畢業(yè)論文----傳感器在機電一體化系統(tǒng)中的應用及發(fā)展的研究

1、<p><b>　　畢 業(yè) 論 文</b></p><p>　　題 目：傳感器在機電一體化系統(tǒng)中的應用及發(fā)展的研究</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　作為機電一體化專業(yè)的學生，在將來工作學習中都會以機電為主，所以必須對機電專業(yè)的相關知識有所了解，然而傳感器在機電一體化中占據(jù)了很重要

2、的地位。它是檢測中首先感受被測量、并將它轉(zhuǎn)換成與被測量有確定對應關系的電量器件，它是檢測和控制系統(tǒng)中最關鍵的部分。機電一體化是在機械的主功能、動力功能、信息功能和控制功能上引進微電子技術，并將機械裝置與電子裝置用相關軟件有機結合而構成系統(tǒng)的總稱。在機電一體化系統(tǒng)中,傳感器處在系統(tǒng)之首,其作用相當于系統(tǒng)感受器官,能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受嚴酷環(huán)境考驗,是機電一體化系統(tǒng)達到高水平的保證。如果缺少這些傳感器對系統(tǒng)狀態(tài)和信息精確而可靠的自動

3、檢測,系統(tǒng)的信息處理、控制決策等功能就無法談及和實現(xiàn)。傳感器在機電一體化系統(tǒng)中應用廣泛，是機電產(chǎn)品中是必不可少的器件之一。本文簡述了傳感器在機電一體化系統(tǒng)中的作用及其地位，也講述了在機電一體化中常見的傳感器類型、特點、結構及用途等，還介紹了在機電一體化中傳感器的選擇指標以及傳感器在以后的發(fā)展方向和未來發(fā)展前景。</p><p>　　關鍵詞：傳感器 機電一體化系統(tǒng) 傳感器技術 應用領域</p&

4、gt;<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一、傳感器的基礎知識............................4</p><p>　?。ㄒ唬鞲衅鞯亩x和組成...................................4　?。ǘ鞲衅鞯姆诸?..................................

5、......... ...6</p><p>　?。ㄈ?、常用傳感器的結構特點、及用途.................6</p><p>　　二、機電一體化系統(tǒng)...................................9</p><p>　　三、如何為機電一體化系統(tǒng)選擇傳感器（舉例說明）.....................12</p>

6、<p>　　(一)、傳感器——機電一體化系統(tǒng)之首.....................12</p><p>　?。ǘ?、如何選擇傳感器...............................................13</p><p>　　（三）、霍爾式傳感器的結構、表現(xiàn)形式及應用........................15</p>&

7、lt;p>　　四、機電一體化系統(tǒng)中傳感器的發(fā)展方向及未來發(fā)展前景............17</p><p>　?。ㄒ唬⑽覈鴤鞲屑夹g的發(fā)展方向及若干問題................17</p><p>　?。ǘ?、我國傳感器技術今后的發(fā)展方向.....................................19</p><p>　　五、結束語..

8、....................................21六、致謝..........................................22</p><p>　　七、參考文獻...................................22</p><p>　　一、傳感器的基礎知識</p><p>　?。ㄒ唬鞲衅鞯亩x和

9、組成</p><p>　　信息處理技術取得的進展以及微處理器和計算機技術的高速發(fā)展，都需要在傳感器的開發(fā)方面有相應的進展。微處理器現(xiàn)在已經(jīng)在測量和控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。隨著這些系統(tǒng)能力的增強，作為信息采集系統(tǒng)的前端單元，傳感器的作用越來越重要。傳感器已成為自動化系統(tǒng)和機器人技術中的關鍵部件，作為系統(tǒng)中的一個結構組成，其重要性變得越來越明顯。 </p><p>　　最廣義地來說，傳感器

10、是一種能把物理量或化學量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號的器件。國際電工委員會(IEC:InternationalElectrotechnicalCommittee)的定義為：“傳感器是測量系統(tǒng)中的一種前置部件，它將輸入變量轉(zhuǎn)換成可供測量的信號”。按照Gopel等的說法是：“傳感器是包括承載體和電路連接的敏感元件”[4]，而“傳感器系統(tǒng)則是組合有某種信息處理(模擬或數(shù)字)能力的傳感器”。傳感器是傳感器系統(tǒng)的一個組成部分，它是被測量信號輸入的第一道

11、關卡。</p><p>　　傳感器由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、信號調(diào)節(jié)電路和其他輔助電路組成。如圖2所示。</p><p>　　圖2 傳感器構成框圖</p><p>　　一般進入傳感器的信號幅度是很小的，而且還會混雜有干擾信號和噪聲。為了方便隨后的處理過程，首先要將信號整形成具有最佳特性的波形，有時還需要將信號線性化，此項工作是由放大器、濾波器以及其他一些模擬電路完成的

12、。在某些情況下，這些電路的一部分是和傳感器部件直接相鄰的。成形后的信號隨后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并輸入到微處理器。</p><p>　　傳感器系統(tǒng)的性能主要取決于傳感器，傳感器把某種形式的能量轉(zhuǎn)換成另一種形式的能量。有兩類傳感器：有源傳感器和無源傳感器。有源傳感器能將一種能量形式直接轉(zhuǎn)變成另一種，不需要外接的能源或激勵源。而無源傳感器不能直接轉(zhuǎn)換能量形式，但它能控制從另一輸入端輸入的能量或激勵能。 </p>

13、<p>　　傳感器承擔著將某個對象或過程的特定特性轉(zhuǎn)換成數(shù)量的工作。其“對象”可以是固體、液體或氣體，而它們的狀態(tài)可以是靜態(tài)的，也可以是動態(tài)(即過程)的。對象特性被轉(zhuǎn)換量化后可以通過多種方式進行檢測。對象的特性可以是物理性質(zhì)的，也可以是化學性質(zhì)的。按照其工作原理，傳感器將對象特性或狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)換成可測定的電學量，然后將此電信號分離出來，送入傳感器系統(tǒng)加以評測或標示。</p><p>　?。ǘ鞲衅?/p>

14、的分類</p><p>　　傳感器可以從不同角度進行分類：</p><p>　　1、按被測量的屬性分類：可分為位移、速度、加速器、力、壓力、流量、溫度等傳感器。</p><p>　　2、按傳感器的工作原理分類：可分為電阻式、電感式、電容式、壓電式、磁電式、激光式、光電式等傳感器。</p><p>　　3、按信號轉(zhuǎn)換特征分類：可分為結構型傳感器

15、、物性型傳感器。結構型傳感器是被測量的變化轉(zhuǎn)換成敏感元件結構參數(shù)的變化而工作的（如電容、電感傳感器等），物性型傳感器則是利用敏感元件材料的物理性質(zhì)的某一特點而工作的（如壓電、磁電、光電傳感器等）。 </p><p>　　4、按傳感器輸出參量的狀態(tài)分類:可分為模擬傳感器、數(shù)字傳感器。</p><p>　　5、按工作時是否需要外部能源分類：可分為參量型傳感器、發(fā)典型

16、傳感器。參量型傳感器（也稱為無源傳感器、能量控制型傳感器）必須借助與外加能源才能產(chǎn)生輸出信號（如電容、電感傳感器等），發(fā)電型傳感器（也稱為有源傳感器、能量轉(zhuǎn)換型傳感器）則在感受被測量時自身產(chǎn)生具有能量的信號（如壓電、磁電傳感器等）。</p><p>　?。ㄈ⒊Ｓ脗鞲衅鞯慕Y構特點及用途.</p><p>　　隨著材料科學的發(fā)展，物理型傳感器將發(fā)揮越來越重要的作用。電阻應變式、電感式、電容

17、式、壓電式等傳感器是測量工作中使用最多的傳感器，他們的工作原理簡單，測量轉(zhuǎn)化電路也基本固定，應用技術比較成熟，下面就此幾種常用的傳感器進行一下分析，首先我們必須了解他們的結構、特點以及在生活中的用途。</p><p>　　1、電阻應變式傳感器</p><p>　　電阻應式變傳感器具有悠久的歷史，是應用最廣泛的傳感器之一。電阻應變式傳感式是利用電阻應變片將應變?yōu)殡娮枳兓膫鞲衅鳌?lt;/p

18、><p><b>　　應變式傳感器特征：</b></p><p>　　不同材料類型：金屬應變片、半導體應變片</p><p>　　應變范圍：應變力、壓力、轉(zhuǎn)矩、位移、加速度。</p><p>　　主要優(yōu)點：使用簡單、精度高、范圍大、體積小。</p><p><b>　　2、電感式傳感器<

19、;/b></p><p>　　電感式傳感器 ：是利用電磁感應把被測的物理量如位移，壓力，流量，振動等轉(zhuǎn)換成線圈的自感系數(shù)和互感系數(shù)的變化，再由電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量輸出，實現(xiàn)非電量到電量的轉(zhuǎn)換。</p><p>　　電感式傳感器具有以下特點： </p><p>　?。?）結構簡單，傳感器無活動電觸點，因此工作可靠壽命長。 </p><

20、p>　?。?）靈敏度和分辨力高，能測出0.01微米的位移變化。傳感器的輸出信號強，電壓靈敏度一般每毫米的位移可達數(shù)百毫伏的輸出。 </p><p>　　（3）線性度和重復性都比較好，在一定位移范圍（幾十微米至數(shù)毫米）內(nèi)，傳感器非線性誤差可達0.05%~0.1%。同時，這種傳感器能實現(xiàn)信息的遠距離傳輸、記錄、顯示和控制，它在工業(yè)自動控制系統(tǒng)中廣泛被采用。但不足的是，它有頻率響應較低，不宜快速動態(tài)測控等缺點。

21、</p><p>　　電感式傳感器種類很多，常見的有自感式，互感式和渦流式三種。電感式傳感器主要用于位移測量和可以轉(zhuǎn)換成位移變化的機械量（如力、張力、壓力、壓差、加速度、振動、應變、流量、厚度、液位、比重、轉(zhuǎn)矩等）的測量。</p><p><b>　　3、電容式傳感器</b></p><p>　　把被測的機械量，如位移、壓力等轉(zhuǎn)換為電容量變化的

22、傳感器。它的敏感部分就是具有可變參數(shù)的電容器。其最常用的形式是由兩個平行電極組成、極間以空氣為介質(zhì)的電容器。電容式傳感器可分為極距變化型、面積變化型、介質(zhì)變化型三類。極距變化型一般用來測量微小的線位移或由于力、壓力、振動等引起的極距變化。面積變化型一般用于測量角位移或較大的線位移。介質(zhì)變化型常用于物位測量和各種介質(zhì)的溫度、密度、濕度的測定。</p><p>　　電容器傳感器的優(yōu)點是結構簡單,價格便宜，靈敏度高,過

23、載能力強，動態(tài)響應特性好和對高溫、輻射、強振等惡劣條件的適應性強等。缺點是輸出有非線性，寄生電容和分布電容對靈敏度和測量精度的影響較大，以及聯(lián)接電路較復雜等。70年代末以來,隨著集成電路技術的發(fā)展,出現(xiàn)了與微型測量儀表封裝在一起的電容式傳感器。這種新型的傳感器能使分布電容的影響大為減小，使其固有的缺點得到克服。電容式傳感器是一種用途極廣，很具發(fā)展?jié)摿Φ膫鞲衅鳌?lt;/p><p><b>　　4、壓電式傳感

24、器</b></p><p>　　壓電式傳感器是一種自發(fā)電式和機電轉(zhuǎn)換式傳感器。它的敏感元件由壓電材料制成。壓電材料受力后表面產(chǎn)生電荷。此電荷經(jīng)電荷放大器和測量電路放大和變換阻抗后就成為正比于所受外力的電量輸出。壓電式傳感器用于測量力和能變換為力的非電物理量，如壓力、加速度等(見壓電式壓力傳感器、加速度計)。</p><p>　　它的優(yōu)點是頻帶寬、靈敏度高、信噪比高、結構簡單、工

25、作可靠和重量輕等。缺點是某些壓電材料需要防潮措施，而且輸出的直流響應差，需要采用高輸入阻抗電路或電荷放大器來克服這一缺陷。配套儀表和低噪聲、小電容、高絕緣電阻電纜的出現(xiàn)，使壓電傳感器的使用更為方便。它廣泛應用于工程力學、生物醫(yī)學、電聲學等技術領域。</p><p>　　傳感器在生活中應用很廣泛，不只是以上幾種傳感器在生活中有應用，還有很多很多，例如：霍爾式傳感器、熱電偶傳感器等等。</p><

26、p><b>　　二、機電一體化系統(tǒng)</b></p><p>　　機電一體化又稱機械電子學，英文稱為Mechatronics，它是由英文機械學Mechanics 的前半部分與電子學Electronics 的后半部分組合而成。機電一體化最早出現(xiàn)在1971年日本《機械設計》雜志的副刊上，隨著機電一體化技術的快速發(fā)展，機電一體化的概念被人們廣泛接受和普遍使用。1996年出版的WEBSTER大詞

27、典收錄了這個日本造的英文單詞，這不僅意味著 “Mechatronics”這個單詞得到了世界各國學術界和企業(yè)界的認可，而且還意味著“機電一體化”的哲理和思想為世人所接受。</p><p>　　圖1機體化與其他學科的關系</p><p>　　到目前為止，就機電一體化這一概念的內(nèi)涵國內(nèi)外學術界還沒有一個完全統(tǒng)一的表述。目前，較普遍的提法是“日本機械振興協(xié)會經(jīng)濟研究所”于1981年的解釋：“機電一

28、體化是在機械主功能、動力功能、信息功能和控制功能上引進微電子技術，并將機械裝置與電子裝置用相關軟件有機結合而構成系統(tǒng)的總稱”。機電一體化是以機械學、電子學和信息科學為主的多門技術學科在機電產(chǎn)品發(fā)展過程中相互交叉、相互滲透而形成的一門新興邊緣性技術學科。這里面包含了三重含義：首先，機電一體化是機械學、電子學與信息科學等學科相互融合而形成的學科。圖1形地表達了機電一體化與機械學、電子學和信息科學之間的相互關系；其次，機電一體化是一個發(fā)展中的

29、概念，早期的機電一體化就像其字面所表述的那樣，主要強調(diào)機械與電子的結合，即將電子技術“溶入”到機械技術中而形成新的技術與產(chǎn)品。隨著機電一體化技術的發(fā)展，以計算機技術、通信技術和控制技術為特征的信息技術（即所謂的“3C”技術：Computer、Communication和 Control Technology）“滲透”到機械技術中，豐富了機電一體化的含義，現(xiàn)代的機電一體化不僅僅指機械、電子與信息技術的結合</p><p

30、>　　因此，機電一體化是多種技術學科有機結合的產(chǎn)物，而不是它們的簡單疊加。機電一體化與機械電氣化的主要區(qū)別有：①電氣機械在設計過程中不考慮或少考慮電器與機械的內(nèi)在聯(lián)系，基本上是根據(jù)機械的要求，選用相應的驅(qū)動電機或電氣傳動裝置；②機械和電氣裝置之間界限分明，它們之間的聯(lián)結以機械聯(lián)結為主，整個裝置是剛性的；③裝置所需的控制是基于電磁學原理的各種電器來實現(xiàn)的，屬于強電范疇，其主要支撐技術是電工技術。機械工程技術由純機械發(fā)展到機械電氣化，

31、仍屬傳統(tǒng)機械，主要功能依然是代替和放大人的體力。但機電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的延伸，具有“智能化”的特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質(zhì)差別。</p><p>　　從概念的外延來看，機電一體化包括機電一體化技術和機電一體化產(chǎn)品兩個方面。機電一體化技術是從系統(tǒng)工程的觀點出發(fā)，將機械、電子和信息等有關技術有機結合起來，以實現(xiàn)系統(tǒng)或產(chǎn)品整體最優(yōu)的綜合性技術。機電一體化技術主要包括技

32、術原理和使機電一體化產(chǎn)品（或系統(tǒng)）得以實現(xiàn)、使用和發(fā)展的技術。機電一體化技術是一個技術群（族）的總稱，包括檢測傳感技術、信息處理技術、伺服驅(qū)動技術、自動控制技術、機械技術及系統(tǒng)總體技術等。機電一體化產(chǎn)品有時也稱為機電一體化系統(tǒng)，它們是兩個相近的概念，通常機電一體化產(chǎn)品指獨立存在的機電結合產(chǎn)品，而機電一體化系統(tǒng)主要指依附于主產(chǎn)品的部件系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)實際上也是機電一體化產(chǎn)品。機電一體化產(chǎn)品是由機械系統(tǒng)（或部件）與電子系統(tǒng)（或部件）及信息處

33、理單元（硬件和軟件）有機結合、而賦予了新功能和新性能的高科技產(chǎn)品。由于在機械本體中“溶入”了電子技術和信息技術，與純粹的機械產(chǎn)品相比，機電一體化產(chǎn)品的性能得到了根本的提高，具有滿足人們使用要求的最佳功能。在機電一體化產(chǎn)品中，工作過程的各種參數(shù)、工作狀態(tài)以及與工作過程有關的相應信息都要通過傳感器進行接收，并通過相應的信號檢測裝置進行測量，然后送入</p><p>　　傳感器技術的發(fā)展正進入集成化、智能化研究階段。把

34、傳感器件與信號處理電路集成在一個芯片上，就形成了信息型傳感器；若再把微處理器集成到信息型傳感器的芯片上，就是所謂的智能型傳感器。大力開展傳感器研究，對于機電一體化技術的發(fā)展具有十分重要的意義。</p><p>　　三、如何為機電一體化系統(tǒng)選擇傳感器（舉例說明）</p><p>　　（一）傳感器——機電一體化系統(tǒng)之首</p><p>　　一個典型的機電一體化系統(tǒng)結構框

35、圖如圖3所示。</p><p>　　圖3 機電一體化系統(tǒng)結構框圖</p><p>　　從這個方框圖中可以看到，其中有一個很重要的環(huán)節(jié)就是測量模塊。測量模塊涉及采集有關系統(tǒng)狀態(tài)和行為的信息，由傳感器、調(diào)理電路、變換電路等組成。其輸入?yún)?shù)是確定機械結構模塊性能的物理參數(shù)，例如，強壓、壓力、位移、速度、力（力矩）以及變形等。輸出參數(shù)是被測量的特征參數(shù)，如電壓、電流、相位、頻率等。系統(tǒng)對測量模塊

36、的要求，就是不失真地反映被測量物理參數(shù)的時間變化曲線。這里包含了分辨率、精度、線性范圍、動態(tài)響應等一系列技術指標[5]。</p><p>　　由此可見，在機電一體化系統(tǒng)中，傳感器處于系統(tǒng)之首，其作用相當于系統(tǒng)的感受器官，它能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受嚴酷環(huán)境的考驗，是機電一體化系統(tǒng)達到高水平的保證。如果缺少這些傳感器對系統(tǒng)狀態(tài)和對象信息精確而可靠的自動檢測，那么系統(tǒng)的信息處理、控制決策等功能就無法談及和實現(xiàn)。&

37、lt;/p><p>　?。ǘ┤绾芜x擇傳感器</p><p>　　選擇傳感器主要考慮傳感器的類型、靈敏度、頻率響應特性、線性范圍、可靠性與穩(wěn)定性、精度、工作方式等幾個方面的因素。</p><p><b>　　1、傳感器類型</b></p><p>　　為實現(xiàn)對某一參數(shù)的測試，可供選用的傳感器類型可能會有很多。不同類型的傳感器

38、在原理、測量方式、信號輸出方式、精度、動態(tài)特性等諸多方面有著很大的差異。例如，測試機床主軸的振動時，可以選用電容式位移傳感器，而用電感式位移傳感器則無法滿足要求。 </p><p><b>　　2、靈敏度</b></p><p>　　一般來說，傳感器的靈敏度越高越好，因為靈敏度高的傳感器所能感受的最小被測參數(shù)變化小，當被測參數(shù)發(fā)生變化時，傳感器將會產(chǎn)生較大的輸出變化。

39、但應注意：</p><p>　　靈敏度越高，外部干擾、噪聲就越容易混入。</p><p>　?。?）一般來說，靈敏度越高測量（線性）范圍越小。（2）如果被測參數(shù)為二維或三維向量，則各測量方向上的單向靈敏度越高越好、交叉靈敏度越低越好。</p><p><b>　　3、頻率響應特性</b></p><p>　　在被測參數(shù)的

40、頻帶內(nèi)，所選傳感器應能實現(xiàn)近似的不失真測試；與幅頻特性對應的靈敏度應盡可能高些，與相頻特性對應的響應時間越短越好。物性型傳感器的頻響特性比結構型傳感器要好；非接觸式傳感器的頻響特性比接觸式傳感器要好。 </p><p><b>　　4、線性范圍</b></p><p>　　任何傳感器都有一定線性工作范圍。在線性范圍內(nèi)輸出與輸入成比例關系，線性范圍愈寬，則表明傳感器的工

41、作量程愈大。傳感器工作在線性區(qū)域內(nèi)，是保證測試精度的基本條件。 線性范圍一般與靈敏度相互矛盾。</p><p><b>　　5、可靠性與穩(wěn)定性</b></p><p>　　可靠性是指儀器、裝置及其它產(chǎn)品在規(guī)定的條件下、規(guī)定的時間內(nèi)實現(xiàn)指定功能的能力。傳感器的可靠性主要取決于設計、制造及使用時的工作環(huán)境條件等因素，特別是受后者的影響很大。穩(wěn)定性指的是測試裝置在長時間工作

42、后或工作條件發(fā)生變化后保持其性能不變的能力。穩(wěn)定性主要有時間穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性。穩(wěn)定性是傳感器可靠工作的條件和保證。</p><p><b>　　6、精度</b></p><p>　　傳感器的精度表示其輸出與輸入的被測量值的一致程度。傳感器是測試系統(tǒng)最前沿的環(huán)節(jié)，其輸出能否真實準確地反映輸入的被測量值，將直接影響整個系統(tǒng)的使用性能。選用傳感器時，要綜合考慮精度的使用要

43、求與經(jīng)濟性。一般在滿足精度使用要求的前提下，盡可能選用價廉的傳感器。</p><p><b>　　7、工作方式：</b></p><p>　　（1）接觸測量與非接觸測量</p><p>　?。?）破壞性檢驗與非破壞性檢驗</p><p>　　（3）在線測試與非在線測試</p><p><b&

44、gt;　　8、其它</b></p><p>　　選用傳感器時還要兼顧結構簡單、體積小、重量輕、價格便宜、易于維護等因素。</p><p>　　據(jù)此上述要求我們來講一下霍爾式傳感器，在講述之前首先我們必須了解此傳感器的概念、效應以及表現(xiàn)形式和應用。</p><p>　?。ㄈ┗魻柺絺鞲衅鞯慕Y構、表現(xiàn)形式及應用</p><p>　　霍

45、爾式傳感器是一種磁電轉(zhuǎn)換元件，它利用某些半導體材料所具有的霍爾效應來實現(xiàn)某些參數(shù)的測量。</p><p>　　霍爾效應將一金屬或半導體薄片置于磁場中并在相對的兩個控制電極之間通入電流時，由于運動的電子在磁場中受到洛倫茲力的作用而在另兩個電極的位置產(chǎn)生電子堆積，從而在這兩個電極上形成電動勢，稱為霍爾電勢，上述現(xiàn)象就稱為霍爾效應?；魻栯妱轂?lt;/p><p><b>　　霍爾效應與霍爾

46、元件</b></p><p>　　霍爾效應 b) 霍爾元件結構示意圖 c) 符號 d) 封裝</p><p>　　式中 ——霍爾電勢；——霍爾元件的靈敏度；——磁場的磁感應強度；——控制電流；——控制電流方向與磁感應強度方向的夾角。改變、、中的任何一個參數(shù)都會使霍爾電勢發(fā)生變化。</p><p>　　霍爾元件霍爾傳感器的核心是霍爾元件?；魻栐?/p>

47、用的半導體材料是N型硅，其他還有銻化銦（1nSb）、砷化銦（1nas）、砷化鎵（GaAs）等。</p><p>　　霍爾元件的結構示意圖、霍爾元件的符號、霍爾元件的封裝形式。</p><p><b>　　2、集成霍爾傳感器</b></p><p>　　（1）線性集成霍爾傳感器</p><p><b>　　線性集

48、成霍爾感器</b></p><p>　　a) 單端輸出 b) 差動輸出</p><p>　?。?）開關型集成霍爾傳感器</p><p>　　開關型集成霍爾傳感器</p><p>　　3、霍爾傳感器的應用</p><p>　?。?）能轉(zhuǎn)換為磁感應強度變化的參量的測量（如位移、轉(zhuǎn)速、加速度、壓力等）</

49、p><p>　　（2）能轉(zhuǎn)換為電流變化的參量的測量</p><p>　?。?）用作乘法器（電功率測量中的電流與電壓的相乘等）</p><p>　　圖3-40 霍爾傳感器的幾種應用</p><p>　　a) 線位移測量b) 角位移測量c) 信號相乘運算d) 零件計數(shù)e) 轉(zhuǎn)速測量 f) 壓力測量</p><p>　　四、機電

50、一體化系統(tǒng)中傳感器的發(fā)展方向及發(fā)展前景</p><p>　　(一)我國傳感技術的發(fā)展方向及若干問題</p><p>　　當前，傳感器技術的主要發(fā)展動向:一是開展基礎研究，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，開發(fā)傳感器的新材料和新工藝；二是實現(xiàn)傳感器的集成化與智能化。</p><p>　　1、發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，開發(fā)新材料，——新現(xiàn)象、新原理、新材料是發(fā)展傳感器技術，研究新型傳感器的重要基礎，每一種

51、新原理、新材料的發(fā)現(xiàn)都會伴隨著新的傳感器種類誕生。</p><p>　　2、集成化，多功能化——向敏感功能裝置發(fā)展 傳感器的集成化，最近積極地應用了半導體集成電路技術及其開發(fā)思想用于傳感器制造。如采用微細加工技術制作微型傳感器 ；采用厚膜和薄膜技術制作傳感器等。 </p><p>　　3、向未開發(fā)的領域挑戰(zhàn)——生物傳感器 到目前為止，人們正大力研究開發(fā)的傳感器大多為物理傳感器，今后應積

52、極開發(fā)研究化學傳感器和生物傳感器。特別是智能機器人技術的發(fā)展，需要研制各種模擬人的感覺器官的傳感器，如已有的機器人力覺、觸覺傳感器、味覺傳感器等。</p><p>　　傳感器技術是實現(xiàn)自動控制、自動調(diào)節(jié)的關鍵環(huán)節(jié)，也是機電一體化系統(tǒng)不可缺少的關鍵技術之一，其水平高低在很大程度上影響和決定著系統(tǒng)的功能；其水平越高，系統(tǒng)的自動化程度就越高。在一套完整的機電一體化系統(tǒng)中，如果不能利用傳感檢測技術對被控對象的各項參數(shù)進行

53、及時準確地檢測出并轉(zhuǎn)換成易于傳送和處理的信號，我們所需要的用于系統(tǒng)控制的信息就無法獲得，進而使整個系統(tǒng)就無法正常有效的工作。</p><p>　　我國傳感器的研究主要集中在專業(yè)研究所和大學，始于20世紀80年代，與國外先進技術相比，我們還有較大差距，主要表現(xiàn)在：</p><p>　　1．先進的計算、模擬和設計方法；</p><p>　　2．先進的微機械加工技術與設備

54、；</p><p>　　3．先進的封裝技術與設備；</p><p>　　4. 可靠性技術研究等方面。</p><p>　　因此,我們必須加強技術研究和引進先進設備,以提高整體水平。</p><p>　?。ǘ┪覈鴤鞲衅骷夹g今后的發(fā)展方向</p><p>　　1.加速開發(fā)新型敏感材料</p><p&g

55、t;　　通過微電子、光電子、生物化學、信息處理等各種學科，各種新技術的互相滲透和綜合利用，可望研制出一批基于新型敏感材料的先進傳感器。</p><p><b>　　2. 向高精度發(fā)展</b></p><p>　　研制出靈敏度高、精確度高、響應速度快、互換性好的新型傳感器以確保生產(chǎn)自動化的可靠性。</p><p><b>　　3. 向微

56、型化發(fā)展</b></p><p>　　通過發(fā)展新的材料及加工技術實現(xiàn)傳感器微型化將是近十年研究的熱點。</p><p>　　4. 向微功耗及無源化發(fā)展</p><p>　　傳感器一般都是非電量向電量的轉(zhuǎn)化,工作時離不開電源，開發(fā)微功耗的傳感器及無源傳感器是必然的發(fā)展方向。</p><p>　　5. 向智能化數(shù)字化發(fā)展</p&

57、gt;<p>　　隨著現(xiàn)代化的發(fā)展，傳感器的功能已突破傳統(tǒng)的功能，其輸出不再是一個單一的模擬信號（如0-10mV），而是經(jīng)過微電腦處理好后的數(shù)字信號，有點甚至帶有控制功能，即只能傳感器。</p><p><b>　　結束語 </b></p><p>　　綜上所述，機電一體化技術是眾多科學技術發(fā)展的結晶，是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。它促使

58、機械工業(yè)發(fā)生戰(zhàn)略性的變革，使傳統(tǒng)的機械設計方法和設計概念發(fā)生著革命性的變化。大力發(fā)展新一代機電一體化產(chǎn)品，不僅是改造傳統(tǒng)機械設備的要求，而且是推動機械產(chǎn)品更新?lián)Q代和開辟新領域、發(fā)展與振興機械工業(yè)的必由之路。而在機電一體化系統(tǒng)中，傳感器處系統(tǒng)之首，其作用相當于系統(tǒng)感受器官，能快速、準確地獲取信息并能經(jīng)受嚴酷環(huán)境考驗，是機電一體化系統(tǒng)達到高水品的保證。可以說，在信息科學技術高速發(fā)展今天，傳感器技術作為信息獲取、處理的方法和手段，它在機電一體

59、化系統(tǒng)中已扮演著越來越重要的角色。在本次論文設計過程中，我也學到了很多很多知識，從開始的懵懂到現(xiàn)在的了解，從開始的陌生到現(xiàn)在的熟悉，使我對傳感器有了不一般的認識。為了此次撰寫傳感器論文，我在圖書館借閱了一些資料，同時也在互聯(lián)網(wǎng)上進行了相關知識的搜索，借此我了解到了很多以前完全未曾涉及到的傳感器知識，通過對這些知識的探索，使我更進一步加深了對傳感器知識的認識理解，對在其社會上的所取的重要性也有了一個初步的認識，也加深了對本專業(yè)知識的認識。

60、</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本篇論文是在老師的精心指導下完成的，從選題到論文內(nèi)容都給予了我精心的指導和嚴格的教誨，無論從學術水平還是學術造詣上都使我受益非淺,。不僅是我學到了許多社會經(jīng)驗，更重要的是讓我開拓了眼界，是我意識到現(xiàn)代化科學技術的發(fā)展，以及它的優(yōu)越性。</p><p>　　在這次畢業(yè)論文設計中，我第

61、一次親身嘗試到了作為一個缺乏社會實踐經(jīng)驗的學生所面臨的困難。使我學會了如何利用所學的知識,把理論結合于實踐中這些對以后的工作和學習都是一筆不菲的財富，真的受益匪淺。</p><p><b>　　參 考 文 獻</b></p><p>　　[1] 芮延年.《機電一體化系統(tǒng)設計》.北京機械工業(yè)出版社.2004:17-18.</p><p>　　[2

62、] 李運華.《機電控制》.北京航空航天大學出版社.2003:22-23.</p><p>　　[3] 章浩,張西良,周士沖.《機電一體化技術的發(fā)展與應用》.北京農(nóng)機化研究出版社.2006:44-45.</p><p>　　[4] 周樂挺《傳感器與檢測技術》。高等教育出版社，2009，（05）</p><p>　　[5] 鄒慧君,張青,田志斌.《機電一體化系統(tǒng)概念設計