探討機電技術中傳感器技術的應用

彭宇鵬

摘要：機電技術中傳感器技術的應用，大體上解決了信息系統中的傳遞問題，使得信息傳遞更加流暢，能量轉換更加順利。傳感器技術的廣泛應用，有效的將系統中各個部分結合在一起，增強了其完整性和可靠性。

Abstract: The mechanical and electrical technology, the application of sensor technology in general can solve the problem of information transfer in the system, energy conversion more smoothly. Sensor technology is widely used, the effective combination of various parts in the system, strengthen the integrity and reliability.

關鍵詞：機電；傳感器；應用

中圖分類號：F407文獻標識碼： A

傳感器技術作為機電一體化系統中的關鍵技術，它是實現系統自動調節、自動控制的關鍵環節，該項技術水平的高低程度將直接影響到系統的功能，傳感器技術水平越高，系統的自動化程度也就相應越高，反之則越低。隨著科學技術的高速發展，我國生產行業的自動化高度集中，大大提高了人們的生活質量，目前，以傳感器為核心的現代化控制與監測系統已經廣泛應用到各個領域中。根據目前傳感器技術的發展現狀來分析，傳感器網絡在未來發展中有著廣闊的應用前景。傳感器分類較多，潛在的和已經存在的傳感器已經應用在航天、化工、冶金、醫療衛生、環境監測、機械加工等許多領域中。傳感器監測技術和無線通信技術等都在不斷的更新和完善，在未來生活中，傳感器網絡將遍布在每個角落。傳感器技術的發展，為機電一體化系統的操作和運轉提供了很多有價值的信息，它主要用于監測機電一體化系統的操作對象和作業環境狀態等。在未來發展中，傳感器將逐漸趨向于智能化、微型化和多功能化，將越來越迎合時代的發展趨勢。我國科學技術水平的提高，為傳感器技術的發展提供了有利條件。目前我國微機械加工技術的發展速度越來越快，一些傳統微電子技術和新型加工技術都為新型傳感器的研發提供了良好條件。此外，傳感器技術向著集成化方向發展，集成化傳感器具有可靠性高、體積小、重量輕和穩定性強等的特點，其生產成本較低，易于進行批量生產?，F代傳感器的發展基于新技術和新材料之上，研究人員要不斷發現新型材料、研制新型技術，總結新的化學反應和物理現象，為傳感器技術的發展提供有利的保障。

一、 傳感器技術所存在的問題

專業研究所和大學各高校是我國傳感器的研究主要集中的地方，發源于20世紀80年代，與國外先進的技術相比較，我們還存在著非常之的大差距，主要表現為：先進的計算、模擬技術和優秀可行的設計方法；先進的高端設備與微機械加工技術；嫻熟于心的封裝技術；具有可靠性技術的研究。

所以說，在傳感器技術方面，我們更加要提高和加強對技術的探討以及深入的研究，以便促進我國傳感器技術的進一步發展。

二、傳感器應用的作用

傳感器的發展并在機電技術中的應用，使機電技術邁進的新階段，使機電一體化進人深入發展時期。一方傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面，光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在面，提高可靠性與防干擾有著直接的關系。為了避免電干機電一體化中嶄露頭腳，出現了光機電一體化和微機電一體擾，目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢。對外部信息傳感器化等新分支；另一方面對機電一體化系統的建模設計、分析來說，目前主要發展非接觸型檢測技術。由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技機電一體化與微電子學的顯著進步、信息處理設備(特殊領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發展特別是微型計算機)的普及應用緊密相連。為進一步發展機電技術的廣闊天地。這些研究，將促使機電一體化進一步建立完整的機電一體化，必須提高信息處理設備的可靠性包括模擬與數字轉換基礎和逐漸形成完整的科學體系。保證設備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性，進而提高處現代科學技術的不斷發展，極大地推動了不同學科的交理速度，并解決抗干擾及標準化問題。

三、傳感器在機電一體化系統中應用

3.1機器人用傳感器工業機器人之所以能夠準確操作，是因為它能夠通過各種傳感器來準確感知自身、操作對象及作業環境的狀態，包括其自身狀態信息的獲取通過內部傳感器(位置、位移、速度、加速度等)來完成，操作對象與外部環境的感知通過外部傳感器來實現，這個過程非常重要，足以為機器人控制提供反饋信息。

3.2機械加工過程的傳感檢測技術

3.2.1切削過程和機床運行過程的傳感技術。切削過程傳感檢測的目的在于優化切削過程的生產率、制造成本或(金屬)材料的切除率等。對于機床的運行來講，主要的傳感檢測目標有驅動系統、軸承與回轉系統、溫度的監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、機床狀態與冷卻潤滑液的流量等。

3.2.2工件的過程傳感。與刀具和機床的過程監視技術相比，工件的過程監視是研究和應用最早、最多的，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視要求也提到日程上來。粗略地講，工序識別是為辨識所執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，還要求辨識工件安裝的位姿是否是工藝規程要求的位姿。

3.2.3刀具(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。工業統計證明，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N C類機床的總停機時間的1／5 1／3.此外，它還可能引發設備或人身安全事故，甚至是重大事故。

3.3汽車自動控制系統中的傳感技術。隨著傳感器技術和其它新技術的應用，現代化汽車工業進入了全新時期。汽車的機電一體化要求用自動控制系統取代純機械式控制部件，這不僅體現在發動機上，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。

結束語

我國傳感器的研究主要集中在專業研究所和大學,始于20世紀80年代,與國外先進技術相比,我們還有較大差距,主要表現在:(1)先進的計算、模擬和設計方法;(2)先進的微機械加工技術與設備;(3)先進的封裝技術與設備;(4)可靠性技術研究等方面。必須加強技術研究和引進先進設備,以提高整體水平。

傳感器技術今后的發展方向可有幾方面: (1)加速開發新型敏感材料:通過微電子、光電子、生物化學、信息處理等各種學科,各種新技術的互相滲透和綜合利用,可望研制出一批基于新型敏感材料的先進傳感器。(2)向高精度發展:研制出靈敏度高、精確度高、響應速度快、互換性好的新型傳感器以確保生產自動化的可靠性。(3)向微型化發展:通過發展新的材料及加工技術實現傳感器微型化將是近十年研究的熱點。

傳感器的好與壞直接影響到機電一體化系統的控制性能,以及系統運行的穩定性和可靠性,傳感器技術是機電一體化系統的關鍵環節。

參考文獻

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