機電一體化系統中檢測傳感技術應用探討

摘 要:機電一體化技術的發展，也促進了傳感技術的發展。本篇文章分析了傳感器研究的現狀與發展歷史，對檢測傳感器在機電一體化中的應用過程進行了深入的分析，探討了在機電一體化系統當中傳感技術的發展等問題。

關鍵詞:機電一體化 檢測 傳感技術 現狀 應用 發展

中圖分類號:TH14文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)11(c)-0082-01

在機電一體化系統之中，傳感技術應該處在整個系統之首，它的作用很大，相當于整個系統的感受器官，它不但能夠精確、快速的獲取信息，而且能夠經受嚴酷環境的考驗，是機電一體化系統達到高水平的保證，如果沒有這些傳感器對系統的狀態和對信息精確可靠的檢測，信息的自動處理，控制決策等功能就無法實現。

1 當今我國傳感技術的研究現狀和發展

從20世紀80年代起，在世界范圍內掀起一股傳感器熱，各個先進的工業生產國都極其重視傳感技術和傳感器的研究、開發和生產，傳感技術已經成為重要的現代科技領域，傳感器以及系統的生產成為重要的新型的行業，所謂的傳感器就是能感受規定的被測量并按一定規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置，主要用于檢測機電一體化系統自身與操作對象、作業環境狀態，為有效控制機電一體化系統的運作提供必須的相關信息。隨著人類探知領域和空間的拓展，電子信息種類日益繁多，信息傳遞提供必須的相關信息。傳感器的產品品種比較多，科學原理也比較復雜，技術含量密集，具有邊緣性、多樣性、綜合性以及藝術性的特點，需要多種高新科技和多學科的相互配合，所以要想推動傳感器產業的進一步發展也是有難度的，最近幾年以來，由于傳感器越來越多的被應用到各行各業，加上汽車、家電行業和信息產業等方面的飛速發展，對傳感器的需求大增，這樣就推動了傳感器制造業的快速發展，形成了獨立的產業，同時也使傳感器由傳統型向新型傳感器轉型發展，新型的傳感器具有獨特的特點，新型的傳感器具有智能化、數字化、微型化、網絡化和系統化等特點，新型的傳感器功能更加廣泛，它的研制和開發一定會促進傳統產業的發展和改造，成為當代經濟新的增長點。

2 傳感器在機電一體化中的應用

傳感器是機電一體化系統或產品快速發展的重要的技術，在當今經濟快速發展的今天，傳感器被廣泛應用到各種自動化產品之中，并且在這些系統之中發揮著重要的作用。

2.1 機器人對傳感器的應用

當今社會機器人被廣泛應用到各種生產和生活之中，機器人之所以可以準確的完成任務，就是因為傳感器起到了關鍵的作用，尤其是工業的機器人，之所以可以準確的操作是因為它能夠通過傳感器準確的感知自身、操作對象和作業環境存在的狀況，其中包括了自身狀態的信息可以通過內部的傳感器位置、位移、速度、加速度等變化來完成對周圍狀態的感知;操作對象和外部的環境則通過外部的傳感器來實現對外部環境的感知，這個過程在機器人工作的整個系統中占有至關重要的地位，它可以為機器人的工作控制提供反饋信息。

2.2 機械加工過程的傳感檢測技術

首先，傳感技術在切削過程和機床運行過程中的應用，切削過程傳感檢測的目的在于優化切削過程的生產率，制造成本或材料的切除率等，在切削的過程中傳感器的作用是檢測切削過程中切削力的變化，切削力的震動，刀具和工件的接觸以及在切削時被切下來的碎屑的狀態，和在整個切削過程中辨識等等，最重要的傳感的參照數是切削力、切削過程中的震動、切削過程中的聲發射，切削過程中機器的功率等，對于機床的運行來講，最主要的機床傳感檢測目標有機動系統、軸承與回轉系統、溫度的檢測與控制及安全性能的檢測，其中傳感參數的檢測有機床的故障停機時間、被加工件的表面粗糙度和加工精度、功率、機床的狀態與冷卻潤滑液的流量等等，

其次，工件過程中的傳感。與刀具、機床的檢測過程相比，工件的過程監測是研究和應用最早、最多的，多數以工件加工質量控制為目標。20世紀80年代以來，工件識別和工件安裝位置監視要求也提到日程上來。也就是說，工序識別是為分辨所執行的加工工序是否是零件加工要求的工序;工件識別是分辨送入機床待加工的工件或者毛坯是否是要求加工的工件或毛坯，還要求分辨工件安裝的位置是否是工藝規程要求的位置。

第三，刀具檢測傳感:切削與磨削的過程是重要的材料切除的過程，刀具與砂輪的磨損到一定的限度或出現破損，使得它們失去了切磨削的能力或者無法保證加工的精度和加工的完整性，我們把它叫做刀具、砂輪失效，從統計的數字可以看出，刀具的失效是導致機床事故停機的主要原因，同時還可以引發設備和人身的安全事故，還可能引起重大的安全事故。

2.3 汽車自動控制中傳感技術的應用

現代化的汽車工業發展迅速，進入了全新的時代，隨著傳感器和其他新技術的不斷應用，汽車的機電一體化要求用自動控制系統取代純機械式控制部件，這不僅體現在發動機上，為更全面地改善汽車性能，增加人性化服務功能，降低油耗，減少排氣污染，提高行駛安全性、可靠性、操作方便和舒適性，先進的檢測和控制技術已擴大到汽車全身。在其所有重點控制系統中，必不可少地使用曲軸位置傳感器、吸氣及冷卻水溫度傳感器、壓力傳感器、氣敏傳感器等各種傳感器。

3 我國傳感器技術的發展的方向和若干問題

傳感器技術是實行自動控制、自動調節的關鍵環節，也是機電一體化系統不可缺少的關鍵技術之一，它的發展水平的高低直接影響和決定著系統功能，也影響著機電一體化行業的發展速度，我國傳感技術的研究主要集中在專業的研究所和大學，它的研究主要開始與上個世紀八十年代，我國現代的技術和國外的先進技術相比還存在很大的差距，主要的差距表現在:(1)先進的計算、模擬和設計方法(2)先進的微機械加工技術與設備(3)先進的封裝技術與設備(4)可靠性技術研究等方面。因此，必須加強技術研究和引進先進的設備，以提高整體的水平。

我國傳感技術今后的發展方向:(1)加速開發新型敏感材料:通過微電子光電子、生物化學、信息處理等各種學科，各種新技術的互相滲透和綜合利用，可望研制出一批基于新型敏感材料的先進傳感器。(2)向高精度發展:研制出靈敏度高、精確度高、響應速度快、互換性好的新型傳感器以確保生產自動化的可靠性。(3)向智能化數字化發展:隨著現代化的發展，傳感器的功能已經突破了傳統的功能，其輸出不再是一個單一的模擬信號，而是經過數字處理后的數字信號，有一些甚至帶有控制功能，我們把它稱為智能傳感器。

4 結語

總之，機電一體化要想發展，傳感器的發展占有至關重要的地位，它是機電一體化系統的心臟部分，由于我國傳感器技術的發展起步時間不長，經驗積累有待加強，所以，所有的研究人員和有識之士都應該沉下心來認真研究，為我國機電一體化的發展做出貢獻。

參考文獻

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