關(guān)于機(jī)電傳感檢測(cè)技術(shù)的探討

黃少敏

摘要：隨著現(xiàn)代科技的快速發(fā)展，在機(jī)電一體化中的傳感檢測(cè)技術(shù)扮演著重要的角色。文章通過(guò)介紹傳感器與機(jī)電一體化的基本概念以及二者之間的關(guān)系，還有傳感檢測(cè)技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的具體應(yīng)用，提出了傳感檢測(cè)技術(shù)未來(lái)的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：傳感器；機(jī)電一體化；傳感檢測(cè)技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）17-0062-03

在機(jī)電一體化的發(fā)展過(guò)程中，傳感檢測(cè)技術(shù)扮演著重要的角色，一方面是實(shí)現(xiàn)機(jī)電系統(tǒng)的自動(dòng)控制；另一方面也是自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)，在一定程度上講，對(duì)于機(jī)電自動(dòng)化系統(tǒng)質(zhì)量的提升，產(chǎn)生了重要的影響。對(duì)于一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)，要保證整個(gè)系統(tǒng)的正常工作，就需要應(yīng)用傳感檢測(cè)技術(shù)對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)方面的參數(shù)進(jìn)行相關(guān)檢查。因此，本文對(duì)有關(guān)機(jī)電傳感檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行探討，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，不足之處，敬請(qǐng)指正。

1 傳感器與機(jī)電一體化的介紹及聯(lián)系

1.1 傳感器

傳感器是機(jī)器在工作過(guò)程中，通過(guò)按照固定規(guī)律將一種量轉(zhuǎn)換成同種或者不同種量值并且傳輸出去的工具。傳感器與我們?nèi)说钠鞴儆邢嗤?，同時(shí)在人類的器官之上進(jìn)行了延伸，具有更多的優(yōu)點(diǎn)。在如今信息化日益發(fā)達(dá)的社會(huì)里，人們常常應(yīng)用傳感器對(duì)許多信息參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，例如力、壓力、溫度、濕度、流量、速度、生物量等等。以完成人類無(wú)法完成的許多問(wèn)題，促進(jìn)人類的生產(chǎn)力的發(fā)展。

1.2 機(jī)電一體化

對(duì)于機(jī)電一體化的定義，國(guó)際上之前有很多種說(shuō)法，但是被國(guó)際上首次承認(rèn)的關(guān)于機(jī)電一體化的定義是來(lái)自日本機(jī)械振興協(xié)會(huì)經(jīng)濟(jì)研究所的。他們給出的機(jī)電一體化定義為：“機(jī)電一體化是在機(jī)械的主功能、動(dòng)力功能、信息功能和控制功能上引進(jìn)微電子技術(shù)，并將機(jī)械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機(jī)融合而成的系統(tǒng)總稱?！睆囊陨系亩x可以看出，機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)于諸如機(jī)械制造技術(shù)、人工智能技術(shù)、微電子技術(shù)、測(cè)試技術(shù)等很多方面都有涉及。

1.3 傳感器與機(jī)電一體化之間的關(guān)系

在機(jī)電一體化的過(guò)程中，傳感器技術(shù)扮演著十分重要的作用。傳感器技術(shù)對(duì)于機(jī)電一體化系統(tǒng)正常運(yùn)行的控制至關(guān)重要，同時(shí)還能為機(jī)電一體化在不同程度上傳輸運(yùn)行相關(guān)的信息。傳感器在機(jī)電一體化的具體操作中，主要對(duì)系統(tǒng)本身、作業(yè)環(huán)境與操作對(duì)象等進(jìn)行檢測(cè)。由此可知，為了提升機(jī)電一體化系統(tǒng)的工作效率，除克服外部環(huán)境與系統(tǒng)自身的影響外，還要保證快速獲得運(yùn)行所需信息。因此，想要完成機(jī)電一體化的工作效率高水平運(yùn)作，對(duì)于能夠完成信息的快速、精準(zhǔn)處理的傳感器技術(shù)是不可缺少的。在一定程度上，機(jī)電一體化水平對(duì)自動(dòng)化水平的提高有著巨大的推動(dòng)作用，而傳感器檢測(cè)技術(shù)發(fā)展水平高度對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)中的自動(dòng)功能又起到了關(guān)鍵的作用。由此可知，掌握越高的傳感器技術(shù)，就會(huì)擁有越高的自動(dòng)化水平。

2 機(jī)電傳感檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

2.1 傳感檢測(cè)技術(shù)在機(jī)器人中的應(yīng)用

在科技快速發(fā)展的今天，作為自動(dòng)化產(chǎn)物的代表——機(jī)器人，在傳感器技術(shù)的加入，使其在自動(dòng)化方面得到了很大的突破。從而使機(jī)器人能夠在工作中保持高自動(dòng)化程度，操作快速準(zhǔn)確，成功率高。在機(jī)器人運(yùn)作時(shí)，傳感器檢測(cè)探知機(jī)器人自身以及操作對(duì)象的實(shí)時(shí)狀態(tài)，通過(guò)分析后對(duì)位置、速度、加速度等信息處理。

2.2 傳感檢測(cè)技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用

2.2.1 傳感檢測(cè)技術(shù)在切削過(guò)程中的應(yīng)用。傳感器在切削過(guò)程中主要起到檢測(cè)金屬切割、切削過(guò)程效率的提高以及加工成本控制的作用。傳感器通過(guò)對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，然后對(duì)切削中的切削力以及振動(dòng)的實(shí)時(shí)變化做到有效的識(shí)別及反應(yīng)，相關(guān)參數(shù)例如切削過(guò)程中的電機(jī)功率、切削力以及切削振動(dòng)等。

2.2.2 傳感檢測(cè)技術(shù)在機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中的應(yīng)用。傳感器在機(jī)床運(yùn)行中主要通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)系統(tǒng)、軸承及溫度和安全性的監(jiān)測(cè)與控制等實(shí)時(shí)追蹤檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果的主要體現(xiàn)參數(shù)有機(jī)床運(yùn)行參數(shù)、故障時(shí)間參數(shù)、潤(rùn)滑液流量參數(shù)、加工精準(zhǔn)度參數(shù)以及工件粗糙度參數(shù)等。

2.2.3 傳感檢測(cè)技術(shù)在工件加工過(guò)程中的應(yīng)用。在工程和研究中，傳感器最初的、最廣泛的應(yīng)用是對(duì)工件加工過(guò)程中的檢測(cè)。最初傳感檢測(cè)技術(shù)只對(duì)工件加工的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)控制，到20世紀(jì)80年代，傳感檢測(cè)技術(shù)才在工件的安裝位置與識(shí)別上應(yīng)用。即檢測(cè)工件與被加工件是否同一，檢測(cè)工件的安裝位置與實(shí)際要求是否一致，對(duì)于這些識(shí)別與檢測(cè)功能，我國(guó)現(xiàn)今仍不能完成得很好，因此我們?cè)谶@方面仍需加大研究力度。

2.2.4 傳感檢測(cè)技術(shù)在砂輪上的應(yīng)用。對(duì)工件的加工，主要是切削和磨削兩種方法。磨削的主要工具是砂輪，砂輪工作一定時(shí)間后，磨損加劇，甚至?xí)霈F(xiàn)破損的情況，這樣在磨削過(guò)程中就不能保證加工質(zhì)量和精度，甚至不能保證工件的完整，即砂輪失效。出現(xiàn)砂輪失效主要是機(jī)床出現(xiàn)故障不能在第一時(shí)間被解決，這樣不僅不能保證工件的質(zhì)量精度，嚴(yán)重的還會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)事故，危害生命安全，因此對(duì)機(jī)床故障第一時(shí)間檢測(cè)出來(lái)十分重要，這恰是傳感檢測(cè)技術(shù)需要完成的功能。

2.3 傳感檢測(cè)技術(shù)在汽車(chē)行業(yè)中的應(yīng)用

近幾年，汽車(chē)行業(yè)在中國(guó)得到了前所未有的發(fā)展，相比于傳統(tǒng)汽車(chē)，現(xiàn)代汽車(chē)的電氣系統(tǒng)和裝置是發(fā)展最快、最大的。而在這里面?zhèn)鞲衅鲹碛兄鲗?dǎo)地位，在電子控制系統(tǒng)和裝置上，基本每一輛現(xiàn)代汽車(chē)上都裝了很多的傳感器，如汽車(chē)安全氣囊裝置、ABS、安全報(bào)警裝置、驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)以及各種娛樂(lè)設(shè)備等。由于傳感器的加入，使現(xiàn)代汽車(chē)在駕駛性能、安全性能、舒適性能以及娛樂(lè)性能等都得到了前所未有的提升。同時(shí)，現(xiàn)代汽車(chē)的控制系統(tǒng)也由全自動(dòng)化控制的方式代替了原來(lái)的機(jī)械式控制方式。

2.4 傳感檢測(cè)技術(shù)在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用

利用數(shù)字信號(hào)控制機(jī)床工作的數(shù)控技術(shù)就是數(shù)控機(jī)床的工作過(guò)程。具體的說(shuō)，就是通過(guò)數(shù)字信號(hào)的方式將機(jī)床刀具的運(yùn)行軌跡記錄下來(lái)，通過(guò)處理系統(tǒng)處理數(shù)字信號(hào)，然后發(fā)出指令信號(hào)，控制機(jī)床刀具與加工工件做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而完成加工過(guò)程。在數(shù)控加工的整個(gè)過(guò)程中，就是通過(guò)傳感器檢測(cè)技術(shù)對(duì)加工過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)的。

3 傳感檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向

之前我們對(duì)傳感器檢測(cè)技術(shù)的研究主要是不斷地提高檢測(cè)的精度、可靠性和靈敏度，提高傳感器的性價(jià)比，縮小體積同時(shí)加大檢測(cè)范圍等等。今后，我們還需要尋找新方向，繼續(xù)探求傳感檢測(cè)技術(shù)的新發(fā)展。

3.1 研究新型傳感器

3.1.1 研究傳感器的新材料。在研究新型傳感器過(guò)程中加入新型材料，如人工皮膚傳感器、壓電傳感器等等。未來(lái)正在研究的新型材料還有精細(xì)陶瓷、非晶半導(dǎo)體以及形狀記憶合金等都將對(duì)傳感檢測(cè)技術(shù)起到巨大的推動(dòng)作用。

3.1.2 研究傳感器的新加工技術(shù)。隨著傳感器的發(fā)展，傳感器的體積越來(lái)越小，所以研究新加工技術(shù)對(duì)于傳感器的發(fā)展至關(guān)重要，如光刻、擴(kuò)散還有各項(xiàng)異性腐蝕等新技術(shù)。

3.1.3 研究傳感器的新原理。近年來(lái)出現(xiàn)的一項(xiàng)比較突出的新技術(shù)，利用光導(dǎo)纖維的性能制造傳感器，其對(duì)于體積減小和可靠性提高的光測(cè)系統(tǒng)很有效果?，F(xiàn)在還有紅外探測(cè)器、約瑟夫效應(yīng)傳感器以及磁敏傳感器等新型傳感器。

3.2 研究智能化的傳感檢測(cè)技術(shù)

傳感檢測(cè)技術(shù)正在向智能化方向迅速發(fā)展，能夠自動(dòng)協(xié)調(diào)工作的智能化儀表將傳感檢測(cè)技術(shù)的智能化提到了一個(gè)更高的水平。

3.3 研究傳感器的復(fù)合功能

這種復(fù)合傳感器具有同時(shí)檢測(cè)多種物理參量的復(fù)合檢測(cè)功能，像力、力矩復(fù)合傳感器、視聽(tīng)復(fù)合傳感器等，這類復(fù)合傳感器將多種信息融合，對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)起到了巨大的推進(jìn)作用。

4 結(jié)語(yǔ)

未來(lái)，隨著電子信息技術(shù)以及數(shù)據(jù)分析算法的繼續(xù)向

前發(fā)展，傳感器的發(fā)展一定會(huì)向智能化、系統(tǒng)化的方向發(fā)展。雖然目前我國(guó)在研制傳感器和傳感檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用上已取得了一定的成就，但與外國(guó)相比，仍然有很大的差距。因此，我們應(yīng)努力加大傳感檢測(cè)技術(shù)的研究，加強(qiáng)對(duì)未來(lái)傳感檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向的把握，我們必將取得巨大的發(fā)展。

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