基于微電子傳感信號(hào)的機(jī)械設(shè)備自動(dòng)控制

杜靜

（河南省水利水電學(xué)校，河南 周口 466000）

想要機(jī)械設(shè)備真正實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、高效的自動(dòng)控制，就需要通過(guò)微電子傳感信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在已經(jīng)進(jìn)行的調(diào)查當(dāng)中發(fā)現(xiàn)，微電子傳感信號(hào)可以使得機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)控制的效率提高、精準(zhǔn)度提高。

1 微電子傳感技術(shù)的應(yīng)用

經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)表明，使用微電子傳感技術(shù)確實(shí)可以將機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化控制變得比過(guò)去更加精準(zhǔn)有效，其具體應(yīng)用方法主要有以下兩種。

1.1 位置檢測(cè)裝置

通過(guò)使用微電子傳感信號(hào)技術(shù)，可以對(duì)自動(dòng)控制當(dāng)中的機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)的移動(dòng)情況，在進(jìn)行位置檢測(cè)之后，檢測(cè)裝置可以主動(dòng)發(fā)出反饋的信號(hào)。位置檢測(cè)裝置當(dāng)中，有分別專門(mén)負(fù)責(zé)位置傳感以及速度傳感的相應(yīng)裝置。隨著微電子傳感技術(shù)的不斷完善，這種裝置被運(yùn)用到越來(lái)越多種類的機(jī)械設(shè)備當(dāng)中。例如光柵位移傳感器，就因?yàn)槠溆兄鴻z測(cè)精度高，檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)可以對(duì)大多數(shù)復(fù)雜的構(gòu)件進(jìn)行檢測(cè)。

1.2 伺服系統(tǒng)

在微電子傳感技術(shù)的應(yīng)用方面，伺服系統(tǒng)也有著很廣闊的應(yīng)用面。微電子傳感技術(shù)在近些年得到了長(zhǎng)久的發(fā)展，其處理器的性能也有了穩(wěn)定的提升。目前在電流控制和位置控制領(lǐng)域當(dāng)中，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化控制，能達(dá)成檢測(cè)信息展示和故障保護(hù)的效果，不僅可以實(shí)現(xiàn)PID控制，在系統(tǒng)參數(shù)方面還可以實(shí)現(xiàn)定控功能。

2 微電子傳感信號(hào)應(yīng)用在機(jī)械設(shè)備自動(dòng)控制當(dāng)中的優(yōu)勢(shì)

2.1 體積小

與過(guò)去機(jī)械設(shè)備相比，微電子傳感信號(hào)所使用的設(shè)備最明顯的一個(gè)好處就是其占用的空間很小，其性能方面并沒(méi)有因?yàn)槠潴w積的減小而出現(xiàn)減弱的情況，無(wú)論是能源的消耗還是重量方面，都比過(guò)去有所提升。在影響性能的方面上，并沒(méi)有因?yàn)槟茉聪牡慕档秃椭亓康臏p輕而出現(xiàn)諧振頻率不穩(wěn)的情況，總體而言就是體積小的情況下，其性能并沒(méi)有受到影響，反而有了進(jìn)步。

2.2 集成程度提高

通過(guò)將微電子傳感信號(hào)應(yīng)用在機(jī)械設(shè)備當(dāng)中，過(guò)去由于分工各不相同需要單獨(dú)存在的各個(gè)傳感器，現(xiàn)在可以統(tǒng)一規(guī)劃在一起，變成一個(gè)傳感器系統(tǒng)。分工各不相同的傳感器系統(tǒng)當(dāng)下統(tǒng)一合并為一體，也并沒(méi)有因?yàn)槠洚?dāng)下的合并性，而影響到各個(gè)傳感器的單獨(dú)工作，反而轉(zhuǎn)變成了傳感器系統(tǒng)。形成了傳感器系統(tǒng)之后，其穩(wěn)定性得到了更大的提升，每一個(gè)傳感器都比過(guò)去單獨(dú)存在的時(shí)候在性能方面得到了提升。

2.3 材料優(yōu)勢(shì)

當(dāng)微電子傳感信號(hào)應(yīng)用在機(jī)械設(shè)備當(dāng)中時(shí)，其使用的材料往往都是硅。硅這種材料在很多方面上都有著優(yōu)勢(shì)，其密度相較其他材料要更大，而且硅的硬度也是要好于其他材料。作為微電子傳感信號(hào)當(dāng)中最為重要的傳導(dǎo)材料，硅在傳導(dǎo)性方面也是明顯要好于其他材料的。這些硅的特性使得在材料的選擇上就具有一定的優(yōu)勢(shì)，使得設(shè)備的性能要比過(guò)去更加優(yōu)異。

3 微電子傳感信號(hào)在機(jī)械設(shè)備自動(dòng)控制當(dāng)中的具體控制過(guò)程

3.1 檢測(cè)部分

檢測(cè)部分當(dāng)中檢測(cè)的主要意義是為了從外界獲得數(shù)據(jù)，獲得數(shù)據(jù)需要通過(guò)信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。信號(hào)從傳播順序上來(lái)看可以分為傳入信號(hào)以及輸出信號(hào)兩種，而從信號(hào)的形式上則可以分為數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)兩種。在微電子傳感信號(hào)應(yīng)用在機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)控制當(dāng)中里。輸入信號(hào)指的是從設(shè)備當(dāng)中獲得的某種狀態(tài)信號(hào)，而輸出信號(hào)則指的是各種內(nèi)部信號(hào)。另外還有數(shù)字量信號(hào)，其特指的是幅值在一定區(qū)間之內(nèi)且相對(duì)離散的信號(hào)。在使用數(shù)字量信號(hào)的過(guò)程當(dāng)中，可以觀察到數(shù)字量信號(hào)有著明顯的上升沿和下降沿。除了數(shù)字量信號(hào)之外，還有模擬量信號(hào)，模擬量信號(hào)的變量則是根據(jù)測(cè)量的改變而隨之改變的。在變化的過(guò)程當(dāng)中有很多因素都可以算作是模擬量信號(hào)，例如溫度、速度等。外界信號(hào)通過(guò)模擬裝換之后都可以變成數(shù)字量信號(hào)，傳遞到控制器當(dāng)中。

3.2 控制部分

傳感器在系統(tǒng)當(dāng)中是作為前置部分存在的，完成了檢測(cè)之后，要按照一定的規(guī)律完成轉(zhuǎn)換。在傳感器當(dāng)中要使用敏感元件，使用的位置在傳感器當(dāng)中的傳感部分以及被測(cè)量部分?？刂撇糠之?dāng)中的傳感器可以將外界收集到的有關(guān)位移、位移速度、壓力等數(shù)值轉(zhuǎn)換為信號(hào)形式，而不同的傳感器要負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)換不同類型的信號(hào)。

3.3 執(zhí)行部分

在機(jī)電一體化當(dāng)中，執(zhí)行裝置的作用是為了作出一些運(yùn)動(dòng)以及動(dòng)力，從而達(dá)到使得系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的作用。執(zhí)行部分可以根據(jù)其不同的作用類型分為電動(dòng)型和液壓型，目前還出現(xiàn)了氣動(dòng)型。在工作的過(guò)程中，這些執(zhí)行裝置可以將來(lái)自電力、液壓、氣壓的力都轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)需要的動(dòng)力，從而達(dá)到為系統(tǒng)提供動(dòng)力的作用。

4 小電波信號(hào)的機(jī)械控制

在微電子傳感信號(hào)對(duì)機(jī)械設(shè)備自動(dòng)控制的過(guò)程當(dāng)中，對(duì)于電信號(hào)進(jìn)行采集是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。小電波信號(hào)與傳統(tǒng)信號(hào)相比，小電波信號(hào)更加注重的是對(duì)局部頻率變化的分析。因此小電波信號(hào)有著更好的延展性，信號(hào)想要表達(dá)出的情況也更加準(zhǔn)確。小電波信號(hào)還可以將信號(hào)當(dāng)中很多過(guò)去表達(dá)不出來(lái)的細(xì)節(jié)統(tǒng)統(tǒng)展現(xiàn)出來(lái)，所以在機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)換方面，小電波信號(hào)的環(huán)境更加優(yōu)秀。為了使其效果更直觀的展現(xiàn)出來(lái)，本文特地為此進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，下文將對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行全面的分析。

4.1 機(jī)械小電波的有效轉(zhuǎn)換

由已知的小電波信號(hào)的原理我們可以了解到，在機(jī)械信號(hào)通過(guò)微電子表達(dá)的過(guò)程當(dāng)中，要求轉(zhuǎn)換信號(hào)有著很強(qiáng)的強(qiáng)度。因此為了使得信號(hào)的強(qiáng)度可以達(dá)到規(guī)定的要求，讓后期的機(jī)械設(shè)備在控制方面能夠足夠的精準(zhǔn)正確，我們發(fā)現(xiàn)其與小波原理有著十分緊密的聯(lián)系。通過(guò)研究我們發(fā)現(xiàn)了下面的規(guī)律，其詳情見(jiàn)圖1。

圖1

圖1中將小電波進(jìn)行了分解，制成了圖1這樣一個(gè)示意圖。在這個(gè)示意圖當(dāng)中我們可以將信號(hào)看做是逐層向下分解的信號(hào)。通過(guò)這樣的分解，我們可以把這些機(jī)械信號(hào)分為高頻與低頻兩種。當(dāng)微電子信號(hào)經(jīng)過(guò)分解之后能有效的達(dá)到去除噪聲的目的。和過(guò)去傳統(tǒng)的信號(hào)不同的地方在于，小電波信號(hào)分解的過(guò)程當(dāng)中其函數(shù)不是唯一的存在，通過(guò)對(duì)其中有效的小波信號(hào)進(jìn)行篩選，能夠選出真正有研究?jī)r(jià)值的小電波信號(hào)，來(lái)達(dá)到加強(qiáng)機(jī)械信號(hào)的目的。在選擇相關(guān)小電波信號(hào)的過(guò)程當(dāng)中有以下三個(gè)原則，首先是選用的小電波信號(hào)要遵循自相似原則，第二要符合判別函數(shù)，最后要有支集長(zhǎng)度。

4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析

為了使得本文論述更加具有實(shí)際意義，使得論述更加具有說(shuō)服力，特地進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)來(lái)保證研究的準(zhǔn)確性。通過(guò)在有效的機(jī)械信號(hào)當(dāng)中加入正確的參數(shù)，再由計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行全仿真實(shí)驗(yàn)，選取正確的參數(shù)。其具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1

表1是本文進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行這個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的是為了找出最強(qiáng)的電子機(jī)械信號(hào)，在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程當(dāng)中保證了對(duì)雜質(zhì)信號(hào)的屏蔽，而且使用了不同數(shù)值進(jìn)行了反復(fù)測(cè)試，因此可以保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。由實(shí)驗(yàn)的結(jié)果我們可以知道，機(jī)械小電波的微電子信號(hào)是最好的。

5 結(jié)語(yǔ)

在機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化控制當(dāng)中，微電子技術(shù)的應(yīng)用在當(dāng)下仍然是一種新興技術(shù)。但是無(wú)論是工廠當(dāng)中的生產(chǎn)，還是科學(xué)高精尖領(lǐng)域當(dāng)中，無(wú)論是國(guó)防、醫(yī)療當(dāng)中，微電子技術(shù)的應(yīng)用都有所覆蓋。因此，其可以說(shuō)是一種涵蓋范圍很廣，設(shè)計(jì)領(lǐng)域眾多的技術(shù)，在未來(lái)的發(fā)展前景當(dāng)中，無(wú)論是學(xué)術(shù)性，還是實(shí)用性上都有著很大的研究空間。本文只是對(duì)其進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹并通過(guò)實(shí)驗(yàn)的形式展示出微電子技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，主要介紹的方面包含其自身優(yōu)勢(shì)和工作當(dāng)中的原理，闡述了傳感器是如何工作，如何對(duì)各種外界信號(hào)進(jìn)行識(shí)別，并將其轉(zhuǎn)換為可識(shí)別信號(hào)的。微電子技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化當(dāng)中，使得未來(lái)機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化操作更加穩(wěn)定，目前我國(guó)對(duì)該方面的研究越來(lái)越重視，相信在未來(lái)，微電子技術(shù)方面一定會(huì)有著很大的提升空間，為人們的生產(chǎn)生活帶來(lái)更多便利。