传感器在机械制造中的应用

传感器在机械制造中的应用（精选13篇）

1.传感器在机械制造中的应用 篇一

红外温度传感器在工业中的应用

随着工业生产的发展，温度测量与控制十分重要，温度参数的准确测量对输出品质、生产效率和安全可靠的运行至关重要。目前，在热处理及热加工中已逐渐开始采用先进的红外温度计等非传统测温传感器，来代替传统的热电偶、热电阻类的热电式温度传感器，从而实现生产过程或者重要设备的温度监视和控制。

基本原理

温度传感器 基本原理，最常用的非接触式温度传感器基于黑体辐射的基本定律，称为辐射测温仪表。辐射测温法包括亮度法（见光学高温计）、辐射法（见辐射高温计）和比色法（见比色温度计）。各类辐射测温方法只能测出对应的光度温度、辐射温度或比色温度。只有对黑体（吸收全部辐射并不反射光的物体）所测温度才是真实温度。如欲测定物体的真实温度，则必须进行材料表面发射率的修正。而材料表面发射率不仅取决于温度和波长，而且还与表面状态、涂膜和微观组织等有关，因此很难精确测量。在自动化生产中往往需要利用辐射测温法来测量或控制某些物体的表面温度，如冶金中的钢带轧制温度、轧辊温度、锻件温度和各种熔融金属在冶炼炉或坩埚中的温度。在这些具体情况下，物体表面发射率的测量是相当困难的。对于固体表面温度自动测量和控制，可以采用附加的反射镜使与被测表面一起组成黑体空腔。附加辐射的影响能提高被测表面的有效辐射和有效发射系数。利用有效发射系数通过仪表对实测温度进行相应的修正，最终可得到被测表面的真实温度。最为典型的附加反射镜是半球反射镜。球中心附近被测表面的漫射辐射能受半球镜反射回到表面而形成附加辐射，从而提高有效发射系数式中ε为材料表面发射率，ρ为反射镜的反射率。至于气体和液体介质真实温度的辐射测量，则可以用插入耐热材料管至一定深度以形成黑体空腔的方法。通过计算求出与介质达到热平衡后的圆筒空腔的有效发射系数。在自动测量和控制中就可以用此值对所测腔底温度（即介质温度）进行修正而得到介质的真实温度。

在水泥制造生产中的应用

红外温度传感器在水泥制造生产中有着广泛的应用。据调查目前我国每年因红窑事故造成的直接经济损失达2000万元，间接损失达3亿元。用常规的方法很难对非匀速旋转的水泥胴体进行测温，国际上先进的办法是在窑尾预热平台上安装一套红外扫描测温仪，系统的软件部分主要由数据采集滤波、同步扫描控制、数据通讯处理等，红外辐射测温仪按预定的扫描方式，实现对窑胴体轴向每一个测量段成的温度的测量，在一个扫描周期内，红外温度传感器将在扫描装置的驱动下，将每一个测量元表面的红外辐射转换成温度相关的电信号，送进数据采集装置作为数据采集，同步装置保证数据采集与回转窑的旋转保持严格同步，要让测量的温度值与测量元下确对应，测温仪由扫描起点扫描到终点后，即对窑胴体表面各测量元完成了一次逐元温度检测后，立即快速返回扫描起点，开始下一扫描周期的检测，数据经微机处理后，给出反映窑内状况的图像，文字信息，必要时可以发射声光报警。为保证测量的精度，定要考虑物体的发射率，周围环境影响。红外测温仪要垂直对准窑胴体的表面，因因水汽，尘埃，烟雾的影响，要采取加装水冷，风吹扫装置。意义： 1.生产过程中对产品的质量监控与监视，只要温度控制在设定值内，产品质量会有保证，过低过高都浪费能源； 2.在线安全的检测可以起到保护人以及设备安全； 3.降低能耗，节约能源。

在热处理行业中的应用

红外温度传感器可以广泛的应用于钢铁生产过程中，对生产过程的温度进行监控，对于提高生产率和产品质量至重要。红外温度传感器可精确地监视每个阶段，使钢材在整个加工过程中保持正确的冶金性能。红外温度传感器可以帮助钢铁生产过程中提高产品质量和生产率、降低能耗、增强人员安全、减少停机时间等。

红外温度传感器在钢铁加工和制造过程中主 要应用在连铸、热风炉、热轧、冷轧、棒材和线材轧制等过程中。

红外温度传感器传感头有数字和模拟输出两种，发射率可调。—这对于发射率变化金属材料尤其重要。要生产出优质的产品和提高生产率，在炼钢的全过程中，精确测温是关键。连铸将钢水变为扁坯、板坯或方坯时，有可能出现减产或停机，需精确的实时温度监测，配以水嘴和流量的调节，以提供合适的冷却，从而确保钢坯所要求的冶金性能，最终获得优质产品、提高生产率和延长设备寿命。所选传感头的型号由生产过程和传感头安放位置决定。如安装在恶劣的环境中，视线受到灰尘、水雾或蒸汽的阻挡，光纤双色传感头和一体化 比色测温探头是最佳选择。如需要铸坯边缘到边缘的温度分布图，可使用行扫描式红外测温仪。热轧的类型以及轧制过程中轧机的数量和类型随所加工的产品的类型而变化。为了消除控制冷却区内蒸汽和灰尘对测温的影响，使用比色测温仪即使在目标的能量被阻挡95%的情况下仍可准确测温。在热轧过程中，通常冷却的钢板由卷取机卷成钢卷，以便运输至冷轧或其它设备处。为保持层流冷却区合理冷却，在卷取机处需要准确测温。该点的温度是至关重要的，因为其决定成卷前的钢材是否被合理的冷却。否则不合理的冷却可能改变钢材的冶金性能以致造成废品。由于该点温度较低且钢材以 75～100 英尺/秒的速度在运行，因此就需要一种具有快速响应时间的低温系列的红外测温仪。有些轧钢厂成卷方法是在粗轧之后热钢成卷，运到工厂的 其它地方。然后热轧开卷，并送入精轧，经冷却，然后在卷取机上重新成卷。在热轧开卷之处，准确测量及监视温度非常重要，因为操作人员依此正确设置精轧 机轧辊的参数。经常在完成精轧冷却之后进行成卷，钢卷被运至本厂另一个厂区冷轧或运至其它工厂。冷轧使钢材成为更薄而更平整的产品，这时钢材是在大约94℃轧制或在环境温度下完成的。在各精轧机之间安装的测温仪使操作员根据检测的温度变化来对轧机进行调整。

在有些生产过程中，如高速轧制和振动的细棒或线材产品的温度测量是很困难的，高性能红外双色测温仪就可以解决这个问题。当目标偏离视场或局部受阻挡（灰尘、蒸汽、障碍物等）的情况下，双测温仪仍能精确测温。热风炉为高炉提供高温稳定的热风，为了安全操作，需监测热风炉拱顶温度。目前，我国热风炉拱顶温度测量大多采用热电偶。由于热电偶的使用环境（高温，高压）和结构的 限制，在温度波动大、振动及安装方式等诸多因素的影响下，造成热电偶寿命短、测量准确度不稳定、维护麻烦等缺点。一种专用于热风炉拱顶温度测量的红外测温保护装置可以取代热电偶测温方法以避免由此方法所带来的诸多缺点，用户使用结果证明该装置运行稳定、可靠、效果良好。

在电力方面的作用

1.连接器-电连接部位会逐渐放松连接器，由于反复的加热(膨胀)和冷却(收缩)产生热量、或者表面脏物、炭沉积和腐蚀。非接触式红外测温探头HE-155K可以迅速确定表明有严重问题的温升。

2.电动机-为了保持电动机的寿命期，检查供电连接线和电路断路器(或者保险丝)温度是否一致。3.电动机轴承-检查发热点，在出现的问题导致设备故障之前定期维修或者更换。4.电动机线圈绝缘层-通过测量电动机线圈绝缘层的温度，延长它的寿命。

5.各相之间的测量-检查感应电动机、大型计算机和其它设备的电线和连接器各相之间的温度是否相同。6.变压器-空冷器件的绕组可直接用非接触式红外测温探头HE-155K测量以查验过高的温度，任何热点都表明变压器绕组的损坏。

7.不间断电源-确定UPS输出滤波器上连接线的发热点。一个温度低的点表明可能直流滤波线路是开路。8.备用电池-检查低压电池以确保连接正确。与电池接头接触不良可能会加热到足以烧毁电池芯棒。9.镇流器-在镇流器开始冒烟之前检查出它的过热。

在生活中的具体应用

1.冰箱中的温度传感器。当冰箱内的温度高于设定值时，制冷系统自动启动；而当温度低于设定值时，制冷系统又会自动停止 冰箱温度的控制是通过温度传感器实现的。2..汽车中的温度传感器。车用传感器是汽车电子设备的重要组成部分，担负着信息收集的任务。在汽车电喷发动机系统、自动空调系统中，温度是需测量和控制的重要参数之一。发动机热状态的测量、气体及液体温度的测量，都需要温度传感器来完成。因而车用温度传感器是必不可少的。由于发动机工作在高温(发动机表面温度可达150℃、排气歧管可达650℃)、振动(加速度30g)、冲击(加速度50g)、潮湿(100%RH，-40℃-120℃)以及蒸汽、盐雾、腐蚀和油泥污染的恶劣环境中，因此发动机控制系统用传感器耐恶劣环境的技术指标要比一般工业用传感器高1-2个数量级，其中最关键的是测量精度和可靠性。否则，由传感器带来的测量误差将最终导致发动机控制系统难以正常工作或产生故障。温度传感器主要用于检测发动机温度、吸入气体温度、冷却水温度、燃油温度以及催化温度等。温度用传感器有线绕电阻式、热敏电阻式和热偶电阻式三种主要类型。三种类型传感器各有特点，其应用场合也略有区别。线绕电阻式温度传感器的精度高，但响应特性差；热敏电阻式温度传感器灵敏度高，响应特性较好，但线性差，适应温度较低；热偶电阻式温度传感器的精度高，测量温度范围宽，但需要配合放大器和冷端处理一起使用。已实用化的产品有非接触式红外温度传感器(通用型0℃～500℃，精度1%，响应时间500ms；高温型300℃～1600℃，精度0.5%，响应时间100ms)等。

3..家用电器中的温度传感器。温度传感器广泛应用于家用电器(微波炉、空调、油烟机、吹风机、烤面包机、电磁炉、炒锅、暖风机冰箱、冷柜、热水器、饮水机、洗碗机、消毒柜、洗衣机、烘干机以及中低温干燥箱、恒温箱等场合的温度测量与控制等)、医用/家用体温计，便携式非接触红外温度测温仪等等许多方面。

红外温度传感器的益处工业用红外温度传感器的益处

便捷！红外温度传感器可快速提供温度测量，红外温度传感器为一体化集成式红外测温仪，传感器、光学系统与电子线路共同集成在金属壳体内。另外由于红外测温仪坚实、轻巧，时代瑞资HE-155k易于安装，金属壳体上的标准螺纹可与安装部位快速连接；同时HE-155k还有各型选件（例如吹扫保护套、90°可调安装支架、数字显示表等）以满足各种工况场合要求。

精确!红外温度传感器的另一个先进之处是精确，通常精度都是1度以内。这种性能在你做预防性维护时特别重要，如监视恶劣生产条件和将导致设备损坏或停机的特别事件时。因为大多数的设备和工厂运转365天，停机等同于减少收入，要防止这样的损失，通过扫描所有现场电子设备-断路器、变压器、保险丝、开关、总线和配电盘以查找热点。用红外测温仪，你甚至可快速探测操作温度的微小变化，在其萌芽之时就可将问题解决，减少因设备故障造成的开支和维修的范围。

安全!安全是使用红外温度传感器最重要的益处。不同于接触测温仪，非接触测温是红外测温仪的最大的优点，使用户可以方便的测量难以接近或移动的目标,你可以在仪器允许的范围内读取目标温度。非接触温度测量还可在不安全的或接触测温较困难的区域进行，像蒸汽阀门或加热炉附近，他们不需接触测温时一不留神就烧伤手指的风险。高于头顶25英尺的供/回风口温度的精确测量就象在手边测量一样容易。HE-155k红外测温仪有激光瞄准，便于识别目标区域。有了它你的工作变的轻松多了。

出红外线。红外温度传感器通过红外探测器将物体辐射的功率信号转换成电信号后，成像装置的输出信号就可以完全一一对应地模拟扫描物体表面温度的空间分布，经电子系统处理，传至显示屏上，得到与物体表面热分布相应的热像图。运用这一方法，便能实现对目标进行远距离热状态图像成像和测温并进行分析判断。

2.传感器在机械制造中的应用 篇二

关键词：无线传感器,工程机械,全路面起重机,PLC控制器

0前言

目前工程机械产品逐步向智能化、信息化发展, 产品对控制系统的精度、可靠性要求越来越高, 比如大吨位设备需要实现对吊钩状态监控、移动钢丝绳的拉力检测等, 如图1所示, 由于起升过程中吊钩或者钢丝绳处于运动状态, 有线传感器的使用将受到限制。另外, 随着工程机械电控系统越来越复杂, 臂头部分以及副臂部分的电气检测元件越来越多, 由于起重机主要控制中心 (即整车控制器) 多安装在转台或操纵室, 因此臂头部分和副臂部分有大量的电线需要连接到转台, 对于伸缩臂型起重机, 目前多是通过电缆卷筒或拖链装置进行电缆的伸缩, 如图2所示。对于大吨位起重机设备, 电缆卷筒体积很大, 可能会造成整车超宽的问题。因此引入无线传感器技术, 能够可靠方便地检测移动部件的信息, 减少线缆的使用, 必将有良好的应用前景。

1 无线传感器系统介绍

科技发展的脚步越来越快, 而作为信息获取最重要和最基本的技术——传感器技术, 也得到了极大的发展。传感器信息获取技术已经从过去的单一化渐渐向集成化、微型化和网络化方向发展。传感器的输出信号形式从最初的电阻型到电压或电流型到目前使用广泛的CAN总线型。目前, 无线传感器系统已经引起了世界许多国家的军事部门、工业界和学术界的广泛关注, 被广泛应用于军事、国家安全、环境监测等领域。

无线传感器是一种通过无线方式实现对被测量信号转换为电信号的传感器。目前无线传感器在工程机械上的应用还未广泛推广, 但国外一些公司针对工程机械已相继推出了无线传感器产品。芬兰VTI公司针对移动机械推出了MEMS无线倾角传感器, 适用于各种工业调平、倾斜测量以及工程机械的安全控制, 传感器供电电池可通过太阳能充电, 终端使用4～20 mA电流输出[1]。德国赫思曼美国公司针对移动设备开发出了系列无线传感器产品, 如图3、图4所示, 包括无线风速仪、无线角度传感器、无线高度限位开关和无线拉力传感器, 传感器供电系统使用碱性或锂电池, 可保证正常使用12个月。此外, 系列无线传感器可共用一个接收器, 接收器与PLC控制器相连, 连接方式可采用CAN总线, 也可采用模拟量信号传输, 无线传输距离可达300 m。

2 无线传感器系统关键技术

无线传感器系统主要由传感模块、无线传输模块、无线接收模块三大部分组成。如图5所示。

传感模块与传统有线传感器类似, 包括信号采集和信号处理单元。无线传输模块包括信号调制模块, 射频发射芯片以及天线三个部分, 无线传输模块的性能在很大程度上决定了无线通信系统的性能, 直接影响无线传感器的传输距离和抗干扰能力。此外在无线传输单元中一个很重要的硬件就是天线, 天线是在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。凡是通过电磁波来传递信息的, 都依靠天线进行工作。通过天线接收到射频信号, 信号解调模块将采集到的射频信号进行收发判断, 并将判断为正确的信号进行相应的放大、校正, 最终以电信号输出[2]。

3 无线传感器技术在全路面起重机上的应用

大型全路面起重机起重量大时, 需要对吊钩进行实时监控, 吊载工作时吊钩倾斜将会造成卷扬受力不均, 这样容易发生安全事故, 对于吊载大吨位超大吨位物体存在严重的安全隐患。由于起升下落过程中, 吊钩处于上下运动状态, 故无法采用有线传感器进行检测。

针对吊钩状态监控, 可采用无线传感器方案, 如图6所示, 在吊钩处安装无线角度传感器, 通过无线角度传感器实时检测吊钩连接板倾斜角度。控制系统框图如图7所示, 无线传感器接收装置与起重机PLC控制器的输入端相连, 通讯方式可采用CAN总线, 也可通过4～20 mA电流信号。PLC的输出端连接电磁阀, 通过控制电磁阀的开度控制起升卷扬转速。

起重机进行工作前, 首先通过无线传感器反馈的倾斜角度进行初始调平, 保证吊载前吊钩处于水平状态。吊载过程中, 通过无线传感器实时检测吊钩连接板的倾斜角度, 当倾斜角度达到一定值时, PLC通过输出电磁阀电流控制执行机构的输出, 直至无线传感器输出角度达到设定值。

1.吊钩滑轮组2.连接板3.吊钩4.无线角度传感器

采用在吊钩处安装无线倾角传感器的方式来进行吊钩状态监控, 该方案安装方便, 无需考虑由于吊臂伸缩或卷扬起升过程中电缆的布线问题, 通过试验, 该方法能够较好地满足吊钩状态监控的使用要求。

4 结论

尽管无线传感器技术在工程机械领域某些方面已有应用, 但由于工作环境和作业工况的特殊性、复杂性, 离实际工程中全方位、大面积的推广使用, 尚有相当的距离。在这一过程中, 还有许多工作要做, 在一些关键问题和理论方面还需要深入研究。然而, 无论怎样, 在我国进行无线传感器技术在工程机械中的运用, 是十分重要而又有现实意义的, 也是今后工程机械行业和装备的发展方向之一。

参考文献

[1]曾小辉, 曾建航, 尚君怡.无线倾角传感器设计与实现[J].微计算机与信息, 2008 (24) :247-249.

[2]杨陈锐, 黄宗益, 徐鸣谦.GPRS无线通讯在工程机械的应用[J].工程机械, 2005 (5) :6-9.

3.传感器在汽车中的应用 篇三

关键词: 汽车 传感器 汽车电子 控制系统

现代汽车正朝着高档智能化、电子信息自动化的机电一体化产品方向发展,汽车传感器作为汽车电子控制系统的关键部件,是现代汽车发展的主导与核心,尤其伴随着汽车电子技术的飞速发展,低成本、智能、集成多功能的微型新型传感器将逐步取代传统的传感器,成为现代“电子汽车”发展的助推剂。

汽车传感器作为汽车电子控制系统的信息源,是汽车电子控制系统的关键部件,已在汽车设计与制造的发展中起主要角色作用。这一作用随着汽车功能,如稳定性控制、安全性控制和电子油门控制等技术领域研究内容的增多而愈来愈大。

目前,一般汽车装配有几十到近百个传感器,高级豪华汽车更是有大约几百乃至上千个传感器。而且随着汽车制造业的发展,一辆普通轿车安装的传感器数量和种类都将越来越繁多。这些形形色色的传感器坚守于汽车的各个关键部位,承担起汽车自身检测和诊断的重要责任,将汽车时时刻刻的温度、压力、速度及湿度等信息传达到汽车的神经中枢即中央控制系统中,从而将汽车故障消于未形,因此,有人形象地将传感器形容为汽车的敏感神经未梢。

当前,常用的汽车传感器主要表现在发动机控制系统、底盘控制系统、车身控制系统和导航系统中。它的应用大大提高了汽车电子化的程度,增加了汽车驾驶的安全系数。其作用就是对汽车温度、压力、位置、转速、加速度和振动等各种信息进行实时、准确的测量和控制。常用的有温度传感器、压力传感器、位置和转速传感器、加速度传感器、距离传感器 、陀螺仪和车速传感器、方向盘转角传感器等。

一、汽车发动机控制用传感器

发动机的电子控制一直被认为是MEMS技术在汽车中的主要应用于领域之一。发动机控制系统用传感器是整个汽车传感器的核心,种类很多,包括温度传感器、压力传感器、位置和转速传感器、流量传感器、气体浓度传感器和爆震传感器等。这些传感器向发动机的电子控制单元(ECU)提供发动机的工作状况信息,供电子控制单元(ECU)对发动机工作状况进行精确控制,以提高发动机的动力性、降低油耗、减少废气排放和进行故障检测。由于其工作在发动机振动、汽油蒸气、污泥和泥水等恶劣环境中,因此它们耐恶劣环境技术指标要高于一般的传感器。对于它们的性能指标要求最关键的是测量精度与可靠性。

1.温度传感器

汽车用温度传感器主要用于检测发动机温度、吸入气体温度、冷却温度、燃油温度、机油温度以及催化温度等。温度传感器有热敏电阻式、线绕电阻式和热电偶电阻式三种主要类型。这三种类型传感器各有特点,其应用场合也略有区别。热敏电阻式温度传感器灵敏度高、响应特性较好,但线性差、适应温度较低;线绕电阻式温度传感器的精度高,但响应特性差;热偶电阻式温度传感器的精度高,灵敏度高,响应特性较好,但线性差,测量温度范围宽,需要配合放大器和冷端处理一起使用。

2.压力传感器

是汽车中用得最多的传感器,主要检测进气歧管绝对压力、气囊贮气压力、传动系统流体压力、注入燃料压力、发动机油压力、制动器油压力、轮胎压力、空气过滤系统的流体压力等。车用压力传感器目前已有若干种,应用较多的有电容式、压敏电阻式、差动变压器式、声表面波式。电容式压力传感器主要用于检测负压、液压、气压,测量范围为20kPa～100kPa,具有输入能量高,动态响应特性好、环境适应性好等特点;压敏电阻式压力传感器的性能则受温度影响较大,需要另设温度补偿电路,但适应于大批量生产;差动变压器式压力传感器有较大的输出,易于数字输出,但抗干扰性差;声表面波式压力传感器具有体积小、质量轻、功耗低、可靠性高、灵敏度高、分辨力高、数字输出等特点,能在高温下稳定地工作,常用于汽车吸气阀压力检测,是一种较为理想的传感器。

3.流量传感器

主要用于发动机空气流量和燃料流量的测量,多为空气流量传感器。进气量是燃油喷射量计算的基本参数之一,其主要功能表现在感知并检测发动机的空气流量大小,并转换成电信号传输给发动机的电子控制单元,从而控制喷油器的喷油量,以得到较准确的空燃比。实际应用的有卡门旋涡式、叶片式、热线式。卡门式无可动部件、反应灵敏、精度较高;热线式易受吸入气体脉动影响,且易断丝;燃料流量传感器用于判定燃油消耗量,主要有水车式、球循环式。

4.位置和转速传感器

汽车使用的位置和转速传感器主要用于检测发动机曲轴转角、发动机转速、节气门的开度、车速等。在使用过程中有敏感车轮旋转的、也有敏感动力传动轴转动的,还有敏感差速从动轴转动的,其目的是为点火时刻和喷油时刻提供参考点信号,同时,提供发动机转速信号。目前,曲轴位置与转速传感器主要有交流发电机式、磁阻式、霍尔效应式、簧片开关式、光学式、半导体磁性晶体管式等,其测量范围为0°～360°,精度优于±0.5°,测弯曲角达±1°。

5.气体浓度传感器

气体浓度传感器主要用于检测车体内气体和废气排放。其中,最主要的是氧传感器。它被安装在排气管内,测量排气管中的含氧量,确定发动机的实际空燃比与理论值的偏差,向微机控制装置发出反馈信号,调节可燃混合气的浓度,使空燃比接近于理论值,从而提高经济性,降低排气污染。实际应用的是氧化锆和氧化钛传感器。

6.爆震传感器

爆震传感器是一种振动加速度传感器,其特点表现在结构牢固、紧凑、测量灵敏感度高等。爆震传感器用于检测发动机的振动,通过调整点火提前角控制和避免发动机发生爆震。使用时将此类传感器安装在发动机气缸上,可装一只或多只。传感器的敏感元件为压电晶体,或磁致伸缩式或压电式。磁致伸缩式爆震传感器的使用温度为-40℃～125℃,频率范围为5kHz～10kHz;压电式爆震传感器在中心频率5.417kHZ处,其灵敏度可达200mV/gn,在振幅为0.1～10gn范围内具有良好线性度。为了最大限度地发挥发动机功率而不产生爆燃,点火提前角应控制在爆燃产生的临界值,当发动机爆震时,发动机振动通过传感器内的质块传递到晶体上。压电晶体由于受质块振动产生的压力,在两个极面上产生电压,把振动转化为电压信号输出,并传给电子控制单元。检测爆震有检测气缸压力、发动机机体振动和燃烧噪声等三种方法。

7.节气门位置传感器

节气门位置传感器安装在节气门上,其功能是将发动机节气门的开度信号转变成电信号,并传递给电子控制单元,用以感知发动机的负荷大小和加减速工况。最常用的是可变电阻式节气门位置传感器。该传感器是一种典型的节气门传感器,主要由一个线形变位器和一个怠速触点两部分组成。电阻变位器用陶瓷薄膜电阻制成,滑动触点用复位弹簧控制,与节气门同轴转动。工作时,线形变位器的触点在电阻体上滑动,根据变化的电阻值,可以测得与节气门开度成正比的线性输出电压信号。根据输出电压值,电子控制单元可获知节气门的开度和开度变化率,从而精确判断发动机的运行工况,提高控制精度和效果。怠速信号滑动触点是常开触点,只有在节气门全闭时才闭合,产生怠速触点信号,主要用于怠速控制、断油控制及点火提前角的修正。

二、底盘控制用传感器

底盘控制用传感器是指分布在变速器控制系统、悬架控制系统、动力转向系统、制动防抱制动系统中的传感器。这些传感器尽管在不同系统中作用不同,但工作原理与发动机中传感器是相同的。而且,随着汽车电子控制系统集成化程度的提高和CAN-BUS技术的广泛应用,同一传感器不仅可以给发动机控制系统提供信号,也可为底盘控制系统提供信号。

1.变速器控制传感器

多用于电控自动变速器的控制。它是根据车速传感器、加速度传感器、发动机负荷传感器、发动机转速传感器、水温传感器、油温传感器检测所获得的信息经处理使电控装置控制换档点和液力变矩器锁止,实现最大动力和最大燃油经济性。

2.悬架系统控制传感器

主要有车速传感器、节气门开度传感器、加速度传感器、车身高度传感器、方向向盘转角传感器等。根据检测到的信息自动调整车高,抑制车辆姿势的变化等,实现对车辆舒适性、操纵稳定性和行车稳定性的控制。

3.动力转向系统传感器

它是根据车速传感器、发动机转速传感器、转矩传感器、油压传感器等使动力转向电控系统实现转向操纵轻便,提高响应特性,减少发动机损耗,增大输出功率,节省燃油等。

4.制动防抱死传感器

它是根据轮速传感器、车速传感器检测车轮转速,在各车轮的滑移率为20%时控制制动油压、改善制动性能,确保车辆的操纵性和稳定性。

5.胎压监测传感器

胎压监测系统是在每一个轮框内安装微型压力传感器来测量轮胎的气压,并通过无线发射器将信息传到驾驶前方的监视器上。轮胎压力太低时,系统会自动发出警报,提醒驾驶员及时处理。这样不但可以确保汽车在行驶中的安全,还能保护胎面,延长轮胎使用寿命并达到省油的目的。

三、车身控制用传感器

车身控制用传感器的主要目的是提高汽车安全性、可靠性和舒适性。此类传感器有应用于自动空调系统中的多种温度传感器、湿度传感器、风量传感器、日照传感器等;应用于安全气囊系统中的加速度传感器;应用于门锁控制中的车速传感器;应用于亮度自控中的光传感器;应用于倒车控制中的超声波传感器或激光传感器;应用于保持车距的距离传感器;应用于消除驾驶员盲区的图像传感器;应用于死角报警系统中超声波传感器、图像传感器等。由于其工作条件不象发动机和底盘那么恶劣,一般工业用传感器稍加改进就可以应用。

随着汽车工业与电子工业的不断发展,现代汽车上传感器作为不可缺少的配件,已成为汽车电子产品市场中最有需求力的产品。有人说“没有传感器技术就没有现代汽车”。汽车电子化程度越发达、自动化程度越高,对传感器依赖性就越大,也因此将为汽车用户提供更好的性能和更高的安全性。

参考文献:

1.齐志鹏.汽车传感器和执行器的原理与检修.人民邮电出版社,2002

2.邹长庚,赵琳.现代汽车电子控制系统.北京理工大学出版社,2006

4.传感器在机械制造中的应用 篇四

电化学气体传感器在烟气监测中的应用

随着电力、石化和煤化工项目的`迅速发展,烟气排放越来越受到人们的广泛关注.而烟气的监测是通过电化学气体传感器的测量实现的.科学地使用和维护电化学传感器,可有效地延长传感器的寿命,保证其测量结果的准确性.对于控制排放指标,实现节能减排起着非常重要的作用.

作 者：史晓军 作者单位：大唐国际阜新煤制气有限公司,辽宁阜新,123000刊 名：中国仪器仪表英文刊名：CHINA INSTRUMENTATION年，卷(期)：2009“”(6)分类号：X8关键词：分析仪 气体传感器 维护 测量 精度

5.传感器在机械制造中的应用 篇五

红外传感器在无人机姿态平衡系统中的应用

为简化小型无人机内环控制的复杂程度,提出了使用红外温度传感器设计小型无人机平衡系统,以此替代传统的MEMS等惯性元件实现无人机内环控制的思路.介绍了红外平衡系统的.原理、组成和整体结构;通过论述TS105-3型红外温度传感器的功能参数和内部结构,以及处理器在数据采集和控制量输出等方面的设计,介绍了该系统的硬件组成和工作原理,以及小型无人机姿态平衡系统在软件功能规划等方面的具体设计,并给出了软件流程图.

作 者：张鹏翼 罗卫兵 楼超英 ZHANG Peng-yi LUO Wei-bing LOU Chao-ying 作者单位：武警工程学院,西安,710086刊 名：电光与控制 ISTIC PKU英文刊名：ELECTRONICS OPTICS & CONTROL年，卷(期)：14(6)分类号：V324关键词：无人机 红外温度传感器 脉宽调制 STC12C5410AD 姿态平衡系统

6.传感器在检测系统中的应用 篇六

随着现代测量、控制与自动化技术的发展, 传感器技术越来越受到人们的重视, 应用越来越普遍。凡是应用到传感器的地方, 必然伴随着相应的检测系统。尤其是在机电一体化产品中, 传感器及其检测系统不仅是一个必不可少的组成部分, 而且已成为机与电有机结合的一个重要纽带。

一、传感器的研究现状与发展

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出信号的器件或装置, 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———传感技术将日益发展, 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技术, 传感器及其系统生产已成为重要的新兴行业。

二、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。

1. 机器人用传感器

工业机器人之所以能够准确操作, 是因为它能够通过各种传感器来准确感知自身、操作对象及作业环境的状态, 包括其自身状态信息的获取通过内部传感器 (位置、位移、速度、加速度等) 来完成, 操作对象与外部环境的感知通过外部传感器来实现, 这个过程非常重要, 足以为机器人控制提供反馈信息。

2. 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目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, 主要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。它们多数以工件加工质量控制为目标。20世纪80年代以来, 工件识别和工件安装位姿监视要求也提到日程上来。粗略地讲, 工序识别是为辨识所执行的加工工序是否是工 (零) 件加工要求的工序;工件识别是辨识送入机床待加工的工件或者毛坯是否是要求加工的工件或毛坯, 同时还要求辨识工件安装的位姿是否是工艺规程要求的位姿。此外, 还可以利用工件识别和工件安装监视传感待加工毛坯或工件的加工裕量和表面缺陷。完成这些识别与监视将采用或开发许多传感器, 如基于TV或CCD的机器视觉传感器、激光表面粗糙度传感系统等。

(3) 刀具与砂轮的检测传感。切削与磨削过程是重要的材料切除过程。刀具与砂轮磨损到一定限度 (按磨钝标准判定) 或出现破损 (破损、崩刃、烧伤、塑变或卷刀的总称) , 使它们失去切/磨削能力或无法保证加工精度和加工表面完整性时, 称为刀具/砂轮失效。工业统计证明, 刀具失效是引起机床故障停机的首要因素, 由其引起的停机时间占NC类机床的总停机时间的1/5—1/3。此外, 它还可能引发设备或人身安全事故, 甚至是重大事故。

3. 汽车自动控制系统中的传感技术

随着传感器技术和其它新技术的应用, 现代化汽车工业进入了全新时期。汽车的机电一体化要求用自动控制系统取代纯机械式控制部件, 这不仅仅体现在发动机上, 为更全面地改善汽车性能, 增加人性化服务功能, 降低油耗, 减少排气污染, 提高行驶安全性、可靠性、操作方便和舒适性, 先进的检测和控制技术已扩大到汽车全身。在其所有重点控制系统中, 必不可少地使用曲轴位置传感器、吸气及冷却水温度传感器、压力传感器、气敏传感器等各种传感器。

三、检测技术的发展与展望

检测技术有力地促进了科学技术和生产的发展, 而科学技术和生产的现代化, 不仅对检测技术提出了更高的要求, 也为检测技术提供了丰富的物质手段和技术条件, 从而促进其不断发展。目前, 检测技术的发展趋势可从以下四个方面进行综述。

1. 扩大测量范围

科学技术的发展要求检测量的范围不断扩大。为了满足超低温技术开发的需要, 利用超导体的约瑟夫逊效应已开发出能检测-200℃超低温传感器, 利用热电偶测温最高可达3000℃, 辐射温度传感器原理上最高可测105℃, 这是高温检测的新课题。

2. 测量精度及可靠性

科学技术的发展对检测精度的要求也越来越高。仍以温度检测为例, 一般实用温度计的测温精度为± (0.4—4) ℃, 标准铂电阻温度计的精度可达±0.01℃。人体各部位的温度分布构成温度场, 病变时其变化量最小, 需要用精度为± (10-3—10-2) ℃的温度计才能检测出来。在用于测量微生物的传感器中, 则需要能分辨出小于10-3℃温差的热敏元件。

随着人类探求自然奥秘的范围不断扩大, 检测环境变得越来越复杂, 对检测可靠性的要求越来越高。例如科学探测卫星里装有探测太空的各种参量的检测装置, 不仅要求体积小、省电, 而且要求具有极高的可靠性和工作寿命, 需在极低温和强辐射下保持正常工作。

3. 开发检测的新领域与新技术

随着人类活动领域的扩大, 检测对象也在扩大。目前, 检测技术向宏观世界和微观世界发展。

开发无接触式检测技术取代接触式检测有着重要的意义。现已开发的无接触式检测技术有光、磁、超声波、同位素和微波等, 但目前无接触式检测传感器尚存在检测精度不高和品类不多等问题, 人们正在研究利用新的原理和方法开发新型的无接触式传感器。

在大规模集成电路技术和微型计算机技术的支持下, 传感器的发展出现了“多样、新型、集成、智能”的趋势。

(1) 新型:其含义有三个方面。采用新型敏感材料、新原理、新效应或新工艺。 (1) 利用原有的物理和化学效应, 根据被测物理量的要求, 巧妙地运用于传感技术。如谐振传感器近年来已广泛用于温度、湿度、气体和力等参数的测量。 (2) 利用集成技术和计算机技术开发的新型传感器。

(2) 集成化:其含义也有三个方面。 (1) 将众多单体敏感元件集成在同一衬底上构成二维图像的敏感元件, 主要用于光和图像传感器领域。例如作为工业视觉, 电荷耦合器件 (CCED) 和MOS摄像元件就是典型的例子。 (2) 把传感器与放大、运算及温度补偿等环节集成在一个基片上, 如集成压力传感器就是将硅膜片、压阻电桥、放大器和温度补偿电阻集成为一个器件, 称为“热敏晶闸管器件”。 (3) 将两种或两种以上敏感元件集成在一起, 称为多功能传感器。如用Mg Cr2O4—Ti O2陶瓷做成的湿—气敏元器件。

(3) 智能化:由检测系统固体化和智能化的构成及发展过程可知, 固体化和智能化的结果, 逐渐模糊了检测系统和传感器的界限, 智能化传感器本身就是智能化检测系统, 从而开创了“材料、器件、电路、仪表”一体化的新途径。

摘要：文章概述了传感器研究现状与发展, 探讨了传感器在机电一体化产品中的应用, 并分析了检测技术的发展与展望。

关键词：检测系统,机电一体化系统,传感器技术

参考文献

[1]韩连英, 王晓红.光纤传感器在机械设备检测中的应用[J].光机电信息, 2006.

[2]张开逊.现代传感技术在信息科学中的地位[J].工业计量, 2006.

7.磁阻式传感器在EPS中的应用 篇七

关键词:非接触式; 磁阻; 扭矩; 转角

中图分类号:U462 文章标识码:A 文章编号:1005-2550(2012)02-0000-00

引言

EPS的英文全称是Electronic Power Steering,它利用电动机产生的动力协助驾车者进行动力转向。其基本工作原理是:不转向时,电动机不工作;当转向时,扭矩传感器将检测到的作用于转向盘上的扭矩信号传送给ECU,ECU同时接收车速传感器传来的车速信号,ECU对输入信号进行处理后,向电动机发出指令,电动机据此输出与之相应大小及方向的扭矩以产生助力,从而实现助力转向的实时控制。传统的电动助力转向器的扭矩传感器大都采用接触式方式,并且只能检测转向的扭矩,并不能检测转向角度,并且因为其接触式测量方式,传感器的寿命和磨损后的测量精度都会下降,从而影响整个转向系统的性能[1]。我们设计的新型的非接触式传感器,利用磁阻效应的原理,实现了非接触测量,并且能够同时测量扭矩和角度及其方向。因为非接触测量,传感器的寿命也大大延长,并且其测量精度也不会因为接触测量的磨损而有所降低[2]。

1磁阻式传感器的原理

利用基于磁阻芯片KMT36H的非接触式测量系统结构框图如图1所示。由被测部件,磁阻传感器,信号预处理系统,单片机系统、上位机显示系统组成[3]。其中磁阻传感器包括角度传感器和扭矩传感器,它们的核心芯片为KMT36H。

1.1磁阻传感器的角度测量原理

半导体材料根据外部磁场方向和大小的变化而相应改变阻抗的特性称为磁阻效应。当半导体材料的外部磁场达到其饱和磁场强度,其阻抗的改变只和磁场的方向有关。KMT36H就是根据此原理来测量角度和扭矩的。如下图2所示,将传感器和永磁铁按图示位置安装[4]。此时要求永磁铁的磁场强度大于传感器的饱和磁场强度,当永磁铁在传感器的上方旋转或者平行移动时,传感器内部的三路电桥但是由于此芯片只能实现0°到180°的测量范围,而EPS的角度测量范围远远超过此量程,所以一块芯片是无法满足EPS的功能需求的。所采用的装置如图4所示。该装置为转向轴上套一个大齿轮,同时大齿轮上啮合两个小齿轮,并且两个小齿轮的齿数相差1。两个小齿轮随大齿轮旋转,由于两小齿轮的齿数不一致,所以根据两个小齿轮转过的相位差即可算的大齿轮转过的绝对角度。

1.2磁阻传感器的扭矩测量原理

测量转向系统所受的扭矩,可以从测量转向系统在扭矩的作用下产生的弹性变形出发,测量被测量件的输入端和输出端之间的相对夹角,从而计算系统被施加的扭矩。

磁场的方向在磁铁的两极改变的方向为180°。因为芯片相对磁铁的运动位移很小,可以近似为直线。当磁阻芯片测量的磁场角度变化时,利用磁铁的磁极距和芯片和磁铁的旋转半径,可以就算得出输入轴部件和输出轴部件的相对转角为[5]:

2角度传感器和扭矩传感器结构的设计

基于以上测量的基本原理,对角度传感器和扭矩传感器的结构作了以下设计。

2.1角度传感器的结构设计

根据KMT36H的测量原理图,将该原理电路图制成双面PCB电路板,其中一面主要布置2个KMT36H,另一面为测量电路所需的其他电器元件。并设计大齿轮和随动的2个小齿轮。这里的齿轮几乎不传递力矩,只起传动作用,所以采用塑料浇铸成型即可。图5即为根据上述原理制作的实物装置。

2.2扭杆弹簧的设计

扭杆弹簧的设计如图6。其工作直杆部分为实心圆柱直杆。保证扭杆输入端在外加力矩的作用下,两连接端面之间的偏转角不超过±5°,采用等效长度方法确定其长度,两端采用花键连接。材料选用45钢。

2.3扭矩传感器的结构设计

扭矩传感器的结构设计图如图7所示。图8为其效果图。如图8装置所示,输入轴部件1与扭杆是通过花键连接固定在一起的,输出轴部件5与扭杆之间是通过另一个花键连接固定。从外观看输入轴和输出轴并没有直接连接在一起,但内部却通过扭杆相连接。转角传感器2与输入轴1连接固定在一起,可以计算绝对的转角。托盘a和输出轴部件1通过过盈配合连接在一起,托盘b和输出轴部件4通过过盈配合连接在一起。磁铁安装在托盘a,磁阻传感器组件6(如图8所示)安装在托盘b上。当在输入轴1加载扭矩,磁铁7和磁阻传感器组件6之间有相对转动,可以测得相对转角,利用相对转角进而可以计算出转矩。

在0到5N·m范围内,以每0.5N·m为步进单位进行测量,测量结果如表2所示。

4结论

由表1和表2的测量结果显示,磁阻传感器在角度和扭矩时的测量精度能够达到一般装车要求,且经过多次试验测试,所得数据在处理后其线性度并无大的变化,传感器的重复性很好,传感器总体性能能够很好地满足EPS系统要求。

参考文献:

[1]裴锦华,李明.汽车转向系统力矩波动的匹配研究.汽车科技,第3期,2010.5

[2] Ichiro Tokunaga ,Hirofumi Okumura ,Yuichi Shonai ,oshio Ogawa .Development of the Noncontact steering Angle Sensor using a Giant Magnetoresistive Element. SAE 2007-01-0395.

[3]贺贵芳,李瑞霞,刘杰. 汽车与工程机械用传感器。人民交通出版社,2002.4

[4]梁长垠。 磁阻式传感器在角度测量中的应用. 传感器技术,2005年第24卷第4期

8.传感器在机械制造中的应用 篇八

ADXL103加速度传感器在汽车安全技术中的应用

详细介绍了ADXL103加速度传感器的性能和工作原理,研究了其在汽车安全技术中的应用及参数确定,并给出了部分硬件电路.

作 者：张晓玉  作者单位：河南交通职业技术学院,郑州,450005 刊 名：晋城职业技术学院学报 英文刊名：JOURNAL OF JINCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY 年，卷(期)： 3(1) 分类号：U468 关键词：ADXL103   加速度传感器   汽车安全  

9.传感器在机械制造中的应用 篇九

将Axyz/MTM工业测量系统用于3维测量车传感器的位置检测,实时获取测量点的3维坐标数据,利用其丰富的软件功能方便地进行坐标系转换和数据的`分析.检测结果表明,该系统单点测量中误差达±0.15 mm,完全满足高精度的测量要求.

作 者：刘尚国 郑文华 孙佳龙 徐文锦 LIU Shang-guo ZHENG Wen-hua SUN Jia-long XU Wen-jin 作者单位：刘尚国,郑文华,孙佳龙,LIU Shang-guo,ZHENG Wen-hua,SUN Jia-long(山东科技大学,地球科学与工程学院,山东,青岛,266510)

徐文锦,XU Wen-jin(安徽地质测绘技术院,安徽,合肥,230022)

10.传感器在机械制造中的应用 篇十

关键词 新型传感器；汽车技术；应用

中图分类号 TP212.9 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)021-0184-01

1 新型传感器的种类划分

汽车中的传感器可以应用在汽车显示系统和汽车电子控制系统，新型传感器也主要用于这两个大系统中。新型传感器包含了许多的测量物理数据的传感器和测量化学数据的传感器。新型传感器能够让汽车驾驶者掌握汽车的各个部件和各个系统的工况，做到对汽车的状态有个整体的了解。新型传感器在汽车上按照所在的控制系统划分，可分为发动机系统传感器、底盘控制系统传感器和多功能显示系统传感器。按照新型传感器的制造材料划分，包括精细陶瓷传感器、半导体传感器、光导纤维传感器和高分子薄膜传感器。除此之外，新型传感器的划分还可以根据传感器的构成原理进行划分，比如：可以划分为结构型传感器、韧性传感器以及复合型传感器。在实际使用和研究中，我们通常按照新型传感器所在的控制系统来进行划分。

2 新型传感器在汽车技术中的应用

新型传感器在汽车上应用的种类多数量大，应用于汽车的不同的控制系统中，下面我们就重点介绍新型传感器在汽车发动机控制系统、汽车监视控制和自我诊断系统以及汽车安全控制系统等控制系统中的应用。

新型传感器在汽车发动机控制系统中的应用形式为：测量温度参数的新型传感器；测量压力参数的新型传感器；测量流量的新型传感器；测量位置和转速的新型传感器；测量气体浓度的新型传感器；测量爆震参数的新型传感器；测量节气门位置的新型传感器。

2.1 测量温度参数的新型传感器

汽车的温度参数主要包括下列温度数据：发动机的温度、发动机进气的温度、发动机冷却水的温度、燃料的燃烧温度和催化剂在发生催化反应时候的温度。在新型温度传感器中，按照使用场合和传感器自身的特点，又分为热敏电阻类型传感器、热偶电阻类型的传感器和缠绕线圈式电阻类型传感器。应用了新型传感器之后，对发动机器的各项温度状况有了全面的测量和控制。

2.2 测量压力参数的新型传感器

汽车的压力参数是需要测量的主要技术参数之一，原有的传感器由于自身的限制，未实现对全部压力参数的监视和测量。新型传感器应用后，具有小型化和精确度高的优点，实现了对全部压力参数的监视和测量。新型传感器主要监视和测量传动系统的流体压力参数、燃油的注入压力参数、机油压力参数、发动机空气进入管道的压力参数等。目前提供新型汽车压力传感器的厂家主要有摩托罗拉、西门子和德州仪器等公司和厂家。新型传感器的主要优势就是实现了对汽车全部压力参数的监视和测量。

2.3 测量流量的新型传感器

新型传感器主要可以实现对发动机进气流量和燃油流量数据的监视和测量。发动机进气流量的大小决定了燃油是否能够充分燃烧。发动机的进气量要与燃油喷射量相互匹配，才能实现燃油的充分燃烧，提高汽车的经济性。应用了新型传感器后，发动机进气量与燃油流量实现了平衡。

2.4 测量位置和转速的新型传感器

应用新型传感器测量位置和转速的时候，可以对曲轴转角、发动机的转动速度、节气门的开度大小以及汽车速度等进行测量。测量的结果作为确定点火时刻和喷油时间的依据。目前测量位置转速的新型传感器主要有交流发电机式的新型传感器、磁阻式的新型传感器、光学式的新型传感器等等。

2.5 测量气体浓度的新型传感器

新型传感器主要对汽车的车体内气体和排放气体进行监视和测量。在新型气体传感器中，最重要的是新型氧气传感器。新型氧气传感器主要对汽车尾气中的氧气量进行测量，将氧气量数据回传给电脑控制系统，最终由电脑控制系统对数据进行分析计算，调整空气和燃油的注入比例。新型传感器的作用是可以为喷油量的修正提供参考数据。

2.6 测量爆震参数的新型传感器

测量爆震的新型传感器，主要可以测量汽车发动机的震动状况，并对点火时刻调整，从而避免发动机出现爆震现象。汽车发动机的爆震是有害的，长时间的爆震会对发动机造成损害。因此对爆震数据进行监视和测量十分重要。新型传感器的应用，极大的减小了爆震的发生，避免了爆震对发动机的损害。

2.7 测量节气门位置的新型传感器

新型节气门传感器一般都安装在节气门的位置上，它的作用是测量发动机节气门的开度大小，并将数据传给电脑控制系统，用来分析发动机的载荷大小和发动机的工作状况。测量节气门的位置可以为电脑控制系统提供发动机的运行状态信息，为电脑控制系统对节气门的调节提供依据。

在汽车的监视控制和自我诊断系统中，新型传感器主要用在胎压监测、汽车冷却系统和刹车系统方面。胎压监测的作用是防止汽车在行驶中由于轮胎压力瞬时变化而发生爆胎事故，应用了新型传感器之后，改善了胎压监测的精确度，有效的防止了爆胎现象的发生，保护了驾驶者的安全。

新型传感器在汽车的安全控制系统中的形式主要分为：微型加速度新型传感器和表面微型机械陀螺新型传感器。微型加速度新型传感器主要用于汽车的安全气囊系统，用来对气囊内部的气体压力进行实时监视和测量，保证气囊能在碰撞时第一时间弹射，保证人的安全。微型机械陀螺新型传感器主要用于汽车卫星定位系统中，提升车辆的实用性和科技含量。

3 新型传感器的未来发展方向

由于汽车技术飞速发展，为了实现汽车多功能性和安全环保的特性，新型传感器成为了汽车技术的一个重要组成部分。新型传感器的应用，提升了汽车的整体性能。新型传感器改变了传统传感器的体积大、成本高的缺点，具有微型化、低成本的特点。未来汽车技术的发展方向是安全、绿色环保、高性能，这些功能的实现离不开新型传感器的技术支持。新型传感器在汽车技术领域目前得到广泛的应用，成为了汽车技术的一个重要发展手段。未来的新型传感器正向着体积微型化、功能多样化、系统集成化和系统智能化的方向发展。新型传感器的发明，为汽车技术带来一场划时代的革命，必将引领汽车技术进入发展的新纪元。应用了新型传感器的汽车，在未来不但可以为人们提供代步出行服务，还能为人们提供安全环保的交通工具，使人们享受汽车发展而带来的科技成果。新型传感器的诞生是汽车技术发展的需要，是汽车技术发展的必然，新型传感器应用在汽车技术中后，不但提升了整个汽车的性能，并且减少了故障的发生，对汽车发展有着重要的意义。

参考文献

[1]郁有文,常健,程继红.传感器原理及工程应用[M].西安:西安电子科技大学,2008.

[2]宋年秀,张俊祥,刘超.汽车传感器原理与检测200问[M].太原:太原理工大学,2009.

11.传感器在电子皮带秤中的应用 篇十一

关键词：电子皮带秤,称量传感器,测速传感器

0 引言

皮带输送机广泛地应用于矿山、冶金、码头和化工等行业, 对于散状的固态原料 (如矿石、水泥、煤粉) 进行自动输送, 特别适合于高温、高空和有害环境下作业。例如, 水泥厂粉磨车间的熟料配料系统就是依靠调节皮带输送机的速度来控制水泥磨的进料量, 完成对各种熟料的配比。

1 电子皮带秤的工作原理

电子皮带秤是一种用于测量和控制皮带输送机的速度和物料流量的实时控制器, 其工艺过程如图1所示。

电子皮带秤定量给料的原理是, 物料通过皮带秤秤台时, 称量传感器将重量信号转换为电信号并传送给称重显示控制仪。称重显示控制仪不断检测秤架上物料的流量并与仪表内的设定值进行比较, 得到实际流量与设定值之间的偏差值经过仪表内软件一系列复杂的运算后, 称重显示控制仪输出PID电流信号到调速执行设备 (如变频器) 。调节皮带或给料设备的速度, 改变下料或出料量的大小使之与设定值趋于一致, 从而实现定量给料的目的。

电子皮带秤计量物料流量的信息传输过程为:皮带上运动物料的重量由称量传感器测量, 并输出对应的电信号;皮带运行速度由速度传感器测量, 并输出对应的电信号;称重显示控制采集上述两种信息, 运算并输出对应的电信号。

常见的运算方法有积分法和累加法。所谓积分法简单的讲就是某个瞬时测得的皮带单位长度上的物料质量P (t) 与此时测得的皮带速度值v (t) 的乘积在时间长度T上的积分。累加法是指当皮带输送机运行时, 每隔一段固定长度就对物料质量测量一次。

从称量原理可知, 电子皮带秤所测量物料的瞬时流量的数据采集主要采用两种传感器:即称量传感器与测速传感器。称量传感器是测量承载器上物料的负荷值P (t) / (kg/m) , 测速传感器是测量皮带速度值v (t) / (m/s) 。

2 称量传感器

皮带上的物料 (包括皮带重量) 是通过称量托辊传递给秤架, 再将力传递给称量传感器的。称量传感器的结构形式有电阻应变式、压磁式、差动变压器式、电容式、压电式等。电阻应变式称量传感器因制作简单、工艺成熟、精确度高 (最高精确度目前可做到非线性、重复性、滞后指标优于0.01%) , 一直占据90%以上的称量传感器市场份额, 国内市场几乎是电阻应变式称量传感器的一统天下。电阻应变式传感器的原理是用应变片直接测量弹性元件的应变, 实现间接测量压力。这种方法弹性元件变形极小, 可以测量高频率变化的压力。

应变式传感器的应变元件实际是一个测力应变筒, 被测压力经膜片转换成相应大小的力, 再传给应变筒。应变筒受压缩变形, 沿轴向贴的应变片受压阻值变小, 沿周向贴的应变片受拉阻值增大, 组成应变电桥即可得到输出电压值, 从而测出压力值的大小。应变式传感器的结构如图2所示。

称量传感器测量原理采用全桥电路 (图3) , 其中输出电压USC=U×ΔR1/R1。全桥电路中的R1、R2、R3、R4阻值均相等。ΔR1为应变片测力时变化的阻值, 它反映了所测压力的大小与输出电压Usc的关系 (成正比) 。设计中使用全桥电路的目的在于:当R1=R2=R3=R4时, 电桥电压灵敏度最高, 并消除了非线性误差, 也起到了补偿作用。

3 测速传感器

电子皮带秤上所用测速传感器目前主要有磁阻脉冲式、光电脉冲式两类, 模拟式测速发电机式测速传感器早已不再使用, 取而代之的是上述两种输出脉冲信号的数字式测速传感器。

a) 磁阻脉冲式测速传感器:磁阻脉冲式测速传感器中, 线圈和磁铁部分都是静止的, 与被测件连接, 而运动的部分是用导磁材料制成的, 当转动件转动时, 改变了磁路的磁阻, 因而改变了贯通线圈的磁通, 在线圈中产生了感生电势。磁阻脉冲式测速传感器从结构上看有开磁路和闭磁路两种。在一个П型永久磁铁上装有两个相互串联的感应线圈, 滚轮与皮带直接摩擦旋转并带动等分齿轮旋转。当等分齿轮的凸起部分与磁极相对时, 回路磁通最大, 当等分齿轮的凹陷部分与磁极相对时, 回路磁通最小, 感应线圈上便感应随磁通变化的感应电压。感应电压变化的频率f与皮带速度v成正比。这种测速传感器结构简单, 但输出信号幅度小。当皮带运行时, 通过摩擦使滚轮旋转, 并带动转子磁杯转动, 转子磁杯及定子磁杯相对安装, 其圆周端面上都均匀地铣出多个齿槽。当两个磁杯的凸齿相对时, 磁通最大, 当两个磁杯的凸凹齿相对时, 磁通最小, 从而在线圈中感应出随磁通而变化的感应电压。

磁阻测速传感器结构较复杂, 但密封性能好, 输出信号幅值大。磁阻脉冲式测速传感器用于高转速测量时, 因磁路磁滞影响, 使线圈中感应电压太小而不易测量。

b) 光电脉冲式测速传感器:光电脉冲式测速传感器 (如图4) 由装在输入轴4上的开孔圆盘3、光源5、光敏元件1以及缝隙板2等组成, 输入轴与被测轴相连接。当圆盘转到某一位置时, 由光源发射的光通过开孔圆盘上的孔照射到光敏元件上, 使光敏元件感光, 产生一个电信号。开孔盘上开有一定数量的小孔, 当开孔盘转动一周, 光敏元件感光的次数与盘的开孔数相等, 因此产生相应数量的电脉冲信号。圆盘上的孔可以是1个或多个, 取决于设备要求的脉冲数。

4 常见问题的处理方法

a) 电子皮带秤开启正常, 电脑显示停止, 无流量。应重点检查速度传感器及其线路, 在不确定之前, 可以将速度信号的给定方式由实测改为内给, 若正常则说明速度信号异常, 检查或更换速度传感器。

b) 电子皮带秤的零点值过高, 称量不准。出现这种情况, 应首先检查秤架是否有问题, 比如秤架上是否压有重物, 秤架的螺栓是否有松动倾斜等。确认秤架没有问题, 然后检查称重传感器, 在空秤时测量各个传感器的输出信号, 如果输出信号相差过大, 则说明有传感器损坏, 确定后更换称重传感器。

c) 当皮带机停止运行时, 由于皮带上有剩余物料或皮带不均匀皮重造成显示仪表仍在缓慢跳字, 造成不运物料而积算器仍不断累积。处理办法:1) 将小信号切除值 (物料瞬时流量低于此值, 积算器不再累积) 适当抬高;2) 将皮带输送机电气运行触点接入显示仪表的供电回路, 当皮带输送机停止运行时, 显示仪表的电源也就断开了。

5 结论

测速传感器与称量传感器的的测量精确度和稳定性决定着电子皮带秤的测量性能, 目前称量传感器的精确度普遍提高到万分之几, 而测速传感器的精确度大多在千分之几, 所以提高测速传感器精确度是提高电子皮带秤系统精确度有效的途径之一。

在电子皮带秤使用过程中, 涉及传感器的问题不少, 当我们较为透彻了解各种传感器的工作原理、信号类别及与显示仪表的关系后, 就有可能根据现场情况灵活应用, 以满足生产现场各种要求。

参考文献

[1]方原柏.电子皮带秤的原理及应用[M].北京:冶金工业出版社, 1994.

[2]孙传友, 等, 现代检测技术及仪表[M].北京:高等教育出版社, 2006.

12.传感器在机械制造中的应用 篇十二

1、高科技在机械制造工艺中应用前景

目前自动化技术和激光技术在机械制造工艺中的应用，已经为机械制造领域带来了巨大的优势，只要坚持正确的发展路径，就能利用自动化技术和激光技术为机械制造领域带来更大的繁荣。

(1)自动化技术的应用前景

自动化技术的一个大的发展方向是：提高自动化技术的柔性，建立对各种不同形状加工对象实现程序化灵活加工控制的柔性加工系统。柔性制造技术是指在计算机、软件以及数据库的支持下，结合自动化技术、信息技术和制作加工技术，将产品采购、设计、制造、销售、管理等过程统一控制的技术。围绕着提高自动化技术的柔性，一方面要逐步完善自动化制造加工生产线，提高每一加工工序的自动化控制精度，完善生产数据库为建立柔性的自动化控制系统做好基础准备;另一方面，要研发并使用功能丰富的自动化设备，逐步淘汰功能单一的自动化设备，这是企业降低成本，减小设备占地面积、提高机械加工自动化程度的必然要求。

(2)激光技术的应用前景

激光技术作为重要的.高科技之一，已逐步进入人们的生活中，尤其在机械制造领域得到了广泛的应用。激光加工是激光技术最重要的应用之一，目前已开发出20多种激光加工技术，如激光快速成型、激光切割、激光焊接、激光打孔、激光热处理等。激光技术的一个发展趋势是：提高激光的精确性和稳定性，降低激光系统的成本，以增强激光技术应用的广泛性;另一个发展趋势是：激光技术会逐步走向与自动化控制的融合。将激光技术应用于自动化控制系统中，是提高机械加工能力与提高机械加工自动化程度的客观要求。

2.结语

13.传感器在机械制造中的应用 篇十三

摘要: 介绍了机械故障中应用的各种人工智能诊断方法及理论, 包括专家系统、人工神经网络等, 根据二者在机械故障诊断中的应用情况分析了它们的优缺点, 并以专家系统在汽车故障诊断中的应用为例, 阐述了专家系统在实际应用中存在的问题。

关键词: 机械故障诊断;人工智能;专家系统;神经网络

中图分类号: TP206

3文献标识码: A

文章编号: 1001-006X(2006)02-0023-02 Artificial Intelligence Applied in Machinery Fault DiagnosisLiMeihua, Han Daming, Lu Huaimin(Northeast Forestry University, Harbin 150040)Abstract: The methods and theories of artificial intelligence diagnosis applied in machinery fault diagnosis of each system are reviewed, including ex pert system and artificial neural network.Based on the actual application of the two methods, the advantages and disadvantages of each system are analyzed.Taking the application of expert system in automobile fault diagnosis as an example, the existing problems of ex pert system are clarified in the paper.Key words: machinery fault diagnosis;artificial intelligence;expert system;neural network 收稿日期: 2005-03-14 第一作者简介: 李美华(1981-), 黑龙江省呼兰人, 女, 硕士研究生, 研究方向: 汽车维修理论与诊断技术。前 言

机械故障诊断是识别机器或机组运行状态的科学, 它研究的是机器或机组运行状态的变化在诊断信息中的反映, 其研究内容包括对机器运行现状的识别诊断、对其运行过程的监测以及对其运行发展趋势的预测3 个方面。就其诊断方法而言, 人工智能的研究成果为机械故障诊断注入了新的活力, 如专家系统、人工神经网络、分形几何等, 但这些新的理论和技术成果大多有待完善。最近有人探索人工神经网络与传统的专家系统结合起来, 建造神经网络专家系统。研究表明新型的专家系统能较好克服传统的专家系统和人工神经网络在各自独立 的缺陷而具有许多优势。人工智能在机械故障诊断中的应用 21专家系统在机械故障诊断中的应用

专家系统也称专家咨询系统, 顾名思义, 专家系统就是能像人类专家一样解决困难、复杂的实际问题的计算机(软件)系统。一个专家系统主要由知识库、推理机、数据库和人机接口等4 个基本部分组成, 其中知识库和推理机是专家系统的核心组件。知识库用于存放推理所需要的规则等信息, 是专家领域知识的集合。推理机的作用是根据所采集到的现场信息, 应用知识库中的知识对设备所处状态进行推理判断, 给出设备有否故障或故障部位等信息。数据库用于存放推理过程中的所需和所产生的各种信息,人机接口则是人与专家系统打交道的桥梁和窗口, 是人机信息的交接点。一个实用的机械设备故障诊断专家系统一般还包括解释程序和知识获取程序, 其中, 解释程序负责回答用户所提出的各种问题,包括与系统运行有关的问题和与系统运行无关的、关于系统自身的一些问题。解释程序是实现系统透明性的主要部件。知识获取程序负责管理知识库中的知识, 包括根据需要修改、删添知识及由此引起的一切必要的改动, 维护知识库的一致性和完整性。知识获取程序使领域专家可以修改知识库而不必了解知识库中知识的表示方法和组织结构等细节问题, 从而大大提高了系统的可扩充性。

22人工神经网络在机械故障诊断中的应用人工神经网络简称神经网络,是在生物神经学研究成果的基础上提出的人工智能概念, 是对人脑神经组织结构和行为的模拟。就机械故障诊断而言, 神经网络使用来自机器不同状态的振动信号,通过特征选择,找出对于故障反映最敏感的特征信号作为神经网络的输入向量, 建立故障模式训练样本集,对网络进行训练;当网络训练完毕, 对于每一个新输入的状态信息, 网络将迅速给出分类结果。23神经网络故障诊断系统和专家系统故障诊断

系统的融合基于神经网络的故障诊断系统和基于专家系统的故障诊断系统可以相互转化。在专家系统故障诊断系统中, 知识是通过规则的方式来表达的, 而在神经网络故障诊断系统中, 知识是通过对样本的反复学习并在此过程中不断调整网络连接权值, 从而使网络误差收敛到全局最小点后储存在这些连接权值中。所以, 要实现由基于专家系统的故障诊断技 术向神经网络故障诊断技术过渡的关键是将规则转化为学习样本, 具体步骤为:

统计在规则表述中诊断对象可能出现的故障征兆与故障原因数目, 分析诊断知识结构, 确定神经网络的输入、输出神经元数目及其网络层次结构;

将专家系统知识库的规则提取出来, 形成神经网络的学习样本;

对神经网络样本学习, 获取各自的连接权值, 形成神经网络故障诊断系统。由神经网络故障诊断到专家系统故障诊断的关键问题是在现有的连接权值中提取规则, 具体步骤为:

已知学习样本时, 可以直接将每一个学习样本转化为一条规则;

未知样本只知道连接权值时, 这种情况很复杂, 一般是通过特殊的算法从网络的输入和输出中提取规则;如果是模糊神经网络, 问题就简单了, 即可以直接从网络 中提取。专家系统在汽车故障诊断中的应用

汽车作为一种特殊的机械, 以汽车故障诊断专家系统为例。汽车故障诊断专家系统的开发, 自20 世纪80 年代以来, 可分为雏型期、改进期和发展期3 个阶段。20 世纪70 年代后期至80 年代初期, 为了适应对计算机应用不断增加的现实, 在汽车维修行业中首先开发的就是诊断咨询系统。1986 年, 美国通用汽车公司和福特汽车公司分别推出了称之为CAMS 和SBDS 的故障诊断咨询系统。1986 年,日本丰田汽车公司的维修、信息及技术部门联合开发了

维修技术咨询系统, 1987 年8 月开始用于丰田发动机集中电子控制系统T CCS 的诊断。作为系统信息流, 对维修企业遇到难度较大的车辆故障诊断与维修问题时, 专业技术人员在预制的问诊表上填入有关事项, 并电传到丰田汽车公司维修总部。维修总部的有关人员以此为基础, 把信息输入到维修技术咨询系统,并由专家系统的维修程序提出诊断结果和维修方案。现场技术人员以此为基础进行维修工作并将结果反馈到总部, 以进一步提高系统的诊断精度。进入20 世纪90 年代, 开始出现了专家系统工具的研究。这种专家系统工具具有知识获取支援功能的专用编辑器, 不需要智能语言, 从而解决了过去存在的知识库效率低的缺点。汽车诊断专家系统的功能与特点, 概括地说就是由计算机存储的专家知识, 按照需要可以调用, 即使初学者也能近似地如专家一样进行故障诊断。基于专家系统的故障诊断方法, 在实际应用中存在问题如下:

知识获取的瓶颈问题;知识难以维护;

知识应用面窄;诊断能力弱;不适应模糊问题。应用神经网络技术可以弥补解决传统专家系统在应用中遇到的问题。

(1)对于专家系统的脆弱性, 即知识和经验不全面, 遇到没解决过的问题就无能为力。而利用神经网络的自学习功能, 不断丰富知识库内容,可解决知识更新的问题。

(2)对于专家系统知识获取困难这一瓶颈问题, 利用神经网络的高效性和方便的自学习功能, 只需用领域专家解决问题的实例来训练神经网络, 使在同样的输入条件下, 神经网络便能获得与专家给出的解答尽可能接近的输出。(3)推理中的匹配冲突,组合爆炸及无穷递归使传统专家系统推理速度慢、效率低。这主要是由于专家系统采用串行方式、推理方法简单和控制策略不灵活。而神经网络的知识推理通过神经元之间的作用实现, 总体上, 神经网络的推理是并行的、速度快。4

结

论

随着人工智能的不断发展, 各个领域对人工智能的要求也越来越高。传统的专家系统有它自身的缺点, 神经网络也有其局限性, 正因为如此在机械故障诊断中, 目前将神经网络和专家系统相结合,建造所谓的神经网络专家系统。理论分析与应用实践表明, 神经网络专家系统结合了两者的优点而克服了各自的缺点, 表现出强大的生命力。参考文献