探析傳感器技術在機電自動化控制中的應用

程翔

摘要：本文簡單概述傳感器技術以及其發展歷程，進一步探析其如何應用于機電控制，從工業生產、交通行業、環境分析、數字醫療以及機器人、溫濕度測量等入手。該項技術可切實推動機電控制的自動化精準建設，在多個領域均有較好的應用效果，可以幫助不同行業主體快速穩定地進入現代化運行行列。

關鍵詞：傳感器;機電控制;自動化

Abstract： This paper briefly summarizes the sensor technology and its development process， and further analyzes how it is applied to electromechanical control， starting with industrial production， transportation industry， environmental analysis， digital medical treatment， robot， temperature and humidity measurement， etc. This technology can promote the automation and precision construction of electromechanical control， have good application effect in many fields， and can help different industry subjects to enter the ranks of modern operation quickly and stably.

Key words： sensors;electromechanical control;automation

0? 引言

傳感器技術屬于現代智能化的范疇，其可代替人體的部分感官，強化機電對所處環境的感知程度，并將采集到的數據傳至控制系統中，通過計算機分析給出對應的指令。整個過程好似人體由觸感、視覺及聽覺等方式對外界感知后，形成信號發送給大腦，而大腦則據此指揮肢體行動。機電的控制系統中，傳感裝置負責感知，其提供的信息直接決定系統下一步行動。

1? 傳感器技術

1.1 技術概述

傳感裝置是基于設施確定的參數指標，將從現場測量到的信息轉變成相應數值的元件。現如今，在工業項目中有較好的應用情境，其被看作人體感官的進一步擴大途徑。在機電自動化系統內，傳感裝置能夠發揮出較好的應用效果，在其正常工作狀態下，可以確保數據傳輸的準確性與及時性，以為維護機組設備提供實時數據。在各領域生產水平的提高趨勢下，對傳感裝置也有新的應用標準，由此推動此類技術進行深入探討及研究。目前，其已經出現在多個行業中，且其自身的集成化指數也被大幅提升。經過改進的傳感裝置，其體量輕盈，不會占用過多空間，運轉穩定性也實現逐步提高，使得控制系統的自動化程度得以加深。不僅提高技術含量，還保障生產活動的經濟性，開發適宜的生產鏈，通過大批量生產的方式，適應當前社會對機電管控的需要。可以說，傳感器技術的適應前景一片光明。目前，機電的控制系統內，該項技術所展現出的價值已經不容忽視，其維護機電平穩運轉的基本需要，同時，其能準確地采集機電設備工作期間的實時數據，且控制數據不易被外界因素干擾。

1.2 發展歷程

傳感裝置的進步過程可分成三個階段。①裝置內部的結構性更為突出，其借助結構參數，處理采集到的數據，經典代表裝置是電阻應變式;②固體傳感裝置，其和上一種相較，使用的材料有所調整，其借助半導體材料，具有磁性，可以提高數據傳輸的效率。此階段還有集成傳感裝置，比如電荷耦合設備，應用優勢在于功效好、經濟性高且具備應用的靈敏度;③智能型的傳感裝置，是當前主要應用的一種，其可以對采集到的信號加以篩選分析，并融合前沿技術。微處理器屬于此階段傳感裝置的范疇，設備中包括存儲器、連接口以及微型計算機，融入智能科技[1]。

2? 機電自動化控制中傳感器的應用

2.1 工業生產

工業產業中，傳感技術是不可或缺的部分，借此對生產機床及機組的工作狀態加以監測，并利用局部震動，使得整個生產線均在掌控之中。部分生產工序中，添加材料的量也能利用傳感裝置獲取并控制，提高對生產活動的把控效果。現如今，機電控制系統的自動化已然是推進現代化建設的方向，傳感裝置可以獲取現場量化數據，比如溫度等。工業生產中應用較多的檢測方式分成接觸與非接觸兩大類，若傳感組裝置需要與被檢測對象接觸，則能實施熱傳導，若溫度超過限定值，便會自行啟動有關功能，以往完成對應的數據運算。工業活動中，壓力控制也是重要一項，而可應用于此項測量活動的傳感裝置較多，比如利用汞或水，將其當作測量液，由此得到準確數據，實施進一步計算。在流量檢測系統中，有采用速度式的處理方式，依據既定橫截面，結合流動速度得知單位時間內的流量，之后通過速度換算，把其調整至溫度維度的數據。現如今，此類傳感裝置技術較為成熟，目前應用較多的傳感裝置有轉子、電磁波等。另外，容積式的此類裝置也有較多實踐應用，調節的靈活度較高，在精細化生產項目中較為適用。

2.2 交通領域

汽車行業中運用此項技術一般體現在驅動裝置上，以此強化車輛對所處客觀條件的適應性。比如，行駛在較為復雜的道路上，為保證人員安全，便可借力于此類技術。合理應用此項技術，既能強化相應對象在高溫方面的適應力，又可增強其面對高壓的水平。車輛發動裝置中，使用此項技術，能全面把控車輛制造過程，還能控制車輛日常使用期間發生振蕩的概率，以達到全方位控制的目的，提高成車輛使用的安全系數。高速公路上的收費站基本都會設置壓力的傳感裝置，車輛駛過時，控制中心會直接得到車輛當前的總重量，以此快速得出是否存有超載的問題[2]。傳感器技術使用，合理代替原本人工機械體系，推動交通領域的高效發展，打造一體化的運作模型框架，切實提高數據傳輸的效率，使得交通領域的各環節均得到強化，相互之間的聯系也得到優化，而車輛制造的一體化模式需依靠相應服務功能實現。因為此類技術的擴展應用，多種測量參數逐漸衍生出來，比如壓力、冷卻水等，不同測量功能的傳感裝置，切實提高交通行業的自動化程度。另外，傳感裝置在交通道路上也有較好的應用。

2.3 環境分析

環境檢測操作中會使用到較多精度偏高的儀器，若加入合適的傳感裝置，可提高檢測結果的精度。傳感裝置應用于此類項目中，由于其具備體量小、經濟性高、精度高、養護簡便且連續工作周期長等特點，使其在環境檢測的機組中展現出較好的價值性。此外，洪澇災害警報中也有傳感裝置的身影，保障判斷險情的精確度，使人們及時采取應對措施，制定災后恢復方案，降低自然災害造成的損失。空氣檢測中，運用此項技術可以快速掌握氣體成分、溫度等指標，直接現場采集的數據傳送至預警，使得有關部門做出正確舉措。比如火災，通過傳感裝置，消防系統能直接把火災信息傳給消防部門，以提高消防隊的出動效率，及時抑制火勢，以免造成重大損失。

2.4 報警指令

以煤礦井下作業為例，此工作中應用報警系統極為關鍵，其發出的信號可以指導作業人員工作，若地下礦井出現結構不穩以及其他故障時，通過數據傳輸，讓地面上的作業人員及時檢修。一般情況下，技術人員需對控制系統加以改進優化，以確保機電控制設備得以穩定運轉。如果在報警系統中合理加入傳感裝置，便能實施掌握井下設施的工作狀態，一旦出現異常，通過傳感裝置發出的信息，能保證其準確性，使得技術人員直接從中了解異常現象的發生區域，以提高整修的效率。另外，此項技術還能用于其他防控項目，比如上文提到的消防。借助對井下情況的動態監控，提高作業環節的安全系數，同時，也能根據井下工作需要對工人進行統籌布置[3]。

2.5 農業生產

機電控制系統的應用，需以多項技術為依托，傳感裝置屬于較為典型的一項。此項技術切實應用在多個行業中，農業產業在推進現代農業建設中，也需在多個方面合理應用。比如，田間管理環節中，可借助傳感裝置掌握土壤的濕度、環境溫度等有關數據。以此達到智能化控制的效果，使農戶掌握更為準確的田間信息，而非傳統模式下，需依靠個人的經驗判斷，為增產增量提供技術幫助。現實應用中，智能識別也發揮出應用價值，借此實現準確識別，農產品進行初步清理及裝袋等環節，均是借助傳感裝置實現。

2.6 現代醫療

近年來，數字醫療的出現為國內醫療衛生事業填上濃墨重彩的一筆，把微芯片放入病人服用的藥物中，以此更為準確地判斷患者的病癥，制定具體的治療方案。此類微芯片包括多個體積極小的芯片，屬于一種微型的傳感裝置。帶有此類芯片的藥物進入人體后，會發出人體內的實時狀態，使醫生更清楚地監控到體內情況，利用建立信號連接的移動設備，收取體內病變數據，由此更為細致且準確地判斷病理情況。提高診斷的效率，降低誤診的概率，為醫療事業發展提供支撐，同時，此種方式不會對人體造成過大的傷害。

2.7 機器人

機器人代替人工處理機械化、重復性的工作。現代化生產中，機器人的應用切實提高自動化控制的程度。利用在機器人不同部位安裝傳感裝置，對移動位置及負責工作進行感知，保證機器人行動的靈活度，使得其可以完成設定程序中的工作，提升其對作業場所的適應性。機器人多用于工業產業，其身上安裝的傳感裝置主要有三種。首先，代替視覺的傳感裝置，使得機器人具備類似于人類眼睛的系統，對機械構件等產品自動識別，判斷其所處位置。其次，同樣應用在視覺層面，在搬運危險物品、面對復雜環境和定位導航中都具備準確的判斷力。最后，機器人對外界的觸感，通常與其手部連接，并與視覺建立聯系，打造雙向傳感系統，確定相應程序數據，以適應精準生產的需要。

2.8 溫濕度

部分領域作業環節需要掌握工作現場的溫濕度，其是自動化控制的組成部分。機電在某種環境下，持續工作較長的時間，各項參數會出現變化。還是以煤礦井下作業為例，應用的機電設備長期放置于井下，溫濕度易發生波動，不加管理，影響控制系統的運轉穩定性，造成設備故障。但若將傳感器應用于此，可實現對溫度實時監控，技術人員掌握動態的井下溫濕度，以便處理問題，降低故障概率，維護控制系統的穩定性。監控溫濕度通常采用接觸與非接觸兩類，前者需要讓傳感裝置與被監測對象有所接觸，形成熱傳遞，利用信息剖析，采集現場數據，最終的故障判斷可交由技術人員或直接由傳感裝置開展。后者是針對裝置本身加以檢測，如電磁波數據等，通過采集信號數據并實施簡單探析，得到正確的測量結果[4]。

3? 結束語

傳感裝置的運用，加速智能化建設的進程。現如今，國內已經大范圍應用自動化的機電控制裝置，利用機器對環境地“體會”，對原有的生產線、客觀條件等均實現有效監控。相信通過對此類技術的持續創新，可以借助科技為生產生活帶來更多的便利。

參考文獻：

[1]孫瑾.機電自動化控制過程中傳感器技術的應用方法[J].中國設備工程，2020（12）：193-195.

[2]陳燦章.傳感器技術在機電自動化系統中的應用研究[J].中國新技術新產品，2019（06）：23-24.

[3]馬風午.淺談傳感器技術在自動化控制系統中的應用[J].數字通信世界，2019（03）：191，210.

[4]李多祥.傳感器技術在機電自動化系統中的應用研究[J].中國金屬通報，2018（12）：279，281.