传感器技术在机电自动化中的运用分析

2018-04-01邓和荫

发明与创新 2018年25期

邓和荫

肇庆市技师学院广东肇庆 526060

一、传感器技术基本概念

传感器是指能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。它属于检测应用装置，能对行业发展相关信息进行记录、控制、存储、处理等。作为信息获取的重要手段，传感器技术、通信技术和计算机技术被称为信息技术的三大支柱。随着科技的迅猛发展及相关条件的日益成熟，传感器技术逐渐受到了更多人士的高度重视。当今传感器技术的研究与发展，特别是基于光电通信和生物学原理的新型传感器技术的发展，已成为推动国家乃至世界信息化产业进步的重要标志与动力。

随着信息技术的快速发展，传感器技术在自动化控制中的应用范围逐步扩大。在机电自动化控制中，传感器技术属于核心技术，具有广阔的发展应用空间。现阶段要想确保自动化控制系统在生产过程中发挥其应用价值，需要对多个生产环节进行全面监控，制订长远发展目标。目前，我国传感器技术应用已经取得了良好的发展成果，部分传统功能实现了全面突破。比如在对数字信号进行分析上，已经在朝着智能化、集成化方向发展。

二、传感器发展现状与发展趋势分析

1.传感器技术发展现状

针对测量和转化信息方面来说，传感器属于现代化检测设备，在实际运行中工作效率较高，能保障现代化生产活动中多项信息有效获取、存储、处理、传递。在机电自动化控制中，传感器技术应用价值较高，是机电自动化监测控制工作的重点。随着计算机技术在各个行业的深入应用，多个领域的自动化技术也开始与行业发展逐步融合。随着自动化技术应用范围不断扩大，目前在诸多高科技领域也开始应用传感器技术，其技术应用水平对智能系统运行成果会产生较大影响。传感器技术水平越高，机电自动化控制水平提升得也越快，解决相关问题的效率也越高。

2.传感器技术发展趋势

随着新技术革命催生的信息化时代的到来，传感器也成为诸多智能化系统和设备的组成部分。作为人类五官的延伸，传感器成为获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。包括可以监视和控制生产过程中的各个参数，使设备在正常状态工作，获取高灵敏度的信息从而保障基础学科研究的顺利进行。

传感器在机电一体化以及检测工作中具有较大应用价值。传感器能保障系统实现自我控制，有助于提升机电系统自动化发展水平。尤其是随着当前集成化技术的不断发展，传感器技术由单独测量信息用的测量仪器逐步迈向模块化甚至微型化，在一定程度上决定整套系统的性能。传感器技术在应用范围上也在不断扩展，在工业生产、海洋探测、环境保护、医学诊断、生物工程以及文物保护等众多领域有了长足的发展，这也促进了各行业自动化控制系统运行效率的提升。在未来市场发展中，传感器技术应用前景广阔，应用范围也会逐步扩大。

三、传感器技术在机电自动化生产中的问题

1.传感器技术精细度有待提升

当前大多数企业在生产中应用的都是微传感器，但微传感器实际应用未能得到广泛认可。从技术整体应用发展来看，在后续机电自动化生产中，传感器技术会逐步朝着精细化方向发展，相关部门需引起高度重视。

2.传感器技术不够虚拟

在传统传感器技术应用中，存在着传感器技术虚拟化程度不足的问题，致使生产过程中存在较大安全隐患，给生产人员带来安全风险，降低了生产效率。所以在今后传感器技术研发过程中，要加大对技术虚拟化的重视力度，合理应用计算机仿真软件，创新传感器仿真技术，建立较为真实的机电自动化生产系统，确保产品的设计、生产正常高效开展。

3.机电自动化程度较低

目前，发达国家在现代化机械行业发展过程中都实现了全面自动化、智能化发展，其中典型的就是车联网技术。早期车联网产品主要是在安防服务中进行应用，在互联网发展趋势下，随着购车要求的不断提升，车联网中不仅有基本的安防功能，还重点突出了娱乐功能，强化了车辆与环境之间的互动，提升了车辆运行的稳定性。但目前我国诸多机械企业尚处于单机自动化、刚性自动化阶段，机电自动化技术不能全面适应时代发展要求。

4.传感器技术未能得到高度重视

传感器是机电自动化控制系统的前端，是控制系统的五官。在西方发达国家，机电自动化技术应用精度较高，传感器技术应用范围较广。但目前我国现代化机械行业发展中，机电自动化传感器技术产业化未能得到高度重视，缺乏系统管理。我国现有的生产传感器的企业大多研发力度不强、市场占有份额不足，实在难以在激荡的经济社会中站稳脚跟。另外，在行业中产值超过亿元的企业更是少之又少，产品种类齐全的专业生产商不足3%。纵观整个市场，目前我国敏感元件和传感器近60%在依赖国外进口品牌，物联网中使用的MEMS传感器（即微机电系统）几乎全部依赖进口，迫于国内庞大的市场需求，这个领域的市场几乎长期被外国垄断，国内传感器产业受挫，发展迎来困境期。

四、传感器技术在机电自动化中的应用

1.在生产环节的应用

现阶段合理应用传感器技术能对各类机器及其中的重要部件振动性进行测量，能对流水线运转情况进行有效监控。针对精密度要求较高的零件加工时，可以通过传感器进行精确测量。如对于形状要求较高的零部件，可在相关刀具与砂轮中加设传感器，避免生产加工过度导致产品出现不同程度的变形问题，从而提升产品表面完整度，增强加工精密度。

2.在温度测量中的应用

温度测量主要分为接触式测量与非接触式测量。接触式测量方式就是通过接触传热的工作原理对温度进行测量。假如传感器与被检测对象在接触之后通过热传递，相互之间达到热平衡的要求之后，那么此时传感器所显示的温度就是被检测物体的实际温度。接触式测量的精确度较高、操作便捷、耗费成本较低，但这种检测方法的对象局限性较大，在对高温或具有腐蚀性的物体进行测量时，会直接导致传感器的感温元件损坏。非接触式测量技术主要是通过利用电磁波辐射的方式检测被检测物的热辐射，而检测过程中所显示的温度就是被检测对象的温度。此种测量方式应用范围较广，限制性要素较少，但是测量复杂程度较高，会对被测结果精确度产生影响。

3.在农业领域的应用

在农业生产中，在农田布设传感器能对农田温度、光照、湿度、肥料用量进行控制，降低人工操作任务量，能全面提升农作物生产效率与整体产量。此外在收割机中设置传感器还能对作物进行自动化识别，对作物大小进行划分等。

4.在汽车领域的应用

随着经济社会的发展以及人们生活水平的不断提高,人们对汽车这一日常生活中极为重要的交通工具提出了更高的要求。为了从根本上满足人们日益增长的汽车需求，汽车生产企业在生产制造过程中也开始大量应用传感器技术。比如汽车的自动变速器、汽车安全报警装置、汽车的驱动防滑系统等都广泛地应用了传感器。再加上机电一体化技术的迅速发展,各种纯机械式控制部件也正在逐步地被自动控制系统所取代，而传感器技术的强大性能在汽车行业各个方面也发挥着越来越重要的作用。比如在汽车生产中，传感器技术能取代传统人力生产，实现汽车运行、能量转换、信息传递一体化发展。再比如将压力装置布设在收费站钢板底部，汽车通过钢板之后，能够对汽车实际装载情况进行分析，从而判定超载情况等。

5.在机器人设计生产中的应用

机器人是传感器技术在机电自动化控制应用中的突出代表。机器人通过传感器技术获取行动控制参数，经过复杂的数据分析形成行动指令，使机电自动化的应用越来越广。在机器人设计生产过程中，其内部和外部都会添加传感器，其中内部传感器主要对机器人内部运动状态进行检测，提供相关服务；外部传感器主要是对外部活动环境进行判断，避免在技术层面上产生较大问题。在内外传感器的协同配合下，机器人的自动化服务范围大大提高，服务质量也有所提升。未来，机器人的应用会越来越广，传感器技术的发展空间也会越来越大。

6.在技术监测的应用

在机电自动化技术应用中，传感器技术能够起到技术监测作用。比如在环境检测过程中，传感器技术能对工程自动化生产环境进行有效监测，建立较为完整的系统网络，对技术运行环境进行判断。通过加设传感器装置，能够获取机电自动化运行环境中的数据信息，比如生产环境中的温度、湿度等，确保自动化生产设备能稳定运行，提升企业机电自动化生产质量，降低生产环节的危险性。