傳感器及檢測(cè)技術(shù)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用

徐遠(yuǎn)雷

摘 ?要：在分析描述傳感器以及監(jiān)測(cè)技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的具體使用情況之后，可以得到一個(gè)重要的結(jié)論：傳感器以及監(jiān)測(cè)技術(shù)是機(jī)電一體化順利完成自動(dòng)調(diào)整和自我控制的主要環(huán)節(jié)，其在機(jī)電一體化系統(tǒng)中有著重要的地位?；诖耍恼卵芯糠治鰴C(jī)電一體化系統(tǒng)中常用傳感器技術(shù)的狀況、類型，并簡(jiǎn)單討論傳感器以及檢測(cè)技術(shù)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用。

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

傳感器是機(jī)電一體化系統(tǒng)中不可缺少的主要部分，且機(jī)電一體化系統(tǒng)中傳感器技術(shù)發(fā)揮的作用也至關(guān)重要。傳感器指的就是可以清楚展現(xiàn)出對(duì)象的狀態(tài)、特點(diǎn)，能夠給予待測(cè)對(duì)象一些關(guān)鍵的信息。傳感器技術(shù)就是把電信號(hào)不斷放大化、進(jìn)行標(biāo)度變換等加工處理，或者是把速度、溫度、流量等物理量轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的電信號(hào)的一項(xiàng)操作。為了實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化高效、真實(shí)地獲取自己所需的信息，就應(yīng)該引進(jìn)傳感器以及傳感器監(jiān)測(cè)技術(shù)，同時(shí)也需要約束在傳感器和傳感器監(jiān)測(cè)技術(shù)上的資金投入。

1 傳感器技術(shù)的狀況

所謂傳感器，指的是可以感覺待測(cè)量，進(jìn)而根據(jù)相應(yīng)的比例要求將待測(cè)量轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鲂盘?hào)的一種裝置。在機(jī)電一體化的系統(tǒng)中，監(jiān)測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)就是傳感器，因此，傳感技術(shù)對(duì)于機(jī)電一體化系統(tǒng)是至關(guān)重要的，而監(jiān)測(cè)技術(shù)的主要操作功能就是監(jiān)測(cè)操作的對(duì)象、系統(tǒng)實(shí)施作業(yè)的環(huán)境以及系統(tǒng)本身，并為了保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行來(lái)提供一些關(guān)鍵的信息。傳感器技術(shù)的先進(jìn)與否關(guān)系著機(jī)電一體化系統(tǒng)的發(fā)展，目前，社會(huì)已經(jīng)步入了電子化時(shí)代，電子產(chǎn)品的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，電子信息的種類也相應(yīng)的多樣化，所以要求信息傳播的速度和效率也發(fā)生了翻天覆地的變化，一般的傳播速度已經(jīng)跟不上時(shí)代的步伐，傳感器技術(shù)及其檢測(cè)技術(shù)需要不斷更新和發(fā)展，以應(yīng)對(duì)時(shí)代給予的挑戰(zhàn)。

2 傳感器的類型

傳感器指的是可以感受到待測(cè)量且根據(jù)相應(yīng)的比例規(guī)律將其轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鲂盘?hào)的一種裝置或者器件，傳感器功能主要用于監(jiān)測(cè)機(jī)電一體化系統(tǒng)的作業(yè)環(huán)境、系統(tǒng)本身以及操作對(duì)象，其目的在于更好地為機(jī)電一體化系統(tǒng)的順利運(yùn)行提供重要的信息。

傳感器的類型是分為很多種的，其都是根據(jù)不同的劃分標(biāo)準(zhǔn)來(lái)區(qū)分歸類，一般依據(jù)測(cè)量對(duì)象將監(jiān)測(cè)機(jī)電一體化系統(tǒng)分成了系統(tǒng)外部環(huán)境狀況的外部信息傳感器和內(nèi)部狀況的內(nèi)部信息傳感器兩種。對(duì)于外部信息傳感器來(lái)說(shuō)，其主要功能就是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的外部環(huán)境狀況，它和人體五種器官對(duì)應(yīng)的分為接觸式和非接觸式，例如非接觸式的超聲測(cè)距儀、激光測(cè)距儀以及視覺傳感器，接觸式的壓覺傳感器、觸覺傳感器;相反的，內(nèi)部信息傳感器的主要操作功能就是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部的速度、溫度、位置、力以及力矩等是否發(fā)生異常變化。

20世紀(jì)30年代，對(duì)傳感器技術(shù)開始了世界范圍內(nèi)的鉆研，鉆研牽扯到的知識(shí)面非常廣闊，涉及到各個(gè)學(xué)科和領(lǐng)域。微電子技術(shù)時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨，伴隨著微型計(jì)算機(jī)的生成且操作過(guò)程自動(dòng)化，以及生物醫(yī)學(xué)、遙感、遙測(cè)、海洋開發(fā)、環(huán)保、宇航和能源等科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展，傳感器的種類和數(shù)量也得到了質(zhì)的飛躍。

3 機(jī)電一體化中傳感器與檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

3.1 傳感器的滲透不斷擴(kuò)大

目前，傳感器已經(jīng)不斷進(jìn)步和發(fā)展，其種類和功能也在不斷完善，傳感器已經(jīng)快速地滲透到了多個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域中。例如傳感器在現(xiàn)代汽車工業(yè)中的應(yīng)用，機(jī)電一體化系統(tǒng)讓現(xiàn)代汽車工業(yè)逐漸邁向一個(gè)嶄新的發(fā)展時(shí)代，傳感器減少了汽車在油源方面的消耗，完善了汽車的各方面性能，增設(shè)了人性化的控制操作裝置等等。機(jī)電一體化系統(tǒng)也為司機(jī)提供了便利，讓司機(jī)更容易控制操作、駕駛的安全系數(shù)提高?？傊?，傳感器的引進(jìn)，讓汽車工業(yè)業(yè)績(jī)不斷高升。

3.2 有“感覺”的機(jī)器人

在工業(yè)機(jī)械人方面引進(jìn)傳感器，既為工業(yè)機(jī)械人的精確度、行為準(zhǔn)則帶來(lái)了科學(xué)性根據(jù)，也為工業(yè)機(jī)械人的各方面信息采集提供了可能。具體實(shí)施在對(duì)工業(yè)機(jī)械人的目標(biāo)對(duì)象、自身工作狀態(tài)、工作環(huán)境調(diào)查等進(jìn)行數(shù)據(jù)信息采集，一般指的是工業(yè)機(jī)械人自身工作信息的獲取、目標(biāo)對(duì)象所要向外部系統(tǒng)傳遞的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的信息處理加工，對(duì)工業(yè)機(jī)械人做出及時(shí)的調(diào)整修改，以達(dá)到對(duì)工業(yè)機(jī)械人的正確控制。

機(jī)器人的所有動(dòng)作的正確完成不能僅僅依賴一種傳感器，還需要依據(jù)機(jī)器人的各種動(dòng)作特點(diǎn)進(jìn)行選擇合適的傳感器。例如，為了能夠檢測(cè)到機(jī)器人關(guān)節(jié)的零位和極限位置，就需要在機(jī)器人的各個(gè)關(guān)節(jié)安裝光電開關(guān)、微動(dòng)開關(guān)傳感器，通過(guò)傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的準(zhǔn)確功能動(dòng)作。感覺傳感器、壓覺傳感器可以為機(jī)器人提供“感知”，讓機(jī)器人準(zhǔn)確地感受到外界的環(huán)境，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的接觸式動(dòng)作，也提升了動(dòng)作的精密度。為了防止機(jī)器人高速或者低速運(yùn)動(dòng)，在機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)安裝加速傳感器、速度傳感器來(lái)為機(jī)器人提供合適的加速度和速度控制信息，讓機(jī)器人具有自我保護(hù)的控制系統(tǒng)。

3.3 傳感器在自動(dòng)化機(jī)床的廣泛應(yīng)用

目前，工廠的產(chǎn)品加工已經(jīng)慢慢朝著自動(dòng)化的方向發(fā)展，那怎樣做到對(duì)加工機(jī)床的準(zhǔn)確控制呢？傳感器的引進(jìn)使準(zhǔn)確的加工機(jī)床控制成為了可能。傳感器通過(guò)計(jì)算機(jī)，來(lái)針對(duì)大量加工機(jī)床的加工工作進(jìn)行控制。例如：傳感器的檢測(cè)控制在CNC機(jī)床加工中的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化加工，提升了工作效率，減少了人力資源，提高了工作質(zhì)量。傳感器檢測(cè)技術(shù)在切割工業(yè)里的應(yīng)用：傳感器檢測(cè)切割的環(huán)境是否適宜，切割的材料規(guī)格是否滿足要求，不僅加快了切割工作的工作效率，也預(yù)防了工作故障的出現(xiàn)，進(jìn)而優(yōu)化了切割工業(yè)。

4 傳感檢測(cè)技術(shù)的作用和地位

傳感器檢測(cè)技術(shù)在基礎(chǔ)科學(xué)方面和工程技術(shù)方面都有著不可忽視的重要地位和作用，也就是說(shuō)，傳感器技術(shù)是自動(dòng)化以及其他相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)基礎(chǔ)。在大多數(shù)基礎(chǔ)科學(xué)研究領(lǐng)域方面，傳感器的出現(xiàn)讓該領(lǐng)域在技術(shù)上得到了創(chuàng)新，讓不太容易獲取的信息在短時(shí)間內(nèi)快速獲取。

傳感器檢測(cè)技術(shù)水平的高低直接取決于機(jī)電一體化系統(tǒng)功能的多少，傳感器檢測(cè)技術(shù)水平越高，系統(tǒng)的自動(dòng)化程序就越多。對(duì)于一個(gè)完好的機(jī)電一體化系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，若不能夠借助傳感器檢測(cè)技術(shù)來(lái)對(duì)被測(cè)對(duì)象的各種參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確及時(shí)地檢測(cè)，并且將其加工轉(zhuǎn)變成簡(jiǎn)單的輸出信號(hào)，就無(wú)法獲得控制系統(tǒng)所需的信息，整個(gè)系統(tǒng)也不能正常運(yùn)行操作。

現(xiàn)如今，傳感器檢測(cè)技術(shù)在我們生活中的各個(gè)領(lǐng)域都應(yīng)用廣泛，例如：汽車的機(jī)電一體化系統(tǒng)、CNC機(jī)床、大型發(fā)電機(jī)組、辦公自動(dòng)化設(shè)備、高度自動(dòng)化的工廠、各種儀器設(shè)備、家電、軋鋼生產(chǎn)線等等。再加上，在一部分高端科學(xué)與工程領(lǐng)域、工業(yè)國(guó)防領(lǐng)域和高端武器裝備領(lǐng)域，傳感器檢測(cè)技術(shù)的作用和地位更是無(wú)法替代?，F(xiàn)在隨著人們生活質(zhì)量的提高以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，傳感器檢測(cè)技術(shù)也在不斷進(jìn)步和完善，其功能和種類也在不斷豐富，從而變得更接近人們的生活需求。

傳感器檢測(cè)技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)，可以加強(qiáng)系統(tǒng)安全操作程序、提升生產(chǎn)效率、增強(qiáng)產(chǎn)品檢驗(yàn)的質(zhì)量和控制方法，總的來(lái)說(shuō)，由于傳感器獨(dú)特的檢測(cè)技術(shù)，使得社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷進(jìn)步發(fā)展。

5 結(jié)束語(yǔ)

傳感器和傳感器檢測(cè)技術(shù)在我們的生活中有著不可忽視的關(guān)鍵性作用，占據(jù)著重要的地位，其在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，使得機(jī)電一體化系統(tǒng)的工作效率提高，運(yùn)行操作也更加順利。與此同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化高效、真實(shí)地獲取所需的信息，就應(yīng)該引進(jìn)傳感器以及傳感器監(jiān)測(cè)技術(shù)，同時(shí)也需要約束在傳感器和傳感器監(jiān)測(cè)技術(shù)上的資金投入?？偟膩?lái)說(shuō)，傳感器有著獨(dú)特的功能，不論是生活中的哪個(gè)領(lǐng)域，都離不開多樣化的傳感器及檢測(cè)技術(shù)。

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