淺析電子傳感器在機械制造中的集成問題

張景彥

摘 要：科學技術(shù)在近年來的快速發(fā)展和改革開放對國內(nèi)加工制造業(yè)的刺激，都使得國內(nèi)企業(yè)對機械制造領域的投入持續(xù)增加，現(xiàn)階段的機械制造方式及使用的設備已具備高度智能化的優(yōu)勢。各種跨領域、跨專業(yè)的技術(shù)融合與創(chuàng)新也為新型機械制造的效率提升提供了技術(shù)支持。微電子技術(shù)作為應用范圍較廣的高新技術(shù)之一，能夠與各類電子傳感器配合使用，并在機械制造、生物化工等多個領域和行業(yè)內(nèi)充分發(fā)揮其優(yōu)勢。本文結(jié)合電子傳感器技術(shù)的應用原理及其特點和優(yōu)勢，重點關(guān)注其在機械制造領域中的應用現(xiàn)狀，并在此基礎上提出加強電子傳感器和機械制造融合與集成效果的對策。

關(guān)鍵詞：電子傳感器;機械制造;集成問題

一、電子傳感器技術(shù)概述

我國在20世紀80年代末就將傳感器列入國家高新技術(shù)發(fā)展的重點，經(jīng)過“八五”、“九五”和“十五”的攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化建設，目前全國已有2000多家企事業(yè)單位從事傳感器的研制、生產(chǎn)和應用。由于經(jīng)濟發(fā)展水平和生產(chǎn)研發(fā)資金的限制，我國傳感器行業(yè)總體技術(shù)水平還是相對比較落后的，規(guī)模和應用領域都較小。今天活躍在國際市場上的仍然是德國、日本、美國、俄國等老牌工業(yè)國家的企業(yè)。在這些國家里，傳感器的應用范圍很廣，許多廠家的生產(chǎn)都實現(xiàn)了規(guī)?；?，有些企業(yè)的年生產(chǎn)能力達到幾千萬只甚至幾億只。相比之下，中國傳感器的應用范圍較窄，更多的應用仍然停留在工業(yè)測量與控制等基礎應用領域。

現(xiàn)階段，電子傳感器技術(shù)憑借其廣泛的適應性與廣泛的應用度，在材料、化學、物理以及微電子電路等各領域和學科內(nèi)都有著豐富的應用。電子傳感器技術(shù)的理論融合了各學科的知識和技術(shù)成果，能夠充分體現(xiàn)現(xiàn)代科技所達到的水平和高度。作為現(xiàn)代科技的杰出代表，電子傳感器技術(shù)及其相關(guān)聯(lián)的各類高科技產(chǎn)業(yè)范圍內(nèi)獲得了廣泛的認可，被認為是 21 世紀最具發(fā)展前途、擁有最廣闊市場前景和發(fā)展空間的產(chǎn)業(yè)技術(shù)。電子傳感器技術(shù)從其種類上進行劃分，已經(jīng)多達3萬種以上，并且還在以極快的速度增加著。其在各行業(yè)和領域中的應用現(xiàn)狀也遠超人們想象的廣度和深度。特別是在對電子信息處理及信號采集的過程中，憑借電子傳感器所具備的高效信號處理能力和運算速度，已經(jīng)在當今的信息化時代當中充分發(fā)揮出了其實際應用的價值。電子傳感器技術(shù)是世界各國在未來很長一段時間內(nèi)進行競爭、博弈與對抗的重要領域。特別是西方發(fā)達國家早在上個世紀 80 年代初期就已經(jīng)將電子傳感器及相關(guān)技術(shù)的研發(fā)列入了國家重點研發(fā)計劃。經(jīng)過幾十年的開發(fā)與演變，如今已經(jīng)取得了十分可觀的應用效果與宏大的應用規(guī)模。

二、電子傳感器技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀分析

電子傳感器技術(shù)的應用不能脫離實際而進行，必須依賴于其他領域和學科的理論知識和技術(shù)，才能在實際應用中充分發(fā)揮電子傳感器技術(shù)的優(yōu)勢。為了能夠保證電子傳感器在信息獲取速度和處理能力等方面的優(yōu)勢得到充分展現(xiàn)，就需要逐步順應時代的發(fā)展需求，將電子傳感器的應用方式和領域向著微型化與智能化的方向轉(zhuǎn)變和發(fā)展?，F(xiàn)階段，人們對于電子傳感器的認知還存在一定的局限性。對其能夠?qū)崿F(xiàn)的處理速度、精確度以及運算可靠性等了解得不夠深入。其實，電子傳感器所具備的運算速度和效率已能夠滿足大多數(shù)實際應用場景的需求。各類傳統(tǒng)的大體積、功能單一的傳感器也已經(jīng)在時代的發(fā)展中逐步被各類高性能的微型傳感器所取代。目前，獲得主要應用的電子傳感器主要由含硅材質(zhì)組成，并且具有重量輕、體積小、制作成本低、靈敏度高等特點。憑借這些優(yōu)勢，電子傳感器在航空、工業(yè)自動化以及醫(yī)療等行業(yè)和領域內(nèi)獲得了廣泛的應用。智能化的科技發(fā)展思路為電子傳感器的應用創(chuàng)造了更多可能。理想狀態(tài)下的電子傳感器不僅能夠存儲和處理大量的信息，還能夠根據(jù)人們的實際需要進行智能化的判斷。與各類智能化的操作系統(tǒng)完美匹配融合，聯(lián)合各類輔助的環(huán)境傳感器，和微型計算機共同組成傳感網(wǎng)絡，使其能夠在實際的應用過程中，精確感知環(huán)境變化等外界因素。

三、電子傳感器的應用特點

（一）數(shù)字化

以電子信息處理和數(shù)據(jù)化信號運算為根本運行方式的電子傳感器具有典型的數(shù)字化特點。通過對大量信息的傳送、存儲、處理、記錄以及分別控制，滿足實際應用的各類需求，并以較高的速度完成各類監(jiān)測和控制任務。

（二）安全性

電子傳感器應用于機械制造的過程中，能夠有效解決流水線生產(chǎn)作業(yè)安全性低的問題。由于傳統(tǒng)的生產(chǎn)流水線沒有配備專業(yè)的監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)，大量機械設備在運行過程中一旦發(fā)生微小故障，不能立即引起相關(guān)技術(shù)人員的注意并及時排除故障，往往會引起較大的生產(chǎn)安全事故。將電子傳感器應用于其中，就能時刻密切監(jiān)測機械設備的運轉(zhuǎn)情況，一旦發(fā)現(xiàn)故障問題立即發(fā)出警報，全面提升機械生產(chǎn)過程的安全性。

四、電子傳感器在機械制造中的集成應用情況

（一）電子傳感技術(shù)在切削及機床操作中的應用

在機械加工切削等過程中應用電子傳感技術(shù)，能夠充分優(yōu)化傳統(tǒng)切削過程的操作精確度，并極大程度地縮減制造成本，提高生產(chǎn)效率。利用電子傳感技術(shù)，配合先進的環(huán)境監(jiān)測傳感器，還能夠時刻感知切削力度的變化，并通過收集切削加工過程中的機械裝置振動情況，對切削刀具和被切工件的接觸情況做出合理的判斷。切削過程中需要重點關(guān)注的傳感參數(shù)包括切削力度的變化，過程中的振動及切削操作的功率變化等。涉及到的需要檢測的環(huán)境指標包括軸承與回轉(zhuǎn)系統(tǒng)、驅(qū)動裝置安全性和環(huán)境溫度的監(jiān)控。

（二）電子傳感技術(shù)在工件加工過程中的應用

工件的機械加工過程需要利用電子傳感器來對其質(zhì)量進行智能化的監(jiān)控。通過識別工件的狀態(tài)和安裝位置來判斷送入機床待加工的工件種類、型號及其規(guī)格是否符合規(guī)定要求。利用電子傳感技術(shù)實現(xiàn)的工序識別需要明確工件要經(jīng)過的加工工序是否與預期的加工方案一致。

五、結(jié)束語：

綜上所述，電子傳感器及相關(guān)技術(shù)在機械制造領域中的應用狀況較為理想。未來的電子傳感器必將向著更加智能化、集成化的方向發(fā)展。其在實際的機械設備生產(chǎn)加工制造的過程中發(fā)揮的作用也會越來越大。因此，全行業(yè)必須樹立創(chuàng)新意識，大力加強新型傳感器的開發(fā)，提高產(chǎn)品的性價比，加快科研成果的轉(zhuǎn)化，加快新型傳感器的產(chǎn)業(yè)化，迅速提高國產(chǎn)傳感器的市場占有率，縮小與發(fā)達國家的差距。

參考文獻：

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