毕业论文----传感器在机电一体化系统中的应用及发展的研究

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1、 1 毕毕 业业 论论 文文 题题 目目：传感器在机电一体化系统中的应用及发展的研传感器在机电一体化系统中的应用及发展的研究究 2 摘 要 作为机电一体化专业的学生，在将来工作学习中都会以机电为 主，所以必须对机电专业的相关知识有所了解，然而传感器在机电一 体化中占据了很重要的地位。它是检测中首先感受被测量、 并将它转 换成与被测量有确定对应关系的电量器件， 它是检测和控制系统中最 关键的部分。机电一体化是在机械的主功能、动力功能、信息功能和 控制功能上引进微电子技术， 并将机械装置与电子装置用相关软件有 机结合而构成系统的总称。在机电一体化系统中,传感器处在系统之 首,其作用相当于系统感受器

2、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。如果缺少这些传 感器对系统状态和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。 传感器在机电一体化系统中应用广 泛，是机电产品中是必不可少的器件之一。本文简述了传感器在机电 一体化系统中的作用及其地位， 也讲述了在机电一体化中常见的传感 器类型、特点、结构及用途等，还介绍了在机电一体化中传感器的选 择指标以及传感器在以后的发展方向和未来发展前景。 关键词：传感器 机电一体化系统 传感器技术 应用领域 3 目目 录录 一、传感器的基础知识4 （一） 、传感器的定义和组成.4 （二）

3、、传感器的分类 .6 （三） 、常用传感器的结构特点、及用途.6 二、机电一体化系统.9 三、如何为机电一体化系统选择传感器（举例说明）.12 (一)、传感器机电一体化系统之首.12 （二） 、如何选择传感器.13 （三） 、霍尔式传感器的结构、表现形式及应用15 四、机电一体化系统中传感器的发展方向及未来发展前景17 （一） 、我国传感技术的发展方向及若干问题17 （二） 、我国传感器技术今后的发展方向.19 五、结束语21 六、致谢22 七、参考文献.22 4 一、传感器的基础知识 （一） 、传感器的定义和组成 信息处理技术取得的进展以及微处理器和计算机技术的高速发 展，都需要在传感器的开

4、发方面有相应的进展。微处理器现在已经在 测量和控制系统中得到了广泛的应用。 随着这些系统能力的增强， 作 为信息采集系统的前端单元，传感器的作用越来越重要。传感器已成 为自动化系统和机器人技术中的关键部件， 作为系统中的一个结构组 成，其重要性变得越来越明显。 最广义地来说， 传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利 用的电信号的器件。国际电工委员会 (IEC:InternationalElectrotechnicalCommittee)的定义为： “传感 器是测量系统中的一种前置部件， 它将输入变量转换成可供测量的信 号” 。 按照 Gopel 等的说法是： “传感器是包括承载体和电路连接

5、的敏 感元件” 4，而“传感器系统则是组合有某种信息处理(模拟或数字) 能力的传感器” 。传感器是传感器系统的一个组成部分，它是被测量 信号输入的第一道关卡。 传感器由敏感元件、转换元件、信号调节电路和其他辅助电路组 成。如图 2 所示。 5 图 2 传感器构成框图 一般进入传感器的信号幅度是很小的，而且还会混杂有干扰信 号和噪声。为了方便随后的处理过程， 首先要将信号整形成具有最佳 特性的波形，有时还需要将信号线性化，此项工作是由放大器、滤波 器以及其他一些模拟电路完成的。在某些情况下，这些电路的一部分 是和传感器部件直接相邻的。成形后的信号随后转换成数字信号， 并 输入到微处理器。 传感器

6、系统的性能主要取决于传感器， 传感器把某种形式的能量 转换成另一种形式的能量。 有两类传感器： 有源传感器和无源传感器。 有源传感器能将一种能量形式直接转变成另一种， 不需要外接的能源 或激励源。而无源传感器不能直接转换能量形式，但它能控制从另一 输入端输入的能量或激励能。 传感器承担着将某个对象或过程的特定特性转换成数量的工作。 其“对象”可以是固体、液体或气体，而它们的状态可以是静态的， 也可以是动态(即过程)的。 对象特性被转换量化后可以通过多种方式 进行检测。对象的特性可以是物理性质的，也可以是化学性质的。按 6 照其工作原理，传感器将对象特性或状态参数转换成可测定的电学 量，然后将此电信号分离出来，送入传感器系统加以评测或标示。 （二） 、传感器的分类 传感器可以从不同角度进行分类： 1、按被测量的属性分类：可分为位移、速度、加速器、力、压力、流量、 温度等传感器。 2、按传感器的工作原理分类：可分为电阻式、电感式、电容式、压电式、 磁电式、激光式、光电式等传感器。 3、按信号转换特征分类：可分为结构型传感器、物性型传感器。结构型 传感器是被测量的变化