试简述检测传感技术在机械工业中的应用情况

1、试简述检测传感技术在机械工业中的应用情况摘要：本报告从信息获取出发，阐述了检测传感技术的作用和地位，说明了传感器是一种转换部件，可以把非电量信号转换为控制系统能够识别并进行处理的电量信号。介绍了传感器的定义、基本组成和分类，并概述了检测传感技术在机械工业中的应用和发展，最后给出了一个自己所参与的项目中的应用实例。一、 检测传感技术的作用和地位我们知道，表征物质特性及运动形式的参数很多，根据物质的电特性，可分为电量和非电量两类。在机械工业中，我们常常需要检测物体的速度、加速度、位移、压力等物理量，这些都是非电量。非电量是不能直接使用一般的电工仪表和电子仪器进行测量的，因为一般的电工仪表和电子仪器

2、只能测量电量，要求输入的信号为电信号。因此，我们需要把非电量需要转化成与其有一定关系的电量，再进行测量，实现这种转换技术的器件就是传感器。 传感器是获取自然或生产中信息的关键器件，是现代机械工业中不可缺少的信息采集工具。采用传感器技术的非电量电测方法，就是目前应用最广泛的测量技术。 随着科学技术的发展，传感器技术、通信技术和计算机技术构成了现代机电控制系统的三大支柱，分别充当机电控制系统的“感官”、“神经”和“大脑”，它们构成了一个完整的自动检测系统。 在利用信息的过程中，首先要解决的问题就是获取可靠、准确信息，所以传感器精度的高低直接影响机电控制系统的精度，可以说没有性能优良的传感器，就没有

3、现代化技术的发展。二、 传感器的定义、基本组成和分类1、传感器的定义：“能感受（或响应）规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置”。 这一定义包含了几个方面的含义： 传感器是测量装置，能完成测量任务； 它的输入量是某一被测量，可能是物理量、也可能是化学量、生物量等； 它的输出量是某一物理量，这种量要便于传输、转换、处理和显示等，这就是所谓的“可用信号”的含义； 输出与输入有一定的对应关系，这种关系要有一定的规律。根据字义可以理解传感器为一感二传，即感受信息并传递出去。2、传感器的基本组成通常传感器由敏感元件和转换（传感）元件组成。 传感器组成框图如图1所示。传感器实例如图2所

4、示。图1并不是所有的传感器都必须包括敏感元件和转换元件。如果敏感元件直接输出的是电量，它就同时兼为转换元件。如果转换元件能直接感受被测量而输出与之成一定关系的电量，它就同时兼为敏感元件。例如压电晶体、热电偶、热敏感电阻及光电器件等。敏感元件与转换元件两者合二为一的传感器是很多的。图23、传感器的分类传感器常用的分类方法有两种：一种是按被测输入量来分；另一种是按传感器的工作原理来分。 按被测输入量来分这一种方法是根据被测量的性质进行分类，如温度传感器、湿度传感器、压力传感器、位移传感器、流量传感器、液位传感器、力传感器、加速度传感器及转距传感器等。这种分类方法把种类繁多的被测量分为基本被测量和派

5、生被测量。例如力可视为基本被测量，从力可派生出压力、重量、应力和力矩等派生被测量。当需要测量这些被测量时，只要采用力传感器就可以了。了解基本被测量和派生被测量的关系，对于系统使用何种传感器是很有帮助的。这种分类的优点：比较明确地表达了传感器的用途，便于使用者根据其用途选用。缺点：没有区分每种传感器在转换机理上有何共性和差异，不便于使用者掌握其基本原理及分析方法。 按传感器的工作原理来分这一种分类方法是以工作原理划分，将物理、化学、生物等学科的原理、规律和效应作为分类的依据。如电学式传感器、磁学式传感器、光电式传感器、电势型传感器等。这种分类的优点：对传感器的工作原理表达的比较清楚，而且类别少，

6、有利于传感器专业工作者对传感器进行深入的研究分析。缺点：不便于使用者根据用途选用。 三、 检测传感技术的应用和发展随着现代科学技术的发展，检测传感技术已经渗透在各技术领域，并起着至关重要的作用。图3所示为传感器在个技术领域的需求量条形图。从中可以看出传感器在现代机械工业中需求量也是很大的，包括设备控制、机床、机器人、汽车、飞机、船舶等领域。图3在汽车、机床、电机、发动机等产品出厂时，必须对其性能质量检测。图4所示为汽车扭矩测量和机床加工精度测量，这些都是通过检测传感技术实现的。 图4在航空、航天技术领域，仅阿波罗10号飞船就使用了数千个传感器对3295个测量参数进行监测。在兵器领域中，使用了诸

7、如机械式、压电、电容、电磁、光纤、红外、激光、生物、微波等等传感器，以实现对周围环境的监测与目标定位信息的收集，从而更好的解决了安全、可靠的防卫能力。在民用工业生产中，传感器也起着至关重要的作用。如一座大型炼钢厂就需要2万多台传感器和检测仪表。在机器人的技术发展中，传感器采用与否及采用数量的多少是衡量机器人是否具有智能的标志，现代智能机器人因为采用了大量的、性能更好的、功能更强的、集成度更高的传感器，才使得其具有自我诊断、自我补偿、自我学习等能力，机器人通过传感器实现类似于人的知觉作用。传感器被称为机器人的“电五官”。四、 所参与的工程实例在基于三菱PLC的多媒体教室控制系统中，需要把教室前后

8、门改造为像银行大门一样的自动感应门，机械传动系统如图5所示。门吊件上装有在轨道上滑动的滑轮，其上部通过连接件和同步带连接，下部连接活动门扇，当直流无刷减速电机转动时，带动同步带运转，同时驱动门吊件在轨道上滑动，带动活动门扇开合。图上有四个限位开关，左边两个为开门限位开关，右边两个为关门限位开关。开门时，碰到限位开关SQ1减速，碰到SQ2停止。关门时，碰到SQ3减速，碰到SQ4停止。图5功能需求：要求早上7:30时开启自动运行，当传感器探测到人来时，自动开启-高速-低速-全开，然后保持一个时间T，自动关门-高速-低速-关门到位，如果在关门时候探测到有人，马上开门。运行到晚上10点时，锁住自动运行

9、。实现方式：采用两个传感器安装于门内和门外，检测是否有人，把检测信号输入PLC，PLC通过模拟量输出模块，控制无刷直流电机转动，驱动教室门开闭。为了运行稳定，通过编码器检测电机转速，经过模拟量输入模块输入PLC，对转速进行PID运算，再输出模拟量控制调速器，进而控制无刷直流电机，形成闭环控制。此外，为了防止夹人，选用一对对射光电开关作为防夹传感器。 传感器的选型：微波感应器：又称微波雷达，对物体的移动进行反应，因而反应速度快，适用于行走速度正常的人员通过的场所。它的特点是一旦在门附近的人员不想出门而静止不动，雷达便不再反应，自动门就会关闭，有可能出现夹人现象。红外感应器：通过对物体的温度识别，

10、来确定物体的存在并进行反应，不管人员是否移动，只要处于感应器的扫描范围内，它都会反应。红外感应器的缺点是: 反应速度比微波感应器慢； 夏天环境温度与人体温度接近或者冬天穿太多衣服都有可能感应不到人体的存在。光电传感器：光电开关（光电传感器）是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。安防系统中常见的光电开关烟雾报警器，工业中经常用它来计数机械臂的运动次数12。常用光电开关按检测方式可分为反射式

11、、对射式和镜面反射式三种类型。对射式检测距离远，可检测半透明物体的密度（透光度）。反射式的工作距离被限定在光束的交点附近，以避免背景影响。镜面反射式的反射距离较远，适宜作远距离检测，也可检测透明或半透明物体。本工程中，选用两个微波雷达传感器（如图6所示）作为检测是否有人的传感器，安装于门内和门外；选用一组对射型光电开关（如图7所示）作为防夹传感器，安装于门的中心线附近，一旦有人停止在门口，能使得“有人”的电信号保持，防止夹人。图6 微波感应探头图7 对射型光电开关根据上述可知，选择一个合适的检测是否有人的传感器是至关重要的，因为检测信号是要送入PLC进行处理的，检测信号的正确与否决定着控制动作的正确与否，错误的检测信号会产生严重的事故