浅析传感器技术在机电一体化中的应用

西南科技大学网络教育毕业设计（论文）题目名称：浅析传感器技术在机电一体化中的应用年级：08秋层次：□本科□√专科学生学号：88160250354指导教师：侯霞学生姓名：杨洪伟技术职称：讲师学生专业：机电一体化技术学习中心名称：武汉学习中心西南科技大学网络教育学院制毕业设计（论文）任务书题目名称浅析传感器技术在机电一体化中的应用题目性质□√真实题目□虚拟题目学生学号88160250354指导教师侯霞学生姓名杨洪伟专业名称机电一体化技术技术职称讲师学生层次高起专学习中心名称武汉学习中心2010年5月26日毕业设计（论文）内容与要求：1.本课题是《浅析传感器技术在机电一体化中的应用》，传感器技术被广泛的应用于机电一体化系统中，在机电一体化领域具有重要的地位；传感器正向着小型化、一体化、多功能化和智能化的方向发展，为机电一体化的进一步发展打下了基础。2．在机械加工过程的传感检测技术中，讨论了切削过程和机床运行过程的传感技术、工件的过程传感、刀具/砂轮的检测传感。3．在汽车自动控制系统中，例举了汽车用传感器及检测对象、汽车发动机控制用传感器、非发动机用传感器，详尽说明了传感器在汽车自动控制系统中的应用。4．对于机器人用传感器，分析了触觉、压觉、力觉、滑觉、接近觉等机器人外部传感器的应用。毕业设计领导小组负责人：（签字）2010年月日毕业设计（论文）成绩考核表过程评分评阅成绩答辩成绩总成绩百分制等级制1、指导教师评语建议成绩指导教师签字：2010年月日2、论文评阅教师评语建议成绩评阅教师签字：2010年月日3、毕业答辩专家组评语建议成绩答辩组长签字：年月日4、毕业设计领导小组推优评语组长签字：年月日摘要传感器技术作为信息技术的一脉正在越来越广泛地普及发展到我国的各行各业各个领域，以目前情况来看，我国从事传感器的生产与研究，共生产热敏、力敏、湿敏、色敏、磁敏、电压敏、离子敏、生物敏、射线敏等十一种功能的传感器。为使我国从劳动密集型向技术密集型转化，必须利用信息技术，即传感器技术和计算机技术，使传感器在工业自动化，农业国防军工，能源交通，家用电器等应用领域均有它的开发市场。文章概述传感器研究现状与发展，并分析我国传感器技术发展的若干问题及发展方向。讨论了传感器在机床，汽车，机器人等系统中的应用，充分说明了传感器技术在机电一化应用中的重要地位。关键词：传感器技术；机电一体化；应用ABSTRACTThisarticleintroducedonekindofusetubularsemifinishedmaterialscompressionlosesinthesteadydistortionformingtubewalltheconcavecomponentsnewmethod.Thepracticeproved,thismethodusesthemoldstructuresimple,themovementreliable,theconstructioncostislow,mayobtainsatisfactiontheformedeffect.Thismanipulator'sdesignisreferring.Absorbsintheoverseasadvancedexperiencestructurefoundationtoresearchanddevelopdesigns.Throughandpulledthefingernailtothespringthereasonableusetoavoidmanykindsofdeficiencieswhichbeforehandribbonboardmanipulatorexisted.Hadguaranteedthemechanicalworkstableandhassavedtheproductioncostgreatly.Thisdesignonlyusesaspringtoconnecttwotopullthefingernail,mayguaranteetwofingernailmovementsynchronization.Thereedsilklooksdownuponthescenetodecidegreatly,oughttobeabletoguaranteepullsunderthefingernailsmoothgeostaticpressureandthereplacement,likethismayreplaceintheoriginaldesignthependulumarmmoduleandthetorsionalspringfunction,whenalsocanthecorrosionbreakpullafterthespringthefingernailfallsnaturallypromptlyfindsoutthebreakdownandtotheequipmentcarriesonthemaintenance.Keywords：Sensortechnology；Mechatronics；Application目录引言.................................................................1第一章传感器在机电一体化技术中的重要地位................................2第二章传感器技术概述....................................................32.1传感器的构成与基本原理............................................32.2传感器的分类......................................................32.3传感器的数学模型..................................................42.4传感器的主要技术指标..............................................4第三章传感器在机电一体化系统中的应用....................................63.1机械加工过程的传感检测技术........................................63.2汽车自动控制系统中的传感技术......................................73.3机器人用传感器....................................................93.3.1触觉传感器...................................................103.3.2压觉传感器...................................................123.3.3力觉传感器...................................................123.3.4滑觉传感器...................................................143.3.5接近觉传感器.................................................15第四章我国传感器技术发展的若干问题及发展方向...........................17结论................................................................18致谢................................................................19参考文献................................................................201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考验，是机电一体化系统达到高水平的保证。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谈及和实现2第一章传感器在机电一体化技术中的重要地位机电一体化的特征是使机械系统具有完善的信息采集和处理功能，以此来取代人对机域的绝大部分控制功能。操作机器的人用五官获取相应的信息，因此机电一体化系统应具有替代以至延伸人类五官的器件。这一替代的器件称为“传感器”，其核心变换部件称为“敏感元件”。传感器的俗称为“探头”。传感器是机电一体化系统获取外部信息的触角。传感器是采集控制系统及环境的信息并进行变换，供控制系统进行分析、判断和决策。传感器是机械闭环控制系统的重要环节，对系统性能的好坏起着至关重要的作用。当今控制系统的“大脑”——微型电子计算机的功能日益强大，但要发挥其功效，必须有灵敏、可靠和分辨力高的传感器与之配合。如果传感器误差很大，微型电子计算机再精确也不可能构成一个精良的机械测控系统，这好比：聪明的大脑，迟钝的五官“之情形。就目前的水平而言，以微型计算机为核心的控制技术已经获得长足的发展，相比之下传感器技术的发展水平还不尽人意。一些性能先进的机械测控系统往往因传感器的失效而失效，特别是在矿山井下恶劣环境下工作的系统，问题尤为突出。机电一体化系统要进一步提高和完善性能，传感器技术是“瓶颈”问题之一。3第二章传感器技术概述传感器是能感受规定的被测量并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，主要用于检测机电一体化系统自身与操作对象、作业环境状态，为有效控制机电一体化系统的运作提供必须的相关信息。随着人类探知领域和空间的拓展，电子信息种类日益繁多，信息传递速度日益加快，信息处理能力日益增强，相应的信息采集——传感技术也将日益发展，传感器也将无所不在。从20世纪80年代起，逐步在世界范围内掀起一股“传感器热”，各先进工业国都极为重视传感技术和传感器研究、开发和生产。传感技术已成为重要的现代科技领域，传感器及其系统生产已成为重要的新兴行业。2.1传感器的构成与基本原理传感器中从输入量到输出量的转换过程，可能经过一次变换，但大多经过一个或一个以上中间量的变换，再由中间量转换成最终形式。一般的传感器构成如图2.1所示。其中敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分；转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。图2.12.2传感器的分类传感器有多种分类方法。按被测物理量的不同，可分为位移传感器、力传感器、温度传感器、压力传感器等；按传感器的工作原理的不同，可分为电学式传感器、磁学式传感器、光电式传感器、半导体型传感器等；按信号变换特征也可概括分为物性型传感器与结构型传感器；根据敏感元件与被测对象之间的能量关系，也可分为能量转换型传敏感元件转换元件接口电路辅助电源电信号非电物理量4感器与能量控制型传感器；按输出信号分类，可分为模拟式传感器和数字式传感器等。他们被广泛的应用于机电一体化中，是机电一体化应用领域中不可或缺的元素。2.3传感器的数学模型传感器的静态数学模型是指在静态信号的作用下，传感器输出与输入量间的一种函数关系。一般可以用n次多项式表示y=a0+a1x+a2x2+…+anxn传感器的动态数学模型是指在随时间变化的动态信号作用下，传感器输出——输入量间的函数关系，动态数学模型一般采用微分方程和传递函数描述微分方程：传递函数：2.4传感器的主要技术指标传感器应能准确、迅速地反映被测物理量，无论在什么情况下其输入和输出都应是一一对应的。这是对物理传感器的要求，但不能100%地达到，因而对传感器的性能必须用一些定量的指标去描述。从应用角度看，传感器的性能指标分为两大类：一种是输入不随时间变化的特性，即静态特性；一种是输入随时间变化的输出信号