淺析傳感器技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

涂祖蕾

摘要：目前我國機(jī)械制生產(chǎn)行業(yè)已經(jīng)達(dá)到了很先進(jìn)的階段，與此同時(shí)，機(jī)械生產(chǎn)的發(fā)展也進(jìn)一步提升了我國的綜合實(shí)力與經(jīng)濟(jì)水平。本文重點(diǎn)探究機(jī)電一體化系統(tǒng)中傳感器技術(shù)應(yīng)用情況，結(jié)合當(dāng)前行業(yè)發(fā)展情況，積極推動傳感器技術(shù)創(chuàng)新，以求最大程度的提升機(jī)電一體化系統(tǒng)應(yīng)用水平。

關(guān)鍵詞：傳感器技術(shù);機(jī)電一體化;系統(tǒng)應(yīng)用

0? 引言

傳感器技術(shù)經(jīng)過長期的研發(fā)，功能日漸強(qiáng)大，而且衍生出多個(gè)種類和特性，已經(jīng)推廣到很多領(lǐng)域，逐漸成為機(jī)電一體化系統(tǒng)中的核心技術(shù)之一。傳感器技術(shù)憑借獨(dú)特的優(yōu)勢，可以大大提升機(jī)電一體化系統(tǒng)在實(shí)踐中的操作力和控制力，進(jìn)一步擴(kuò)大機(jī)電一體化系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用范圍，為機(jī)電一體化系統(tǒng)在實(shí)踐操作中提供了可靠的科學(xué)保障。

1? 關(guān)于傳感器技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展歷程分析

伴隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，傳感器也在技術(shù)手段的支持下，逐漸發(fā)展進(jìn)步，其不僅僅局限于單一的某一方面，而是促進(jìn)種類、速度以及信息處理的多面發(fā)展，并且逐漸完善和強(qiáng)化，因此，其在機(jī)電一體化中的應(yīng)用也越來越普遍，范圍也在逐漸擴(kuò)大。伴隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展，其在上世紀(jì)八十年代達(dá)到了關(guān)鍵性的發(fā)展階段，在科技領(lǐng)域的現(xiàn)代化發(fā)展占據(jù)了十分重要的位置，各個(gè)國家在這樣的時(shí)代背景下，對傳感器技術(shù)的研究和投入都在逐漸增加，致力于其研發(fā)工作，因此，傳感器技術(shù)逐漸發(fā)展成了一種新興的行業(yè)領(lǐng)域?，F(xiàn)階段，傳感器技術(shù)的使用已經(jīng)越來越廣泛，并且成為了我國的重點(diǎn)開發(fā)項(xiàng)目，傳感器技術(shù)在機(jī)電一體化中的實(shí)際應(yīng)用效果也成為了業(yè)內(nèi)人士普遍關(guān)心的問題。

2? 機(jī)電一體化、傳感器技術(shù)的概念與傳感器的分類

2.1 機(jī)電一體化系統(tǒng)的具體概念

機(jī)電一體化系統(tǒng)主要就是指在機(jī)械生產(chǎn)過程中，將微觀電子技術(shù)應(yīng)用于相關(guān)系統(tǒng)中，從而達(dá)到更新機(jī)電一體化系統(tǒng)中各項(xiàng)功能，提高機(jī)電一體化系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的質(zhì)量與效率的目的[1]。

2.2 傳感器技術(shù)的具體概念和分類

傳感器技術(shù)主要就是指一種能夠?qū)C(jī)械生產(chǎn)制造過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行測量與轉(zhuǎn)換的設(shè)備，并根據(jù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，將非電量信號轉(zhuǎn)化成易測量的電信號。

目前我國傳感器技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)制造過程中的應(yīng)用主要分為三大類：

①根據(jù)制造材料可以分為物理結(jié)構(gòu)與晶體結(jié)構(gòu)。

②根據(jù)內(nèi)部能量轉(zhuǎn)化模式可以分為能量控制型與能量轉(zhuǎn)化型。

③根據(jù)所測量的參量設(shè)計(jì)可以分為機(jī)械量參量、熱工參量以及物性參量[2]。

傳感器的這些不同特性的種類，能適用于多種不同的環(huán)境和用途，因此只要結(jié)合使用要求合理選擇就可以滿足不同機(jī)電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)制造中，傳感器技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)占據(jù)了重要的地位，進(jìn)一步提升了我國機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。

3? 將傳感器技術(shù)應(yīng)用于機(jī)電一體化系統(tǒng)的意義和作用

當(dāng)下我國正處于不斷提高工業(yè)生產(chǎn)制造業(yè)自動化水平的發(fā)展過程中，這就需要加強(qiáng)機(jī)電一體化系統(tǒng)在日常工作中的應(yīng)用，傳感器技術(shù)在這里就起到了至關(guān)重要的作用。加強(qiáng)傳感器技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用，不僅可以通過檢測得出的數(shù)據(jù)信息來促進(jìn)系統(tǒng)檢測自動化水平的提高，進(jìn)而推動我國工業(yè)生產(chǎn)制造水平的提高[3];而且還能夠幫助機(jī)電一體化系統(tǒng)高效科學(xué)的獲取待檢測對象的相關(guān)特征和狀態(tài)信號，為機(jī)電一體化系統(tǒng)后續(xù)正常發(fā)揮功能奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

機(jī)電一體化系統(tǒng)中測量模塊是至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，涉及到檢測與獲取待檢測對象的特征狀態(tài)和數(shù)據(jù)信息，影響到相關(guān)工作人員確定機(jī)械結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、壓力、速度等主要功能的重要物理參數(shù)數(shù)據(jù)輸入，而這個(gè)測量模塊就是由傳感器和測量電路等重要部分組成，也就是說，傳感器技術(shù)是機(jī)電一體化系統(tǒng)中的核心，是機(jī)電一體化系統(tǒng)高水平、高精確度工作的重要保障。

4? 傳感器技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用

4.1 傳感器技術(shù)在汽車行業(yè)的應(yīng)用

隨著我國科技實(shí)力的不斷進(jìn)步，在人們的日常生活中，對汽車的需求不斷提高，傳統(tǒng)的汽車制造生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)滿足不了現(xiàn)代汽車行業(yè)的發(fā)展，而傳感器技術(shù)的出現(xiàn)改變了這一現(xiàn)狀。通過加強(qiáng)傳感器技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用，提高了汽車制造業(yè)的智能化與輕型化水平，增強(qiáng)了現(xiàn)代汽車應(yīng)用的舒適度以及使用的便利性，進(jìn)一步推動了我國汽車行業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展[4]。

在現(xiàn)代汽車生產(chǎn)中，傳感器起到了不可或缺，不能代替的作用?，F(xiàn)代汽車生產(chǎn)制造工序中，傳感器技術(shù)應(yīng)用范圍較廣，無論是自動變速器還是防抱死系統(tǒng)，都需要依托于傳感器技術(shù)來獲取數(shù)據(jù)自動響應(yīng)?，F(xiàn)代汽車的車用電子裝置越來越多，傳統(tǒng)的純機(jī)械式控制系統(tǒng)已經(jīng)逐漸被汽車機(jī)電一體化系統(tǒng)取代，例如現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的導(dǎo)航系統(tǒng)，以及發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，在改進(jìn)中與傳感器技術(shù)進(jìn)行深度融合，賦予裝置多樣化功能的同時(shí)，進(jìn)一步增強(qiáng)汽車系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性、可靠性。有別于傳統(tǒng)的汽車制造技術(shù)和工藝而言，傳感器技術(shù)抗干擾能力較強(qiáng)，可以滿足大范圍應(yīng)用需要，在滿足功能需要同時(shí)大大降低成本。汽車傳感器適應(yīng)較強(qiáng)，可以自適應(yīng)顛簸道路或是其他惡劣環(huán)境，具備較強(qiáng)的密封性抵御外界環(huán)境的侵蝕影響，汽車發(fā)動機(jī)艙內(nèi)部環(huán)境的高溫高壓、發(fā)動機(jī)使用過程中的電磁波和強(qiáng)烈震動都不會影響汽車傳感器在車用機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用。而且傳感器技術(shù)在汽車生產(chǎn)中只要能夠?qū)崿F(xiàn)自動化，并且有效控制生產(chǎn)成本，就具備大批量生產(chǎn)的能力。傳感器技術(shù)在汽車機(jī)電一體化系統(tǒng)中應(yīng)用，持續(xù)優(yōu)化安全管理系統(tǒng)，可以進(jìn)一步提升汽車行駛安全性。縱觀當(dāng)前的汽車安全管理系統(tǒng)現(xiàn)狀來看，作為汽車的核心裝置，涵蓋壓力傳感器、加速度傳感器兩種。在檢測側(cè)邊撞擊的速度方面，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，壓力傳感器相較于加速度傳感器運(yùn)行效率更高，可以將誤差控制在最小范圍內(nèi)，憑借其獨(dú)特優(yōu)勢將壓力傳感器廣泛應(yīng)用在汽車制造領(lǐng)域，有助于進(jìn)一步提升汽車安全管理系統(tǒng)運(yùn)行可靠性、穩(wěn)定性，維護(hù)駕駛?cè)藛T人身安全。

由此看來，機(jī)電一體化系統(tǒng)中傳感器技術(shù)的應(yīng)用，在提升汽車制造技術(shù)水平同時(shí)，極大的推動了汽車生產(chǎn)制造產(chǎn)業(yè)高維度發(fā)展。傳感器技術(shù)為全面發(fā)揮汽車機(jī)電一體化系統(tǒng)的整體功能和科學(xué)效用奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，在汽車生產(chǎn)制造的實(shí)踐操作中，傳感器技術(shù)保障了汽車機(jī)電一體化系統(tǒng)的科學(xué)高效和穩(wěn)定可持續(xù)性發(fā)展。所以加強(qiáng)對傳感器技術(shù)在汽車機(jī)電一體化系統(tǒng)中應(yīng)用的研究，是提升和優(yōu)化我國汽車行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)階段的重要內(nèi)容。

4.2 傳感器技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用

各個(gè)行業(yè)工程項(xiàng)目機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)際加工的過程中都需要對零部件進(jìn)行檢測，工作人員在進(jìn)行加工機(jī)械零部件之前，必須利用現(xiàn)有的自動化機(jī)械加工檢測設(shè)備對零部件的加工胚件和各個(gè)零件的加工工具進(jìn)行檢測，越精確科學(xué)的檢測結(jié)果，越能保障后續(xù)工作的順利進(jìn)行，而在此過程中，傳感器技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用為機(jī)械加工檢測技術(shù)就起到了重要的作用，使機(jī)械加工檢測結(jié)果更加科學(xué)精準(zhǔn)。

機(jī)械加工在實(shí)操加工前，對加工設(shè)備的檢測要求較高，諸如，自動化識別和控制坯件的夾持方位，依據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來調(diào)整坯件夾緊力、變形等參數(shù);加工后，精準(zhǔn)測量工件的形狀、尺寸和位置數(shù)據(jù)信息，保證生產(chǎn)的工件品質(zhì)符合實(shí)際需要。通過各項(xiàng)指標(biāo)檢測，為后續(xù)工序開展奠定基礎(chǔ)，傳感器技術(shù)在這里就起到了科學(xué)、精準(zhǔn)且省時(shí)省力的作用。在機(jī)床加工中，依托于傳感器技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用可以優(yōu)化加工流程，進(jìn)一步提升加工過程穩(wěn)定性，調(diào)整相關(guān)加工參數(shù)，生產(chǎn)高精度的工件。通過控制床身有關(guān)部位的阻抗參數(shù)、振動等數(shù)值，加強(qiáng)機(jī)床加工的薄弱環(huán)節(jié)，提升加工精準(zhǔn)度。我國現(xiàn)階段在機(jī)械加工中傳感器技術(shù)的應(yīng)用，其中當(dāng)屬壓電式三向切削力傳感器，以及應(yīng)變式傳感器更具代表性，但是不同技術(shù)特點(diǎn)和適用情況不同，需要結(jié)合具體情況靈活選用，切實(shí)提升機(jī)械生產(chǎn)加工效率和效益。

4.3 傳感器技術(shù)在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用

眾所周知，在我國現(xiàn)階段機(jī)械自動化發(fā)展過程中，數(shù)控機(jī)床是受到廣泛關(guān)注的關(guān)鍵技術(shù)和重要內(nèi)容，是目前機(jī)電一體化系統(tǒng)工程技術(shù)應(yīng)用和優(yōu)化需要考量的發(fā)展元素之一。因此，新時(shí)期積極推動機(jī)電一體化系統(tǒng)中傳感器技術(shù)的廣泛應(yīng)用，受到了相關(guān)領(lǐng)域高度關(guān)注和重視。如何保障傳感器技術(shù)在數(shù)控機(jī)床的實(shí)際應(yīng)用效果，需要加深傳感器技術(shù)原理和優(yōu)勢認(rèn)知了解。在此基礎(chǔ)上，持續(xù)推動傳感器技術(shù)優(yōu)化創(chuàng)新，切實(shí)提升機(jī)電一體化系統(tǒng)的整體性、科學(xué)性和可靠性。例如進(jìn)一步強(qiáng)化相關(guān)傳感器控制原件的參數(shù)控制精度及數(shù)控機(jī)床加工體系中機(jī)電一體化系統(tǒng)功能，就能極大程度上發(fā)揮整個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)中控制模塊的關(guān)鍵性要素，有助于強(qiáng)化傳感器技術(shù)能力和整個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)功能的發(fā)揮。

傳感器技術(shù)可實(shí)現(xiàn)自動化控制數(shù)控機(jī)床刀具與工件運(yùn)作，提升加工精度，降低誤差，生產(chǎn)高品質(zhì)的工件。就數(shù)控機(jī)床中傳感器的應(yīng)用類型來看，包括溫度傳感器、感應(yīng)同步器、紅外傳感器等，類型多樣，可以滿足數(shù)控機(jī)床對工件檢測位置、角位移和直線位移，并有效控制加工壓力、穩(wěn)定和速度等。傳感器技術(shù)在數(shù)控機(jī)床機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用，不僅解決了人工檢測效率低下的問題，而且還使故障檢出排除更為高效，進(jìn)而確保機(jī)械零件更加精確，促進(jìn)機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展。

5? 未來機(jī)電一體化系統(tǒng)中傳感器技術(shù)的應(yīng)用前景

結(jié)合我國的發(fā)展趨勢及目前各項(xiàng)數(shù)據(jù)顯示，傳感器技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中未來的發(fā)展趨勢有三方面：

①提升光電子和微電子技術(shù)的應(yīng)用，從而減少傳感器檢測過程中需要耗費(fèi)的時(shí)間，促進(jìn)傳感器的穩(wěn)定性與工作效率;

②提升智能化、數(shù)字化傳感器的發(fā)展，提高傳感器技術(shù)在線監(jiān)控過程中的效率和能力;

③提升數(shù)學(xué)模型與數(shù)學(xué)計(jì)算方法的應(yīng)用，增強(qiáng)傳感器技術(shù)的精確度，避免傳感器在運(yùn)行中出現(xiàn)故障[5]。

6? 結(jié)束語

綜上所述，傳感器技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用，提高了機(jī)械生產(chǎn)制造的能力與質(zhì)量。目前傳感器技術(shù)不僅在汽車行業(yè)、機(jī)械加工、數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，而且憑借技術(shù)優(yōu)勢在人工智能、醫(yī)療、探險(xiǎn)等領(lǐng)域中應(yīng)用取得了可觀成果，對于提升我國科技水平具有積極意義。

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