車傳感器在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

鄭伯韜 張佳奇

【摘 ?要】隨著科技的發(fā)展以及施工工藝的不斷完善，機(jī)電一體化在我國(guó)的發(fā)展已經(jīng)擺脫了初級(jí)發(fā)展階段水平，在機(jī)電一體化當(dāng)中，傳感器可謂是占了重要地位，相當(dāng)于是整個(gè)系統(tǒng)的感覺(jué)器官，為系統(tǒng)的運(yùn)行提供信息的獲取與交流。

【關(guān)鍵詞】傳感器;機(jī)電一體化;應(yīng)用方向

傳感器一般指的是將機(jī)電設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中將規(guī)律轉(zhuǎn)換成各種測(cè)量的設(shè)施器件。傳感器在機(jī)電設(shè)施中的應(yīng)用就相當(dāng)于人體的感官系統(tǒng)，可以看作是感官上的延伸。傳感器在機(jī)電一體化中的應(yīng)用主要是用于操作對(duì)象以及系統(tǒng)本身方面，對(duì)機(jī)電設(shè)備的操作環(huán)境進(jìn)行信息的傳感。隨著現(xiàn)代化技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)化、信息化的不斷發(fā)展，傳感器已經(jīng)處于信息采集最前端的位置。作為機(jī)電一體化系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，傳感器必須改進(jìn)工作中的一些弊端，完善應(yīng)用情況。

1傳感器的現(xiàn)狀分析

傳感器，就是能夠在任何惡劣環(huán)境下都能感受到規(guī)定的信息測(cè)量數(shù)據(jù)，并且以特定形式傳輸出去的機(jī)器或設(shè)備。在檢測(cè)機(jī)電一體化與實(shí)現(xiàn)機(jī)電系統(tǒng)一體化方面發(fā)揮著重要的作用。傳感器是機(jī)電一體化中最核心與關(guān)鍵的部位。隨著人類對(duì)未知領(lǐng)域探索的深入，電子信息的種類也不段更新演變，傳感技術(shù)也逐漸走向成熟。

上世紀(jì)八十年代，是傳感器最興盛的時(shí)期，全國(guó)掀起了一股“傳感器熱”的浪潮，國(guó)家十分重視傳感器的研發(fā)與應(yīng)用，傳感器的升級(jí)換代日新月異，性能得到了前所未有的改善與提高。在傳感器不斷發(fā)展的過(guò)程中，傳感器制造業(yè)也作為一種新興的行業(yè)應(yīng)運(yùn)而生。

2傳感器在各類機(jī)電一體化中的應(yīng)用

2.1在汽車行業(yè)的機(jī)電一體化

近年來(lái)，小型汽車已經(jīng)越來(lái)越多的走入了人們的生活中，汽車本身也向著輕型化、電子化與智能化方向發(fā)展。傳感器在汽車領(lǐng)域的發(fā)展最為普遍，汽車在使用過(guò)程中需要用到的傳感技術(shù)有很多，像是防滑驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、防抱死系統(tǒng)、自動(dòng)變速器系統(tǒng)等。

汽車設(shè)備的機(jī)電一體化需要用到傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)許多功能的應(yīng)用，像是娛樂(lè)裝置、安全報(bào)警裝置、通信裝置以及駕駛裝置。汽車部件的機(jī)電一體化主要是希望能夠提高使用的可靠程度，這就要求傳感器的高性能應(yīng)用。在汽車行業(yè)中，主要有以下幾種特點(diǎn)：

2.1.1高可靠性與高穩(wěn)定性

對(duì)于小型汽車而言，各類零部件的工作時(shí)長(zhǎng)需要達(dá)到10*104千米以上，對(duì)于沒(méi)有必要更換的零部件就不需要進(jìn)行更換，因此傳感器也應(yīng)該具有相應(yīng)的使用壽命，在穩(wěn)定性方面加強(qiáng)研究。

2.1.2提高抗干擾能力

汽車在運(yùn)行過(guò)程中，傳感器是長(zhǎng)期處于震動(dòng)狀態(tài)的。傳感器通常是安裝在汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)艙里面的，需要承受住汽車在運(yùn)行過(guò)程中的高溫以及高壓狀態(tài)。汽車在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較為強(qiáng)烈的震動(dòng)，傳感器的工作要求能夠抵抗住發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的震動(dòng)，保證其內(nèi)部設(shè)施能夠有效作用。另外，由于汽車發(fā)電機(jī)在運(yùn)作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁波，因此傳感器還需要進(jìn)行抗干擾的能力。

2.1.3提高適應(yīng)性

傳感器在汽車內(nèi)部安裝之后，會(huì)遇到灰塵以及雨水的入侵，因此傳感器應(yīng)該具有很強(qiáng)的密封能力。并且傳感器在汽車一體化設(shè)備的安裝方面要獨(dú)立進(jìn)行安裝，以此來(lái)保障其抗腐蝕能力以及耐潮濕的能力。

2.1.4降低造價(jià)

由于汽車的普及程度已經(jīng)比較高，因此傳感器要想大量應(yīng)用與汽車的機(jī)電一體化當(dāng)中，就必須研究其構(gòu)造，盡可能的保障造價(jià)降低。另外，傳感器的制造最好能夠進(jìn)行批量生產(chǎn)，保障其一致性，適合汽車自動(dòng)化生產(chǎn)的需要。

2.2在數(shù)控機(jī)床行業(yè)的機(jī)電一體化

數(shù)控機(jī)床屬于較為典型的機(jī)電一體化的產(chǎn)品，是由光、氣、液、機(jī)、電共同組成的一個(gè)綜合性較強(qiáng)的學(xué)科。數(shù)控機(jī)床在應(yīng)用過(guò)程中包含了許多范圍，例如信息處理、機(jī)械制造、伺服驅(qū)動(dòng)以及自動(dòng)控制等。傳感器在數(shù)控機(jī)床的控制過(guò)程中占有重要地位，能夠?qū)?shù)控過(guò)程進(jìn)行全程的監(jiān)控，保障設(shè)備運(yùn)行的有效性。

對(duì)于數(shù)控機(jī)床而言，主要的工作就是要進(jìn)行定位的誤差檢測(cè)，包括重復(fù)定位的誤差以及運(yùn)動(dòng)位置定位的誤差。傳感器在數(shù)控機(jī)床一體化中，主要表現(xiàn)為以下幾種形式：電流傳感器、液位傳感器、紅外傳感器、溫度傳感器、速度傳感器、有光電編碼傳感器、感應(yīng)傳感器以及壓力傳感器等，都是對(duì)數(shù)控機(jī)床的位移（角位移與直線位移）、壓力、溫度以及速度來(lái)進(jìn)行測(cè)量。數(shù)控機(jī)床在實(shí)際操作中常常會(huì)產(chǎn)生偏差的情況，傳感器的使用就是為了能夠盡早的發(fā)現(xiàn)這類狀況，讓機(jī)床在故障剛發(fā)生的時(shí)候就能夠被有效發(fā)現(xiàn)并維修，保障使用的有效性。傳感器能夠?qū)C(jī)床進(jìn)行故障的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，運(yùn)用超聲波、紅外線等技術(shù)來(lái)進(jìn)行感應(yīng)。另外，傳感器還能夠運(yùn)用壓力感應(yīng)技術(shù)來(lái)進(jìn)行削切力的檢測(cè)，若是力度低于設(shè)置的固定值，傳感器感應(yīng)到之后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警，保障工件不會(huì)產(chǎn)生松動(dòng)現(xiàn)象，讓數(shù)控操作停止走刀。

2.3在農(nóng)業(yè)機(jī)電一體化中的應(yīng)用

農(nóng)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人民的生活具有很大影響。像是一些農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)較為發(fā)達(dá)的國(guó)家，都已經(jīng)加大了投資的力度，運(yùn)用傳感器來(lái)加強(qiáng)農(nóng)藥播種等方面的技術(shù)。傳感技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用類似于機(jī)器人系統(tǒng)，傳感器通過(guò)視覺(jué)上的傳感來(lái)進(jìn)行噴藥量方面的控制。隨著傳感技術(shù)的不斷成熟，這種視覺(jué)傳感技術(shù)已經(jīng)在噴藥方面趨于成熟。

傳感技術(shù)隨著不斷地時(shí)間已經(jīng)能夠成功應(yīng)用于各項(xiàng)機(jī)電一體化設(shè)備當(dāng)中，研究人員應(yīng)該加大研究力度，將傳感技術(shù)朝著智能化、集成化、小型化以及無(wú)源化方向發(fā)展，讓這種技術(shù)更好的應(yīng)用于機(jī)電一體化當(dāng)中。

3我國(guó)傳感器的發(fā)展方向

我國(guó)的傳感器研究開始與上世紀(jì)的八十年代，相較于國(guó)外的傳感器研究，我國(guó)起步算是較晚的，但是在我國(guó)科研人員的不懈努力下，我國(guó)的傳感器研究與發(fā)展后來(lái)居上，性能越來(lái)越好，但是我們應(yīng)該看到我國(guó)的傳感器水平與國(guó)外還是存在著一定差距，這也為我國(guó)今后的傳感器發(fā)展指明了方向。在今后的傳感器設(shè)計(jì)中我們要更加注重其在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用，積極發(fā)展更加先進(jìn)的溫度計(jì)算傳感器，更新模擬與設(shè)計(jì)方法，采用微型機(jī)械設(shè)備等方面，使得傳感器功能更加完善。我們?cè)卺槍?duì)傳感器的改良升級(jí)方面可以在以下幾個(gè)方面進(jìn)行有益嘗試。

3.1大力開發(fā)新型的傳感材料。

在傳感材料的研發(fā)上更加注重耐用性與敏感性，延長(zhǎng)壽命的同時(shí)提高傳感器在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的敏感性。

3.2向更加精確的方向發(fā)展。

隨著對(duì)誤差要求的嚴(yán)格，我們的傳感器將向著更加精確測(cè)量的發(fā)展方向發(fā)展，只有那種精確度高而且靈敏性強(qiáng)的傳感器才能在機(jī)電一體化系統(tǒng)中發(fā)揮更加積極的作用。

3.3突出智能化

智能化是現(xiàn)在機(jī)器發(fā)展的必然趨勢(shì)，即使是傳感器也不例外，智能會(huì)水平的提高可以節(jié)約人力、物力，信號(hào)輸出更加清晰，更加快速，機(jī)器運(yùn)作與使用也更加智能化與人性化。

4結(jié)束語(yǔ)

機(jī)電一體化是未來(lái)機(jī)電發(fā)展的趨勢(shì)，傳感器的智能化與人性化是傳感器研究努力的方向，正是因?yàn)槎叩挠袡C(jī)結(jié)合才引發(fā)了一場(chǎng)前所未有的激烈變革。在設(shè)計(jì)方式與設(shè)計(jì)理念上都是突破性的改進(jìn)，這正是人類智慧與時(shí)代更迭的真實(shí)體現(xiàn)。在今后的傳感器與機(jī)電一體化研究分析中，我們依然要推陳出新，大膽變革，爭(zhēng)取研究出更加先進(jìn)的機(jī)電一體化產(chǎn)品，在激烈的國(guó)際機(jī)電產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)一席之地。

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（作者單位：長(zhǎng)城汽車）