傳感器技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

耿立峰

摘要：傳感器是機(jī)電一體化系統(tǒng)的核心裝置，具有提升系統(tǒng)運(yùn)行速度、提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性、獲取更加豐富和準(zhǔn)確信息的作用。傳感器技術(shù)屬于機(jī)電一體化系統(tǒng)基礎(chǔ)技術(shù)，在機(jī)械生產(chǎn)、設(shè)備應(yīng)用等方面發(fā)揮著巨大作用。基于此文章將會(huì)探究傳感器技術(shù)在機(jī)電一體化當(dāng)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：傳感器技術(shù);機(jī)電一體化系統(tǒng);應(yīng)用

我國(guó)傳感器技術(shù)發(fā)展時(shí)間較長(zhǎng)，已經(jīng)擁有一個(gè)較為成熟的應(yīng)用體系，尤其在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，應(yīng)用了大量傳感器，用于感知周?chē)闆r，收集環(huán)境和設(shè)備信息，為系統(tǒng)精準(zhǔn)運(yùn)行提供依據(jù)。因此可以得知一旦機(jī)電一體化當(dāng)中缺少傳感器技術(shù)那么就不能進(jìn)行信息的準(zhǔn)確感知，因此需要不斷的提高傳感器技術(shù)，這樣才能切實(shí)的提升機(jī)電一體化的運(yùn)行質(zhì)量。

1傳感器技術(shù)概述

1980年代左右，傳感器在世界各國(guó)開(kāi)始流行，許多先進(jìn)工業(yè)國(guó)家開(kāi)始引進(jìn)普及傳感器技術(shù)，并對(duì)其進(jìn)行研發(fā)和應(yīng)用。截至今日，傳感器及其系統(tǒng)生產(chǎn)與發(fā)展已經(jīng)成為熱門(mén)領(lǐng)域。傳感器是一種重要的測(cè)量裝置，能夠感知外界變化（物體或周?chē)h(huán)境受生物、化學(xué)、物理等影響產(chǎn)生的變化）并作出反應(yīng)，將信息按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)化為能夠遠(yuǎn)距離傳播的電信號(hào)，或者其他形式的信號(hào)。傳感器技術(shù)是基于實(shí)際需求，對(duì)各類(lèi)傳感器，如力學(xué)傳感器、位移傳感器、壓力傳感器、光電傳感器等進(jìn)行綜合配置，以實(shí)時(shí)測(cè)量周?chē)h(huán)境和信息，并將信息傳輸至系統(tǒng)的技術(shù)。技術(shù)人員可按照實(shí)際工作環(huán)境，基于傳感器分類(lèi)，如能量轉(zhuǎn)換原則分類(lèi)、參量設(shè)計(jì)分類(lèi)、工作原理分類(lèi)等，對(duì)傳感器型號(hào)、配置、種類(lèi)等進(jìn)行設(shè)計(jì)和選擇，以滿足配置需求。

2機(jī)電一體化系統(tǒng)的發(fā)展概述

2.1機(jī)電一體化系統(tǒng)概述

機(jī)電一體化系統(tǒng)是科技不斷發(fā)展的產(chǎn)物，機(jī)電一體化技術(shù)融合了機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)，進(jìn)行創(chuàng)新發(fā)展，就機(jī)電一體化技術(shù)來(lái)說(shuō)，其在生產(chǎn)性能方面要求在質(zhì)量、動(dòng)力、經(jīng)濟(jì)等方面都能帶有良好的產(chǎn)品說(shuō)服力，并且需要得到重視與優(yōu)化處理，通過(guò)新興技術(shù)完善并升級(jí)機(jī)電一體化技術(shù)。

2.2機(jī)電一體化系統(tǒng)創(chuàng)新發(fā)展的重要性

我國(guó)當(dāng)下的主要產(chǎn)業(yè)支柱是工業(yè)產(chǎn)業(yè)，伴隨科技技術(shù)的不斷發(fā)展，先進(jìn)的技術(shù)逐漸解放人們的生產(chǎn)力量，提高了生產(chǎn)效率，全面實(shí)現(xiàn)工業(yè)的機(jī)械化發(fā)展，已經(jīng)成為新時(shí)期的工業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的趨勢(shì)所在，因此將機(jī)電一體化運(yùn)用在工業(yè)發(fā)展當(dāng)中，帶動(dòng)工業(yè)技術(shù)進(jìn)行升級(jí)，成為當(dāng)下國(guó)家發(fā)展的主要目標(biāo)，更為重要的是，當(dāng)下機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展并不成熟，其對(duì)于社會(huì)發(fā)展帶來(lái)的作用還是存在限制的。因此當(dāng)下最主要的就是進(jìn)行技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，不斷實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化技術(shù)的創(chuàng)新研發(fā)，提高機(jī)電一體化技術(shù)的性能以及作用，所以甚至可以理解為機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展能夠提高社會(huì)整體生產(chǎn)效率，例如機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程當(dāng)中進(jìn)行運(yùn)用不僅能提高工程項(xiàng)目的整體速率，并且還能減少成本與資源的支出。

3傳感器技術(shù)與機(jī)電自動(dòng)化控制的關(guān)系

機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，在促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮了重要的作用。隨著機(jī)電一體化技術(shù)逐漸向智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化、綠色化和系統(tǒng)化方向發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大。在機(jī)電一體化技術(shù)中，機(jī)電自動(dòng)化控制系統(tǒng)通過(guò)指令要求，能夠自動(dòng)化運(yùn)行。應(yīng)用機(jī)電自動(dòng)化控制系統(tǒng)，在提升工作效率的同時(shí)，還降低了生產(chǎn)成本。機(jī)電自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行，需要多種技術(shù)的綜合運(yùn)用，其中傳感器技術(shù)是重要的組成部分，其為控制系統(tǒng)作出決策提供重要依據(jù)。傳感器技術(shù)水平的高低，直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制程度。隨著傳感器技術(shù)水平的提升，其所能夠探測(cè)感知的范圍不斷擴(kuò)大，信息采集速度更快，精準(zhǔn)度更高，種類(lèi)更加完善，因此為機(jī)電自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用提供了重要的技術(shù)支持。機(jī)電自動(dòng)化控制應(yīng)用的領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大，已從工業(yè)生產(chǎn)擴(kuò)大到交通、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、海洋工程、環(huán)境檢測(cè)等領(lǐng)域，為推動(dòng)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。

4傳感器在我國(guó)機(jī)電一體化中的現(xiàn)狀及發(fā)展

我國(guó)的企業(yè)在進(jìn)一步發(fā)展的過(guò)程當(dāng)中，在管理能力、裝備能力、施工能力以及設(shè)計(jì)能力上已經(jīng)逐步成熟。然而，只有60%的企業(yè)采取機(jī)械化的方式來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)，大多數(shù)企業(yè)在進(jìn)行生產(chǎn)的過(guò)程當(dāng)中，采取了手工作業(yè)部分機(jī)械化和機(jī)械化相結(jié)合的方式。一般來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行生產(chǎn)的過(guò)程當(dāng)中并不具備較高水平的技術(shù)裝備，為了加大生產(chǎn)，吸納了過(guò)多的作業(yè)人員，但并未明顯提高生產(chǎn)效率。在進(jìn)一步推動(dòng)企業(yè)機(jī)械化發(fā)展的過(guò)程當(dāng)中，可以在機(jī)電一體化技術(shù)當(dāng)中融入傳感器技術(shù)，這一改革需要相關(guān)政府部門(mén)技術(shù)人員以及企業(yè)的高層管理人員共同努力。①企業(yè)需要對(duì)于傳感器的材料和設(shè)計(jì)進(jìn)行深入的研究。在對(duì)于傳感器進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，應(yīng)該盡可能的對(duì)于傳感器的敏感程度和精確程度進(jìn)行提升，在其材料上進(jìn)行突破，使得傳感器具有更廣闊的適應(yīng)能力以及更強(qiáng)的敏感度，在具體作業(yè)的過(guò)程當(dāng)中發(fā)揮重要作用。②整合分析傳感器數(shù)據(jù)資料。根據(jù)分析可以發(fā)現(xiàn)，傳感器技術(shù)在進(jìn)行具體工作的過(guò)程當(dāng)中，能夠根據(jù)信號(hào)波長(zhǎng)來(lái)進(jìn)行具體的作業(yè)，之后可以對(duì)于數(shù)據(jù)資料進(jìn)行分類(lèi)整理。③為了進(jìn)一步推動(dòng)傳感器技術(shù)的利用，企業(yè)的技術(shù)部門(mén)和相關(guān)的政府管理部門(mén)應(yīng)該加強(qiáng)努力，推動(dòng)企業(yè)的數(shù)字化，智能化發(fā)展，進(jìn)一步促進(jìn)煤炭機(jī)電一體化開(kāi)采技術(shù)的廣泛利用，促進(jìn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

5傳感器技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

5.1數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域

數(shù)控機(jī)床是機(jī)械生產(chǎn)加工的重要技術(shù)設(shè)備，在自動(dòng)化發(fā)展過(guò)程中，數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域發(fā)展受到高度關(guān)注，這也是目前機(jī)電一體化系統(tǒng)應(yīng)用的重要發(fā)展方向。采用傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)周?chē)鷾囟龋私鉁囟茸兓瘏^(qū)間，采用相關(guān)措施有效把控溫度變化，避免出現(xiàn)溫度大幅變化情況，以保障整體加工質(zhì)量。從加工過(guò)程看，數(shù)控機(jī)床在加工過(guò)程中需要將零部件夾緊，倘若夾緊力控制不恰當(dāng)，施加力度過(guò)大，將會(huì)導(dǎo)致零部件損壞;施加力度不足，會(huì)導(dǎo)致零部件位移，最終報(bào)廢，還會(huì)過(guò)度磨損數(shù)控機(jī)床，縮短機(jī)床使用壽命。在這一環(huán)節(jié)使用傳感器技術(shù)時(shí)刻分析零部件受力情況，并結(jié)合使用智能系統(tǒng)調(diào)控施加力度，充分保障機(jī)床加工穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)失誤。例如，可以根據(jù)零部件受力情況，時(shí)刻調(diào)整切削扭矩，以獲得高的切削效率和質(zhì)量。

5.2交通領(lǐng)域

傳感器技術(shù)在交通領(lǐng)域的應(yīng)用范圍較廣，無(wú)論是在車(chē)輛工程中，還是道路交通管理中，都為機(jī)電自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行提供了重要的技術(shù)支持。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能駕駛車(chē)輛的研發(fā)力度不斷增強(qiáng)。智能駕駛車(chē)輛對(duì)環(huán)境的感知要求較高，需要運(yùn)用到多種類(lèi)型的傳感器。在車(chē)輛中需要配備側(cè)向激光雷達(dá)、角毫米波雷達(dá)、前向毫米波雷達(dá)、單目前置攝像頭等，用于對(duì)相鄰車(chē)道車(chē)輛檢測(cè)，感知交通信號(hào)燈，掃描車(chē)輛四角盲區(qū)，探測(cè)車(chē)輛前方行人和車(chē)輛等。將不同類(lèi)型的傳感器安裝在相應(yīng)的位置，能夠?qū)⒉杉降母黝?lèi)環(huán)境信息傳遞給控制系統(tǒng)，為車(chē)輛的路徑規(guī)劃提供決策依據(jù)。在道路交通管理中的應(yīng)用，可有效提升交通管理效率。在城市交通道路中的不同位置安裝傳感器，可實(shí)時(shí)掌控道路的車(chē)輛及人員狀態(tài)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析，能夠發(fā)現(xiàn)各個(gè)時(shí)段的車(chē)流密度，然后通過(guò)優(yōu)化手段對(duì)道路擁堵現(xiàn)象進(jìn)行疏導(dǎo)。

5.3農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

傳感器技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，促進(jìn)了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展進(jìn)程，為提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量提供了重要的技術(shù)支持。在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，機(jī)電自動(dòng)化控制系統(tǒng)是重要的組成部分，通過(guò)各種類(lèi)型的傳感器獲取信息，自動(dòng)化控制系統(tǒng)可發(fā)出相應(yīng)的指令，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)提供精準(zhǔn)服務(wù)。比如在大棚蔬菜種植中，需要根據(jù)蔬菜的種類(lèi)來(lái)設(shè)置棚內(nèi)環(huán)境，可通過(guò)傳感器來(lái)采集棚內(nèi)的二氧化碳濃度、空氣濕度、空氣溫度、

光照強(qiáng)度、土壤溫度、土壤濕度等信息，這些信息經(jīng)過(guò)相應(yīng)的轉(zhuǎn)換后會(huì)傳輸?shù)綑C(jī)電自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)會(huì)將采集到的數(shù)據(jù)信息與設(shè)計(jì)值進(jìn)行對(duì)比，對(duì)于超出設(shè)計(jì)值范圍的參數(shù)，可通過(guò)控制系統(tǒng)向機(jī)電自動(dòng)化裝置發(fā)送執(zhí)行指令，進(jìn)而對(duì)大棚內(nèi)的各種參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，為蔬菜生長(zhǎng)創(chuàng)造適宜的環(huán)境，進(jìn)而提升蔬菜的產(chǎn)量和質(zhì)量。

5.4煤礦開(kāi)采

在對(duì)于煤礦企業(yè)的工作性質(zhì)進(jìn)行分析的過(guò)程當(dāng)中，可以發(fā)現(xiàn)，由于煤礦企業(yè)工作性質(zhì)的特殊性，其實(shí)際作業(yè)危險(xiǎn)性是非常高的。大多數(shù)企業(yè)在進(jìn)一步推動(dòng)煤礦生產(chǎn)的過(guò)程當(dāng)中，為了盡可能保證工作人員的安全性，降低財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡。對(duì)于一些危險(xiǎn)的人工作業(yè)，利用機(jī)器人來(lái)進(jìn)行代替，這種方式使得企業(yè)生產(chǎn)的危險(xiǎn)性被進(jìn)一步降低。在這方面對(duì)于傳感器技術(shù)進(jìn)行利用，可以讓機(jī)器人在進(jìn)行工作的過(guò)程當(dāng)中能夠更加精準(zhǔn)的對(duì)于各個(gè)步驟進(jìn)行掌握，就像是給機(jī)器人增加了耳朵和眼睛。促進(jìn)機(jī)器人能夠?qū)τ趷毫拥木颅h(huán)境進(jìn)行適應(yīng)，提高傳播信息的速度和搜集信息的能力。在對(duì)其優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行分析的過(guò)程當(dāng)中可以發(fā)現(xiàn)，利用這種方式對(duì)于信息進(jìn)行搜集，具有著較高的穩(wěn)定性，不管井下的環(huán)境有多么惡劣，機(jī)器人都能夠?qū)τ诟鞣N信息進(jìn)行精準(zhǔn)的搜集整理，向井上的其他設(shè)備進(jìn)行傳送。相關(guān)技術(shù)人員在得到機(jī)器人所涉及到的信息之后，可以根據(jù)具體的信息進(jìn)行工作計(jì)劃的制定。因此，在進(jìn)一步推動(dòng)煤礦企業(yè)改革發(fā)展的過(guò)程當(dāng)中，需要結(jié)合使用傳感器技術(shù)以及機(jī)器人。

5.5機(jī)械生產(chǎn)

新的時(shí)代背景下，機(jī)械生產(chǎn)領(lǐng)域主要包含著機(jī)械加工、機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)以及工業(yè)機(jī)器人的制造等多個(gè)方面，傳感技術(shù)在機(jī)電一體化技術(shù)當(dāng)中的運(yùn)用主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）傳感技術(shù)在機(jī)械加工機(jī)電一體化技術(shù)系統(tǒng)當(dāng)中的運(yùn)用。在機(jī)械加工機(jī)床以及機(jī)械加工生產(chǎn)當(dāng)中，傳感技術(shù)都發(fā)揮著無(wú)法替代的主要作用，例如在數(shù)控加工機(jī)床中導(dǎo)入傳感技術(shù)，其能夠完成整個(gè)機(jī)床的各個(gè)部件的工作狀況，例如對(duì)于數(shù)控機(jī)床的振動(dòng)部件頻率的參數(shù)進(jìn)行接收管理，并將數(shù)據(jù)在數(shù)控機(jī)床的控制中心進(jìn)行反饋等，由此開(kāi)展數(shù)控機(jī)床的各個(gè)部件的監(jiān)管。同時(shí)數(shù)控機(jī)床的控制中心也能將各個(gè)方案?jìng)鬏斀o傳感器設(shè)備，有傳感器進(jìn)行數(shù)控機(jī)床的零部件的操控，實(shí)際表現(xiàn)在對(duì)于機(jī)床的速度以及刀具的位置變化等參數(shù)的綜合性處理等，進(jìn)而最大化的保障數(shù)控機(jī)床的精度問(wèn)題。（2）傳感器技術(shù)在制造方面的運(yùn)用，機(jī)械制造主要是指對(duì)于各式各樣的機(jī)械部件機(jī)械設(shè)備的加工制造，相較于機(jī)械加工行業(yè)來(lái)說(shuō)，機(jī)械制造的需要更加完善，對(duì)于機(jī)械水平要求更高。傳感器技術(shù)的運(yùn)用，能夠有效的實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造自動(dòng)化控制，完成機(jī)械制造的反饋監(jiān)督等。如：傳感器技術(shù)能夠進(jìn)行機(jī)械制造部件的數(shù)據(jù)的快速準(zhǔn)確性采集，并且將采集的數(shù)據(jù)反饋給控制中心，進(jìn)而由控制中心進(jìn)行數(shù)據(jù)的精確化分析，展開(kāi)實(shí)際操作方式，甚至可以說(shuō)是傳感技術(shù)在機(jī)械制造當(dāng)中的運(yùn)用，切實(shí)有效的提高了機(jī)械制造生產(chǎn)的效率，降低因?yàn)椴考痪_問(wèn)題產(chǎn)生的較高的制造成本。

5.6汽車(chē)行業(yè)

我國(guó)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力的發(fā)展促使科技產(chǎn)業(yè)也得到一定程度的發(fā)展，人們的生活水平以及生活品質(zhì)隨著經(jīng)濟(jì)與科技的不斷進(jìn)步也得到了相應(yīng)的提升，并且人們對(duì)于高質(zhì)量的生活需求更加強(qiáng)大，因此汽車(chē)產(chǎn)業(yè)得到相應(yīng)的發(fā)展。但是早期的汽車(chē)行業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)與現(xiàn)代化機(jī)械生產(chǎn)之間存在著一定的生產(chǎn)矛盾性，使得汽車(chē)生產(chǎn)受到一定程度的阻礙性，然而傳感技術(shù)的出現(xiàn)，使得機(jī)電一體化技術(shù)得到前所未有的廣泛應(yīng)用，同樣也是的汽車(chē)行業(yè)得到發(fā)展，汽車(chē)逐漸走向智能化、自動(dòng)化的發(fā)展方向，進(jìn)而現(xiàn)代生產(chǎn)出的汽車(chē)更加符合人們對(duì)于汽車(chē)的需求，繼而促使我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)得到發(fā)展。

結(jié)束語(yǔ)：傳感器技術(shù)作為機(jī)電一體系統(tǒng)中的重要組成部分，已經(jīng)在人們的日常學(xué)習(xí)生活中獲得了廣泛的運(yùn)用，但是作為信息時(shí)代高新技術(shù)的典型之一，機(jī)電一體化系統(tǒng)的自動(dòng)化程度由傳感器技術(shù)的運(yùn)用水平直接決定。因此，隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展和相關(guān)信息技術(shù)運(yùn)用的更新迭代，自動(dòng)化與智能化是傳感器技術(shù)不斷改進(jìn)的發(fā)展方向，而在這改進(jìn)的過(guò)程中傳感器技術(shù)也將在機(jī)電一體化系統(tǒng)和人們的生產(chǎn)生活中發(fā)揮著更大的作用。

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