機(jī)電技術(shù)中傳感器技術(shù)的應(yīng)用

梁永華

【摘要】隨著科技的發(fā)展，傳感器的種類越來越多，性能越來越豐富，應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷地?cái)U(kuò)展，在社會(huì)生產(chǎn)和人們的日常生活中具有不可替代的地位和作用。本文分析了傳感器技術(shù)在機(jī)器人、汽車自控系統(tǒng)和機(jī)械加工等機(jī)電技術(shù)中的地位和應(yīng)用，指出了其目前存在的問題和不足，并探討其未來的發(fā)展方向。

【關(guān)鍵詞】傳感器技術(shù)；機(jī)電技術(shù)；應(yīng)用研究

0.引言

傳感器是一種檢測裝置，在機(jī)電技術(shù)中起著重要的作用，傳感器能夠通過采集控制系統(tǒng)自身和周圍環(huán)境的信息，從而幫助機(jī)電一體化系統(tǒng)搜集外部的信息，并將其進(jìn)行有效的轉(zhuǎn)換。同時(shí)還有為控制系統(tǒng)提供分析、判斷和決策的能力，不僅是機(jī)械閉環(huán)控制系統(tǒng)的重要組成部分，也是機(jī)電系統(tǒng)的核心部分，能夠保障機(jī)電技術(shù)維持在高水平的工作狀態(tài)，對(duì)系統(tǒng)性能的好壞有著直接的影響。目前，傳感器的發(fā)展浪潮已經(jīng)席卷世界多個(gè)國家。很多發(fā)達(dá)的工業(yè)國都投入了大量的人力、物力、財(cái)力來大規(guī)模地研發(fā)和生產(chǎn)傳感器及發(fā)展傳感器技術(shù)，傳感器技術(shù)已經(jīng)被公認(rèn)為將對(duì)21世紀(jì)產(chǎn)生巨大影響的技術(shù)之一[1]。

1.傳感器技術(shù)在機(jī)電技術(shù)中的應(yīng)用

隨著社會(huì)的發(fā)展，傳感器技術(shù)機(jī)電技術(shù)中獲得了廣泛的應(yīng)用，就目前而言，主要集中在以下四個(gè)方面：

1.1 傳感技術(shù)在汽車自控系統(tǒng)中的應(yīng)用

傳感技術(shù)在汽車工業(yè)中的使用已經(jīng)有很長一段時(shí)間了，發(fā)展得已經(jīng)比較成熟和充分。在汽車工業(yè)中，越來越多的純機(jī)械操控部件被自動(dòng)控制系統(tǒng)所代替，這樣不僅很大程度上改進(jìn)了發(fā)動(dòng)機(jī)的使用性能，同時(shí)降低了車輛的耗油量，減少了對(duì)環(huán)境的污染，在汽車的安全駕駛方面也有一定的積極作用。

1.2 傳感器在機(jī)器人上的應(yīng)用

在現(xiàn)代社會(huì)中，機(jī)器人在社會(huì)生產(chǎn)領(lǐng)域扮演者越來越重要的作用，并逐漸地進(jìn)入了人們的生活領(lǐng)域。機(jī)器人傳感技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)和發(fā)展了四十多年了，這種傳感器是專門運(yùn)用于機(jī)器人技術(shù)的新型轉(zhuǎn)感器，雖然與普通的傳感器的工作原理基本相同，但其對(duì)傳感信息種類及智能化的處理要求更高。它包括內(nèi)部傳感器和外部傳感器兩大類。內(nèi)部傳感器是用來檢測機(jī)器人自身的狀態(tài)和用于系統(tǒng)控制，能夠使機(jī)器人按規(guī)定的要求進(jìn)行工作。外部傳感器主要用來檢測和識(shí)別工作信息，幫助機(jī)器人應(yīng)對(duì)不斷變化了的環(huán)境[2]。

1.3 在機(jī)械制造中的應(yīng)用

這方面主要包括在切削過程和機(jī)床運(yùn)行、工件的加工和刀具方面的傳感技術(shù)。

切削過程傳感檢測的目的是為了提高生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本等。在機(jī)床運(yùn)行方面，主要是為了檢測驅(qū)動(dòng)、軸承和回轉(zhuǎn)等系統(tǒng)，以及對(duì)溫度的檢測和控制進(jìn)行及時(shí)有效的干預(yù)。

關(guān)于工件的過程傳感，主要用于控制工件加工質(zhì)量。進(jìn)一步來說就是辨識(shí)當(dāng)前所執(zhí)行的加工工序是不是工件加工要求的工序以及辨識(shí)代加工的工件是不是要求要加工的工件。

關(guān)于刀具的傳感，切削和磨削過程是重要的材料加工過程，當(dāng)?shù)毒吆蜕拜喥茡p過度后，不僅會(huì)失去它們原有的切磨效果，一不注意還會(huì)造成人身安全事故。因此，對(duì)刀具的傳感是不容忽視的[3]。

1.4 在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

用來檢測環(huán)境的傳感器，普遍具有簡單易用、價(jià)格相對(duì)低廉、不需要頻繁更換電池等優(yōu)點(diǎn)。通過構(gòu)件完整的傳感器網(wǎng)絡(luò)，可以及時(shí)觀測到環(huán)境的變化，為災(zāi)害的預(yù)防和觀測提供途徑和依據(jù)，從而能夠留出足夠的預(yù)警和準(zhǔn)備時(shí)間及時(shí)排除險(xiǎn)情和減少損失。

2.我國傳感器發(fā)展存在的不足

和國外的先進(jìn)技術(shù)相比，我們還存在著較大的不足，主要表現(xiàn)在：

首先，缺乏先進(jìn)的算法和模擬設(shè)計(jì)方法。其次，缺少先進(jìn)的微機(jī)械加工和設(shè)備；再次，缺少先進(jìn)的封裝技術(shù)和設(shè)備；最后，在技術(shù)的可靠性方面還很欠缺。

因此，我們還要加大對(duì)傳感器技術(shù)的投入和研發(fā)力度，同時(shí)要才加快產(chǎn)學(xué)研的整合，以便縮小和其他國家的差距，使傳感器技術(shù)更好更快地服務(wù)于我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)[4]。

3.傳感器技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展方向

傳感器的不斷發(fā)展為自動(dòng)化水平的提高提供了條件。因此，探索它未來的發(fā)展方向有助于我們盡快進(jìn)行相關(guān)的研究，從而搶占傳感技術(shù)的制高點(diǎn)，拉近和其他發(fā)達(dá)國家的差距。傳感器技今后的發(fā)展方向可能有如下幾個(gè)方面：

3.1 新材料的應(yīng)用：傳感器技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是建立在各種具有特殊物理、化學(xué)特性的材料基礎(chǔ)上的，先進(jìn)的傳感器技術(shù)需要先進(jìn)的材料科學(xué)來支撐。因此，研發(fā)和應(yīng)用具有新特性和新功能的材料是發(fā)展傳感器技術(shù)的重要基礎(chǔ)之一。

3.2 微型化發(fā)展：微機(jī)械加工技術(shù)發(fā)展很迅速，技術(shù)種類也越來越多樣化，除了傳統(tǒng)的有氧化、光刻、沉積等微電子技術(shù)外，現(xiàn)在還發(fā)展出了平面電子工藝技術(shù)、固相鍵合工藝及機(jī)械分?jǐn)嗉夹g(shù)等不少新的微加工技術(shù)，為新的微型傳感器的研發(fā)提供了技術(shù)保障。

3.3 集成化發(fā)展：集成傳感器具有體積小、重量輕、可靠性高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，非常便于大批量生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本，是新型傳感器的重要發(fā)展方向之一。

3.4 智能化發(fā)展：目前傳感器的功能已不僅限于傳統(tǒng)的功能，其輸出的是經(jīng)過微計(jì)算機(jī)處理好后的數(shù)字信號(hào)，帶有智能傳感器的特性。智能化目前已經(jīng)受到越來越多的重視，并逐漸在電子數(shù)碼產(chǎn)品和工業(yè)生產(chǎn)中得到越來越多的嘗試，未來也必是傳感器發(fā)展的一個(gè)重要方向[5]。

4.結(jié)語

隨著機(jī)電技術(shù)的發(fā)展，在國內(nèi)，各種產(chǎn)品和裝置都在逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。機(jī)電一體化已成為一個(gè)重要的發(fā)展趨勢，而傳感器在機(jī)電技術(shù)中的作用已經(jīng)不需贅述了，因此，把握住傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢，繼續(xù)保持大力的投入和研發(fā)力度，對(duì)我國未來的發(fā)展是至關(guān)重要的。

參考文獻(xiàn)

[1]王俊峰.孟令啟.現(xiàn)代傳感器應(yīng)用技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2011（11）.

[2]王芳芝.傳感器應(yīng)用技術(shù)[M].西北工業(yè)大學(xué)出版社，2011（10）.

[3]韓連英.王曉紅.光纖傳感器在機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用[J].光機(jī)電信息，2011（10）.

[4]林青.淺析傳感器技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].福建廣播電視大學(xué)學(xué)報(bào)，2011（03）：132-133.

[5]張開遜.現(xiàn)代傳感技術(shù)在信息科學(xué)中的地位[J].工業(yè)計(jì)量，2013（6）.