關于機電傳感檢測技術的探討

黃少敏

摘要：隨著現代科技的快速發展，在機電一體化中的傳感檢測技術扮演著重要的角色。文章通過介紹傳感器與機電一體化的基本概念以及二者之間的關系，還有傳感檢測技術在機電一體化系統中的具體應用，提出了傳感檢測技術未來的發展方向。

關鍵詞：傳感器；機電一體化；傳感檢測技術

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）17-0062-03

在機電一體化的發展過程中，傳感檢測技術扮演著重要的角色，一方面是實現機電系統的自動控制；另一方面也是自動調節的關鍵技術，在一定程度上講，對于機電自動化系統質量的提升，產生了重要的影響。對于一個自動化系統，要保證整個系統的正常工作，就需要應用傳感檢測技術對系統的各個方面的參數進行相關檢查。因此，本文對有關機電傳感檢測技術進行探討，具有十分重要的現實意義，不足之處，敬請指正。

1 傳感器與機電一體化的介紹及聯系

1.1 傳感器

傳感器是機器在工作過程中，通過按照固定規律將一種量轉換成同種或者不同種量值并且傳輸出去的工具。傳感器與我們人的器官有相同之處，同時在人類的器官之上進行了延伸，具有更多的優點。在如今信息化日益發達的社會里，人們常常應用傳感器對許多信息參數進行檢測，例如力、壓力、溫度、濕度、流量、速度、生物量等等。以完成人類無法完成的許多問題，促進人類的生產力的發展。

1.2 機電一體化

對于機電一體化的定義，國際上之前有很多種說法，但是被國際上首次承認的關于機電一體化的定義是來自日本機械振興協會經濟研究所的。他們給出的機電一體化定義為：“機電一體化是在機械的主功能、動力功能、信息功能和控制功能上引進微電子技術，并將機械裝置與電子裝置用相關軟件有機融合而成的系統總稱。”從以上的定義可以看出，機電一體化技術對于諸如機械制造技術、人工智能技術、微電子技術、測試技術等很多方面都有涉及。

1.3 傳感器與機電一體化之間的關系

在機電一體化的過程中，傳感器技術扮演著十分重要的作用。傳感器技術對于機電一體化系統正常運行的控制至關重要，同時還能為機電一體化在不同程度上傳輸運行相關的信息。傳感器在機電一體化的具體操作中，主要對系統本身、作業環境與操作對象等進行檢測。由此可知，為了提升機電一體化系統的工作效率，除克服外部環境與系統自身的影響外，還要保證快速獲得運行所需信息。因此，想要完成機電一體化的工作效率高水平運作，對于能夠完成信息的快速、精準處理的傳感器技術是不可缺少的。在一定程度上，機電一體化水平對自動化水平的提高有著巨大的推動作用，而傳感器檢測技術發展水平高度對機電一體化技術中的自動功能又起到了關鍵的作用。由此可知，掌握越高的傳感器技術，就會擁有越高的自動化水平。

2 機電傳感檢測技術的應用

2.1 傳感檢測技術在機器人中的應用

在科技快速發展的今天，作為自動化產物的代表——機器人，在傳感器技術的加入，使其在自動化方面得到了很大的突破。從而使機器人能夠在工作中保持高自動化程度，操作快速準確，成功率高。在機器人運作時，傳感器檢測探知機器人自身以及操作對象的實時狀態，通過分析后對位置、速度、加速度等信息處理。

2.2 傳感檢測技術在機械加工中的應用

2.2.1 傳感檢測技術在切削過程中的應用。傳感器在切削過程中主要起到檢測金屬切割、切削過程效率的提高以及加工成本控制的作用。傳感器通過對相關參數進行檢測，然后對切削中的切削力以及振動的實時變化做到有效的識別及反應，相關參數例如切削過程中的電機功率、切削力以及切削振動等。

2.2.2 傳感檢測技術在機床運行過程中的應用。傳感器在機床運行中主要通過對驅動系統、回轉系統、軸承及溫度和安全性的監測與控制等實時追蹤檢測，檢測結果的主要體現參數有機床運行參數、故障時間參數、潤滑液流量參數、加工精準度參數以及工件粗糙度參數等。

2.2.3 傳感檢測技術在工件加工過程中的應用。在工程和研究中，傳感器最初的、最廣泛的應用是對工件加工過程中的檢測。最初傳感檢測技術只對工件加工的質量進行檢測控制，到20世紀80年代，傳感檢測技術才在工件的安裝位置與識別上應用。即檢測工件與被加工件是否同一，檢測工件的安裝位置與實際要求是否一致，對于這些識別與檢測功能，我國現今仍不能完成得很好，因此我們在這方面仍需加大研究力度。

2.2.4 傳感檢測技術在砂輪上的應用。對工件的加工，主要是切削和磨削兩種方法。磨削的主要工具是砂輪，砂輪工作一定時間后，磨損加劇，甚至會出現破損的情況，這樣在磨削過程中就不能保證加工質量和精度，甚至不能保證工件的完整，即砂輪失效。出現砂輪失效主要是機床出現故障不能在第一時間被解決，這樣不僅不能保證工件的質量精度，嚴重的還會發生危險事故，危害生命安全，因此對機床故障第一時間檢測出來十分重要，這恰是傳感檢測技術需要完成的功能。

2.3 傳感檢測技術在汽車行業中的應用

近幾年，汽車行業在中國得到了前所未有的發展，相比于傳統汽車，現代汽車的電氣系統和裝置是發展最快、最大的。而在這里面傳感器擁有主導地位，在電子控制系統和裝置上，基本每一輛現代汽車上都裝了很多的傳感器，如汽車安全氣囊裝置、ABS、安全報警裝置、驅動防滑系統以及各種娛樂設備等。由于傳感器的加入，使現代汽車在駕駛性能、安全性能、舒適性能以及娛樂性能等都得到了前所未有的提升。同時，現代汽車的控制系統也由全自動化控制的方式代替了原來的機械式控制方式。

2.4 傳感檢測技術在數控機床上的應用

利用數字信號控制機床工作的數控技術就是數控機床的工作過程。具體的說，就是通過數字信號的方式將機床刀具的運行軌跡記錄下來，通過處理系統處理數字信號，然后發出指令信號，控制機床刀具與加工工件做相對運動，從而完成加工過程。在數控加工的整個過程中，就是通過傳感器檢測技術對加工過程進行實時檢測的。

3 傳感檢測技術的發展方向

之前我們對傳感器檢測技術的研究主要是不斷地提高檢測的精度、可靠性和靈敏度，提高傳感器的性價比，縮小體積同時加大檢測范圍等等。今后，我們還需要尋找新方向，繼續探求傳感檢測技術的新發展。

3.1 研究新型傳感器

3.1.1 研究傳感器的新材料。在研究新型傳感器過程中加入新型材料，如人工皮膚傳感器、壓電傳感器等等。未來正在研究的新型材料還有精細陶瓷、非晶半導體以及形狀記憶合金等都將對傳感檢測技術起到巨大的推動作用。

3.1.2 研究傳感器的新加工技術。隨著傳感器的發展，傳感器的體積越來越小，所以研究新加工技術對于傳感器的發展至關重要，如光刻、擴散還有各項異性腐蝕等新技術。

3.1.3 研究傳感器的新原理。近年來出現的一項比較突出的新技術，利用光導纖維的性能制造傳感器，其對于體積減小和可靠性提高的光測系統很有效果。現在還有紅外探測器、約瑟夫效應傳感器以及磁敏傳感器等新型傳感器。

3.2 研究智能化的傳感檢測技術

傳感檢測技術正在向智能化方向迅速發展，能夠自動協調工作的智能化儀表將傳感檢測技術的智能化提到了一個更高的水平。

3.3 研究傳感器的復合功能

這種復合傳感器具有同時檢測多種物理參量的復合檢測功能，像力、力矩復合傳感器、視聽復合傳感器等，這類復合傳感器將多種信息融合，對機電一體化系統起到了巨大的推進作用。

4 結語

未來，隨著電子信息技術以及數據分析算法的繼續向

前發展，傳感器的發展一定會向智能化、系統化的方向發展。雖然目前我國在研制傳感器和傳感檢測技術的應用上已取得了一定的成就，但與外國相比，仍然有很大的差距。因此，我們應努力加大傳感檢測技術的研究，加強對未來傳感檢測技術的發展方向的把握，我們必將取得巨大的發展。

參考文獻

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