傳感器技術(shù)在機(jī)電自動化中的應(yīng)用研究*

郭澤華

許昌電氣職業(yè)學(xué)院，河南 許昌 461000

1 傳感器技術(shù)概述

1.1 傳感器技術(shù)的原理

一般來說，傳感器技術(shù)可以對被測量數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)的感應(yīng)，并按照特定的函數(shù)和算法，將被測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可用信號。通常情況下，傳感器設(shè)備由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件構(gòu)成，因此在使用的過程中，可以將感應(yīng)到的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存、傳輸、管理，并且通過控制操作讓測量數(shù)據(jù)發(fā)揮出最大的價(jià)值。在不同領(lǐng)域的機(jī)電自動化系統(tǒng)中，傳感器技術(shù)的表現(xiàn)形式也不同。因此，傳感器技術(shù)具有數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化等多樣性的特征，不僅可以將測量數(shù)據(jù)量化，還可以將熱、光、濕等感官性條件轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)。傳感器技術(shù)可以與人體感官條件進(jìn)行深度融合，從而使所測量到的數(shù)據(jù)更加具有真實(shí)性和立體性，因此各個(gè)領(lǐng)域的機(jī)電自動化系統(tǒng)對于傳感器技術(shù)的應(yīng)用變得愈發(fā)廣泛。

1.2 傳感器技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

從當(dāng)前我國工業(yè)的發(fā)展情況來看，雖然傳感器技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用都較為普遍，但在實(shí)際的工作過程中，傳感器技術(shù)在機(jī)電自動化中的應(yīng)用仍然存在一定的問題。究其原因，是由于傳感器技術(shù)目前的發(fā)展還不夠成熟，導(dǎo)致其在機(jī)電自動化中的應(yīng)用水平普遍偏低。一方面，我國工業(yè)發(fā)展速度較快，對機(jī)電自動化的精細(xì)程度也變得越來越高。但由于傳感器技術(shù)發(fā)展的不完善，導(dǎo)致傳感器技術(shù)在機(jī)電自動化系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用過程中，缺乏較高的精細(xì)程度，并且目前微傳感器技術(shù)應(yīng)用范圍比較小，智能化的程度較低，從而使傳感器技術(shù)無法滿足當(dāng)前機(jī)電自動化的需求。另一方面，由于傳感器技術(shù)在應(yīng)用的過程中，會使用大量的切削液，不僅具有很高的成本，還會造成環(huán)境污染等問題，導(dǎo)致傳感器技術(shù)的清潔性非常低，不符合當(dāng)前環(huán)境友好型的發(fā)展戰(zhàn)略。

1.3 傳感器技術(shù)在機(jī)電自動化技術(shù)中的發(fā)展前景

首先，傳感器技術(shù)是我國工業(yè)領(lǐng)域智能化發(fā)展的重要?jiǎng)恿?，在各個(gè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。其次，傳感器技術(shù)在機(jī)電自動化中的應(yīng)用，可以在一定程度上促進(jìn)機(jī)電一體化系統(tǒng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。隨著當(dāng)前傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，機(jī)電自動化系統(tǒng)中的自動調(diào)節(jié)技術(shù)和自動控制技術(shù)，在一定程度上推動了機(jī)電一體化、自動化水平的不斷進(jìn)步。最后，隨著我國綜合國力水平的不斷發(fā)展，各個(gè)領(lǐng)域?qū)τ趥鞲衅骷夹g(shù)的依賴性變得越來越強(qiáng)，從而使微傳感器技術(shù)、集成化傳感器技術(shù)等類型的傳感器得以快速發(fā)展。這類傳感器技術(shù)普遍具有體積小、質(zhì)量輕、穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)勢，并且可以滿足當(dāng)前機(jī)電自動化系統(tǒng)的精細(xì)要求。除此之外，傳感器技術(shù)在智能設(shè)備中的應(yīng)用較為普遍，因此傳感器技術(shù)的質(zhì)量在一定程度上影響了智能設(shè)備的運(yùn)行情況[1]。

2 傳感器技術(shù)在機(jī)電自動化中的具體應(yīng)用

2.1 在機(jī)械生產(chǎn)中的應(yīng)用

首先，傳感器技術(shù)可以對電氣車床等設(shè)備的振動條件進(jìn)行檢測，從而更好地確定機(jī)械生產(chǎn)過程中存在的潛在風(fēng)險(xiǎn)，不僅可以提升機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)質(zhì)量，還可以提升機(jī)械生產(chǎn)線的工作效率。其次，電氣自動化設(shè)備是制造機(jī)械時(shí)較為常用的一種設(shè)備，經(jīng)常被用于一些對精密度要求較高的設(shè)備加工過程中。由于電氣自動化設(shè)備具有較大的測量難度，加工方式也較為復(fù)雜，在實(shí)際生產(chǎn)的過程中，會為機(jī)械制造帶來很大的挑戰(zhàn)。此時(shí)，通過應(yīng)用傳感器技術(shù)，可以對電氣自動化設(shè)備的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確測量，從而確保電氣自動化設(shè)備在加工時(shí)具有較強(qiáng)的精密度。最后，在進(jìn)行機(jī)械制造時(shí)，還會有一些種類的機(jī)械設(shè)備需要進(jìn)行特殊加工，通過應(yīng)用傳感器技術(shù)，可以對其進(jìn)行充分感知，從而對特殊機(jī)械設(shè)備的制造起到指導(dǎo)性的作用。

2.2 在機(jī)器人技術(shù)中的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域變得越來越廣，如煤礦行業(yè)、電子行業(yè)和制造行業(yè)都在一定程度上使用了機(jī)器人技術(shù)。機(jī)器人技術(shù)指的是通過傳感器技術(shù)，來獲取機(jī)械生產(chǎn)中的有關(guān)數(shù)據(jù)，并將這些測量到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)所需要的格式，從而確保機(jī)械生產(chǎn)的規(guī)范性和高效性。一旦在機(jī)械生產(chǎn)的過程中出現(xiàn)問題，技術(shù)人員可及時(shí)通過傳感器進(jìn)行查看，并采取有效的補(bǔ)救措施。基于此，機(jī)器人技術(shù)對于傳感器技術(shù)有著較高的要求，對于一些智能化水平較高的機(jī)器人來說，可以為其安裝內(nèi)部傳感器和外部傳感器，從而對機(jī)器人起到實(shí)時(shí)監(jiān)測的作用，確保機(jī)器人具有穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。一旦機(jī)器人發(fā)生故障，傳感器就會啟動報(bào)警系統(tǒng)，通知技術(shù)人員及時(shí)對機(jī)器人進(jìn)行檢查。

2.3 在報(bào)警系統(tǒng)中的應(yīng)用

報(bào)警系統(tǒng)是機(jī)電自動化系統(tǒng)中的重要組成部分，無論是哪個(gè)領(lǐng)域，在開展工作的過程中都離不開報(bào)警系統(tǒng)的幫助。例如，對于煤礦行業(yè)來說，如果施工人員在井下進(jìn)行作業(yè)時(shí)，機(jī)電自動化系統(tǒng)產(chǎn)生了故障，此時(shí)就需要報(bào)警系統(tǒng)及時(shí)對地面人員發(fā)出警報(bào)，使地面人員及時(shí)對井下作業(yè)人員進(jìn)行搶救。此外，井下作業(yè)人員也可以根據(jù)報(bào)警系統(tǒng)所發(fā)出的信號對機(jī)電自動系統(tǒng)進(jìn)行一定的調(diào)整和補(bǔ)救，避免出現(xiàn)更多的故障。基于此，傳感器在報(bào)警系統(tǒng)中的應(yīng)用主要是在發(fā)生異常情況時(shí)，及時(shí)將檢測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，并將這些檢測數(shù)據(jù)輸送到機(jī)電自動化系統(tǒng)的終端，發(fā)出警報(bào)。報(bào)警系統(tǒng)既可以對工作人員發(fā)出警示，防止出現(xiàn)安全事故，造成生命危險(xiǎn)或是財(cái)產(chǎn)損失，又可以讓技術(shù)人員通過警示信號，對機(jī)電自動化系統(tǒng)進(jìn)行及時(shí)的維修，防止出現(xiàn)更加嚴(yán)重的問題[2]。

2.4 在環(huán)境檢測中的應(yīng)用

將傳感器技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境檢測中，是當(dāng)前科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的必然要求。這是由于環(huán)境檢測工作所涉及的數(shù)據(jù)檢測難度較大，須借助傳感器技術(shù)，才能進(jìn)一步增加環(huán)境檢測的準(zhǔn)確性。基于此，在環(huán)境檢測中應(yīng)用傳感器技術(shù)，需要技術(shù)人員根據(jù)檢測數(shù)據(jù)的實(shí)際要求，將傳感器技術(shù)與其他精密儀器進(jìn)行有效整合，從而使傳感器技術(shù)發(fā)揮出最大的價(jià)值。除此之外，機(jī)電自動化系統(tǒng)的運(yùn)行，對于環(huán)境檢測的要求也變得越來越高，技術(shù)人員通過使用傳感器技術(shù)對環(huán)境中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測，可以更加有效地對設(shè)備進(jìn)行控制，從而使設(shè)備中的潛在風(fēng)險(xiǎn)被及時(shí)發(fā)現(xiàn)。同時(shí)，傳感器由于具有耗電量低的優(yōu)勢，可以使環(huán)境檢測的精密度變得更高。

2.5 在溫度和濕度測量中的應(yīng)用

在機(jī)電自動化系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，溫度和濕度對其運(yùn)行穩(wěn)定性也產(chǎn)生著一定的影響。首先，傳感器技術(shù)在機(jī)電自動化系統(tǒng)中進(jìn)行的溫度和濕度的檢測，可以體現(xiàn)為接觸式檢測，是指傳感器技術(shù)與被檢測目標(biāo)在相互接觸的過程中，通過熱傳遞技術(shù)，進(jìn)一步讀取被檢測目標(biāo)的數(shù)據(jù)信息，再通過對機(jī)電自動化系統(tǒng)運(yùn)行中的溫度和濕度進(jìn)行測量和分析，判斷機(jī)電設(shè)備中是否存在故障。這樣一來，就可以在一定程度上確保機(jī)電自動化系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。其次，傳感器技術(shù)在機(jī)電自動化系統(tǒng)中進(jìn)行溫度和濕度的檢測，還可以體現(xiàn)為非接觸式檢測，指的是根據(jù)被檢測物體所具有的輻射性質(zhì)，來對機(jī)電設(shè)備進(jìn)行溫度和濕度的測量，再通過電磁波信號對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，為后續(xù)的維護(hù)工作奠定基礎(chǔ)。

2.6 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

傳感器技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)行業(yè)中具有較強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢。例如，農(nóng)業(yè)種植者在對農(nóng)作物進(jìn)行收割時(shí)，可以應(yīng)用傳感器技術(shù)對其進(jìn)行輔助。將傳感器設(shè)備放置在種植區(qū)域內(nèi)，讓傳感器對周圍的溫度、濕度、土壤有機(jī)程度進(jìn)行準(zhǔn)確測量，可以讓農(nóng)業(yè)種植者能夠充分、及時(shí)地掌握種植區(qū)域中的實(shí)際情況，從而提升農(nóng)業(yè)種植者的勞動效率。此外，通過傳感器技術(shù)對種植區(qū)域的準(zhǔn)確測量，還可以讓農(nóng)業(yè)種植者通過種植區(qū)域的實(shí)際情況，不斷調(diào)整種植方式和進(jìn)度，進(jìn)一步提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率。

2.7 在汽車自動化控制中的應(yīng)用

傳感器技術(shù)在交通行業(yè)中的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在汽車制造上。隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，人們對于汽車的需求量變得越來越大，在汽車制造中應(yīng)用傳感器技術(shù)，可以將各個(gè)相關(guān)部分進(jìn)行結(jié)合，從而促進(jìn)汽車制造行業(yè)的整體性。除此之外，壓力傳感器、氣敏傳感器、吸氣傳感器等類型的傳感器技術(shù)，是目前汽車制造行業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)，進(jìn)一步促進(jìn)了汽車制造行業(yè)的發(fā)展。例如，將傳感器裝置安裝在汽車的防滑驅(qū)動系統(tǒng)中，可以讓汽車對于路面進(jìn)行更加精準(zhǔn)的感應(yīng)，從而在冰雪路面發(fā)揮出有效的防滑作用[3]。

3 結(jié)束語

綜上所述，傳感器技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的機(jī)電自動化系統(tǒng)中，都起到了積極的作用，促進(jìn)機(jī)電自動化水平不斷上升的同時(shí)，進(jìn)一步提升了機(jī)電自動化系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。基于此，技術(shù)人員應(yīng)該根據(jù)各個(gè)領(lǐng)域?qū)τ跈C(jī)電自動化的不同需求，不斷提升傳感器技術(shù)的性能，增加傳感器技術(shù)的多樣性，進(jìn)而推動我國工業(yè)高效發(fā)展。