探讨机电技术中传感器技术的应用

彭宇鹏

摘要：机电技术中传感器技术的应用，大体上解决了信息系统中的传递问题，使得信息传递更加流畅，能量转换更加顺利。传感器技术的广泛应用，有效的将系统中各个部分结合在一起，增强了其完整性和可靠性。

Abstract: The mechanical and electrical technology, the application of sensor technology in general can solve the problem of information transfer in the system, energy conversion more smoothly. Sensor technology is widely used, the effective combination of various parts in the system, strengthen the integrity and reliability.

关键词：机电；传感器；应用

中图分类号：F407文献标识码： A

传感器技术作为机电一体化系统中的关键技术，它是实现系统自动调节、自动控制的关键环节，该项技术水平的高低程度将直接影响到系统的功能，传感器技术水平越高，系统的自动化程度也就相应越高，反之则越低。随着科学技术的高速发展，我国生产行业的自动化高度集中，大大提高了人们的生活质量，目前，以传感器为核心的现代化控制与监测系统已经广泛应用到各个领域中。根据目前传感器技术的发展现状来分析，传感器网络在未来发展中有着广阔的应用前景。传感器分类较多，潜在的和已经存在的传感器已经应用在航天、化工、冶金、医疗卫生、环境监测、机械加工等许多领域中。传感器监测技术和无线通信技术等都在不断的更新和完善，在未来生活中，传感器网络将遍布在每个角落。传感器技术的发展，为机电一体化系统的操作和运转提供了很多有价值的信息，它主要用于监测机电一体化系统的操作对象和作业环境状态等。在未来发展中，传感器将逐渐趋向于智能化、微型化和多功能化，将越来越迎合时代的发展趋势。我国科学技术水平的提高，为传感器技术的发展提供了有利条件。目前我国微机械加工技术的发展速度越来越快，一些传统微电子技术和新型加工技术都为新型传感器的研发提供了良好条件。此外，传感器技术向着集成化方向发展，集成化传感器具有可靠性高、体积小、重量轻和稳定性强等的特点，其生产成本较低，易于进行批量生产。现代传感器的发展基于新技术和新材料之上，研究人员要不断发现新型材料、研制新型技术，总结新的化学反应和物理现象，为传感器技术的发展提供有利的保障。

一、 传感器技术所存在的问题

专业研究所和大学各高校是我国传感器的研究主要集中的地方，发源于20世纪80年代，与国外先进的技术相比较，我们还存在着非常之的大差距，主要表现为：先进的计算、模拟技术和优秀可行的设计方法；先进的高端设备与微机械加工技术；娴熟于心的封装技术；具有可靠性技术的研究。

所以说，在传感器技术方面，我们更加要提高和加强对技术的探讨以及深入的研究，以便促进我国传感器技术的进一步发展。

二、传感器应用的作用

传感器的发展并在机电技术中的应用，使机电技术迈进的新阶段，使机电一体化进人深入发展时期。一方传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面，光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在面，提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体扰，目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器化等新分支；另一方面对机电一体化系统的建模设计、分析来说，目前主要发展非接触型检测技术。由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备(特殊领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展特别是微型计算机)的普及应用紧密相连。为进一步发展机电技术的广阔天地。这些研究，将促使机电一体化进一步建立完整的机电一体化，必须提高信息处理设备的可靠性包括模拟与数字转换基础和逐渐形成完整的科学体系。保证设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性，进而提高处现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交理速度，并解决抗干扰及标准化问题。

三、传感器在机电一体化系统中应用

3.1机器人用传感器工业机器人之所以能够准确操作，是因为它能够通过各种传感器来准确感知自身、操作对象及作业环境的状态，包括其自身状态信息的获取通过内部传感器(位置、位移、速度、加速度等)来完成，操作对象与外部环境的感知通过外部传感器来实现，这个过程非常重要，足以为机器人控制提供反馈信息。

3.2机械加工过程的传感检测技术

3.2.1切削过程和机床运行过程的传感技术。切削过程传感检测的目的在于优化切削过程的生产率、制造成本或(金属)材料的切除率等。对于机床的运行来讲，主要的传感检测目标有驱动系统、轴承与回转系统、温度的监测与控制及安全性等，其传感参数有机床的故障停机时间、被加工件的表面粗糙度和加工精度、功率、机床状态与冷却润滑液的流量等。

3.2.2工件的过程传感。与刀具和机床的过程监视技术相比，工件的过程监视是研究和应用最早、最多的，多数以工件加工质量控制为目标。20世纪80年代以来，工件识别和工件安装位姿监视要求也提到日程上来。粗略地讲，工序识别是为辨识所执行的加工工序是否是工(零)件加工要求的工序；工件识别是辨识送入机床待加工的工件或者毛坯是否是要求加工的工件或毛坯，还要求辨识工件安装的位姿是否是工艺规程要求的位姿。

3.2.3刀具(砂轮的检测传感。切削与磨削过程是重要的材料切除过程。刀具与砂轮磨损到一定限度(按磨钝标准判定)或出现破损(破损、崩刃、烧伤、塑变或卷刀的总称)，使它们失去切(磨削能力或无法保证加工精度和加工表面完整性时，称为刀具／砂轮失效。工业统计证明，刀具失效是引起机床故障停机的首要因素，由其引起的停机时间占N C类机床的总停机时间的1／5 1／3.此外，它还可能引发设备或人身安全事故，甚至是重大事故。

3.3汽车自动控制系统中的传感技术。随着传感器技术和其它新技术的应用，现代化汽车工业进入了全新时期。汽车的机电一体化要求用自动控制系统取代纯机械式控制部件，这不仅体现在发动机上，为更全面地改善汽车性能，增加人性化服务功能，降低油耗，减少排气污染，提高行驶安全性、可靠性、操作方便和舒适性，先进的检测和控制技术已扩大到汽车全身。在其所有重点控制系统中，必不可少地使用曲轴位置传感器、吸气及冷却水温度传感器、压力传感器、气敏传感器等各种传感器。

结束语

我国传感器的研究主要集中在专业研究所和大学,始于20世纪80年代,与国外先进技术相比,我们还有较大差距,主要表现在:(1)先进的计算、模拟和设计方法;(2)先进的微机械加工技术与设备;(3)先进的封装技术与设备;(4)可靠性技术研究等方面。必须加强技术研究和引进先进设备,以提高整体水平。

传感器技术今后的发展方向可有几方面: (1)加速开发新型敏感材料:通过微电子、光电子、生物化学、信息处理等各种学科,各种新技术的互相渗透和综合利用,可望研制出一批基于新型敏感材料的先进传感器。(2)向高精度发展:研制出灵敏度高、精确度高、响应速度快、互换性好的新型传感器以确保生产自动化的可靠性。(3)向微型化发展:通过发展新的材料及加工技术实现传感器微型化将是近十年研究的热点。

传感器的好与坏直接影响到机电一体化系统的控制性能,以及系统运行的稳定性和可靠性,传感器技术是机电一体化系统的关键环节。

参考文献

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