传感器技术在机电一体化的应用探讨

浅析传感器技术在机电一体化中的应用

摘要:文章概述传感器研究现状与发展,探讨传感器在机电一体化系统中的应用,并分析我国传感器技术发展的若干问题及发展方向。

关键词:传感器技术;机电一体化;应用

在机电一体化系统中,传感器处系统之首,其作用相当于系统感受器官,能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境考验,是机电一体化系统达到高水平的保证。如缺少这些传感器对系统状态和对信息精确而可靠的自动检测,系统的信息处理、控制决策等功能就无法谈及和实现。

一、传感器的研究现状与发展

传感器是能感受规定的被测量并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置,主要用于检测机电一体化系统自身与操作对象、作业环境状态,为有效控制机电一体化系统的运作提供必须的相关信息。随着人类探知领域和空间的拓展,电子信息种类日益繁多,信息传递速度日益加快,信息处理能力日益增强,相应的信息采集——传感技术也将日益发展,传感器也将无所不在。

从20世纪80年代起,逐步在世界范围内掀起一股“传感器热”,各先进工业国都极为重视传感技术和传感器研究、开发和生产。传感技术已成为重要的现代科技领域,传感器及其系统生产已成为重要的新兴行业。

二、传感器在机电一体化系统中的应用

传感器是左右机电一体化系统(或产品)发展的重要技术之一,广泛应用于各种自动化产品之中:

1.机器人用传感器。工业机器人之所以能够准确操作,是因为它能够通过各种传感器来准确感知自身、操作对象及作业环境的状态,包括:其自身状态信息的获取通过内部传感器(位置、位移、速度、加速度等)来完成,操作对象与外部环境的感知通过外部传感器来实现,这个过程非常重要,足以为机器人控制提供反馈信息。

2.机械加工过程的传感检测技术。

(1)切削过程和机床运行过程的传感技术。切削过程传感检测的目的在于优化切削过程的生产率、制造成本或(金属)材料的切除率等。切削过程传感检测的目标有切削过程的切削力及其变化、切削过程颤震、刀具与工件的接触和切削时切屑的状态及切削过程辨识等,而最重要的传感参数有切削力、切削过程振动、切削过程声发射、切削过程电机的功率等。对于机床的运行来讲,主要的传感检测目标有驱动系统、轴承与回转系统、温度的监测与控制及安全性等,其传感参数有机床的故障停机时间、被加工件的表面粗糙度和加工精度、功率、机床状态与冷却润滑液的流量等。

传感器技术在机械电子行业中的应用

摘要：随着电子信息技术的不断演进及网络化浪潮的不断驱动，将现代技术纳入传统制造也已成为一个重要趋势。为了适应日益激烈的市场竞争，企业必须寻求技术改造。为了提高智能制造效率，提高企业的基本竞争力，传感器应用技术应运而生，将机器、数字控制、计算机等技术优势有效整合。这项技术可以提高智能制造业的工作质量和效率，有效解决智能制造业的问题，提高企业的经济效益，促进制造业的健康和可持续发展。因此，探索传感器技术在机械电子行业的应用至关重要。

关键词：传感器技术；机械设备；电子行业

引言

机械和电子工程综合了机械设备和电子技术等材料，其发展直接关系到日常生活的各个方面，包括制造业、运输、医疗设备和日常生活的各个方面。随着工业信息的发展，传感器技术为将机械和电子工程应用于更多的工业提供了机会，各种传感器技术能够将微小信号转化为电子信号，直观地表达不可见信息，各种传感器技术在处理和由于传感器原理多种多样，只有充分把握传感器原理，才能在一定的工作场景中正确选择设备，同时继续发展传感器技术，扩大传感器技术在机械电子领域的应用，拓展空间。

1传感器技术概述

传感器主要指的是可以感受规定的被测量，同时依照一定规律将其有效转换为可用输出信号的相应器件或者装置的总称。一般情况下，被测量主要为非电物理量；对于输出信号，被测量通常为电量。传感器技术属于一种技术含量高且技术综合性极强的技术。将传感器技术应用于机械电子行业，可以快速准确地获取一系列有价值的信息资源，可以为机械电子行业的快速发展助力。近几年，在高密度器械技术和电子技术持续发展的背景下，传感器的种类和数量也在持续增加，尤其是功能方面持续完善，在冶金、化工、机械以及农业等多个领域得到了广泛运用。这种技术具有生产成本低、自动调节与控制以及操作智能等诸多优点，可以显著提高机械电子系统的自动化水平，拥有极为广阔的应用和发展前景。

2机械电子行业的发展现状分析

………………………一　零　撄察．盟－　

对传感器在机电产品中的使用调查与思考　

重庆城市职业学院机电工程系　古家希　

【摘要】文章概述传感器研究现状与发晨，探讨传感器在机电一体化系统中的应用，并分析我国传感器技术发展的若干问题及发展方向。　【关键词】传感器技术；机电一体化；应用　

１．引言　

传感器是能感受规定的被测量并按照　

一定规律转换成可用输出信号的器件或装　

置。传感检测技术是机电一体化的关键技术　

之一，当前已获得迅速发展。以微机为代表　

的微电子技术与机械的有机结合，使智能机　

电一体化技术改革迅猛发展，传感检测技术　

己渗透到生产和生活的各个领域，从尖端的　

武装装备、航空航天技术，到机械设备、工　

业过程控制、交通运输、纺织印刷、家电电　

器、医疗卫生、办公室设备及环境保护等领　

域，均得到了广泛的应用，在机电一体化技　

术革命中正发挥着重要作用。　

２．传感器的整体概述　

２．１什么叫传感器？它有哪些组成？及　

其分类。　

２．１．１定义：传感器是能感受规定的被　

测量并按照一定规律转换成可用输出信号的　

器件或装置（是将被测量装换成具有一定规　

律的电信输出的器件或装置）。　

２．１．２组成：传感器可视为人体五种感　

觉器官的延伸。一般由敏感元件、转换元件　

急基本转换电路三部分组成。　

例如光电式转速传感器的工作原理图　

（见图１）。　

２．１．３分类：传感器的种类繁多，按被　

测对象分类可分为检测机电一体系统内部状　

态的内部信息传感器及系统外部环境状态的　

外部信息传感器；按工作机理分类可分为物　

性型和结构型；按被测物理量分类可分为温　

度传感器、位移传感器、速度传感器、加速　

度传感器、力传感器等等；还有许多按其他　

方式分类的传感器。　

２．２传感器在我国发展历史调查　

信息技术、生物技术、纳米技术已成　

为２１世纪社会发展的三大支柱。其中位居首　

位的信息技术必须建立在传感器、通信、计　

算机等技术之上。传感器作为人类感观的延　

伸，是信息采集不可或缺的工具，但在某些　

科技论坛　・２３・　传感器技术在机电一体化中的应用　李文悦’刘彬　（１、内蒙古霍煤鸿骏铝电有限责任公司净化一分厂，内蒙古霍林郭勒０２９２００　２、内蒙古霍煤鸿骏铝电有限责任公司检修二分厂，内蒙古霍林郭勒０２９２００）　摘要：随着科学技术的不断发展，机电一体化技术已广泛的应用到各个领域＂－３中，为人类社会的发展做出了巨大的贡献。而传感器　技术在机电一体化技术的应用，不仅有效的提高了传感器的精确度，还使得机电一体化技术达到一个新的高度。通过对传感器的研究现　状和发展进行分析，阐述了传感器技术在机电一体化系统中实际应用和未来发展的趋势，以供相关人士参考。　关键词：传感器技术；机电一体化系统；实际应用；发展趋势　在社会的发展过程中，人们也把许多信息的科学技术应用到机　电一体化系统当中，从而使机电一体化技术得到了有效的发展。而　传感器处理系统的应用主要为了检测系统的状态和相关要求现象　进行了解，以便于人们对系统中的相关信息进行控制和处理。目前，　人们已经把传感器技术应用到机电一体化系统当中，这不仅有利于　人们对传感器系统信息的了解，还促进了机电一体化技术的进步。　下面我们就对传感器技术在机电一体化系统中的实际应用进行了　分析。　１传感器的研究现状与发展　所谓的传感器其实就是一种检测装置，它主要通过对被检测系　统信息的测量，将已检测到信息利用不同形式的信息输出方法，对　被检测系统的信息数据进行传输、处理以及管理等，从而实现对设　备的自动检测和控制。而随着科学技术的不断进步，人们对信息数　据的精度和准确性的要求也在逐渐的提高，因此为了促进传感器技　术的发展，人们就将传感器技术和机电一体化技术紧密的结合在一　起。　如今，传感器技术已经被人们广泛的应用到生活和生产当前，　尤其是在工业生产当中，人们对其极为重视。不过，由于传感器技术　在我国起步的比较晚，许多方面还存在着一定的局限性，因此为了　有效的提高传感器技术的精度和准确性，人们也将许多先进的科学　技术应用到其中，进而对其进行适当的改进和完善。　２传感器在机电一体化系统中的应用　目前，传感器技术已经成为机电一体化系统中重要的组成部　分，而且为了推动社会经济的发展，实现机械设备的自动化控制，也　得到了人们的广泛应用。　２．１机器人用传感器　自２１世纪以来，人们也开始对工业机器人进行相关的研究，而　且为了提高工业机器人操作的准确性，人们就利用传感器技术来对　其进行处理，使其可以准确、快速的完成，人们所下达的工作指令。　而且将传感器技术应用到工业机器人生产操作当中，对工业机器人　工作的相关信息资料进行反馈，从而有利于人们对传感器技术的完　成处理。　２．２机械加工过程的传感检测技术　（１）切削过程和机床运行过程的传感技术　在机械加工切削过程中采用传感检测系统，不仅可以有效的提　高进行切削过程中生产效率，还将加工材料的消耗量降低到最小，　机械加工的经济效益。从当前的切削过程来看，传感检测技术的应　用主要是对切削过程中机械设备的切削力以及相应的变化情况进　行控制，并且通过对切削过程中相关参数的分析，来对进行设备的　运行情况进行全面的了解，以便于切削过程的顺利进行。而在机床　运行的过程中，传感检测技术主要是对机床的驱动系统、温度检测　以及安全性进行控制，然后在根据相应的参数信息，来对机床的精　度、功率等方面进行管理。　（２）工件的过程传感　与刀具和机床的过程监视技术相比，工件的过程监视是研究和　应用最早、最多的。它们多数以工件加工质量控制为目标。２０世纪　８０年代以来，工件识别和工件安装位姿监视要求也提到日程上来。　粗略地讲，工序识别是为辨识所执行的加工工序是否是工（零）件加　工要求的工序；工件识别是辨识送人机床待加工的工件或者毛坯是　否是要求加工的工件或毛坯，同时还要求辨识工件安装的位姿是否　是工艺规程要求的位姿。此外，还可以利用工件识别和工件安装监　视传感待加工毛坯或工件的加工裕量和表面缺陷。完成这些识别与　监视将采用或开发许多传感器，如基于ＴＶ或ＣＣＤ的机器视觉传感　器、激光表面粗糙度传感系统等。　（３）刀具（砂轮）的检测传感　切削与磨削过程是重要的材料切除过程。刀具与砂轮磨损到一　定限度（按磨钝标准判定）或出现破损（破损、崩刃、烧伤、塑变或卷　刀的总称），使它们失去切（磨削能力或无法保证加工精度和加工表　面完整性时，称为刀具／砂轮失效。工业统计证明，刀具失效是引起　机床故障停机的首要因素，由其引起的停机时间占ＮＣ类机床的总　停机时间的１／５—１／３，此外，它还可能引发设备或人身安全事故，甚　至是重大事故。　２．３汽车自动控制系统中的传感技术　随着传感器技术和其它新技术的应用，现代化汽车工业进入了　全新时期。汽车的机电一体化要求用自动控制系统取代纯机械式控　制部件，这不仅体现在发动机上，为更全面地改善汽车性能，增加人　性化服务功能，降低油耗，减少排气污染，提高行驶安全性、可靠性、　操作方便和舒适性，先进的检测和控制技术已扩大到汽车全身。在　其所有重点控制系统中，必不可少地使用曲轴位置传感器、吸气及　冷却水温度传感器、压力传感器、气敏传感器等各种传感器。　３我国传感器技术发展的若干问题及发展方向　传感器技术是实现自动控制、自动调节的关键环节，也是机电　一体化系统不可缺少的关键技术之一，其水平高低在很大程度上影　响和决定着系统的功能；其水平越高，系统的自动化程度就越高。在　一套完整的机电一体化系统中，如果不能利用传感检测技术对被控　对象的各项参数进行及时准确地检测出并转换成易于传送和处理　的信号，我们所需要的用于系统控制的信息就无法获得，进而使整　个系统就无法正常有效的工作。目前我国对于传感器的研究还仅限　于在学术界，并没有真正发展为市场化。这主要是因为我国的科研　技术水平较低，没有先进的计算、模拟工具，也没有先进的微机械加　工技术和相关设备。　为此，我们还需要加强技术研究和引进先进设备，以提高整体　水平。传感器技术今后的发展方向可有几方面：加速开发新型敏感　材料、向高精度发展、向微型化发展。　结束语　总而言之，在当前机电一体化技术发展的过程中，将传感器技　术应用到其中，不仅有效的提高了机械设备的进度和效率，还促进　了社会经济的发展。但是由于在我国传感器技术起步的比较晚，因　此在实际应用的过程中，也存在着一定的问题，我们还要在实践过　程中，对传感器应用技术进行有效的改进和完善，只有这样才能有　效的推动我国社会经济的发展。　参考文献　［１降凯．浅议传感器技术在机电一体化中的应用『Ｊ］．科技致富向导，　２０１０（１４）．　［２］李凯．传感器技术在机电一体化中的应用『Ｊ］．科技致富向导，２０１０　（１７）．　【３】徐磊．浅析传感器技术在机电一体化中的应用『Ｊ１．科技信息，２００９　（０３）．