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傳感器和執行器的應用與發展
點擊次數：281 發布時間：2013-8-3
傳感器和執行器的應用與發展----揚州良業收集
隨著人類活動領域擴大到太空、深海和探索自然現象過程的深化，傳感器和執行器已經成為基礎研究與現代技術相互融合的新領域。它們匯集和包容多學科的研究成果，成為人類探索自然界活動和發展社會生產力zui活躍的部分之一。傳感器和執行器技術是利用各種功能材料實現信息檢測和輸出的應用技術，成為現代信息技術系統三大支柱之一。
在光機電儀一體化領域，傳感器按被測參數分類：尺寸與形狀（寬度、厚度、凸度、平直度、弧度、直徑等），位置（物位、閥門開度、高度、傾斜角度等），溫度、速度（轉速、線速度），力（重力、壓力、張力、軋制力等），振動、加速度、流量、濕度、粘度、顏色、照度和視覺圖像等非電量傳感器。傳感器按測量原理分類，主要有物理和化學原理，包括電參量式、磁電式、磁致伸縮式、壓電式和半導體式等。執行器按控制系統要求應具備高度控制和快速響應的能力，主要有電動執行器（伺服電機、直線電機、步進電機、調速電機等），氣動執行器、液壓執行器（比例控制閥、伺服閥閉環控制），壓電陶瓷執行器和LV/HV納米執行器等。
電氣控制和儀表控制融合成為基礎自動化系統，傳感器（變送器）、檢測儀表和執行器成為PLC、PAC或IPC的輸入和輸出設備。傳感器和執行器大多數應用場合是高速、高精度、多控制環節的復雜控制系統，實現調節、校正、糾偏和補償等功能。它們在機電行業主要用于機械加工設備（高速加工、激光加工、精密壓鑄、精密加工、塑料加工、快速成型等），數控設備、并聯機床、印刷包裝設備（同步、糾偏、補償裝置等），運輸設備（傳輸帶、電梯、起重機、立體倉庫等），半導體生產測試和IT行業裝備（精密定位、微切割、粘片機、邦定機、SMT生產線等），藥品/消費品生產線（配料、稱重、數粒、噴碼、貼標、顏色識別等），汽車制造業（焊接機器人、輪胎壓力檢測、工藝流程檢測等），郵件自動分揀線和辦公設備等。
隨著數字化和信息技術與機械裝置的融合，傳感器和執行器已經開始實現數據共享、控制功能和控制參數協調一體化，并通過現場總線與外部連接。隨著基礎自動化控制功能的重新分配，許多計算機控制功能下放到傳感器和執行器中完成，如參數檢測、控制、診斷和維護管理等。由標準IEC-62061所規定的機械設備的功能安全已成為一個熱門概念和不能回避的問題。就傳感器和執行器而言，過去衡量其可靠性指標時，常用MTBF（平均*時間）來描述，隨著硬件、軟件和網絡通信的融入，其可靠性必須有一個整體指標來描述，即功能安全規范。在產品的使用過程中遇到外界因素（機械振動、沖擊、溫度、電噪聲、浪涌、雷擊等）的單獨或復合作用下，當可能功能出錯導致危險時免遭影響而保護其可靠工作，同時又不能拋棄原有建立在嚴謹的概率論基礎上的可靠性理論。
傳感器和執行器的發展趨勢是向集成化、微型化、智能化、網絡化和復合多功能化，利用納米技術、新型壓電與陶瓷材料，隧道勢壘等新原理和新材料研發航天、深海和基因工程領域的感知系統和執行系統。在工業領域，具有現場總線功能的傳感器（變送器）和執行器，在提供測量參數信息的同時，一般還能提供器件的狀態信息，配合軟件增強自診斷能力，如差壓/壓力變送器做引壓管堵塞、孔板沖蝕診斷等。近年來現場總線技術著重發展現場設備診斷技術（FDT），其目的是使現場設備接口標準化，使傳感器和執行器制造廠商可借此開發參數設定和故障診斷軟件，以設備類型管理（DTM）的形式加以集成。大多數情況新的FDT接口可用“軟適配”的方法，既可用于RS-232C連接，又可用于現場總線連接。隨著利用數字化技術、信息技術改造傳統產業和光機電儀一體化進程的加速，我國對新型高性能價格比的傳感器和執行器的研發與應用前景將更加廣闊