【文章內容簡介】 但不能 100%地達到，因而對傳感器的性能必須用一些定量的指標去描述。從應用角度看，傳感器的性能指標分為兩大類：一種是輸入不隨時間變化的特性，即靜態(tài)特性；一種是輸入隨時間變化的輸出信號的響應特性，反映傳感器靜態(tài)特性的指標主要有靈敏度、線性度、遲滯性和重復性。 5 動態(tài)特性的主要指標有：頻率響應范圍、固有頻率、阻尼系數和時間常數等 。 一個動態(tài)特性好的傳感器，無論輸入信號變化多么迅速，輸出都能很好地跟隨；一個靜態(tài)特性很好的傳感器，不一定能夠真實地反映動態(tài)的被測物理量。輸入信號和輸出信號的差距總是存在的，不過可用一些指標去估計這些誤差的大小。 6 第 三 章 傳感器在機電一體化系統(tǒng)中的應用 傳感器是左右機電一體化系統(tǒng)（或產品）發(fā)展的重要技術之一， 廣泛應用于各種自動化產品之中： 機械加工過程的傳感檢測技術 。切削過程傳感檢測的目的在于優(yōu)化切削過程的生產率、制造成本或（金屬）材料的切除率等。切削過程傳感檢測的目標有切削過程的切削力及其變化、切削過程顫震、刀具與工件的接觸和切削時切屑的狀態(tài)及切削過程辨識等，而最重要的傳感參數有切削力、切削過程振動、切削過程聲發(fā)射、切削過程電機的功率等。對于機床的運行來講，主要的傳感檢測目標有驅動系統(tǒng)、軸承與回轉系統(tǒng)、溫度的監(jiān)測與控制及安全性等，其傳感參數有機床的故障停機時間、被 加工件的表面粗糙度和加工精度、功率、機床狀態(tài)與冷卻潤滑液的流量等。 。與刀具和機床的過程監(jiān)視技術相比，工件的過程監(jiān)視是研究和應用最早、最多的。它們多數以工件加工質量控制為目標。 20 世紀 80 年代以來，工件識別和工件安裝位姿監(jiān)視要求也提到日程上來。粗略地講，工序識別是為辨識所執(zhí)行的加工工序是否是工（零）件加工要求的工序；工件識別是辨識送入機床待加工的工件或者毛坯是否是要求加工的工件或毛坯，同時還要求辨識工件安裝的位姿是否是工藝規(guī)程要求的位姿。此外，還可以利用工件識別和工件安裝監(jiān)視傳感待加工毛 坯或工件的加工裕量和表面缺陷。完成這些識別與監(jiān)視將采用或開發(fā)許多傳感器，如基于 TV 或 CCD 的機器視覺傳感器、激光表面粗糙度傳感系統(tǒng)等。 /砂輪的檢測傳感。切削與磨削過程是重要的材料切除過程。刀具與砂輪磨損到一定限度（按磨鈍標準判定）或出現破損（破損、崩刃、燒傷、塑變或卷刀的總稱），使它們失去切 /磨削能力或無法保證加工精度和加工表面完整性時，稱為刀具 /砂輪失效。工業(yè)統(tǒng)計證明，刀具失效是引起機床故障停機的首要因素，由其引起的停機時間占NC 類機床的總停機時間的 1/51/，它還可能引發(fā)設備或人身安 全事故，甚至是重大事故。 7 汽車自動控制系統(tǒng)中的傳感技術 隨著傳感器技術和其它新技術的應用， 現代 化汽車 工業(yè) 進入了全新時期。汽車的機電一體化要求用自動控制系統(tǒng)取代純機械式控制部件，這不僅體現在發(fā)動機上，為更全面地改善汽車性能，增加人性化服務功能，降低油耗，減少排氣污染，提高行駛安全性、可靠性、操作方便和舒適性，先進的檢測和控 制技術已擴大到汽車全身。在其所有重點控制系統(tǒng)中，必不可少地使用曲軸位置傳感器、吸氣及冷卻水溫度傳感器、壓力傳感器、氣敏傳感器等各種傳感器。 汽車傳感器大致有兩類：一類是使司機了解汽車各部分狀態(tài)的傳感器；另一類傳感器是用于控制汽車運行狀態(tài)的控制傳感器。表 示出了汽車常用傳感器及檢測對象。 表 汽車用傳感器及檢測對象 項目 檢測對象與檢測量 溫度 冷卻水、排出氣體（催化劑）、吸入空氣、發(fā)動機油、室外（內）空氣 壓力 吸氣壓（計示壓力、絕對壓力）、大氣壓、燃燒壓、發(fā)動機油壓、制動壓、各種泵壓、輪胎壓 轉數 曲柄轉角、曲柄轉數、車輪速度、發(fā)動機轉速 速度、加速度 車速（絕對）、角加速度 流量 吸入空氣量、燃料流量、排氣再循環(huán)量、二次空氣量 液量 燃料、冷卻水、電池液、洗窗器液、發(fā)動機軸、制動油 位移方位 節(jié)流閥開口度、排氣再循環(huán)閥升降溫量、車高（懸置、位移）、行駛距離、行駛方位 排出氣體 O CO C0、 NOX、碳氫化合物、柴油煙 其他 轉矩、爆震、燃料酒精成分、濕度、玻璃結露、飲酒鑒別、睡眠狀態(tài)、電池電壓、電池儲能多寡、燈泡斷線、載荷、沖擊物、輪胎失效率、液位等 汽車發(fā)動機控制用傳感器是在發(fā)動機產生的熱、震動、汽油蒸汽以及輪胎產生的污泥和飛濺的水花等惡劣環(huán)境下工作的，因此汽車發(fā)動機用傳感器與一般傳感器相比，其耐惡劣環(huán)境的指標要高得多。表 為汽車發(fā)動機控制用傳感器。 8 表 汽車發(fā)動機控制用傳感器 傳感器名稱 測量范圍 精度要求 例 空氣吸入量傳感器 5~500m3/h (2021mL發(fā)動機 ) 177。 2% 旋轉板、電位計式 卡爾曼渦流式、渦輪式、紅外線式、離子漂移式、超聲式 吸氣管壓力傳感器 大氣壓傳感器 （ ~） x105pa （絕對壓力） （ ~） x105pa （絕對壓力） 177。 2% 真空膜盒式氣壓計 /差分變壓器式真空膜盒式氣壓計 /電位計式 振動膜 /半導體應變計式 電容器式 振動膜 /聲表面波式、振動膜 /晶體振動式、振動膜 /碳堆式 溫度傳感器 （水溫、吸氣溫度） 40~120 186。C 177。 2% 熱敏電阻式 線繞電阻式、半導體式、臨界溫度電阻式（開關用）、正溫度系數熱敏電阻式（開關用）、熱敏鐵氧體式（開關用） 曲柄轉角傳感器（曲柄基準位置傳感器） 發(fā)動機轉數傳感器 1186。~300186。 177。 % 電磁傳感器式、磁敏晶體管式 磁感應式 霍爾元件式、壓電式、光電式、韋格納效應式、可變電感式 位置傳感器（排氣再循環(huán)式閥的升降、節(jié)氣門角度） 0~5mm 177。 3% 電位差式 差分變壓器式 車速傳感器 0~170km/h 177。 1%~177。 4% 舌簧接點開關式 電磁傳感器式 氧傳感器 %~% 177。 1% ZrO2元件、 TiO2元件、 CO元件（低級的空燃比 A/F傳感器） 爆震傳感器 1~10 kHz 177。 1% 壓電元件式 磁致伸縮式 發(fā)動機控制用傳感器的精度多以百分數表示，這個百分數值必須在各種不同條件下滿足燃料經濟 性指標和排氣污染指標規(guī)定?？刂苹钊桨l(fā)動機，基本上就是控制曲軸的位置。利用檢測曲軸位置的傳感器，可測出曲軸轉角位置從而計算點火提前角，并用微機計算出發(fā)動機轉速，其信號以時序脈沖形式輸出。燃料供給信號可以用二種方法獲得，一種是直接測量空氣的質量流量；另一種是檢測曲軸位置，再由技管絕對壓力 (MAP)和溫度計算出每個汽缸的空氣量。燃料控制環(huán)路多采用第二種方法，或采用測量空氣質量流量的方法。因此 MAP 傳感器和空氣質量流量傳感器都是重要的汽車用傳感器。 MAP傳感器有膜盒線性差動變換傳感器、電容盒 MAP 傳感器和硅膜壓 力傳