【摘要】隨著現(xiàn)代市場經(jīng)濟以及人們的日常生產(chǎn)生活對產(chǎn)品自動化、智能化等的要求，使傳感器技術(shù)應(yīng)運而生，并迅速廣泛的涉及到工農(nóng)軍等各個領(lǐng)域。在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用與開發(fā)都隸屬現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展項目，自動控制系統(tǒng)中傳感器技術(shù)的應(yīng)用占主要地位，作用尤為突出，發(fā)展?jié)摿o可厚非，它使工業(yè)生產(chǎn)從勞動密集型轉(zhuǎn)換為智能技術(shù)型，本文通過對傳感器技術(shù)的認(rèn)識，來了解傳感器技術(shù)在自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢。

【關(guān)鍵詞】傳感器技術(shù)；自動控制；應(yīng)用；發(fā)展

前言

隨著人們運用科學(xué)技術(shù)對未知領(lǐng)域和空間的探索，信息的種類及信息間的傳遞方式的多樣化，要求信息處理的速度愈來愈快，信息處理的能力也要愈來愈強，從而使傳感器信息采集技術(shù)在工業(yè)自動控制系統(tǒng)中應(yīng)用頗為廣泛。在自動控制系統(tǒng)中傳感器技術(shù)相當(dāng)于自動控制系統(tǒng)的“皮膚”，其作用極其重要，能精準(zhǔn)并迅速的感受到不同的環(huán)境、操作對象所傳遞的相關(guān)信息，為有效的控制自動控制系統(tǒng)以精、細、準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)運行提供了必不可少的條件。

一、認(rèn)識傳感器技術(shù)

傳感器是一種探測和感受并傳遞外界的溫度、光亮、煙霧濃度和濕度等各種信號的裝置。它是通過一些敏感性元件來感受被檢測的非電信號的物理量，再通過轉(zhuǎn)換元件把被檢測的非電信號物理量轉(zhuǎn)換成方便并適于傳輸和測量的電信號物理量。這種信號間的轉(zhuǎn)換是運用了生物、化學(xué)以及物理等學(xué)科現(xiàn)象和效應(yīng)進行的各種能量形式的相互轉(zhuǎn)換。傳感器技術(shù)是一種不僅包含了傳感器的物理量之間的轉(zhuǎn)換、所用材料的選擇、結(jié)構(gòu)與外形的設(shè)計以及開發(fā)和應(yīng)用等多方面的全面性技術(shù)，而且還是多種先進學(xué)科之間進行交叉、融合而形成的綜合性的高新前沿技術(shù)。傳感器技術(shù)是采集現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)以及人們?nèi)粘Ｉ钪械母鞣矫嫘畔⒌闹饕椒ê头绞?，對提高人們的生活水平、科學(xué)研究的進步和生產(chǎn)技術(shù)的研發(fā)有著不可替代的決定性作用。傳感器技術(shù)的先進與否直接影響科學(xué)和國民經(jīng)濟發(fā)展。

二、傳感器在自控系統(tǒng)中的應(yīng)用

自動控制在現(xiàn)代化產(chǎn)品生產(chǎn)中應(yīng)用極為廣泛，傳感器又在自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用非常普遍，因此自動化生產(chǎn)中傳感器的應(yīng)用遍布各個環(huán)節(jié)。

1、在工業(yè)機械手中的應(yīng)用

在電子行業(yè)，電路板的印制以及電子電路的焊接是一個較為繁瑣的過程，為了保證其精準(zhǔn)精細的特點，目前多采用機械手來運作，它通過各種傳感器獲得相關(guān)信息，對所需操作的元件的位置、大小以及電路路線等得以確定，可以做到自動、精準(zhǔn)、無誤的完成各項工作，減少了人工操作的勞動強度和誤差。

2、在AGV自動控制送貨車中的應(yīng)用

在AGV自動送貨車中采用超聲波測距傳感器來判斷建筑物內(nèi)人和物體所在位置，運用紅外線色彩傳感器來控制小車的運動軌跡并識別小車的位置，采用條形碼傳感器進行貨物識別，已達到自動運送貨的目的。

3、在機械加工過程的應(yīng)用

目前機械加工都是采用數(shù)控機床來操作，數(shù)控機床的運行主要是采用傳感器技術(shù)來檢測驅(qū)動系統(tǒng)、軸承系統(tǒng)以及回轉(zhuǎn)系統(tǒng)和摩擦溫度監(jiān)測與控制等。按照給出的切削加工指令指示控制機床運行，利用傳感器檢測出影響刀具與工件相對位移的因素，例如機床的位置、速度以及變形、振動等，并通過傳感器監(jiān)測工件加工過程的狀態(tài)，根據(jù)傳感器的檢測結(jié)果來調(diào)整工件的加工條件，保證加工精準(zhǔn)度。工件加工完畢后，還要利用傳感器技術(shù)對其進行質(zhì)量檢測，以確保工件在以后應(yīng)用中的可靠性。

4、在車業(yè)自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

隨著時代的發(fā)展，傳感器技術(shù)的應(yīng)用使汽車行業(yè)的出現(xiàn)了前所未有的新面貌。汽車的純機械式控制部件由自動控制系統(tǒng)所取代，增強人性化服務(wù)功能，全面地改善了汽車的相關(guān)性能，降低油耗量，減少汽車尾氣的排放量。在汽車中把位置、溫度、壓力、氣敏等各種傳感器運用在所有的重點控制系統(tǒng)中，使汽車全身都運用了先進的檢測和控制技術(shù)，從而做到了操作起來更方便、舒適，行駛的過程中更安全、可靠。

5、在機器人控制中的應(yīng)用

隨著高科技術(shù)的發(fā)展，機器人的相關(guān)研究與機器人在現(xiàn)代化生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，是高科技術(shù)自動化和智能化的綜合性表現(xiàn)。科研工作人員采用傳感器技術(shù)，在機器人與人類的相應(yīng)部位上安裝了與人類相似的感觸、視覺和運動協(xié)調(diào)等相關(guān)功能的觸覺、視覺、力覺以及超聲波等多種傳感器，從而使機器人具備了智能探測發(fā)現(xiàn)工作對象并可以對其進行處理加工的能力，提高了智能機器人感知能力和應(yīng)急反應(yīng)能力，可以代替人工更靈活、更妥善地完成一些具有危險性的和難度較大的復(fù)雜的工作。

三、傳感器技術(shù)發(fā)展趨勢

現(xiàn)代化產(chǎn)品的生產(chǎn)可實現(xiàn)自動化控制的關(guān)鍵是在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中運用了傳感器技術(shù)。傳感器技術(shù)說是這是現(xiàn)代化發(fā)展的重要技術(shù)之一，其發(fā)展水平越高，自動化系統(tǒng)的功能就越強大?，F(xiàn)在人們對傳感器技術(shù)的應(yīng)用比較廣泛，不管是生產(chǎn)還是生活中傳感器技術(shù)的應(yīng)用隨處可見，人們對其的重視程度也日趨高漲，因此傳感器的研發(fā)也就成為了高科技術(shù)研究目前最為火熱的話題。

1、新材料的研發(fā)

隨著材料工程的發(fā)展，傳感器種類的多樣化，使傳感器的材料不僅僅限于半導(dǎo)體和陶瓷材料，而是向著高科技材料光導(dǎo)纖維和超導(dǎo)材料的方向進軍，目前納米材料等新式材料應(yīng)用給傳感器技術(shù)注入了新的血液，同時也使傳感器具備了新的功能和外形結(jié)構(gòu)，為人工智能材料開辟出了新天地。

2、多功能一體的研發(fā)

也稱為多功能集成，在同一時間多個被測參數(shù)可以由一個傳感器同時檢測出來。例如可以同時檢測出Na+，K+和H+等離子的多離子傳感器，常用于水質(zhì)的檢測，以及可以檢測物體所受壓力和物體所處環(huán)境的溫度兩個參數(shù)的硅壓阻式復(fù)合傳感器。

3、集成化的研發(fā)

隨著精細化加工技術(shù)在各個行業(yè)、各個領(lǐng)域產(chǎn)品中的應(yīng)用，集成化技術(shù)也成了傳感器技術(shù)發(fā)展的一個重要方向，促使傳感器產(chǎn)品達到質(zhì)量高性能化和體積小型化。集成壓力傳感器就是把受壓力變化是電阻值隨之變化的壓敏電阻、電橋電路和可以放大電壓的電壓放大器電路以及溫度補償電路集成在一個芯片上。集成傳感器的功能單一、誤差較小、價格便宜、反應(yīng)速度快、微型體積、功耗較低以及外圍電路簡單等特點適宜于異地遠距離操作。

4、智能化的研發(fā)

智能化傳感器是將采用集成化技術(shù)的傳感器與微型處理器兩者有機結(jié)合起來，形成具有檢測和處理信息功能的傳感器?，F(xiàn)在，智能化傳感器發(fā)展空間頗為廣闊，把它與人工智能相結(jié)合，可以對所檢測到的信息進行分散處理，可以降低制造傳感器所需要的成本。由于智能化傳感器具有高精準(zhǔn)度的信息采集、檢測和編程自動化等多樣化功能，因此未來傳感技術(shù)研發(fā)智能化將是重中之重。

5、微精細化的研發(fā)

在順應(yīng)現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展的要求下，傳感器在生產(chǎn)和生活中加工技術(shù)的微精細化的地位越來越凸顯。伴隨著集成技術(shù)在電路工藝的應(yīng)用，微機械精細加工技術(shù)應(yīng)運而生，它是把離子、電子、激光等光束和化學(xué)刻蝕工藝運用到微型電子元器件加工上的專業(yè)性技術(shù)。目前微精細化加工技術(shù)已在傳感器制造工藝中得到了廣泛應(yīng)用。

四、傳感器技術(shù)面臨的桃戰(zhàn)和機遇

現(xiàn)在由于科技發(fā)展的迅猛，使得產(chǎn)品的生產(chǎn)和傳輸系統(tǒng)越來越復(fù)雜繁瑣。單純的自動控制系統(tǒng)已不能滿足現(xiàn)代化發(fā)展所應(yīng)具備的條件，主要體現(xiàn)在攝取信息的方式跟不上科技的發(fā)展以及傳感器本身存在智能化和網(wǎng)絡(luò)化等方面技術(shù)落后上，這兩個方面的原因使自動控制系統(tǒng)的發(fā)展呈現(xiàn)出步步維艱、難以突破的尷尬局面。由此可以看出傳感器技術(shù)的重要性，也表明傳感器技術(shù)的前行的道路存在的極大阻力，有著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

新型技術(shù)的開發(fā)，帶來新一輪的技術(shù)革命，全球開始步入信息化時代。在這個以信息傳遞為重要通訊的時代中，能可靠并準(zhǔn)確無誤的傳遞信息的技術(shù)是最為重要的，然而人們的生產(chǎn)和生活領(lǐng)域離不開傳感器技術(shù)，它是獲取和傳遞不同信息的重要途徑和手段。在現(xiàn)代化自動控制系統(tǒng)的生產(chǎn)過程中的很多環(huán)節(jié)都要運用傳感器來監(jiān)視、檢測和控制各種參數(shù)，已達到高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量的設(shè)備運行和產(chǎn)品生產(chǎn)。由此可見，高優(yōu)質(zhì)的傳感器是現(xiàn)代化生產(chǎn)的基礎(chǔ)，傳感器技術(shù)推動著社會的進步和經(jīng)濟的發(fā)展，是現(xiàn)代化科學(xué)發(fā)展的一項核心技術(shù)。高科技術(shù)的發(fā)展同樣推動傳感器技術(shù)加速發(fā)展，因此在未來傳感器技術(shù)將會踩在高科技術(shù)的肩膀上馳騁。

五、結(jié)束語

傳感器技術(shù)在自動控制系統(tǒng)中應(yīng)用主要體現(xiàn)在信息的傳遞方面，它使系統(tǒng)中信息間的傳遞和能量間的轉(zhuǎn)換更加方便、快捷，促使系統(tǒng)各個組成部分順應(yīng)自然的相互聯(lián)系在一起，從而形成一套完備的整體系統(tǒng)。隨著自動控制理論推進著自動控制系統(tǒng)的前行，傳感器技術(shù)在自動控制系統(tǒng)而變尤為重要；同時由于現(xiàn)代化產(chǎn)品高品質(zhì)、高精準(zhǔn)度的迅速發(fā)展，也要求傳感器技術(shù)的研究步伐也越來越快。時代在進步，社會在發(fā)展，傳感器技術(shù)將會融合更多學(xué)科技術(shù)，達到更高的技能水準(zhǔn)，從而帶動各行各業(yè)迅猛發(fā)展，是現(xiàn)代化科學(xué)發(fā)展必不可少的一項技術(shù)。

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作者簡介

周方方，女，山東濟寧人，學(xué)士學(xué)位，濟寧市技師學(xué)院助理講師，研究方向：電氣工程及其自動化專業(yè).