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淺析機(jī)電一體化傳感器技術(shù)論文
摘要：隨著科技的發(fā)展和進(jìn)步，機(jī)電一體化逐漸成為了發(fā)展的趨勢(shì)，并被廣泛地應(yīng)用在了不同的行業(yè)當(dāng)中。與此同時(shí)，傳感技術(shù)作為機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要支撐技術(shù)也受到了人們的重視和關(guān)注。本文詳細(xì)介紹了機(jī)電一體化的相關(guān)定義，并闡述了機(jī)電一體化系統(tǒng)當(dāng)中傳感技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況，展望了未來(lái)機(jī)電一體化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。
關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；傳感技術(shù)；電子化時(shí)代
隨著科技的發(fā)展，人類逐漸進(jìn)入了電子信息化時(shí)代，研究數(shù)據(jù)顯示截止到目前，全球的傳感器市場(chǎng)營(yíng)業(yè)額已經(jīng)超過(guò)了２００億美元，并且還在持續(xù)增長(zhǎng)。現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)的傳感器種類已經(jīng)超過(guò)了２萬(wàn)種，涉及能源、鋼鐵、交通等不同的行業(yè)。我國(guó)作為傳感器生產(chǎn)和使用的大國(guó)，未來(lái)也是促進(jìn)傳感器技術(shù)發(fā)展的重要組成，所以分析機(jī)電一體系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
１傳感器、機(jī)電一體化定義
１）傳感器。傳感器指的是能夠直接對(duì)工程進(jìn)行測(cè)量、轉(zhuǎn)換輸出量的一種器件，需要按照規(guī)律完成相關(guān)的工作，轉(zhuǎn)換量值既可以是同種類型也可以是不同類型，通俗地來(lái)說(shuō)就好比是人體的感知器官和對(duì)應(yīng)的延伸。
２）機(jī)電一體化。機(jī)電一體化即在機(jī)械當(dāng)中引入微觀電子技術(shù)，從而更新系統(tǒng)的主功能、信息功能、動(dòng)力功能以及控制功能，因此，機(jī)電一體化屬于機(jī)械裝置和電子裝置之間實(shí)現(xiàn)融合的中間介質(zhì)。機(jī)電一體化包含微電子、機(jī)械制造、自動(dòng)控制以及人工智能等技術(shù)，其中傳感技術(shù)屬于機(jī)電一體化的基本技術(shù)。傳感技術(shù)在機(jī)電一體化當(dāng)中的應(yīng)用主要是用來(lái)檢測(cè)系統(tǒng)、工作環(huán)境和操作對(duì)象等的狀態(tài)，并對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行起到重要的輔助作用，幫助系統(tǒng)在相對(duì)惡劣的條件下能夠快速、高效地得到信息工作，因此，我們可以認(rèn)為機(jī)電一體化會(huì)對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的形成情況產(chǎn)生影響，而傳感技術(shù)會(huì)對(duì)系統(tǒng)的自動(dòng)化程度產(chǎn)生影響。隨著社會(huì)的快速發(fā)展，人們對(duì)信息的需求逐漸增大，對(duì)此需要不斷提升信息處理能力，所以傳感技術(shù)在未來(lái)具有很好的發(fā)展前景。
２機(jī)電一體化系統(tǒng)中的傳感器技術(shù)
正如前文所述，傳感器對(duì)于機(jī)電一體化系統(tǒng)而言，就好像器官對(duì)于人體一樣，能夠獲得待測(cè)對(duì)象的實(shí)際情況和特征。對(duì)于典型機(jī)電一體化系統(tǒng)而言，重點(diǎn)內(nèi)容就是測(cè)量模塊，其主要包含傳感器和測(cè)量電路等部分，主要負(fù)責(zé)收集系統(tǒng)的行為和運(yùn)行狀態(tài)的信息，能夠輸入相關(guān)的參數(shù)，分別代表著系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)模塊性能的物理參數(shù)，即力矩、強(qiáng)度等等。系統(tǒng)的輸出參數(shù)指的是待測(cè)量的特征參數(shù)，即電壓、頻率、電流等，測(cè)量模塊要將參數(shù)與時(shí)間之間的變化曲線展示出來(lái)，即分辨率和線性范圍等技術(shù)指標(biāo)。實(shí)際上，大部分機(jī)電一體化系統(tǒng)難以滿足設(shè)計(jì)要求，這主要是因?yàn)閷?shí)際當(dāng)中檢測(cè)傳感技術(shù)會(huì)起到一定的限制作用，難以在高效獲取信息的同時(shí)對(duì)經(jīng)濟(jì)成本進(jìn)行有效地控制，因此，需要人們進(jìn)一步進(jìn)行改進(jìn)和提升。
３機(jī)電一體化系統(tǒng)中傳感器技術(shù)的應(yīng)用
３．１傳感技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用。在開(kāi)展機(jī)械加工時(shí)，需要借助檢測(cè)工作確保機(jī)械加工的產(chǎn)品滿足要求。在開(kāi)始加工產(chǎn)品之前，需要對(duì)坯件以及設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)檢查，從而確保后續(xù)工作的正常開(kāi)展。傳感技術(shù)在機(jī)械加工過(guò)程中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
①通過(guò)檢測(cè)能夠?qū)ε骷膴A持方位進(jìn)行自動(dòng)的判斷和調(diào)整，并預(yù)估上床之后產(chǎn)品裝夾的形變情況和夾力大小；
②完成加工之后，對(duì)產(chǎn)品的合格情況進(jìn)行評(píng)估，在測(cè)量評(píng)估過(guò)程中需要掌握產(chǎn)品的形狀、尺寸和平面度等參數(shù)，部分特殊工件除了上述檢測(cè)內(nèi)容之外，還需要對(duì)導(dǎo)程、齒距等進(jìn)行測(cè)量，機(jī)電一體化系統(tǒng)的實(shí)施，能夠使上述的工序都能夠自動(dòng)完成；
③加工產(chǎn)品時(shí)，要借助傳感檢測(cè)技術(shù)對(duì)加工條件進(jìn)行把控，即控制振動(dòng)、切削速度等，系統(tǒng)能夠自行監(jiān)測(cè)從而使系統(tǒng)達(dá)到最佳的加工狀態(tài)，從而提高產(chǎn)品的合格率。以切削過(guò)程為例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，利用傳感檢測(cè)優(yōu)化系統(tǒng)的生產(chǎn)率，使得切除率實(shí)現(xiàn)最佳，準(zhǔn)確掌控機(jī)床的動(dòng)態(tài)特征。同時(shí)還需要找到影響精度的因素，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化處理，不但能夠輔助加工，還可以對(duì)刀架結(jié)構(gòu)和材料進(jìn)行評(píng)估。
３．２傳感技術(shù)在汽車行業(yè)的應(yīng)用。隨著科技的發(fā)展，汽車逐漸成為了人們出行的重要工具，因此，更多的技術(shù)被廣泛地應(yīng)用在了汽車制造當(dāng)中。近年來(lái)，汽車行業(yè)逐漸向著輕型化和智能化發(fā)展，汽車行業(yè)使用的電子控制系統(tǒng)需要傳感技術(shù)的支撐，該技術(shù)的使用不但能夠提升汽車的使用舒適度，還能夠方便人們的出行。機(jī)電一體化系統(tǒng)中機(jī)械式控制部件被自動(dòng)控制系統(tǒng)取代，逐漸把控制和檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用在汽車生產(chǎn)當(dāng)中，想要完全實(shí)現(xiàn)，需要引入可靠度和性能高的傳感器類型，具體要求包含以下幾點(diǎn)：
①適應(yīng)性強(qiáng)：汽車需要在惡劣環(huán)境下行駛，因此，傳感器需要具備密封性，能夠抵抗潮濕、易腐蝕的環(huán)境，保證汽車能夠正產(chǎn)運(yùn)行；
②抗干擾性能好：傳感器一般應(yīng)用在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)艙當(dāng)中，運(yùn)行過(guò)程中需要抵抗強(qiáng)震、高溫、高壓和電磁波等的影響；
③穩(wěn)定、可靠性高：汽車一般具備較長(zhǎng)的使用年限，因此，汽車零部件需要耐用，各項(xiàng)指標(biāo)需要滿足高頻率運(yùn)行需求；
④經(jīng)濟(jì)成本要合適：在生產(chǎn)汽車的過(guò)程中，不但需要滿足上述的要求，還需要對(duì)經(jīng)濟(jì)成本進(jìn)行控制。在開(kāi)始實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)之前，需要保持產(chǎn)品的一致性，這和自動(dòng)化生產(chǎn)要求是一致的。
３．３傳感技術(shù)在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用。將傳感技術(shù)應(yīng)用在機(jī)床當(dāng)中，即采用數(shù)字信號(hào)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)加工進(jìn)行控制，實(shí)際上就是借助數(shù)字代碼的形式把加工信息記錄在程序介質(zhì)當(dāng)中，其中包含移動(dòng)軌跡，然后系統(tǒng)需要經(jīng)運(yùn)算、譯碼等環(huán)節(jié)發(fā)出相應(yīng)的指令信息，使機(jī)床工作，從而生產(chǎn)出滿足要求的產(chǎn)品。在數(shù)控機(jī)床當(dāng)中使用的傳感器主要有電壓傳感器、光電編碼器等，主要用于位置檢測(cè)，掌握機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)。傳統(tǒng)機(jī)床在使用過(guò)程中會(huì)受到技術(shù)的影響，從而出現(xiàn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)位問(wèn)題，這樣一來(lái)就很容易出現(xiàn)機(jī)床使用故障。若把紅外、超聲波等傳感器運(yùn)用在機(jī)床當(dāng)中，不但能夠有效地檢測(cè)機(jī)床是否存在軸轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)位問(wèn)題，還能夠及時(shí)處理出現(xiàn)的問(wèn)題，這就有效地解決了常規(guī)機(jī)床生產(chǎn)過(guò)程中存在的人工檢測(cè)盲點(diǎn)，能夠有效地控制數(shù)控工作，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和精度，還能夠有效地降低各項(xiàng)成本，這對(duì)于企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展而言是非常有利的。
４發(fā)展趨勢(shì)
隨著傳感技術(shù)的發(fā)展，其被廣泛地應(yīng)用在了不同的行業(yè)和領(lǐng)域，并受到了廣泛的關(guān)注。傳感技術(shù)能夠把非電量變成電量，整個(gè)過(guò)程都滿足物力定律以及相關(guān)物質(zhì)的物理性質(zhì)。近年來(lái)，科技進(jìn)步很快，人們研究出了越來(lái)越多的新材料和技術(shù)，將這些新的研究成果和傳感技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，能夠促進(jìn)傳感技術(shù)的更新和完善。針對(duì)傳感技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，未來(lái)傳感技術(shù)可以朝著以下各個(gè)方面發(fā)展：
①研發(fā)新型材料，并將光電子和微電子等技術(shù)逐漸應(yīng)用在傳感技術(shù)上，從而提高傳感器的整體性能，增加傳感器的工作時(shí)間，降低檢測(cè)所需的時(shí)間；
②引入新技術(shù)、新物理效應(yīng)，研發(fā)新型的傳感器，將傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域拓展到更大的范圍，新技術(shù)和新材料的使用不但有助于新型傳感器的研究，還能夠?qū)ΜF(xiàn)有的傳感器進(jìn)行優(yōu)化，提高傳感器的應(yīng)用范圍，完善各項(xiàng)功能，降低施工過(guò)程中的消耗；
③提高傳感器的精度，隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)傳感器的精度、靈敏度和反應(yīng)速度等的要求都在提高，部分要求超精度檢測(cè)，因此，可以把數(shù)學(xué)計(jì)算方法和數(shù)學(xué)模型引入其中，從而降低傳感器出現(xiàn)故障的幾率；
④向著智能化和數(shù)字化的方向發(fā)展，現(xiàn)在使用的傳感器輸出的信號(hào)為微電腦處理之后的數(shù)字信號(hào)，未來(lái)會(huì)朝著在線監(jiān)測(cè)控制的方向發(fā)展。
５結(jié)束語(yǔ)
隨著科技的發(fā)展，機(jī)電一體化系統(tǒng)逐漸進(jìn)入了人們的生產(chǎn)和生活。傳感器技術(shù)作為機(jī)電一體化系統(tǒng)的重要技術(shù)，被廣泛地應(yīng)用在了各行各業(yè)當(dāng)中，并且取得了廣泛的關(guān)注和重視，相信未來(lái)傳感器技術(shù)會(huì)向著更好的方向發(fā)展，從而為人們的工作和生活帶來(lái)更多的幫助。
參考文獻(xiàn)：
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