传感器技术在机电一体化系统中的应用与发展

余勇进

摘 要：随着第二次工业革命的完成，计算机技术发展并成熟，以计算机技术为基础的机电一体化系统得到迅猛发展。传感器技术是机电一体化技术的核心，本文介绍了传感器技术在机电一体化系统中的作用，并对其发展前景进行探讨。

关键词：传感器技术 机电一体化 应用 发展

引言

传感器技术的发展使机电一体化系统更加智能，推动了机电一体化系统的发展。本文对机电一体化及传感技术做了详尽介绍，并对我国机电一体化的发展状况进行探讨，提出了利用传感技术促进机电一体化发展的方向。

一、传感器技术

传感器，顾名思义，是一种检测机器，即将人们对外界的感知进行传送的机器。国际电工委员会（IEC：International Electronics Committee）的定义为：“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。 传感器能利用计算机技术敏感性的特点，获取被测量物的信息并转化为电信号或以数据等其它方式输出。简单的传感器即能满足信息的收集，处理，转化，输出，控制等。具体的说，传感器是指在测试系统中，对某一特定的信息有针对性检测功能并能将信息数字化输出满足人们生产生活需要的元器件或装置。目前传感器主要分为两种：物理传感器和化学传感器。物理传感器是利用物理原理如电磁学，压电效应等原理进行工作的装置；化学传感器是指利用电化学，燃烧化学等原理进行工作的传感装置。传感器的基本要求是敏感性高，数据可靠，性能稳定，简单易操作且耐于使用。

二、机电一体化系统

机电一体化系统是运用计算机及微电子技术将机械与电子技术结合的新型机械系统，即将微电子技术运用在机械系统的主功能、动力功能、信息和控制功能上，随着我国科技的发展，我国的机电一体化系统正向机电光一体化方向发展。机电一体化技术的功能强大在于将多种现代信息传递技术综合利用，实现系统最佳功能价值。机电一体化系统可对系统的各组成要素进行信息分析处理，将复杂的信息联系起来，在电子电路和计算机系统的控制下实现信息的有序处理和能量的智能分配。

三、机电一体化系统中传感技术的应用

传感器技术是机电一体化系统发展与运行的基石。传感器的发明满足了机电一体化设备对信息的敏锐感知与传送。在机电一体化系统中，传感器在机电一体化系统中的作用类似与人的感知器官与大脑，它能迅速准确的感知信息并对信息作出分析处理，是机电设备中的自动检测装置，大大提高了系统的信息处理、控制决策等功能，保证了机电一体化系统高水平发展的实现。

传感器的发展促进了一体化系统的发展进程，一体化前期是利用凸轮等简单机械机构实现的，属于机械半自动化，后随着电磁学的发展，一体化机械被接电器，触电器代替，实现了电气自动化，因此，机电一体化系统不仅有处理和转化能量的功能，还有接受和转化信息的功能。我国的机电一体化系统取得了巨大进步，传感技术在机器人用传感器，机械加工过程的传感检测技术，汽车自动控制系统方面已经达到完善阶段。

（一）传感技术在汽车自动控制系统方面的应用

就汽车自动控制系统中的传感技术而言，温度传感器，压力传感器，气敏传感器等多种传感器的使用，不仅保证了发动机的正常使用，而且全面优化了汽车功能，如汽车的人性化服务，行驶的安全性等。

（二）机器人用传感器

机器人是科技发展的产物，机器人的发明明确体现了机电一体化系统在人力生产生活中的应用。触觉传感器、视觉传感器、力觉传感器、接近觉传感器、超声波传感器和听觉传感器，大大改善了机器人工作状况，使其能够更充分地完成复杂的工作。

（三）机械加工过程的传感检测技术

机械化产业的发展离不开机电系统一体化的发展，通过各种传感与检测手段控制加工过程来获得高性能的机械元件是机械加工的最终目的。传感技术可以避免人为误差的出现，避免了人工处理数据的繁琐性，使测量领域更可靠高效。

四、传感技术自机电一体化系统前景展望

机电一体化使机械系统操作更为便捷， 从人们的日常生活到军事领域， 机电一体化技术涉及领域众多，我国对传感器的研究主要体现在对传感器材料及性能的研究与改进。在机电一体化系统中的发展主要表现在科技前沿领域的发展。

（一）光纤传感器

机电一体化系统从机电一体化向着机电光一体化方向发展，传感器有着巨大贡献。近年来，我国的机械系统发展逐渐延伸到高压高寒领域，如深海蛟龙号，高空卫星的发射等，因此对机械系统性能的要求较高，这就要求传感技术有更好的敏感性，精确性，对恶劣环境的适应性及智能性。在这一过程中，光纤传感器受到人们关注。光纤稳定性强，对外界物理及化学干扰抵抗性强。此外，光纤径细、质软、重量轻，性价比高；绝缘、无感应的电气性能；耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等，它能够在人环境恶劣的地区工作，传送信息，因此，在机电一体化系统中可应用于铁路监控、火箭推进系统以及油井检测等方面。

（二）传感器在航空航天领域的发展

随着我国经济实力的发展，我国在航空航天领域的发展逐渐位居世界前列。在此领域，需要复杂的数字化技术，此外，航天领域环境恶劣，机电一体化系统需要面临高温高压，因此，传感器主要运用在飞行器信息检测与传递方面。运用在航空航天方面的传感器主要是微电系统传感器。微电系统传感器的发展使微型卫星，纳卫星等微小卫星的研究成为可能。此外，微电系统传感器有以下发展前景①可用于获取航空装备表征可测量参数，实现飞行器的实时监测②判断各系统间工作的协调性，设计合理的方案③检测飞行器内部的环境状况，为飞行员提供适合的工作条件，确保飞行员的生命安全。

（三）网络化智能传感器

智能传感器不仅可以对数据进行加工处理，并可以通过标准的接口与外界实现数据交换，具有自动检测修正和保护功能，更加自动化与智能化。网络化智能传感器半导体硅电子技术为核心。在人们的日常生活中网络化智能传感器主要应用在汽车方面。汽车车体空间有一定的限制，不可能为了提高汽车性能无限的加大汽车空间，网络化智能传感器以硅电子技术为核心，将多个传感器集中在一张芯片上，主要有硅压力传感器，灵敏性好，精确度高并且降低了使用空間。此外，网络智能传感器还应用在车内微型空调，自动雨刷等方面。

五、如何促进我国传感器技术的发展

在计算机技术迅猛发展的今天，一个国家对传感器技术的应用程度成为衡量一个国家的信息化水平，体现一个国家综合国力的重要标志。 我国的传感器发展起步较晚，与科技发达国家英美日等有一定差距，要想飞跃式发展，就应聚集完善产业链结构，发挥龙头企业带动和领军人才的引领作用，促进产业交流，促进多技术融合及协同发展。加大科技创新力度。

结论

从上文看出，机电一体化系统是促进我国科技产业发展的的必由之路，不仅推动了机械化产业的更新换代，还促进了航空航天等新兴领域的发展。传感器是机电一体化系统发展的基石，要想实现我国机电一团领域的突破与创新，就必须加大对传感器的科研力度 ，利用新的科技条件研发新的传感器，使传感器具有更好的敏锐性，精确性。

参考文献

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