huán)境的了解，對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)人員提供有效的信息。這項(xiàng)功能的優(yōu)勢(shì)在于操作便利、部署簡(jiǎn)便。在此基礎(chǔ)上，還能有效降低成本和人力資源的浪費(fèi)。傳感器在環(huán)境中的應(yīng)用實(shí)例眾多，現(xiàn)階段，天氣預(yù)報(bào)大多采用傳感器檢測(cè)方式。對(duì)于一些生物領(lǐng)域中的群落觀測(cè)也具有重要應(yīng)用。除此之外，在山區(qū)中一些堤壩較容易發(fā)生洪水的地方大多布置水壓傳感器，通過(guò)提前對(duì)洪湖水進(jìn)行預(yù)測(cè)，以此來(lái)有效減少洪水帶來(lái)的危害。傳感器對(duì)于火災(zāi)也具有提前預(yù)測(cè)的功能，在感知到煙霧時(shí)也會(huì)及時(shí)發(fā)布信息，進(jìn)行預(yù)警。建筑物中的聲音、圖像及溫度傳感器也會(huì)對(duì)異�，F(xiàn)象進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，在面對(duì)危險(xiǎn)情況時(shí)采取一定的措施保證建筑物的安全。
3.傳感器在機(jī)電自動(dòng)化中的機(jī)械加工應(yīng)用
傳感器目前的生產(chǎn)活動(dòng)摒棄了以往傳統(tǒng)小作坊式的加工模式�，F(xiàn)階段機(jī)電自動(dòng)控制大多采用流水線模式。這種量產(chǎn)狀態(tài)是目前的一個(gè)有效提升，工廠大多沿用傳感器來(lái)進(jìn)行有效運(yùn)轉(zhuǎn)。工廠的流水線過(guò)程流暢，一般采用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。傳感器設(shè)備的靈敏度和精確度是工廠設(shè)備自動(dòng)控制的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確與否是能否正常工作的關(guān)鍵。我們?cè)谄綍r(shí)的使用中應(yīng)該多加維護(hù)，以此提升工作的質(zhì)量和效率。目前的銑刀車(chē)床是傳感器應(yīng)用的一個(gè)例子。
4.傳感器在機(jī)電自動(dòng)化中的汽車(chē)自動(dòng)控制應(yīng)用
我國(guó)伴隨著傳感器技術(shù)與各種新型技術(shù)的投入使用，現(xiàn)代汽車(chē)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入到了新興時(shí)期。汽車(chē)對(duì)于機(jī)電一體化的標(biāo)準(zhǔn)要求是使用自動(dòng)控制手段代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械控制手段，這種方式不僅展現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)中，為充分改善我國(guó)汽車(chē)的工作性能，增強(qiáng)人性化服務(wù)特征，有效減少油量消耗，達(dá)成降低污染的排放，提升汽車(chē)駕駛的安全可靠性能，增強(qiáng)駕駛?cè)藛T的舒適性能，較為科學(xué)先進(jìn)的手段已經(jīng)充斥了汽車(chē)全部方面。在全部重點(diǎn)控制部位中，必須應(yīng)用曲軸部位傳感器、氣敏度傳感器等形式多樣的傳感器。
六、結(jié)語(yǔ)
傳感器作為目前機(jī)電自動(dòng)控制的關(guān)鍵點(diǎn)，也隨著時(shí)代的發(fā)展不斷前進(jìn)。傳感器通過(guò)對(duì)各項(xiàng)機(jī)械設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行有效處理以此來(lái)發(fā)揮自身作用。在此過(guò)程中充分獲取有價(jià)值的信息，推動(dòng)各項(xiàng)活動(dòng)的進(jìn)行。傳感器目前在環(huán)境感知檢測(cè)、機(jī)器人應(yīng)用、機(jī)械加工和汽車(chē)自動(dòng)控制等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，在未來(lái)，傳感器將通過(guò)不斷地變革進(jìn)行改良，推動(dòng)科技及各種生產(chǎn)活動(dòng)的有效提升。

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