機電技術(shù)中傳感器技術(shù)的應(yīng)用

梁永華

【摘要】隨著科技的發(fā)展，傳感器的種類越來越多，性能越來越豐富，應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷地擴展，在社會生產(chǎn)和人們的日常生活中具有不可替代的地位和作用。本文分析了傳感器技術(shù)在機器人、汽車自控系統(tǒng)和機械加工等機電技術(shù)中的地位和應(yīng)用，指出了其目前存在的問題和不足，并探討其未來的發(fā)展方向。

【關(guān)鍵詞】傳感器技術(shù)；機電技術(shù)；應(yīng)用研究

0.引言

傳感器是一種檢測裝置，在機電技術(shù)中起著重要的作用，傳感器能夠通過采集控制系統(tǒng)自身和周圍環(huán)境的信息，從而幫助機電一體化系統(tǒng)搜集外部的信息，并將其進行有效的轉(zhuǎn)換。同時還有為控制系統(tǒng)提供分析、判斷和決策的能力，不僅是機械閉環(huán)控制系統(tǒng)的重要組成部分，也是機電系統(tǒng)的核心部分，能夠保障機電技術(shù)維持在高水平的工作狀態(tài)，對系統(tǒng)性能的好壞有著直接的影響。目前，傳感器的發(fā)展浪潮已經(jīng)席卷世界多個國家。很多發(fā)達的工業(yè)國都投入了大量的人力、物力、財力來大規(guī)模地研發(fā)和生產(chǎn)傳感器及發(fā)展傳感器技術(shù)，傳感器技術(shù)已經(jīng)被公認為將對21世紀產(chǎn)生巨大影響的技術(shù)之一[1]。

1.傳感器技術(shù)在機電技術(shù)中的應(yīng)用

隨著社會的發(fā)展，傳感器技術(shù)機電技術(shù)中獲得了廣泛的應(yīng)用，就目前而言，主要集中在以下四個方面：

1.1 傳感技術(shù)在汽車自控系統(tǒng)中的應(yīng)用

傳感技術(shù)在汽車工業(yè)中的使用已經(jīng)有很長一段時間了，發(fā)展得已經(jīng)比較成熟和充分。在汽車工業(yè)中，越來越多的純機械操控部件被自動控制系統(tǒng)所代替，這樣不僅很大程度上改進了發(fā)動機的使用性能，同時降低了車輛的耗油量，減少了對環(huán)境的污染，在汽車的安全駕駛方面也有一定的積極作用。

1.2 傳感器在機器人上的應(yīng)用

在現(xiàn)代社會中，機器人在社會生產(chǎn)領(lǐng)域扮演者越來越重要的作用，并逐漸地進入了人們的生活領(lǐng)域。機器人傳感技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)和發(fā)展了四十多年了，這種傳感器是專門運用于機器人技術(shù)的新型轉(zhuǎn)感器，雖然與普通的傳感器的工作原理基本相同，但其對傳感信息種類及智能化的處理要求更高。它包括內(nèi)部傳感器和外部傳感器兩大類。內(nèi)部傳感器是用來檢測機器人自身的狀態(tài)和用于系統(tǒng)控制，能夠使機器人按規(guī)定的要求進行工作。外部傳感器主要用來檢測和識別工作信息，幫助機器人應(yīng)對不斷變化了的環(huán)境[2]。

1.3 在機械制造中的應(yīng)用

這方面主要包括在切削過程和機床運行、工件的加工和刀具方面的傳感技術(shù)。

切削過程傳感檢測的目的是為了提高生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本等。在機床運行方面，主要是為了檢測驅(qū)動、軸承和回轉(zhuǎn)等系統(tǒng)，以及對溫度的檢測和控制進行及時有效的干預(yù)。

關(guān)于工件的過程傳感，主要用于控制工件加工質(zhì)量。進一步來說就是辨識當(dāng)前所執(zhí)行的加工工序是不是工件加工要求的工序以及辨識代加工的工件是不是要求要加工的工件。

關(guān)于刀具的傳感，切削和磨削過程是重要的材料加工過程，當(dāng)?shù)毒吆蜕拜喥茡p過度后，不僅會失去它們原有的切磨效果，一不注意還會造成人身安全事故。因此，對刀具的傳感是不容忽視的[3]。

1.4 在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

用來檢測環(huán)境的傳感器，普遍具有簡單易用、價格相對低廉、不需要頻繁更換電池等優(yōu)點。通過構(gòu)件完整的傳感器網(wǎng)絡(luò)，可以及時觀測到環(huán)境的變化，為災(zāi)害的預(yù)防和觀測提供途徑和依據(jù)，從而能夠留出足夠的預(yù)警和準(zhǔn)備時間及時排除險情和減少損失。

2.我國傳感器發(fā)展存在的不足

和國外的先進技術(shù)相比，我們還存在著較大的不足，主要表現(xiàn)在：

首先，缺乏先進的算法和模擬設(shè)計方法。其次，缺少先進的微機械加工和設(shè)備；再次，缺少先進的封裝技術(shù)和設(shè)備；最后，在技術(shù)的可靠性方面還很欠缺。

因此，我們還要加大對傳感器技術(shù)的投入和研發(fā)力度，同時要才加快產(chǎn)學(xué)研的整合，以便縮小和其他國家的差距，使傳感器技術(shù)更好更快地服務(wù)于我國的經(jīng)濟建設(shè)[4]。

3.傳感器技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展方向

傳感器的不斷發(fā)展為自動化水平的提高提供了條件。因此，探索它未來的發(fā)展方向有助于我們盡快進行相關(guān)的研究，從而搶占傳感技術(shù)的制高點，拉近和其他發(fā)達國家的差距。傳感器技今后的發(fā)展方向可能有如下幾個方面：

3.1 新材料的應(yīng)用：傳感器技術(shù)的實現(xiàn)是建立在各種具有特殊物理、化學(xué)特性的材料基礎(chǔ)上的，先進的傳感器技術(shù)需要先進的材料科學(xué)來支撐。因此，研發(fā)和應(yīng)用具有新特性和新功能的材料是發(fā)展傳感器技術(shù)的重要基礎(chǔ)之一。

3.2 微型化發(fā)展：微機械加工技術(shù)發(fā)展很迅速，技術(shù)種類也越來越多樣化，除了傳統(tǒng)的有氧化、光刻、沉積等微電子技術(shù)外，現(xiàn)在還發(fā)展出了平面電子工藝技術(shù)、固相鍵合工藝及機械分斷技術(shù)等不少新的微加工技術(shù)，為新的微型傳感器的研發(fā)提供了技術(shù)保障。

3.3 集成化發(fā)展：集成傳感器具有體積小、重量輕、可靠性高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點，非常便于大批量生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本，是新型傳感器的重要發(fā)展方向之一。

3.4 智能化發(fā)展：目前傳感器的功能已不僅限于傳統(tǒng)的功能，其輸出的是經(jīng)過微計算機處理好后的數(shù)字信號，帶有智能傳感器的特性。智能化目前已經(jīng)受到越來越多的重視，并逐漸在電子數(shù)碼產(chǎn)品和工業(yè)生產(chǎn)中得到越來越多的嘗試，未來也必是傳感器發(fā)展的一個重要方向[5]。

4.結(jié)語

隨著機電技術(shù)的發(fā)展，在國內(nèi)，各種產(chǎn)品和裝置都在逐步實現(xiàn)機電一體化。機電一體化已成為一個重要的發(fā)展趨勢，而傳感器在機電技術(shù)中的作用已經(jīng)不需贅述了，因此，把握住傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢，繼續(xù)保持大力的投入和研發(fā)力度，對我國未來的發(fā)展是至關(guān)重要的。

參考文獻

[1]王俊峰.孟令啟.現(xiàn)代傳感器應(yīng)用技術(shù)[M].機械工業(yè)出版社，2011（11）.

[2]王芳芝.傳感器應(yīng)用技術(shù)[M].西北工業(yè)大學(xué)出版社，2011（10）.

[3]韓連英.王曉紅.光纖傳感器在機械設(shè)備中的應(yīng)用[J].光機電信息，2011（10）.

[4]林青.淺析傳感器技術(shù)在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].福建廣播電視大學(xué)學(xué)報，2011（03）：132-133.

[5]張開遜.現(xiàn)代傳感技術(shù)在信息科學(xué)中的地位[J].工業(yè)計量，2013（6）.