1、機電工程學院（2016-2017學年第二學期） 題 目 傳感器技術在機電一體化中的應用 科 目 科技論文寫作 姓 名 官裕 專 業 機械電子工程 學 號 1401121005 日 期 2017年6月20日科技論文寫作大作業一、作業題根據科技論文寫作的要求與規范，以本專業為背景，自選方向，寫一篇學術性論文。論文的內容要完整，應包括題目、署名、中英文摘要、關鍵詞、引言、正文、參考文獻等內容。其中，摘要按照報道性摘要寫，論文內容不少于2500字。二、寫作要求在規定的時間內完成論文的寫作，具體格式要求如下：1.一律用A4紙打印。頁面按上邊距2.5cm、下邊距2.5cm、左邊距2.5cm、右邊距2.5c

2、m、左側預留1cm裝訂線，訂書時左側裝訂。2.題目用黑體二號，居中；正文一級標題，用三號宋體字，加粗，左對齊；正文以下各級標題用小四號宋體，加粗，左對齊；正文部分用小四號宋體，固定行距20磅，每段開頭縮進2字符。3.按照 “封皮+要求+學術性論文” 的順序左側裝訂，所有信息需要在電腦上填寫完整后打印出來，不要手寫。4.如有雷同，視為作弊，按零分處理。三、評分標準評分標準：90100分：題目與專業相符，內容切題，且有自己的充分理解和獨到見解；語言通順，結構嚴謹，條理清晰，句子結構和用詞準確，符合科技論文的寫作規范。8090分：題目與專業相符，內容較切題，且有自己的理解或獨到見解；語言較為通順，結

3、構完整，層次較分明，句子結構和用詞無重大錯誤，符合科技論文的寫作規范。7080分：題目與專業相符，內容基本切題，有一定的理解或一定的見解；語言較為通順，結構較合理，層次較清楚，句子結構和用詞有少量錯誤，基本符合科技論文的寫作規范。6070分：題目與專業基本相符，內容基本切題，對問題有一定的理解；語言基本通順，結構較亂，層次較清楚，有較多的句子結構和用詞錯誤，基本符合科技論文的寫作規范。60分及以下：題目與專業不符，中心論點不明確，偏離題意，條理不清楚，結構混亂，語句不通暢。傳感器技術在機電一體化中的應用官裕（青島黃海學院 機電工程學院，山東 青島 266427）摘 要：傳感器技術作為信息技術的

4、一脈正在越來越廣泛地普及發展到我國的各行各個領域，從目前的情況來看，我國從事傳感器的生產與研究，共生產熱敏、力敏、濕敏、色敏、磁敏、電壓敏、離子敏、生物敏、射線敏等十一種功能的傳感器。為使我國從勞動密集型向技術密集型轉化，必須利用信息技術，即傳感器技術和計算機技術，使傳感器在工業自動化，農業國防軍工，能源交通，家用電器等應用領域均有它的開發市場。文章概述傳感器研究現狀與發展，并分析我國傳感器技術發展的若干問題及發展方向。討論了傳感器在機床，汽車，機器人等系統中的應用，充分說明了傳感器技術在機電一體化應用中的重要地位。關鍵詞：傳感器技術；機電一體化；自動控制The application of

5、sensor technology in electromechanical integrationGuan Yu(College of mechanical and electrical engineering, the Huang Hai university, Qingdao, Shandong, Qingdao 266427)Abstract:Sensor technology as a vein of the information technology is developing more and more widely spread to all fields of our co

6、untry, from the point of the present situation, our country engaged in production and research of the sensor, a total of thermal, force sensitive, humidity sensitive, sensitive, magnetic susceptibility, voltage sensitivity, ion sensitive, sensitive, radiation sensitivity, 11 kinds of function of the

7、 sensor.For the transformation of our country from the labor-intensive to have technology-intensive, must use of information technology, sensor technology and computer technology, the sensor in industrial automation, agriculture, national defense, energy, transportation, household appliances, such a

8、s applications are the development of its market.This paper summarizes the current situation and development of sensors, and analyzes some problems and development directions of sensor technology in China.This paper discusses the application of sensors in machine tools, automobile, robot, etc., and

9、fully illustrates the importance of sensor technology in the application of mechanical and electrical integration.Keywords:sensor technology;mechanical and electrical integration;automatic control1 引言進入20世紀80年代以來，關于機電一體化技術的研究和應用已成為全球性的課題，可以說，從軍事到經濟、從生產到生活、從簡單的日用消費品生產到復雜的社會生產和管理系統，機電一體化技術幾乎達到無所不在、無孔不

10、入的地步。近幾年來，在我國汽車工業迅猛發展，成為世界最大產業之一的同時，隨之也拉動了機電一體化的控制行業強勢發展，而隨著科學技術的不斷更新與集成化的趨勢，傳感器，也就越來越成為了控制中的核心器件之一。在機電一體化系統中，傳感器處系統之首，其作用相當于系統感受器官，能快速、準確地獲取信息并能經受嚴酷環境考驗，是機電一體化系統達到高水品的保證。1如缺少這些傳感器對系統狀態和對信息精確而可靠的自動檢測、系統的信息處理、控制決策等功能就無法談及和實現。 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，相應的信息采集即傳感技術也將日益發展，傳感器也將無所不

11、在。從20世紀80年代起，逐步在世界范圍內掀起一股“傳感器熱”，各先進工業國都極為重視傳感技術和傳感器研究、開發和生產。傳感技術已成為重要的現代科技領域，傳感器及其系統生產已成為重要的新興行業。2 機電一體化綜述機電一體化指的是在機械的主功能、動力功能、控制功能和信息功能的基礎上引進微電子技術，并且將機械設備和電子設備用軟件有機結合而構成的系統的總稱，因此，“機電一體化技術”是機械、微電子和信息三項技術相互融合、交叉的產物，是機械技術、計算機與信息處理技術、自動控制技術、檢測傳感技術、伺服傳動技術和系統技術等多學科技術領域綜合交叉的技術密集型系統工程。2隨著電子技術的迅速發展，微處理器、微型機

12、在各個技術領域已經得到廣泛應用，對各個領域的發展起了很大的推動作用，正因電子技術的快速發展，進而帶動了機電一體化技術的發展，科技的進步更是依賴于其發展，因此其未來的發展對科技的進步起著至關重要的作用。3 傳感器技術概述傳感器是能感受規定的被測量并按一定規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置，主要用于檢測機電一體化系統自身與操作對象、作業環境狀態，為有效控制機電一體化系統的運作提供必須的相關信息。3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。3.1傳感器的構成與基本原理傳感器中從輸入量到輸出量

13、的轉換過程，可能經過一次變換，但大多經過一個或一個以上中間量的變換，再由中間量轉換成最終形式。4其中敏感元件是指傳感器中能直接感受或響應被測量的部分；轉換元件是指傳感器中能將敏感元件感受或響應的被測量轉換成適于傳輸或測量的電信號部分。3.2傳感器的分類 傳感器有多種分類方法。按被測物理量的不同，可分為位移傳感器、力傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器等；按傳感器的工作原理的不同，可分為電學式傳感器、磁學式傳感器、光電式傳感器、半導體型傳感器等；按信號變換特征也可概括分為物性型傳感器與結構型傳感器；根據敏感元件與被測對象之間的能量關系，也可分為能量轉換型傳感器與能量控制型傳感器；按輸出信號分類，可分為

14、模擬式傳感器和數字式傳感器等。他們被廣泛的應用于機電一體化中，是機電一體化應用領域中不可或缺的元素。4 傳感器在機電一體化系統中的應用在機電一體化下系統中，傳感器處系統之首，其作用相當于系統感官器官，能快速、精確地獲取信息并能經受嚴酷環境考驗，是機電一體化系統達到高水平的保證。5如缺少這些傳感器對系統狀態和對信息精確而可靠的自動檢測，系統的信息處理、控制決策等功能就無法談及和實現。傳感器是左右機電一體化系統發展的重要技術之一，廣泛用與各種自動化產品之中。4.1機器人用傳感器工業機器人之所以能夠準確操作，是因為它能夠通過各種傳感器來準確感知自身、操作對象及作業環境的狀態，包括其自身狀態信息的獲取

15、通過內部傳感器即位置、位移、速度、加速度等來完成，操作對象與外部環境的感知通過外部傳感器來實現，這個過程非常重要，足以為機器人控制提供反饋信息。 4.2汽車自動控制系統中的傳感技術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，這不僅體現在發動機上，先進的檢測和控制技術已擴大到汽車全身。在其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。汽車傳感器大致有兩類：一類是使司機了解汽車各部分狀態的傳感器；另一類傳感器是用于控制汽車運行狀態的控制傳感器。4.3機械加工過程的傳感器檢測技術4.3.1切削過程和機床運行過程的傳感技術切削

16、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。4.3.2工件的過程傳感工序識別是為辨識所執行的加工工序是否是工件加工要求的工序；工件識別是辨識送入機床待加工的工件或者毛坯是否是要求加工的工件或毛坯，同時還要求辨識工件安裝的位姿是否是工藝規程要求的位姿。6此外，還可以利用工件識別和工件安裝監視傳感待加工毛坯或工件的加工裕量和表面缺陷。完成這些識別與監視將采用或開發許多傳感

17、器，如基于電荷耦合的機器視覺傳感器、激光表面粗糙度傳感系統等。4.3.3刀具、砂輪的檢測傳感切削與磨削過程是重要的材料切除過程。刀具與砂輪磨損到一定限度（按磨鈍標準判定）或出現破損（破損、崩刃、燒傷、塑變或卷刀的總稱），使它們失去切或磨削能力或無法保證加工精度和加工表面完整性時，稱為刀具/砂輪失效。5 結論通過對傳感器在機床、汽車、機器人等機電一體化領域的應用舉例及分析，我了解到機電系統中使用的傳感器種類和數量越來越多，每種傳感器都有一定的使用條件和感知范圍，并且又能給出環境或對象的部分或整個側面的信息。由此可見，傳感器作為機電一體化的“感官”其作用至關重要。今天，人類已進入科學技術空前發展的信息社會，機電一體化技術的迅速發展，迫切需要形形色色的傳感器。傳感器是機電一體化技術的一個重要組成部分，與機電一體化技術總體發展相協調。7傳感器正向著小型化、一體化、多功能化和智能化的方向發展。新一代高性能高可靠性的傳感器將為機電一體化技術的進一步發展打下基礎。參考文獻1 傅運剛,陳維健.機電一體化應用技術基礎M.徐州:中