傳感器與檢測技術在機電一體化系統中的應用研究

許健棟 佟建中

（1.寧夏理工學院，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）

所謂的檢測技術就是在機電一體化中利用相關設備對信息進行檢測，而這種能夠獲取信息并對獲取到的信息進行一系列的處理的設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中的相關對象的狀態進行傳輸，能夠獲取到信息后將其用另一種表達形式輸出。就傳感器的功能而言，有極大的利用空間以及提升空間，現代社會對于一體化系統的普遍應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

1.1 傳感器的定義。在介紹傳感器的應用之前，應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刺激，而傳感器也是，將感知到的外界機械刺激傳入系統中進行機械檢測。傳感器是將檢測技術集中進行的一種檢測工具。能夠高效快速地檢測物理、化學、生物等方面的測量量，通過測量的結果再根據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一的分類方式。主要有三種途徑將傳感器進行分類，一方面是根據被測量量的性質分；一方面是根據測量時的工作原理分；最后一方面就是根據輸出信號的性質分。不論是哪種分類，都應該清楚的是對傳感器的選擇要準確，這樣檢測結果可以更加精準。

1.3 傳感器靜態特性的技術指標。對于描述傳感器靜態特性的技術指標有以下四個，只有滿足這四個指標，就能很好地將信息的輸入與輸出控制得當：第一，靈敏度。所謂靈敏度就是指通過傳感器在穩態標準下處理信息后輸出變化比上輸入變化的分數值，對于線性傳感器，其靈敏度就是常數。第二，線性度。在靜態特性穩態標準的基礎上，重復進行校準測試，用列表或是曲線的方式將輸出——輸入的特性表現出來。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行輸出操作，遲滯會說明間隙、軸承摩擦等出現問題，可以很好并且及時地找出問題根源，防止影響整體。第四，重復性。重復性顧名思義就是在對同一對象進行多次測量時得到結果，可以繪制成特性曲線，這項技術指標重復率越高可以表明誤差越小，同時還能說明重復性強。

2 傳感器在測量中的應用

2.1 傳感器在溫度測量中的應用。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行溫度測量，如果傳感器與被測對象進行接觸后由于熱傳遞從而達到熱平衡，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行檢測，通過電磁波進行檢測得到的溫度顯示就是被測對象的溫度，經過獲取溫度信息后的信息轉化，能夠很好地實現對物體的溫度的測量。

2.2 傳感器在壓力測定中的應用以及在流量測量中的應用。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，主要的應用原理就是指在一定截面的管路中測定流速，再將測量結果轉化為位移。而另一種傳感器是容積式的流量傳感器，刮板、旋轉活塞式屬于這種傳感器，而對于這種傳感器的應用原理是在一定的時間內檢測流體的次數，要保證時間是單位時間而容室應該是已知容積，主要檢測瞬時流量和總流量。最后還有一種就是質量式的流量測量傳感器，角動量式、量熱式、微動式是直接進行流量測量，而間接式的是根據質量與體積流量之間的關系進行檢測。

2.3 傳感器在物位測量中的應用。對于傳感器在物位的測量中的應用也有一定的分類，主要是根據工作原理的不同進行分類，直讀式傳感器的應用原理是流體連通性原理測量物位；浮力式傳感器是根據浮力原理，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于高度的，詳細解釋就是指被測物體的高度影響某點的壓力，從而進行物位的測量；電學式傳感器受物位變化和點位變化之間關系的影響，從而對物位進行測量；核輻射式傳感器顧名思義就是與輻射有關的，測量過程是同位素射線的穿透力和測量物厚度之間的關系不同有不同的測量結果；聲學式傳感器的工作原理是聲學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果。以上介紹了不同傳感器應用領域以及應用特點，對于不同傳感器的應用，需要知道原理才能夠準確應用，這樣才能很好地發揮傳感器的功能。

結語

目前為止，對于傳感器的開發已經使整個一體化系統處在最好的應用狀態，由于傳感器在工業施工中能精確快速地對一體化系統中的各種參數進行自動檢測，能夠給一體化系統的運行帶來極大的便利，同時對于一體化系統工作的項目也有一定的促進作用。隨著現代科學的不斷進步，傳感器結合檢測技術在一體化系統中的發展逐漸壯大，未來的發展前景也是不可估量的，能夠結合更加高科技的產品共同為人類社會創造更大的財富。

[1]芮延年.機電一體化系統設計[M].北京：機械工業出版社，2004.