傳感器技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

摘?要：機(jī)電一體化系統(tǒng)中使用了大量的傳感器來(lái)感知周圍的情況，保證對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行作出精確的控制。因此，傳感器技術(shù)的提升能夠推動(dòng)機(jī)電一體化系統(tǒng)的各項(xiàng)工作水平的提升，對(duì)提升系統(tǒng)的工作質(zhì)量和效率有著十分重要的意義。

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

引言

傳感器可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析和傳輸，然后，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信號(hào)輸出。在機(jī)電自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，傳感器得到了廣泛的應(yīng)用，對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的安全性、相關(guān)數(shù)據(jù)的傳輸和運(yùn)行的穩(wěn)定性起著重要的作用。

1傳感器技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

根據(jù)我國(guó)傳感器的研究以及發(fā)展現(xiàn)狀可知，傳感器技術(shù)作為自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的重要環(huán)節(jié)，各行業(yè)都重視對(duì)傳感器技術(shù)理論和材料技術(shù)的創(chuàng)新研發(fā)。因此傳感器在今后的發(fā)展中呈現(xiàn)出以下的發(fā)展特點(diǎn)。一是新型敏感材料將會(huì)應(yīng)用于傳感器設(shè)備的創(chuàng)造中。隨著社會(huì)各行業(yè)各學(xué)科的綜合發(fā)展，各種新技術(shù)實(shí)現(xiàn)相互融合發(fā)展，未來(lái)將有望將一些新型敏感材料應(yīng)用于傳感器制造中，提高傳感器設(shè)備對(duì)于環(huán)境領(lǐng)域的適應(yīng)力，更提高傳感器技術(shù)的精確性。二是傳感器技術(shù)將朝著高精度方向發(fā)展。根據(jù)傳感器的理論可知，其展開(kāi)被測(cè)量一般是以各種物理效應(yīng)為基礎(chǔ)的，當(dāng)前伴隨著仿生物理學(xué)科的發(fā)展，傳感器將會(huì)朝著靈敏度高、響應(yīng)速度快、互換性好的方向發(fā)展，從而應(yīng)用于各種高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中。如，醫(yī)療、航空航天等行業(yè)。

2傳感器技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1在機(jī)械制造機(jī)電技術(shù)中的應(yīng)用

機(jī)械制造是機(jī)械工業(yè)重要的生產(chǎn)內(nèi)容，對(duì)于我國(guó)社會(huì)有著重要的影響意義和價(jià)值。其中，動(dòng)態(tài)性能監(jiān)測(cè)是重要特點(diǎn)，對(duì)于機(jī)械制造領(lǐng)域有著極大的影響力。而傳感器技術(shù)能夠?yàn)闄C(jī)械制造的動(dòng)態(tài)檢測(cè)貢獻(xiàn)力量，進(jìn)一步提高檢測(cè)對(duì)數(shù)據(jù)信息的敏感性，提高檢測(cè)精度和準(zhǔn)確度。例如，在對(duì)機(jī)械零部件進(jìn)行加工生產(chǎn)時(shí)，借助傳感器技術(shù)能夠?qū)C(jī)床刀架、床身等部位進(jìn)行數(shù)據(jù)狀態(tài)接收，了解在實(shí)際工作過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，及時(shí)對(duì)加工精度等數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，從而方便工作人員進(jìn)行調(diào)整和完善，提高加工精細(xì)化程度。另外，傳感器技術(shù)還能夠作用在零部件尺寸精度之上，有效對(duì)表面精度的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保證零部件生產(chǎn)的尺寸、表面數(shù)據(jù)都能夠達(dá)到統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步提高生產(chǎn)的自動(dòng)化水平和質(zhì)量，這就是傳感器技術(shù)在機(jī)械制造機(jī)電技術(shù)中的顯著應(yīng)用效果。

2.2傳感器技術(shù)在運(yùn)輸部門的應(yīng)用

隨著社會(huì)的發(fā)展，傳感器被廣泛應(yīng)用于包括交通在內(nèi)的各個(gè)領(lǐng)域，它主要用于汽車工業(yè)。隨著社會(huì)對(duì)機(jī)動(dòng)車的需求不斷增加，以及汽車工業(yè)的發(fā)展，以往的生產(chǎn)模式已經(jīng)不能滿足工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。在這種情況下，提倡使用傳感器。將機(jī)電自動(dòng)化控制應(yīng)用于汽車制造與相關(guān)零部件的集成，實(shí)現(xiàn)汽車生產(chǎn)的機(jī)電一體化。目前，應(yīng)用最廣泛有壓力傳感器、氣體傳感器和尾氣傳感器。此外，以高速公路上的傳感器為例，當(dāng)車輛在道路上行駛時(shí)，它可以準(zhǔn)確測(cè)量車輛通過(guò)的壓力范圍，從而提高了車輛壓力測(cè)量的效率。

2.3數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域的傳感器技術(shù)

數(shù)控機(jī)床是進(jìn)行機(jī)械生產(chǎn)、機(jī)械加工的重要技術(shù)設(shè)備，也是目前機(jī)電一體化系統(tǒng)應(yīng)用的主要方向。由于傳感器技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中逐漸普及，數(shù)控機(jī)床的性能相比過(guò)去有了明顯提升，并且滿足了很多全新的技術(shù)要求。在數(shù)控機(jī)床中，通過(guò)使用傳感器可以讓技術(shù)人員能選擇最合適的控制策略，確保數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行精度。而且數(shù)控機(jī)床也因?yàn)閭鞲衅鞯陌l(fā)展朝著小體積、高精度的方向發(fā)展，可以對(duì)批量生產(chǎn)時(shí)刻保持檢測(cè)，讓零件的生產(chǎn)效率和質(zhì)量都得到了極大幅度的提升。由于數(shù)控機(jī)床在工作中必然會(huì)釋放大量的熱能，導(dǎo)致周圍的溫度發(fā)生轉(zhuǎn)變，即便是比較微小的溫度變化，都會(huì)導(dǎo)致較大的精度變化。所以，在機(jī)床工作過(guò)程中需要用傳感器時(shí)刻監(jiān)控周圍的溫度，并利用溫度數(shù)據(jù)確定溫度控制策略，降低周圍溫度的起伏，確保零件加工的總體質(zhì)量。另一方面，數(shù)控機(jī)床在加工過(guò)程中需要對(duì)零部件夾緊，但是如果施加的力過(guò)大會(huì)導(dǎo)致零部件損壞，力度過(guò)小則會(huì)導(dǎo)致零件在加工時(shí)發(fā)生位移，導(dǎo)致零件報(bào)廢，降低零件加工的效率和水平;同時(shí)，不合理的力度控制也會(huì)導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床的磨損，導(dǎo)致機(jī)床使用壽命縮短。因此，必須要有傳感器時(shí)刻分析零部件的受力情況，并依靠智能技術(shù)來(lái)對(duì)加緊力度進(jìn)行控制和調(diào)整，從而有效地控制加工精度。通過(guò)使用這種方法，可以保證機(jī)床零件加工的質(zhì)量穩(wěn)定性，防止加工過(guò)程中出現(xiàn)誤差，而且可以選擇到最合適的切削角度和力度，維持機(jī)床工作的最佳功率。例如根據(jù)零件受力的變化，來(lái)對(duì)切削的扭矩作出調(diào)整，就能獲得最合理的切削質(zhì)量和效率。

2.4傳感器技術(shù)在其他領(lǐng)域中的創(chuàng)新應(yīng)用

在工業(yè)產(chǎn)業(yè)中，機(jī)電一體化系統(tǒng)得到廣泛的應(yīng)用，也由此帶動(dòng)工業(yè)行業(yè)領(lǐng)域的轉(zhuǎn)型升級(jí)，但是對(duì)于機(jī)電一體化系統(tǒng)而言，不可忽視其在社會(huì)民生領(lǐng)域中的應(yīng)用。如，在社會(huì)發(fā)展中，不論是空間環(huán)境質(zhì)量檢測(cè)、還是地理環(huán)境檢測(cè)，都直接影響社會(huì)的民生穩(wěn)定。當(dāng)前傳感器技術(shù)正是可以帶動(dòng)社會(huì)民生領(lǐng)域中的機(jī)電一體化系統(tǒng)的優(yōu)化創(chuàng)新。①傳感器技術(shù)在環(huán)境檢測(cè)機(jī)電一體化系統(tǒng)中的創(chuàng)新應(yīng)用。環(huán)境檢測(cè)是一項(xiàng)綜合性的長(zhǎng)期的工程項(xiàng)目，通常需要多種設(shè)備和儀器的共同作用，才能夠獲得較為合理科學(xué)的檢測(cè)數(shù)據(jù)，支持社會(huì)各行業(yè)的發(fā)展。而利用傳感器技術(shù)其具有較高的時(shí)效性和精準(zhǔn)度。如，全球定位系統(tǒng)中傳感器技術(shù)的應(yīng)用，其能夠?qū)崟r(shí)收集到道路通常情況，并且對(duì)于存在的問(wèn)題提出相應(yīng)的解決對(duì)策。②傳感器技術(shù)在溫度測(cè)量機(jī)電一體化系統(tǒng)中的創(chuàng)新應(yīng)用，當(dāng)前不論是在工業(yè)企業(yè)通信還是在日常生活中，溫度測(cè)量都是重要的內(nèi)容。如，在工業(yè)生產(chǎn)中，較多行業(yè)都需要在一定的溫度下才能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此要求能夠?qū)I(yè)生產(chǎn)中的溫度進(jìn)行精確及時(shí)的測(cè)量。同時(shí)在生活中，各種溫度傳感器的應(yīng)用能夠提高對(duì)溫度測(cè)量的準(zhǔn)確性，以此次的新冠疫情為例，市面上出現(xiàn)較多的傳感溫度測(cè)量?jī)x。可以說(shuō)這都是傳感器技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用所帶來(lái)的智能化、信息化、數(shù)字化的變化。在工業(yè)生產(chǎn)中常見(jiàn)的溫度測(cè)量主要有非接觸式測(cè)量和接觸式測(cè)量。非接觸式測(cè)量方法是采用特定的電磁波信號(hào)傳感器，對(duì)被測(cè)量物的電磁波信號(hào)進(jìn)行接收和分析。而接觸式則是采用能夠進(jìn)行熱傳遞作用的傳感器，對(duì)被測(cè)量物體的溫度進(jìn)行有效直接感知。③傳感器技術(shù)在報(bào)警器中的創(chuàng)新運(yùn)用。在社會(huì)生產(chǎn)生活中，還有許多領(lǐng)域安裝有報(bào)警器，如，火災(zāi)報(bào)警器、煙霧報(bào)警器等。當(dāng)前傳感器技術(shù)在這些報(bào)警器中具有創(chuàng)新應(yīng)用效果。以火災(zāi)報(bào)警器為例，傳感器技術(shù)對(duì)于煙霧濃度、有害氣體含量等安全域值進(jìn)行提前設(shè)置，當(dāng)報(bào)警器所處的環(huán)境這些參數(shù)出現(xiàn)異常發(fā)展，則此時(shí)傳感器能夠及時(shí)感知到參數(shù)的變化情況，啟動(dòng)聲音傳感器，由此發(fā)出報(bào)警聲音，便于火災(zāi)的有效控制。

3結(jié)語(yǔ)

在當(dāng)今社會(huì)發(fā)展背景下，傳感器技術(shù)的發(fā)展對(duì)機(jī)電自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展起到了重要的推動(dòng)作用。隨著技術(shù)參數(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，機(jī)電自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以更精確地控制，得益于傳感器技術(shù)，大大提高了行業(yè)效率。作為機(jī)電自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分，傳感器技術(shù)的發(fā)展極大地促進(jìn)了各行各業(yè)的發(fā)展，使信息的采集、傳輸和處理更加有效，為促進(jìn)我國(guó)工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了重要輔助作用。

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作者簡(jiǎn)介：

趙輝（1987.11.25-）男，漢，河北省廊坊市，全日制?？疲瑹o(wú)，機(jī)電一體化技術(shù)。