毕业论文《浅析传感器技术在机电一体化中的应用》.doc

曲南科裁乂曇毕业设计（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： 层次：□本科E1专科学生学号： 指导教师： 学生姓名： 技术职称： 讲师学生专业： 机电一体化技术 学习中心名称：武汉学习中心毕业设计（论文）任务书额目名称 浅析传感器技术在机电一体化中的应用题目性质 叼真实题目 □虚拟题目学生学号 指导教师 学生姓名 专业名称机申，一体化技术 技术职称 2012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i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）2012年 月 日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传感器技术；机电一体化；应用ABSTRACTThis article introduced one kind of use tubular semifinished materials compression loses in the steady distortion forming tube wall the concave components new method. The practice proved, this method uses the mold structure simple, the movement reliable, the construction cost is low, may obtain satisfaction the formed effect.This manipulator's design is referring.Absorbs in the overseas advanced experience structure foundation to research and develop designs.Through and pulled the fingernail to the spring the reasonable use to avoid many kinds of deficiencies which beforehand ribbon board manipulator existed.Had guaranteed the mechanical work stable and has saved the production cost greatly.This design only uses a spring to connect two to pull the fingernail, may guarantee two fingernail movement synchronization.The reed silk looks down upon the scene to decide greatly, ought to be able to guarantee pulls under the fingernail smooth geostatic pressure and the replacement, like this may replace in the original design the pendulum arm module and the torsional spring function, when also can the corrosion break pull after the spring the fingernail falls naturally promptly finds out the breakdown and to the equipment carries on the maintenance.Key words： Sensor technology ； Mechatronics ； Application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 20在机电一体化系统中，传感器处系统Z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釆集和处理功能，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”一一微型电子计算机的功能口益强大，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岀信号的器件或装置，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，相应的信息采集一一传感技术也 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 其中皱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」2. 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i体化中，是机电i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 = a（）+ aix + a2x + ... + 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，传感器输出一一输入 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:dny^+^n-ldmx-=u bm +bm・idtm"dnlyp dyp+ +&i ^a()y2dtnl^ dtpdmlx^ dxu + ……+bi box>dtmdtp传递函数:Y(S” bmsm< + bmjsm" +2 + bo.H(S)= =X(S)p ans^' + +卩・・・* +◎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 不随吋间变化的特性，即静态特性；一种是输入随吋间变化的输出信号的响应特性，反 映传感器静态特性的指标主要有灵敏度、线性度、迟滞性和重复性。

动态特性的主要指标有：频率响应范围、固有频率、阻尼系数和时间常数等一个动态特性好的传感器，无论输入信号变化多么迅速，输出都能很好地跟随；一 个静态特性很好的传感器，不-•定能够真实地反映动态的被测物理量输入信号和输出 信号的差距总是存在的，不过可用一些指标去估计这些误差的大小第三章传感器在机电一体化系统中的应用传感器是左右机电一体化系统（或产品）发展的重要技术之一，广泛应用于各种自 动化产品之中：3. 1机械加工过程的传感检测技术1. 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0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、切削过程振动、切削过程声发射、切削过程 电机的功率等对于机床的运行来讲，主耍的传感检测目标有驱动系统、轴承与回转系 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2. 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。