关于机电传感检测技术的探讨

黄少敏

摘要：随着现代科技的快速发展，在机电一体化中的传感检测技术扮演着重要的角色。文章通过介绍传感器与机电一体化的基本概念以及二者之间的关系，还有传感检测技术在机电一体化系统中的具体应用，提出了传感检测技术未来的发展方向。

关键词：传感器；机电一体化；传感检测技术

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）17-0062-03

在机电一体化的发展过程中，传感检测技术扮演着重要的角色，一方面是实现机电系统的自动控制；另一方面也是自动调节的关键技术，在一定程度上讲，对于机电自动化系统质量的提升，产生了重要的影响。对于一个自动化系统，要保证整个系统的正常工作，就需要应用传感检测技术对系统的各个方面的参数进行相关检查。因此，本文对有关机电传感检测技术进行探讨，具有十分重要的现实意义，不足之处，敬请指正。

1 传感器与机电一体化的介绍及联系

1.1 传感器

传感器是机器在工作过程中，通过按照固定规律将一种量转换成同种或者不同种量值并且传输出去的工具。传感器与我们人的器官有相同之处，同时在人类的器官之上进行了延伸，具有更多的优点。在如今信息化日益发达的社会里，人们常常应用传感器对许多信息参数进行检测，例如力、压力、温度、湿度、流量、速度、生物量等等。以完成人类无法完成的许多问题，促进人类的生产力的发展。

1.2 机电一体化

对于机电一体化的定义，国际上之前有很多种说法，但是被国际上首次承认的关于机电一体化的定义是来自日本机械振兴协会经济研究所的。他们给出的机电一体化定义为：“机电一体化是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机融合而成的系统总称。”从以上的定义可以看出，机电一体化技术对于诸如机械制造技术、人工智能技术、微电子技术、测试技术等很多方面都有涉及。

1.3 传感器与机电一体化之间的关系

在机电一体化的过程中，传感器技术扮演着十分重要的作用。传感器技术对于机电一体化系统正常运行的控制至关重要，同时还能为机电一体化在不同程度上传输运行相关的信息。传感器在机电一体化的具体操作中，主要对系统本身、作业环境与操作对象等进行检测。由此可知，为了提升机电一体化系统的工作效率，除克服外部环境与系统自身的影响外，还要保证快速获得运行所需信息。因此，想要完成机电一体化的工作效率高水平运作，对于能够完成信息的快速、精准处理的传感器技术是不可缺少的。在一定程度上，机电一体化水平对自动化水平的提高有着巨大的推动作用，而传感器检测技术发展水平高度对机电一体化技术中的自动功能又起到了关键的作用。由此可知，掌握越高的传感器技术，就会拥有越高的自动化水平。

2 机电传感检测技术的应用

2.1 传感检测技术在机器人中的应用

在科技快速发展的今天，作为自动化产物的代表——机器人，在传感器技术的加入，使其在自动化方面得到了很大的突破。从而使机器人能够在工作中保持高自动化程度，操作快速准确，成功率高。在机器人运作时，传感器检测探知机器人自身以及操作对象的实时状态，通过分析后对位置、速度、加速度等信息处理。

2.2 传感检测技术在机械加工中的应用

2.2.1 传感检测技术在切削过程中的应用。传感器在切削过程中主要起到检测金属切割、切削过程效率的提高以及加工成本控制的作用。传感器通过对相关参数进行检测，然后对切削中的切削力以及振动的实时变化做到有效的识别及反应，相关参数例如切削过程中的电机功率、切削力以及切削振动等。

2.2.2 传感检测技术在机床运行过程中的应用。传感器在机床运行中主要通过对驱动系统、回转系统、轴承及温度和安全性的监测与控制等实时追踪检测，检测结果的主要体现参数有机床运行参数、故障时间参数、润滑液流量参数、加工精准度参数以及工件粗糙度参数等。

2.2.3 传感检测技术在工件加工过程中的应用。在工程和研究中，传感器最初的、最广泛的应用是对工件加工过程中的检测。最初传感检测技术只对工件加工的质量进行检测控制，到20世纪80年代，传感检测技术才在工件的安装位置与识别上应用。即检测工件与被加工件是否同一，检测工件的安装位置与实际要求是否一致，对于这些识别与检测功能，我国现今仍不能完成得很好，因此我们在这方面仍需加大研究力度。

2.2.4 传感检测技术在砂轮上的应用。对工件的加工，主要是切削和磨削两种方法。磨削的主要工具是砂轮，砂轮工作一定时间后，磨损加剧，甚至会出现破损的情况，这样在磨削过程中就不能保证加工质量和精度，甚至不能保证工件的完整，即砂轮失效。出现砂轮失效主要是机床出现故障不能在第一时间被解决，这样不仅不能保证工件的质量精度，严重的还会发生危险事故，危害生命安全，因此对机床故障第一时间检测出来十分重要，这恰是传感检测技术需要完成的功能。

2.3 传感检测技术在汽车行业中的应用

近几年，汽车行业在中国得到了前所未有的发展，相比于传统汽车，现代汽车的电气系统和装置是发展最快、最大的。而在这里面传感器拥有主导地位，在电子控制系统和装置上，基本每一辆现代汽车上都装了很多的传感器，如汽车安全气囊装置、ABS、安全报警装置、驱动防滑系统以及各种娱乐设备等。由于传感器的加入，使现代汽车在驾驶性能、安全性能、舒适性能以及娱乐性能等都得到了前所未有的提升。同时，现代汽车的控制系统也由全自动化控制的方式代替了原来的机械式控制方式。

2.4 传感检测技术在数控机床上的应用

利用数字信号控制机床工作的数控技术就是数控机床的工作过程。具体的说，就是通过数字信号的方式将机床刀具的运行轨迹记录下来，通过处理系统处理数字信号，然后发出指令信号，控制机床刀具与加工工件做相对运动，从而完成加工过程。在数控加工的整个过程中，就是通过传感器检测技术对加工过程进行实时检测的。

3 传感检测技术的发展方向

之前我们对传感器检测技术的研究主要是不断地提高检测的精度、可靠性和灵敏度，提高传感器的性价比，缩小体积同时加大检测范围等等。今后，我们还需要寻找新方向，继续探求传感检测技术的新发展。

3.1 研究新型传感器

3.1.1 研究传感器的新材料。在研究新型传感器过程中加入新型材料，如人工皮肤传感器、压电传感器等等。未来正在研究的新型材料还有精细陶瓷、非晶半导体以及形状记忆合金等都将对传感检测技术起到巨大的推动作用。

3.1.2 研究传感器的新加工技术。随着传感器的发展，传感器的体积越来越小，所以研究新加工技术对于传感器的发展至关重要，如光刻、扩散还有各项异性腐蚀等新技术。

3.1.3 研究传感器的新原理。近年来出现的一项比较突出的新技术，利用光导纤维的性能制造传感器，其对于体积减小和可靠性提高的光测系统很有效果。现在还有红外探测器、约瑟夫效应传感器以及磁敏传感器等新型传感器。

3.2 研究智能化的传感检测技术

传感检测技术正在向智能化方向迅速发展，能够自动协调工作的智能化仪表将传感检测技术的智能化提到了一个更高的水平。

3.3 研究传感器的复合功能

这种复合传感器具有同时检测多种物理参量的复合检测功能，像力、力矩复合传感器、视听复合传感器等，这类复合传感器将多种信息融合，对机电一体化系统起到了巨大的推进作用。

4 结语

未来，随着电子信息技术以及数据分析算法的继续向

前发展，传感器的发展一定会向智能化、系统化的方向发展。虽然目前我国在研制传感器和传感检测技术的应用上已取得了一定的成就，但与外国相比，仍然有很大的差距。因此，我们应努力加大传感检测技术的研究，加强对未来传感检测技术的发展方向的把握，我们必将取得巨大的发展。

参考文献

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[2] 蒋全胜，吕家云.“传感器与检测技术”课程教学改革初探[J].巢湖学院学报，2009，（3）.

[3] 周竞.数控机床的应用与发展[J].装备制造，2010，（4）.