第三章现代检测技术的应用汇编.pptx

第三章 现代检测技术的应用 教材： 《机电一体化概论 第2版》冯细香 主编 机电一体化系统的组成 第一节 机械本体 第二节 检测及传感器 第三节 控制器及工控机 第四节 执行机构 第五节 接口及接口技术 上一章知识回顾 机电一体化系统的组成要素？ 机械本体的功能有哪些？ 机电一体化设备对机械本体的要求是什么？ 机械本体的发展趋势是什么？ 3.1 什么是传感器 认识传感器 机电一体化系统中的传感器 传感器的组成 传感器的发展简况 传感器的分类 一、认识传感器 传感器技术遍布各行各业、各个领域。如工业生产、科学研究、现代医学领域，现代农业生产、国防科技、家用电器、甚至儿童玩具也少不了传感器。 一、认识传感器 什么是传感器？1.传感器是利用各种物理、化学效应以及生物效应实现非电量到电量转换的装置或器件。2.传感器是一种能将被测量（各种物理量、化学量和生物量等）变换成可以测量的有用信号的一种装置。 从外界获取信息的方式：人———五官（眼、耳、鼻、舌、皮肤）机器——传感器 二、机电一体化系统中的传感器 ASIMO身高1.3米，体重48公斤。它是至2013年最先进的行走机器人。 “阿西莫”不但能跑能走、上下阶梯、“8”字形行走、弯腰，还会踢足球和开瓶倒茶倒水，甚至可以随着音乐翩翩起舞，动作十分灵巧 。 现代啤酒灌装机系统 二、机电一体化系统中的传感器 2.啤酒缸内碳酸气的压力 1.啤酒的温度、流量 3.啤酒缸内的液位高低以及啤酒在易拉罐中的液位高低 波纹管 铂电阻、流量孔板 缸内浮球、超声波探头 控制器 传感器 1、传感器的作用： 一方面，检测各种情况，实现信息采集；另一方面，将收集到的信息汇集到电脑控制器。 传感器就像人的五官，为系统收集信息，没有它，机电一体化系统就成了“瞎子”和“聋子”，就无法进行控制。 二、机电一体化系统中的传感器 2、特点 应用范围广、种类齐全家用电器、医疗仪器、交通运输领域、飞行器、遥感技术、机器人、其他领域 检测到的信号需转换各种检测元件测得的信号多为模拟量，不能直接送入控制器，需将模拟量转换为数字量，也叫做A/D转换。 二、机电一体化系统中的传感器 1 0 A/D 转换器 三、传感器的组成 敏感元件 传感元件 测量元件 被测量 输出信号 感受被测量，并把被测量变成便于变换成电信号的量。 把敏感元件的输出量变换成能被仪表测量的量。 把传感元件的输出信号转换、放大成能用于控制或检测的有用信号。 三、传感器的组成 例：差动变压器式压力传感器 敏感元件 传感元件 测量元件 被测量 输出信号 衔铁 压力P 压力P 三、传感器的组成 差动变压器式压力传感器的组成部分 敏感元件 传感元件 测量元件 被测量 输出信号 压力P 三、传感器的组成 例：电容式压力传感器 敏感元件 传感元件 测量元件 被测量 输出信号 三、传感器的组成 例：带补偿电桥的热电偶（温度传感器） 敏感元件 传感元件 测量元件 被测量 输出信号 三、传感器的组成 例：永磁式直流测速发电机（转速传感器） 敏感元件 传感元件 测量元件 被测量 输出信号 三、传感器的组成 敏感元件 传感元件 测量元件 被测量 输出信号 总结： 完整的传感器具备上面三种功能，但三个功能不一定是完全独立的。不少传感器把其中的两个功能元件或三个功能元件结合在一起。 四、传感器的发展简况 开展基础研究，发现新现象，开发传感器的新材料和新工艺；实现传感器的集成化与智能化。 1.开发新型传感器 2.开发新材料 3.新工艺的采用 4.集成化、多功能化 5.智能化 1.开发新型传感器 ①采用新原理。利用各种效应和定律，研制具有新原理的新型传感器。 ②填补传感器空白。不少系统达不到满意的效果或根本无法设计出来的关键原因在于没有合适的传感器。新的传感器的出现，必然给相关领域带来突破。 ③仿生传感器。利用生物工程学的知识，模仿生物所具有的感觉能力和对化学物质的识别能力，开发各种生物传感器。 四、传感器的发展简况 四、传感器的发展简况 2.开发新材料 传感器材料是传感器技术的重要基础。材料科学的进步，人们可任意控制成分，设计制造出用于各种传感器的功能材料。用复杂材料来制造性能更加良好的传感器是今后的发展方向之一。（1）半导体敏感材料（2）陶瓷材料（3）磁性材料 （4）智能材料 四、传感器的发展简况 3.新工艺的采用 微机械加工技术、微电子加工技术 例如：利用半导体技术制造出压阻式传感器，利用薄膜工艺制造出快速响应的气敏、湿敏传感器，日本横河公司利用各向异性腐蚀技术进行高精度三维加工，在硅片上构成孔、沟棱锥、半球等各种开头，制作出全硅谐振式压力传感器。 四、传感器的发展简况 4.集成化、多功能