現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展加速了不同學(xué)科的交叉與滲透，引領(lǐng)了工程領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步與革新，機(jī)電軟一體化技術(shù)的進(jìn)步與廣泛應(yīng)用使得現(xiàn)代化的機(jī)械設(shè)備幾乎都是機(jī)電一體化的產(chǎn)品，典型的應(yīng)用有數(shù)控機(jī)床、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人等。代表著未來(lái)制造業(yè)技術(shù)水平的“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略必然會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)機(jī)電軟一體化技術(shù)的快速發(fā)展。

  機(jī)電一體化技術(shù)是將機(jī)械工程技術(shù)、可編程序控制器技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)、傳感器與檢測(cè)技術(shù)、接口技術(shù)、信號(hào)變換技術(shù)、人工智能技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、可靠性技術(shù)等進(jìn)行有機(jī)結(jié)合并綜合應(yīng)用到實(shí)際工程項(xiàng)目中去的復(fù)合技術(shù)。

  2.1 傳感器

  傳感器是現(xiàn)代信息技術(shù)(傳感器技術(shù)→信息采集，通信技術(shù)→信息傳輸，計(jì)算機(jī)技術(shù)→信息處理)的三大支柱(傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù))之一，傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)在控制系統(tǒng)中起著“感官”、“神經(jīng)”和“大腦”的作用。傳感器是現(xiàn)代測(cè)量與自動(dòng)控制系統(tǒng)的首要部件，是信息的源頭，沒(méi)有傳感器對(duì)原始信息進(jìn)行精確、可靠的捕獲和轉(zhuǎn)換，一切測(cè)量與控制就無(wú)從談起，可以說(shuō)，現(xiàn)代化的工程項(xiàng)目和控制系統(tǒng)離不開各式各樣的傳感器。

  2.1.1 傳感器的基本概念

  1.傳感器的定義與結(jié)構(gòu)組成

  傳感器是一種檢測(cè)器件或裝置，能夠感受被測(cè)量量，并能將感受到的信息按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)。

  傳感器的定義包含的意思①傳感器是測(cè)量裝置，能完成檢測(cè)任務(wù)②它的輸入是某一種可被測(cè)量的物理量、化學(xué)量、生物量等③它的輸出是某種物理信號(hào)，這種信號(hào)應(yīng)便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理、顯示，多為電信號(hào)，也可能是氣壓、光強(qiáng)等物理信號(hào)④輸出與輸入之間有確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，且能達(dá)到一定的精度。

  傳感器通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。傳感器的敏感元件是指能直接感受和響應(yīng)被測(cè)量量的單元，傳感器的轉(zhuǎn)換元件是指將敏感元件的感受或者響應(yīng)轉(zhuǎn)換成適于傳輸和測(cè)量的電信號(hào)的單元。信號(hào)調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換電路的作用是把轉(zhuǎn)換元件輸出的弱信號(hào)轉(zhuǎn)換為便于顯示、記錄、處理和控制的電信號(hào)(通常為電壓或電流)。由于不同種類的傳感器的檢測(cè)原理不同，因此，傳感器輸出的電信號(hào)也有多種形式。例如連續(xù)信號(hào)與離散信號(hào)周期性信號(hào)與非周期性信號(hào)電壓、電流、頻率信號(hào)等。

  傳感器的結(jié)構(gòu)組成如圖2.1所示。

  圖2.1 傳感器的結(jié)構(gòu)組成