機電一體化系統(tǒng)中傳感器技術(shù)的運用

劉慧 楊炙坤

隨著現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷加快，科學(xué)技術(shù)也在不斷的發(fā)展，傳感器技術(shù)作為諸多科學(xué)技術(shù)中發(fā)展最為迅速的一門前沿技術(shù)，是提高機電一體化系統(tǒng)智能化的重要組成部分。傳感器就相當(dāng)于人類的感覺器官，它可以快速、精準(zhǔn)的收集系統(tǒng)多處的信號反饋給處理系統(tǒng)，確保系統(tǒng)正常運行，同時也保證了系統(tǒng)能夠達(dá)到更高的水平。如果缺少了傳感器，導(dǎo)致系統(tǒng)的狀態(tài)和對某些信息的準(zhǔn)確度把握就無法做到自動檢測，那么系統(tǒng)的其他模塊功能就無法實現(xiàn)，比如信息處理模塊、控制決策模塊等。

1 傳感器概念分析

傳感器是一種在現(xiàn)代科學(xué)中通過仿生學(xué)的角度，使機械能夠像人類或動物的感覺器官一樣能對外界環(huán)境變化進(jìn)行感知，傳感器通過對變化的檢測和感受，并通過編寫的程序，按照一定的規(guī)律將外界環(huán)境轉(zhuǎn)化為電信號或數(shù)據(jù)信號，同時將這類信號傳送到接受元件或裝置中，這類模擬感覺器官的器械稱為傳感器，為了更精密的探測某些外界因素，傳感器技術(shù)的發(fā)展受到人們的極大重視。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的支持下，傳感器的敏銳程度和探測廣度早已超過了人類的感覺器官，可以探測到人眼看不到的紅外線、紫外線，也可以檢測到人耳聽不到的超聲波。所以對于傳感器的應(yīng)用在我們的生活中越來越廣泛，人類也對傳感設(shè)備更加依賴。各式各樣的傳感器有很多，我們通常依據(jù)其使用情況來對它們進(jìn)行分類，比如說可以按需要測量的對象來分類等等。不同類別的傳感器用途也不一樣，而傳感器技術(shù)的應(yīng)用，可以實現(xiàn)對系統(tǒng)的有效控制，提高其自動化水平。傳感器技術(shù)是利用傳感器可以將光、震動或者其他一些刺激動作按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成特有的一種輸出信號來對機電一體化系統(tǒng)自身的檢測。有效的控制機電一體化系統(tǒng)的正常運行。

2 傳感器技術(shù)在機電一體化系統(tǒng)中的重要性

機電一體化系統(tǒng)是一個自動化程度比較高的系統(tǒng)，其核心部件就是傳感器，所以傳感器技術(shù)也就是該系統(tǒng)中的核心技術(shù)。傳感器在機電一體化系統(tǒng)中的角色就好比人體的感覺器官，它能夠通過對目標(biāo)實物的感知測量來獲取目標(biāo)的相關(guān)信息，并快速、準(zhǔn)確的將這些信息傳遞給系統(tǒng)控制模塊，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的控制效果。在對目標(biāo)測量過程中，傳感器能夠為機電一體化系統(tǒng)準(zhǔn)確、快速的提供維持系統(tǒng)高效運行的重要的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，最主要的是能夠幫助系統(tǒng)實現(xiàn)對自身的自動化檢測，傳感器在提高機電一體化系統(tǒng)性能方面，所以進(jìn)一步加強機電一體化系統(tǒng)中傳感器技術(shù)的研究是十分有必要的。

3 傳感器技術(shù)的應(yīng)用

3.1 在機械加工過程中的應(yīng)用

在機械加工中，傳感器技術(shù)被廣泛的應(yīng)用。其目的是為了提高加工產(chǎn)品的精度和質(zhì)量，首先，在工件加工前，要對其毛坯件進(jìn)行自動化檢測，看其是否滿足加工的要求，如果滿足，再進(jìn)行加工過程。加工過程中傳感器的應(yīng)用更為重要，每一道工序的加工精度控制都是通過傳感器來實現(xiàn)的，當(dāng)加工到一定位置時，傳感器檢測到這一位置發(fā)出的信息，將這些位置信息迅速的轉(zhuǎn)換成其特性的信號，快速的傳遞給控制中心，控制中心快速的做出判斷，開始進(jìn)行下一道工序的加工。多次重復(fù)后，為了保證工件的加工精度，還可以通過傳感器技術(shù)，對加工設(shè)備在工件加工過程中的進(jìn)給速度、切削力，進(jìn)而保證其質(zhì)量。

3.2 數(shù)控機床中的應(yīng)用

傳感器技術(shù)在數(shù)控機床上的應(yīng)用也比較廣泛，其目的主要是實現(xiàn)機床的高度自動化水平，同時對加工精度的有效控制。通過傳感器對加工軌跡的檢測，可以實現(xiàn)工件的模擬加工，做到加工誤差的有效控制。并對其做出合理的調(diào)整，確保加工精度，實現(xiàn)工件的全自動加工。

為及時發(fā)現(xiàn)數(shù)控機床加工中存在的問題，需對機床軸動過位等開展實時調(diào)查。比如在數(shù)控機床當(dāng)中，可使用壓力傳感器檢測工件夾緊力，如果夾緊力比設(shè)定值低，則會產(chǎn)生工件松動問題，系統(tǒng)提示警報，中斷走刀。此外，還能運用壓力傳感器對車道切削力實際改變進(jìn)行檢測。通過上述分析得知，在數(shù)控機床上合理應(yīng)用傳感器，適時引入傳感器技術(shù)，可有效處理生產(chǎn)過程中發(fā)生的問題，大幅提升生產(chǎn)效率，降低故障發(fā)生率，為保證生產(chǎn)質(zhì)量奠定良好基礎(chǔ)。

4 傳感器技術(shù)的未來發(fā)展趨勢

在未來的幾年里，傳感器控制系統(tǒng)的研究將會繼續(xù)進(jìn)行，使其在未來能夠發(fā)揮更大的作用，為人們帶來更多的便利，其主要的發(fā)展趨勢有以下幾點：①向高精度發(fā)展。在新型的傳感器研究中，要將精度、靈敏度、響應(yīng)速度作為研究重點，確保未來的工業(yè)化生產(chǎn)具有可靠性；②向微型化方向發(fā)展。再利用新型的材料與納米技術(shù)等先進(jìn)的技術(shù)，對傳感器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化；③微功耗、無源化發(fā)展。當(dāng)前的電氣設(shè)備以及傳感器設(shè)備的運行都需要在電能的支持下才能正常運轉(zhuǎn)，因此為了提高傳感器的工作性能，開發(fā)微功耗的傳感器及無源傳感器是必然的發(fā)展方向；④向智能化數(shù)字化發(fā)展。智能化是當(dāng)前國際上廣泛關(guān)注的焦點，也是未來傳感器重點開發(fā)領(lǐng)域。

5 結(jié)語

總而言之，工業(yè)生產(chǎn)自動化程度的逐漸提升，對自動監(jiān)測水平的要求也更為嚴(yán)格，因此需要加強對傳感器的研究，以促進(jìn)機電一體化向著更加自動、更加智能的方向發(fā)展，還需要對傳感器有更加深入的研究和探索，使傳感器能夠檢測的信息范圍更為廣泛，同時對信息的檢測精度也需要得到相應(yīng)提升。

[1]江海.機電一體化系統(tǒng)中傳感器與檢測技術(shù)應(yīng)用分析[J].科技風(fēng)，2017（9）：194.

[2]安培成.淺析傳感器技術(shù)在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].內(nèi)燃機與配件，2018（1）：82～83.