傳感器與檢測技術(shù)在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

許健棟 佟建中

（1.寧夏理工學(xué)院，寧夏 石嘴山 753000；2.寧夏天地西北煤機有限公司，寧夏 石嘴山 753000）

所謂的檢測技術(shù)就是在機電一體化中利用相關(guān)設(shè)備對信息進(jìn)行檢測，而這種能夠獲取信息并對獲取到的信息進(jìn)行一系列的處理的設(shè)備就是本文要介紹的傳感器。之所以稱為傳感器就是指可以將一體化系統(tǒng)中的相關(guān)對象的狀態(tài)進(jìn)行傳輸，能夠獲取到信息后將其用另一種表達(dá)形式輸出。就傳感器的功能而言，有極大的利用空間以及提升空間，現(xiàn)代社會對于一體化系統(tǒng)的普遍應(yīng)用也帶動了傳感器的普及，由于傳感器的高精確度能夠使其在市場中很好地站位腳跟。

1 傳感器技術(shù)

1.1 傳感器的定義。在介紹傳感器的應(yīng)用之前，應(yīng)該首先了解什么是傳感器。所謂的傳感器顧名思義就是傳播感覺的器官，傳感器最初的設(shè)計靈感就是來源于人類自身的感覺器官，也可以將傳感器稱作是機械的感覺器官。由于人類可以利用自身的感覺器官感知外界世界的相關(guān)刺激，而傳感器也是，將感知到的外界機械刺激傳入系統(tǒng)中進(jìn)行機械檢測。傳感器是將檢測技術(shù)集中進(jìn)行的一種檢測工具。能夠高效快速地檢測物理、化學(xué)、生物等方面的測量量，通過測量的結(jié)果再根據(jù)具體的要求對測量的信息做出處理，用要求的形式將該信息輸出，這就是傳感器的整個工作過程。

1.2 傳感器的分類及選擇。對于傳感器的具體分類有多種說法，簡單地說就是傳感器種類繁多，不能一概而論。利用同樣的原理方法可以對不同的物理量進(jìn)行檢測，而同樣的物理量也可以利用不同的方式檢測，所以，傳感器的種類并沒有統(tǒng)一的分類方式。主要有三種途徑將傳感器進(jìn)行分類，一方面是根據(jù)被測量量的性質(zhì)分；一方面是根據(jù)測量時的工作原理分；最后一方面就是根據(jù)輸出信號的性質(zhì)分。不論是哪種分類，都應(yīng)該清楚的是對傳感器的選擇要準(zhǔn)確，這樣檢測結(jié)果可以更加精準(zhǔn)。

1.3 傳感器靜態(tài)特性的技術(shù)指標(biāo)。對于描述傳感器靜態(tài)特性的技術(shù)指標(biāo)有以下四個，只有滿足這四個指標(biāo)，就能很好地將信息的輸入與輸出控制得當(dāng)：第一，靈敏度。所謂靈敏度就是指通過傳感器在穩(wěn)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)下處理信息后輸出變化比上輸入變化的分?jǐn)?shù)值，對于線性傳感器，其靈敏度就是常數(shù)。第二，線性度。在靜態(tài)特性穩(wěn)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，重復(fù)進(jìn)行校準(zhǔn)測試，用列表或是曲線的方式將輸出——輸入的特性表現(xiàn)出來。得出線性度的重要性在于可以簡化后來的工序。第三，遲滯。所謂遲滯就是指傳感器對于相同信息輸出量值不同，這是在傳感器處于正確運行情況下對信息進(jìn)行輸出操作，遲滯會說明間隙、軸承摩擦等出現(xiàn)問題，可以很好并且及時地找出問題根源，防止影響整體。第四，重復(fù)性。重復(fù)性顧名思義就是在對同一對象進(jìn)行多次測量時得到結(jié)果，可以繪制成特性曲線，這項技術(shù)指標(biāo)重復(fù)率越高可以表明誤差越小，同時還能說明重復(fù)性強。

2 傳感器在測量中的應(yīng)用

2.1 傳感器在溫度測量中的應(yīng)用。傳感器在溫度中的測量主要有兩種方式，一種是接觸式，所謂接觸式就是指利用接觸傳熱的原理進(jìn)行溫度測量，如果傳感器與被測對象進(jìn)行接觸后由于熱傳遞從而達(dá)到熱平衡，此時顯示的溫度就是被測物體的溫度，這種方法比較簡便，同時能夠得到較高精確度的溫度，然而不足的是測量對象很局限，對于高溫或者有腐蝕性的測量對象來說就不能利用這種方式，同時，接觸式會破壞被測對象原有的溫度場，這會影響溫度的測量。另一種方式就是非接觸式，這種方式就是利用電磁破的輻射將被測對象的熱輻進(jìn)行檢測，通過電磁波進(jìn)行檢測得到的溫度顯示就是被測對象的溫度，經(jīng)過獲取溫度信息后的信息轉(zhuǎn)化，能夠很好地實現(xiàn)對物體的溫度的測量。

2.2 傳感器在壓力測定中的應(yīng)用以及在流量測量中的應(yīng)用。傳感器的功能多種多樣，對于流量的檢測也可以很好地被應(yīng)用自如，流量的檢測有兩種方式，具體介紹如下：一種是速度式流量傳感器，轉(zhuǎn)子傳感器、漩渦傳感器、電磁波就是屬于速度式流量傳感器，主要的應(yīng)用原理就是指在一定截面的管路中測定流速，再將測量結(jié)果轉(zhuǎn)化為位移。而另一種傳感器是容積式的流量傳感器，刮板、旋轉(zhuǎn)活塞式屬于這種傳感器，而對于這種傳感器的應(yīng)用原理是在一定的時間內(nèi)檢測流體的次數(shù)，要保證時間是單位時間而容室應(yīng)該是已知容積，主要檢測瞬時流量和總流量。最后還有一種就是質(zhì)量式的流量測量傳感器，角動量式、量熱式、微動式是直接進(jìn)行流量測量，而間接式的是根據(jù)質(zhì)量與體積流量之間的關(guān)系進(jìn)行檢測。

2.3 傳感器在物位測量中的應(yīng)用。對于傳感器在物位的測量中的應(yīng)用也有一定的分類，主要是根據(jù)工作原理的不同進(jìn)行分類，直讀式傳感器的應(yīng)用原理是流體連通性原理測量物位；浮力式傳感器是根據(jù)浮力原理，也就是液體的高度變化對于整個浮力的影響；壓差式傳感器的工作原理是有關(guān)于高度的，詳細(xì)解釋就是指被測物體的高度影響某點的壓力，從而進(jìn)行物位的測量；電學(xué)式傳感器受物位變化和點位變化之間關(guān)系的影響，從而對物位進(jìn)行測量；核輻射式傳感器顧名思義就是與輻射有關(guān)的，測量過程是同位素射線的穿透力和測量物厚度之間的關(guān)系不同有不同的測量結(jié)果；聲學(xué)式傳感器的工作原理是聲學(xué)信號變化主要受物位變化的影響，因此可以測量出不同的物位結(jié)果。以上介紹了不同傳感器應(yīng)用領(lǐng)域以及應(yīng)用特點，對于不同傳感器的應(yīng)用，需要知道原理才能夠準(zhǔn)確應(yīng)用，這樣才能很好地發(fā)揮傳感器的功能。

結(jié)語

目前為止，對于傳感器的開發(fā)已經(jīng)使整個一體化系統(tǒng)處在最好的應(yīng)用狀態(tài)，由于傳感器在工業(yè)施工中能精確快速地對一體化系統(tǒng)中的各種參數(shù)進(jìn)行自動檢測，能夠給一體化系統(tǒng)的運行帶來極大的便利，同時對于一體化系統(tǒng)工作的項目也有一定的促進(jìn)作用。隨著現(xiàn)代科學(xué)的不斷進(jìn)步，傳感器結(jié)合檢測技術(shù)在一體化系統(tǒng)中的發(fā)展逐漸壯大，未來的發(fā)展前景也是不可估量的，能夠結(jié)合更加高科技的產(chǎn)品共同為人類社會創(chuàng)造更大的財富。

[1]芮延年.機電一體化系統(tǒng)設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004.