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福建电力职业技术学院2015届专科生毕业论文
由图可见，在机电一体化系统中，传感器是必不可少的部分。传感器在机电一体化技术中扮演着不可缺少的角色。机电一体化技术想要发展就离不开传感器技术。传感器等同于系统的感受器官，它能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境的考验，是机电一体化系统达到高水平的保证。现今机电一体化技术中的机器人技术的快速发展也离不开传感器，如果没有传感器那么机器人将寸步难行。传感器其作用相当于系统的感受器官，它能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境的考验，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对象信息精确而可靠的自动检测，那么系统的信息处理、控制决策等功能就无法谈及和实现。
三、常用传感器的类型、特点、结构及用途
3.1电阻式传感器
电阻式传感器是把位移、力、压力、加速度、扭矩等非电物理量转换为电阻值变化的传感器。它主要包括电阻应变式传感器、电位器式传感器和锰铜压阻传感器等。
结构：由电阻元件及电刷(活动触点)两个基本部分组成。电刷相对于电阻元件的运动可以是直线运动、转动和螺旋运动，因而可以将直线位移或角位移转换为与其成一定函数关系的电阻或电压输出。
特点：电阻式传感器具有结构简单、输出精度较高、线性和稳定性好等特点。但是它受环境条件如温度等影响较大，有分辨率不高等不足之处。
用途：电阻式传感器与相应的测量电路组成的测力、测压、称重、测位移、加速度、扭矩等测量仪表是冶金、电力、交通、石化、商业、生物医学和国防等部门进行自动称重、过程检测和实现生产过程自动化不可缺少的工具之一 。
3.2电容式传感器
把被测的机械量，如位移、压力等转换为电容量变化的传感器。容式传感器可分为极距变化型、面积变化型、介质变化型三类。电容式传感器是一种用途极广，很有发展潜力的传感器。
图3电容式传感器的等效电路 成、极间以空气为介质的电容器。
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结构:它的敏感部分就是具有可变参数的电容器。其最常用的形式是由两个平行电极组
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特点：电容器传感器的优点是结构简单,价格便宜，灵敏度高,过载能力强，动态响应特性好和对高温、辐射、强振等恶劣条件的适应性强等。缺点是输出有非线性，寄生电容和分布电容对灵敏度和测量精度的影响较大，以及联接电路较复杂等。
用途：极距变化型一般用来测量微小的线位移或由于力、压力、振动等引起的极距变化。面积变化型一般用于测量角位移或较大的线位移。介质变化型常用于物位测量和各种介质的温度、密度、湿度的测定。
3.3电感式传感器
电感式传感器 ：是利用电磁感应把被测的物理量如位移，压力，流量，振动等转换成线圈的自感系数和互感系数的变化，再由电路转换为电压或电流的变化量输出，实现非电量到电量的转换。电感式传感器种类很多，常见的有自感式，互感式和涡流式三种。
特点： ①无活动触点、可靠度高、寿命长；②分辨率高；③灵敏度高；④线性度高、重复性好；⑤测量范围宽（测量范围大时分辨率低）；⑥无输入时有零位输出电压，引起测量误差；⑦对激励电源的频率和幅值稳定性要求较高；⑧不适用于高频动态测量。
用途：电感式传感器主要用于测量微位移，凡是能转换成位移变换的参数，如压力，力，压差，加速度，振动，应变，流量，厚度，液体等都可以用电感传感器来进行测量。
3.4压电式传感器
是一种自发电式和机电转换式传感器。它的敏感元件由压电材料制成。压电材料受力后面产生电荷。此电荷经电荷放大器和测量电路放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的量输出。
特点：它的优点是频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠和重量轻等。缺点是某些压电材料需要防潮措施，而且输出的直流响应差，需要采用高输入阻抗电路或电荷放大器来克服这一缺陷。配套仪表和低噪声、小电容、高绝缘电阻电缆的出现，使压电传感器的使用更为方便。
用途：压电式传感器用于测量力和能变换为力的非电物理量，如压力、加速度等(见压电式压力传感器、加速度计)。广泛应用于工程力学、生物医学、电声学等技术领域。
四、机电一体化系统中传感器的选择
选择传感器主要考虑传感器的类型、灵敏度、频率响应特性、线性范围、可靠性与稳定性、精度、工作方式等几个方面的因素。
1、传感器类型
为实现对某一参数的测试，可供选用的传感器类型可能会有很多。不同类型的传感器在原理、测量方式、信号输出方式、精度、动态特性等诸多方面有着很大的差异。例如，测试机床主轴的
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振动时，可以选用电容式位移传感器，而用电感式位移传感器则无法满足要求。 2、灵敏度
一般来说，传感器的灵敏度越高越好，因为灵敏度高的传感器所能感受的最小被测参数变化小，当被测参数发生变化时，传感器将会产生较大的输出变化。但应注意：
灵敏度越高，外部干扰、噪声越容易混入。
（1）一般来说，灵敏度越高测量（线性）范围越小。（2）如果被测参数为二维或三维向量，则各测量方向上的单向灵敏度越高越好、交叉灵敏度越低越好。 3、频率响应特性
在被测参数的频带内，所选传感器应能实现近似的不失真测试；与幅频特性对应的灵敏度应尽可能高些，与相频特性对应的响应时间越短越好。物性型传感器的频响特性比结构型传感器要好；非接触式传感器的频响特性比接触式传感器要好。 4、线性范围
任何传感器都有一定线性工作范围。在线性范围内输出与输入成比例关系，线性范围愈宽，则表明传感器的工作量程愈大。传感器工作在线性区域内，是保证测试精度的基本条件。 线性范围一般与灵敏度相互矛盾。 5、可靠性与稳定性
可靠性是指仪器、装置及其它产品在规定的条件下、规定的时间内实现指定功能的能力。传感器的可靠性主要取决于设计、制造及使用时的工作环境条件等因素，特别是受后者的影响很大。稳定性指的是测试装置在长时间工作后或工作条件发生变化后保持其性能不变的能力。稳定性主要有时间稳定性和温度稳定性。稳定性是传感器可靠工作的条件和保证。 6、精度
传感器的精度表示其输出与输入的被测量值的一致程度。传感器是测试系统最前沿的环节，其输出能否真实准确地反映输入的被测量值，将直接影响整个系统的使用性能。选用传感器时，要综合考虑精度的使用要求与经济性。一般在满足精度使用要求的前提下，尽可能选用价廉的传感器。
7、工作方式：（1）接触测量与非接触测量（2）破坏性检验与非破坏性检验（3）在线测试与非在线测试 8、其它
选用传感器时还要兼顾结构简单、体积小、重量轻、价格便宜、易于维护等因素。 据此上述要求我们来讲一下霍尔式传感器，在讲述之前首先我们必须了解其传感器的概念、效应、以及表现形式和应用。
五、机电一体化系统中常用传感器的发展
在当前信息时代，对于传感器的需求日益增多，同时对其性能要求也越来越高。随着计数机辅助设计技术、微机电技术、光纤技术等技术的迅速发展，传感器技术正在向着微型化和智能
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化发展。
5.1传感器的微型化
一方面传感器技术由于受到计算机辅助设计和微电机技术的发展的影响向着微型化发展。传感器必须配有标准的输出模式；而传统的大体积弱功能传感器往往很难满足上述要求，所以它们已逐步被各种不同类型的高性能微型传感器所取代；后者主要由硅材料构成，具有体积小、重量轻、反应快、灵敏度高以及成本低等优点。传感器的微型化已经遍布我们生活的各个方面了。就当前技术发展现状来看，微型传感器已经对大量不同应用领域，如航空、远距离探测、医疗及工业自动化等领域的信号探测系统产生了深远影响；目前开发并进入实用阶段的微型传感器已可以用来测量各种物理量、化学量和生物量，如位移、速度、加速度、压力、应力、应变、声、光、电、磁、离子浓度及生物分子浓度等。
另一方面，敏感光纤技术的发展也促进了传感器的微型化。光纤传感器的工作原理是将光作为信号载体，并通过光纤来传送信号。光纤传感器的有着重量轻、体积小、敏感性高、动态范围大、传送频带宽、易于转向作业等优点。光纤传感器还可以运用于3D表面的无触点测量。近年来，随着半导体激光LD、CCD、CMOS图形传感器等新一代设备的问世，光纤无触点测量技术得到了空前的发展。
图4光纤传感器
5.2传感器的智能化
智能化传感器是20世纪80年代末出现的另外一种涉及多种学科的新型传感器系统。此类传感器系统一经问世即刻受到科研界的普遍重视，尤其在探测器应用领域，如分布式实时探测、网络探测和多信号探测方面一直颇受欢迎，产生的影响较大。智能化传感器是指那
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