張文初

（湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 412001）

1 電子傳感器技術(shù)

電子傳感器技術(shù)綜合了材料、化學(xué)、物理以及微電子等方面的知識和科技成果，已經(jīng)能代表現(xiàn)代科技最高水平。與傳感器有關(guān)的高科技產(chǎn)業(yè)也被世界各國公認為最有發(fā)展前途和市場最為廣闊的產(chǎn)業(yè)。電子傳感器作為現(xiàn)代科技的先鋒產(chǎn)品,已經(jīng)成為人類社會的重要技術(shù)基礎(chǔ)。目前世界上的傳感器種類多達三萬種以上，而且它們在各個行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛和深入。尤其是電子傳感器在信息的采集和處理上，能力日益增強，速度日益加快，為人類進入信息化時代立下汗馬功勞。

作為現(xiàn)代信息技術(shù)的核心之一，電子傳感器技術(shù)必將是世界各國在高科技領(lǐng)域博弈的重要戰(zhàn)場。歐美等發(fā)達國家早在上世紀八十年代左右就已經(jīng)把傳感器技術(shù)列入到了國家重點開發(fā)技術(shù)，到現(xiàn)在也取得了令人矚目的成果.

2 電子傳感器技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展

為了能夠使得電子傳感器在信息捕獲量和處理速度等方面跟得上時代的發(fā)展需要電子傳感器正在向著微型化、智能化和低能耗的方向發(fā)展。隨著我們對電子傳感器的精確度和可靠性的要求不斷增加，傳統(tǒng)的大體積和功能弱的傳感器已經(jīng)被各種高性能的微型傳感器所代替。目前電子傳感器的主要材料由硅組成，它具有重量輕、體積小、靈敏度高和成本低的優(yōu)點，因此新型傳感器被迅速應(yīng)用于航空、工業(yè)自動化以及醫(yī)療等各行業(yè)領(lǐng)域。智能化電子傳感器指的是不僅能夠儲存和處理信息，而且還可以進行邏輯思考以及做出判斷的傳感器系統(tǒng)。這類傳感器主要由主傳感器、輔助傳感器和微型計算機組成，目前智能傳感器已經(jīng)被應(yīng)用于溫度、壓力等方面的測定。

3 電子傳感器的應(yīng)用特點

3.1 數(shù)字化特點

以電子傳感器為核心建立起的生產(chǎn)檢測系統(tǒng)可以很好地滿足對信息的傳送、儲存、處理、記錄以及控制等要求，在生產(chǎn)中可以實現(xiàn)自動監(jiān)測和控制。近年來，以數(shù)據(jù)技術(shù)作為支撐的新型電子傳感器在精確度和靈敏度等方面表現(xiàn)更為出色，應(yīng)用價值更高。

3.2 安全化特點

很多傳統(tǒng)的各種生產(chǎn)流水線并沒有配備專門的或者先進的監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)，這就導(dǎo)致很多制造設(shè)備在使用過程中的很多小故障不能被技術(shù)人員及時發(fā)現(xiàn)和排除，這就往往造成以后大事故的出現(xiàn)。

4 電子傳感器在機械制造中的應(yīng)用情況

4.1 傳感技術(shù)在切削及機床運行過程中的應(yīng)用

將傳感檢測技術(shù)應(yīng)用于切削過程的目的在于優(yōu)化切削過程的精確度、制造成本以及生產(chǎn)效率等等。在切削過程中，需要檢測的指標有切削力的變化情況、切削過程中的顫震情況、切屑的狀態(tài)以及切削刀具和被切工件的接觸情況。其中最重要的幾個傳感參數(shù)包括切削力的變化、切削過程中的震動和點擊的功率變化等等。在機床的運行過程中，需要檢測的指標有軸承與回轉(zhuǎn)系統(tǒng)、驅(qū)動裝置、安全性和溫度的監(jiān)測控制。

4.2 電子傳感技術(shù)在工件加工過程的應(yīng)用

關(guān)于工件的加工過程的傳感檢測這方面的研究相對于機床以及刀具工作過程的傳感檢測來說是起步最早的,因為它直接決定了工件的加工質(zhì)量。從上個世紀八十年代開始，關(guān)于工件的識別和安裝位姿的監(jiān)控系統(tǒng)的需求越來越迫切。簡單來講，工件識別就是辨別被送入機床的工件是否是要求被加工的工件；而工序識別指的是辨別出索要執(zhí)行的加工工序是否是要求的工序；在很多情況下，還要求系統(tǒng)能夠判斷出待加工工件的位姿是否符合工藝規(guī)程的要求；

4.3 電子傳感器在刀具和砂輪檢測上的應(yīng)用

目前在機械制造過程中,切削和磨削依然是最重要的工件加工方法。當?shù)毒吆蜕拜喣p程度超過某一個規(guī)定值（不同場合按照不同的磨鈍標準判定）或出現(xiàn)破損，根據(jù)權(quán)威數(shù)據(jù)顯示，在工業(yè)生產(chǎn)中，引起機床故障停機的第一大因素就是刀具或砂輪失效，它能占到NC類機床總停機時間的20%-35%。

現(xiàn)在的電子傳感檢測系統(tǒng)則很好地解決了這樣的問題，在這里我們以某刀具傳感器的應(yīng)用為例。眾所周知，在切削加工過程中，刀具所受到的負載和多種因素有關(guān)，根據(jù)相關(guān)的在線檢測規(guī)定，考慮以下幾個較大的影響因素：主軸轉(zhuǎn)速、切削深度、進給速度以及加工材料等等，這樣就可以很好地控制這類問題的發(fā)生。而電子傳感器檢測系統(tǒng)可以實時將以上因素的數(shù)據(jù)傳輸給計算機，然后就可以模擬出刀具的負載模型，進而得出刀具的磨損程度和壽命，這樣就可以避免由于刀具失效而導(dǎo)致的各種問題的發(fā)生。

5 電子傳感器在汽車上的應(yīng)用情況

現(xiàn)代汽車工業(yè)已經(jīng)隨著電子傳感器以及其他新技術(shù)的不斷應(yīng)用,進入了全新發(fā)展的時期?，F(xiàn)代的汽車機電一體化要求傳統(tǒng)的機械式控制部件要被自動控制系統(tǒng)所代替，這不僅僅只是表現(xiàn)在汽車發(fā)動機上，還要更加全面徹底地改善汽車的性能，例如：提高行駛的安全性與可靠性、降低油耗、減少排氣污染、操作和各方面服務(wù)更加人性化等等。目前在一輛現(xiàn)代化汽車的全身都已經(jīng)布滿了先進的檢測和控制系統(tǒng)，大約能達到近百只傳感器，而高級的豪華轎車安裝的傳感器數(shù)則可達到數(shù)百個之多。傳感器技術(shù)作為現(xiàn)代工業(yè)控制的支柱產(chǎn)業(yè)，在汽車電子研究中占據(jù)著重要地位，例如:曲軸位置傳感器、壓力傳感器以及溫度傳感器等等。

5.1 車用傳感器的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

汽車制造業(yè)已經(jīng)是傳感器的最大用戶，因為傳感器技術(shù)是促進汽車向高檔化和自動化方向發(fā)展的重要組成部分。由于相對于汽車傳統(tǒng)的機械和電氣技術(shù)來說，汽車傳感技術(shù)的研究起步較晚，所以現(xiàn)在世界上的汽車生產(chǎn)大國都非常注重這方面的研究，對車用傳感器的性能、尺寸和價格也很重視。因此，現(xiàn)在的傳感器市場絕大部分都被德國的西門子、美國的霍尼韋爾等公司占有。

5.2 關(guān)于汽車電子傳感技術(shù)的開發(fā)研究及其類型

從上個世紀九十年代以來,在車用傳感系統(tǒng)中,智能化集成傳感器已經(jīng)被越來越多的研究開發(fā)。這種類型的傳感器可以有效代替電控裝置中的一些器件，使得傳感器在整個汽車的電控系統(tǒng)中成為一個獨立的整體。智能化集成傳感器的開發(fā)研究主要分為三個步驟：一、將薄膜以及厚膜電路安裝在一個小型殼體內(nèi)，制作成一個小型的智能化傳感器；二、開發(fā)具有線性度較高、重復(fù)性好以及價格便宜等優(yōu)點的自校準、自補償能力的智能化傳感器；三、最后開發(fā)出能夠應(yīng)用于汽車電控系統(tǒng)的智能化集成傳感器。

5.2.1 電子傳感器在發(fā)動機上的應(yīng)用

作為整個汽車傳感器的核心，發(fā)動機控制系統(tǒng)包括壓力、溫度、流量、爆震以及位置和轉(zhuǎn)速等多種類型傳感器。這些傳感器將發(fā)動機工作情況出送給電子控制元件（ECU）,使其能對發(fā)動機做出精確控制，以提高它的動力性，同時還可以降低油耗和廢氣排放，實時進行故障檢測。

5.2.2 電子傳感器在車身的應(yīng)用

車身傳感器的主要目的是提高汽車的安全性、可靠性以及舒適性。主要的種類有安全氣囊中的加速度傳感器、倒車控制中的激光傳感器、測量車距的距離傳感器；隨著衛(wèi)星導(dǎo)航和地理信息技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)航傳感器也被應(yīng)用汽車上，

5.2.3 電子傳感器在底盤的應(yīng)用

在汽車底盤上的主要傳感器類型主要有：壓力及旋轉(zhuǎn)位移傳感器、側(cè)路面角速率傳感器、懸架位置傳感器和車輪角位置傳感器等。由于汽車底盤的工作環(huán)境較為惡劣，所以對傳感器的質(zhì)量也提出了更高的要求，它的耐惡劣環(huán)境技術(shù)指標要比普通工業(yè)用傳感器高出一個數(shù)量級，同時測量精度還要能夠保證。

6.結(jié)束語

隨著我們的設(shè)計技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、加工技術(shù)和材料技術(shù)不斷發(fā)展，未來的電子傳感器必將會向著微型化、集成化和智能化發(fā)展，所能應(yīng)用的領(lǐng)域也會更加的廣泛。電子傳感器技術(shù)可以有效提高機械設(shè)備的性能，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。這就要求我國的傳感器生產(chǎn)企業(yè)要加強相關(guān)技術(shù)的投入和研究，積極引進國外的先進設(shè)備，努力提高自己的市場競爭力，為我國傳感器市場能夠早日實現(xiàn)自給做出貢獻。

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