探析传感器技术在机电自动化控制中的应用

程翔

摘要：本文简单概述传感器技术以及其发展历程，进一步探析其如何应用于机电控制，从工业生产、交通行业、环境分析、数字医疗以及机器人、温湿度测量等入手。该项技术可切实推动机电控制的自动化精准建设，在多个领域均有较好的应用效果，可以帮助不同行业主体快速稳定地进入现代化运行行列。

关键词：传感器;机电控制;自动化

Abstract： This paper briefly summarizes the sensor technology and its development process， and further analyzes how it is applied to electromechanical control， starting with industrial production， transportation industry， environmental analysis， digital medical treatment， robot， temperature and humidity measurement， etc. This technology can promote the automation and precision construction of electromechanical control， have good application effect in many fields， and can help different industry subjects to enter the ranks of modern operation quickly and stably.

Key words： sensors;electromechanical control;automation

0  引言

传感器技术属于现代智能化的范畴，其可代替人体的部分感官，强化机电对所处环境的感知程度，并将采集到的数据传至控制系统中，通过计算机分析给出对应的指令。整个过程好似人体由触感、视觉及听觉等方式对外界感知后，形成信号发送给大脑，而大脑则据此指挥肢体行动。机电的控制系统中，传感装置负责感知，其提供的信息直接决定系统下一步行动。

1  传感器技术

1.1 技术概述

传感装置是基于设施确定的参数指标，将从现场测量到的信息转变成相应数值的元件。现如今，在工业项目中有较好的应用情境，其被看作人体感官的进一步扩大途径。在机电自动化系统内，传感装置能够发挥出较好的应用效果，在其正常工作状态下，可以确保数据传输的准确性与及时性，以为维护机组设备提供实时数据。在各领域生产水平的提高趋势下，对传感装置也有新的应用标准，由此推动此类技术进行深入探讨及研究。目前，其已经出现在多個行业中，且其自身的集成化指数也被大幅提升。经过改进的传感装置，其体量轻盈，不会占用过多空间，运转稳定性也实现逐步提高，使得控制系统的自动化程度得以加深。不仅提高技术含量，还保障生产活动的经济性，开发适宜的生产链，通过大批量生产的方式，适应当前社会对机电管控的需要。可以说，传感器技术的适应前景一片光明。目前，机电的控制系统内，该项技术所展现出的价值已经不容忽视，其维护机电平稳运转的基本需要，同时，其能准确地采集机电设备工作期间的实时数据，且控制数据不易被外界因素干扰。

1.2 发展历程

传感装置的进步过程可分成三个阶段。①装置内部的结构性更为突出，其借助结构参数，处理采集到的数据，经典代表装置是电阻应变式;②固体传感装置，其和上一种相较，使用的材料有所调整，其借助半导体材料，具有磁性，可以提高数据传输的效率。此阶段还有集成传感装置，比如电荷耦合设备，应用优势在于功效好、经济性高且具备应用的灵敏度;③智能型的传感装置，是当前主要应用的一种，其可以对采集到的信号加以筛选分析，并融合前沿技术。微处理器属于此阶段传感装置的范畴，设备中包括存储器、连接口以及微型计算机，融入智能科技[1]。

2  机电自动化控制中传感器的应用

2.1 工业生产

工业产业中，传感技术是不可或缺的部分，借此对生产机床及机组的工作状态加以监测，并利用局部震动，使得整个生产线均在掌控之中。部分生产工序中，添加材料的量也能利用传感装置获取并控制，提高对生产活动的把控效果。现如今，机电控制系统的自动化已然是推进现代化建设的方向，传感装置可以获取现场量化数据，比如温度等。工业生产中应用较多的检测方式分成接触与非接触两大类，若传感组装置需要与被检测对象接触，则能实施热传导，若温度超过限定值，便会自行启动有关功能，以往完成对应的数据运算。工业活动中，压力控制也是重要一项，而可应用于此项测量活动的传感装置较多，比如利用汞或水，将其当作测量液，由此得到准确数据，实施进一步计算。在流量检测系统中，有采用速度式的处理方式，依据既定横截面，结合流动速度得知单位时间内的流量，之后通过速度换算，把其调整至温度维度的数据。现如今，此类传感装置技术较为成熟，目前应用较多的传感装置有转子、电磁波等。另外，容积式的此类装置也有较多实践应用，调节的灵活度较高，在精细化生产项目中较为适用。

2.2 交通领域

汽车行业中运用此项技术一般体现在驱动装置上，以此强化车辆对所处客观条件的适应性。比如，行驶在较为复杂的道路上，为保证人员安全，便可借力于此类技术。合理应用此项技术，既能强化相应对象在高温方面的适应力，又可增强其面对高压的水平。车辆发动装置中，使用此项技术，能全面把控车辆制造过程，还能控制车辆日常使用期间发生振荡的概率，以达到全方位控制的目的，提高成车辆使用的安全系数。高速公路上的收费站基本都会设置压力的传感装置，车辆驶过时，控制中心会直接得到车辆当前的总重量，以此快速得出是否存有超载的问题[2]。传感器技术使用，合理代替原本人工机械体系，推动交通领域的高效发展，打造一体化的运作模型框架，切实提高数据传输的效率，使得交通领域的各环节均得到强化，相互之间的联系也得到优化，而车辆制造的一体化模式需依靠相应服务功能实现。因为此类技术的扩展应用，多种测量参数逐渐衍生出来，比如压力、冷却水等，不同测量功能的传感装置，切实提高交通行业的自动化程度。另外，传感装置在交通道路上也有较好的应用。

2.3 环境分析

环境检测操作中会使用到较多精度偏高的仪器，若加入合适的传感装置，可提高检测结果的精度。传感装置应用于此类项目中，由于其具备体量小、经济性高、精度高、养护简便且连续工作周期长等特点，使其在环境检测的机组中展现出较好的价值性。此外，洪涝灾害警报中也有传感装置的身影，保障判断险情的精确度，使人们及时采取应对措施，制定灾后恢复方案，降低自然灾害造成的损失。空气检测中，运用此项技术可以快速掌握气体成分、温度等指标，直接现场采集的数据传送至预警，使得有关部门做出正确举措。比如火灾，通过传感装置，消防系统能直接把火灾信息传给消防部门，以提高消防队的出动效率，及时抑制火势，以免造成重大损失。

2.4 报警指令

以煤矿井下作业为例，此工作中应用报警系统极为关键，其发出的信号可以指导作业人员工作，若地下矿井出现结构不稳以及其他故障时，通过数据传输，让地面上的作业人员及时检修。一般情况下，技术人员需对控制系统加以改进优化，以确保机电控制设备得以稳定运转。如果在报警系统中合理加入传感装置，便能实施掌握井下设施的工作状态，一旦出现异常，通过传感装置发出的信息，能保证其准确性，使得技术人员直接从中了解异常现象的发生区域，以提高整修的效率。另外，此项技术还能用于其他防控项目，比如上文提到的消防。借助对井下情况的动态监控，提高作业环节的安全系数，同时，也能根据井下工作需要对工人进行统筹布置[3]。

2.5 农业生产

机电控制系统的应用，需以多项技术为依托，传感装置属于较为典型的一项。此项技术切实应用在多个行业中，农业产业在推进现代农业建设中，也需在多个方面合理应用。比如，田间管理环节中，可借助传感装置掌握土壤的湿度、环境温度等有关数据。以此达到智能化控制的效果，使农户掌握更为准确的田间信息，而非传统模式下，需依靠个人的经验判断，为增产增量提供技术帮助。现实应用中，智能识别也发挥出应用价值，借此实现准确识别，农产品进行初步清理及装袋等环节，均是借助传感装置实现。

2.6 现代医疗

近年来，数字医疗的出现为国内医疗卫生事业填上浓墨重彩的一笔，把微芯片放入病人服用的药物中，以此更为准确地判断患者的病症，制定具体的治疗方案。此类微芯片包括多个体积极小的芯片，属于一种微型的传感装置。帶有此类芯片的药物进入人体后，会发出人体内的实时状态，使医生更清楚地监控到体内情况，利用建立信号连接的移动设备，收取体内病变数据，由此更为细致且准确地判断病理情况。提高诊断的效率，降低误诊的概率，为医疗事业发展提供支撑，同时，此种方式不会对人体造成过大的伤害。

2.7 机器人

机器人代替人工处理机械化、重复性的工作。现代化生产中，机器人的应用切实提高自动化控制的程度。利用在机器人不同部位安装传感装置，对移动位置及负责工作进行感知，保证机器人行动的灵活度，使得其可以完成设定程序中的工作，提升其对作业场所的适应性。机器人多用于工业产业，其身上安装的传感装置主要有三种。首先，代替视觉的传感装置，使得机器人具备类似于人类眼睛的系统，对机械构件等产品自动识别，判断其所处位置。其次，同样应用在视觉层面，在搬运危险物品、面对复杂环境和定位导航中都具备准确的判断力。最后，机器人对外界的触感，通常与其手部连接，并与视觉建立联系，打造双向传感系统，确定相应程序数据，以适应精准生产的需要。

2.8 温湿度

部分领域作业环节需要掌握工作现场的温湿度，其是自动化控制的组成部分。机电在某种环境下，持续工作较长的时间，各项参数会出现变化。还是以煤矿井下作业为例，应用的机电设备长期放置于井下，温湿度易发生波动，不加管理，影响控制系统的运转稳定性，造成设备故障。但若将传感器应用于此，可实现对温度实时监控，技术人员掌握动态的井下温湿度，以便处理问题，降低故障概率，维护控制系统的稳定性。监控温湿度通常采用接触与非接触两类，前者需要让传感装置与被监测对象有所接触，形成热传递，利用信息剖析，采集现场数据，最终的故障判断可交由技术人员或直接由传感装置开展。后者是针对装置本身加以检测，如电磁波数据等，通过采集信号数据并实施简单探析，得到正确的测量结果[4]。

3  结束语

传感装置的运用，加速智能化建设的进程。现如今，国内已经大范围应用自动化的机电控制装置，利用机器对环境地“体会”，对原有的生产线、客观条件等均实现有效监控。相信通过对此类技术的持续创新，可以借助科技为生产生活带来更多的便利。

参考文献：

[1]孙瑾.机电自动化控制过程中传感器技术的应用方法[J].中国设备工程，2020（12）：193-195.

[2]陈灿章.传感器技术在机电自动化系统中的应用研究[J].中国新技术新产品，2019（06）：23-24.

[3]马风午.浅谈传感器技术在自动化控制系统中的应用[J].数字通信世界，2019（03）：191，210.

[4]李多祥.传感器技术在机电自动化系统中的应用研究[J].中国金属通报，2018（12）：279，281.