機電一體化中傳感器與檢測技術(shù)的運用探討

王杏芬

（平禹煤電公司安培中心，河南 禹州 461670）

一、傳感器是機電一體化系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

（一）傳感器在測量模塊的應用

機電一體化系統(tǒng)的多個模塊中測量模塊是一個關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。測量模塊具有收集相關(guān)機電一體化系統(tǒng)的運行狀態(tài)和動作的信息的能力，這是由傳感器和調(diào)控電路等實現(xiàn)的。測量模塊接收機電一體化系統(tǒng)的信號后輸入相關(guān)參數(shù)（體現(xiàn)機電機械各模塊相關(guān)功能、性能的物理數(shù)據(jù)），如：溫度、速度、位移、功率、工作效率等。輸入?yún)?shù)經(jīng)過檢查模塊相關(guān)動作后，輸出相關(guān)的被控檢測的特征數(shù)據(jù)，如：電壓、調(diào)頻、相位等。檢測模塊能夠反映被檢測信息的物理參數(shù)隨著時間變化的動態(tài)曲線，這樣是機電一體化系統(tǒng)對其的主要要求。檢測模塊的實現(xiàn)得益于傳感器的功能，這也體現(xiàn)了傳感器是機電一體化系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。傳感器類似于人的感覺器官，其是機電一體化系統(tǒng)的感受器官，其能夠高效、準確地接收相關(guān)數(shù)據(jù)信息并能夠做出相應的動作反應，給機電一體化系統(tǒng)反饋一些動作指令，這也使得機電一體化系統(tǒng)提供其功能的有力保障。

（二）傳感器的種類

傳感器在機電一體化系統(tǒng)的主要作用是測量機電一體化系統(tǒng)各模塊性能和目標對象、工作環(huán)境等的狀態(tài)，為可靠地控制、調(diào)控機電一體化系統(tǒng)的整體工作提供有效的物理參數(shù)信息。當今，傳感器用于檢測的方面不同，具有多種種類。具體可以分為測量系統(tǒng)內(nèi)部模塊性能狀態(tài)的內(nèi)部數(shù)據(jù)信息傳感器和系統(tǒng)外部狀態(tài)的外部數(shù)據(jù)信息傳感器。系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)信息傳感器的主要工作是檢查機電一體化系統(tǒng)內(nèi)部模塊的位矢、加速度、力臂、力、溫度等的相關(guān)狀態(tài)變化情況；系統(tǒng)外部數(shù)據(jù)信息傳感器的主要職能是采集、檢測機電一體化系統(tǒng)外部環(huán)境對機械性能的變化狀態(tài)情況。傳感器能夠如人感受器官一樣，具有觸覺感受和非觸覺感受，所以傳感器又可以分為接觸式傳感器和非接觸式傳感器。隨著經(jīng)濟、科學技術(shù)等多領(lǐng)域的發(fā)展，傳感器自然也得到快發(fā)展并被利用到多領(lǐng)域中。傳感器的發(fā)展、利用，也為人們的生活發(fā)展帶來可觀的經(jīng)濟效益。

二、傳感器與檢測技術(shù)在機電一體化中的應用

（一）對系統(tǒng)自身工作穩(wěn)定的測量

機電一體化系統(tǒng)運行過程中，為了保障其運行的可靠性，需要對其運行狀態(tài)進行監(jiān)測，對其運行的穩(wěn)定性進行評估，從而確保其能夠正常運行。因此在機電一體化系統(tǒng)的設(shè)計階段，會根據(jù)其運行的特點設(shè)置具有相應功能的傳感器，用于監(jiān)測系統(tǒng)的運行狀態(tài)。

（二）對關(guān)鍵設(shè)備預知性保障技術(shù)方面的應用

很多機電一體化系統(tǒng)都是非常復雜的，在系統(tǒng)中包含很多重要的裝備，這些設(shè)備的正常運行關(guān)乎到整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)，如果這些關(guān)鍵設(shè)備出現(xiàn)了故障，會對整個系統(tǒng)造成非常大的損失。為了避免這種情況，應用機電一體化設(shè)備時應充分考慮這一點，設(shè)置與執(zhí)行分析判斷檢測傳感器，使其對設(shè)備運行過程中的故障典型特征值進行采集和分析，從而對設(shè)備可能出現(xiàn)的故障進行預知并將其消除在萌芽狀態(tài)，進而保證系統(tǒng)的安全，減少設(shè)備損壞給企業(yè)造成的損失，降低系統(tǒng)的維修成本。

（三）產(chǎn)品制造質(zhì)量的在線檢測應用

應用機電一體化系統(tǒng)進行自動化生產(chǎn)過程中，為了確保產(chǎn)品的質(zhì)量，需要對產(chǎn)品進行檢測。應用傳感器技術(shù)能實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的自動檢測，大大提高了產(chǎn)品質(zhì)量檢測工作的效率，而且還能提高檢測的準確性，更好地保障產(chǎn)品的質(zhì)量。當前，通過傳感器技術(shù)可以對產(chǎn)品生產(chǎn)過程進行在線監(jiān)測，進行自主的質(zhì)量分析評價，從而在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的自動化檢測，有效確保產(chǎn)品的質(zhì)量。例如，在用于航天發(fā)動機核心部件噴管成型加工工序的防熱結(jié)構(gòu)件壓裝粘接成形機電一體化智能制造單元中，通過應用基于電磁超聲波技術(shù)的粘接質(zhì)量在線監(jiān)測評估系統(tǒng)，實現(xiàn)了產(chǎn)品質(zhì)量的自動檢測，在確保產(chǎn)品質(zhì)量的同時解決了傳統(tǒng)質(zhì)量檢測方法存在的質(zhì)量成本控制差、損耗大等問題，降低了產(chǎn)品檢測的成本。

（四）一些典型管控要素的管控應用

1.數(shù)控機床中傳感器與檢測技術(shù)的應用。在機電一體化系統(tǒng)中，數(shù)控機床的應用比較廣泛，在數(shù)控機床上應用傳感器技術(shù)能夠有效提高工作精確度和效率。在數(shù)控機床中，對整個機電一體化設(shè)備系統(tǒng)進行的自動化控制是通過數(shù)字信號的方式來實現(xiàn)的，傳感器則能通過捕捉過數(shù)字化信號的方式，實現(xiàn)對數(shù)控機床的運行情況的判斷，然后將數(shù)據(jù)提供給相關(guān)工作人員，相關(guān)工作人員在接收到這些信息之后能夠更及時、準確地掌握數(shù)控機床的具體工作狀態(tài)，然后就可以基于其對數(shù)控機床進行控制，從而提高數(shù)控機床工作的精度，進而提高產(chǎn)品的加工質(zhì)量，同時促進工作效率的提升，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。2.傳感器在智能機器人中的應用。隨著智能技術(shù)的發(fā)展，智能機器人得到了快速發(fā)展，并且在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應用。當前，機器人的自動處理能力大幅度提升。智能機器人中最為重要的設(shè)備就是傳感器，根據(jù)傳感器獲取的外部環(huán)境信息，機器人才能夠準確地掌握外部環(huán)境，從而保證其生產(chǎn)過程中的準確性。在運行過程中，機器人中的傳感器能有效收集外部環(huán)境的各種信息，并且對這些信息進行有效判斷和處理，這樣機器人就可以準確、敏銳地獲取外部信息，為其自動工作提供準確的信息支持，保證其工作的自動化進行。智能機器人要應用到很多種傳感器，如多維力傳感器、視覺識別傳感器、扭矩傳感器等。

結(jié)語

隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的運行發(fā)展，機電一體化自動化技術(shù)發(fā)展迅速，傳感器運用在優(yōu)化機電建設(shè)，促進一體化運用中有重要價值意義。對此，我國也加強了對該技術(shù)的運用研究。本文針對機電一體化運行技術(shù)和特點，探尋了傳感技術(shù)充分發(fā)揮出其在機電一體化系統(tǒng)中的積極作用，希望為我國社會的進步和發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。