傳感器技術(shù)在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

滑娟

摘要：近年來，隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們對于機電自動化水平的要求越來越高。傳感器技術(shù)具有較強的可操作性，且擁有較大擴展性。將傳感器技術(shù)應(yīng)用于機電自動化中已然成為行業(yè)發(fā)展的主要趨勢所在。基于此下文展開傳感器技術(shù)在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用研究具有重要的現(xiàn)實意義。以傳感器技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀入手，展開傳感器技術(shù)未來發(fā)展趨勢探討，而后各行業(yè)中的機電一體化的實際發(fā)展情況，分析傳感器技術(shù)在其中的應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：傳感器技術(shù);機電一體化;應(yīng)用

Abstract： In recent years， with the continuous development of social economy， people have higher and higher requirements for the level of electromechanical automation. The sensor technology has strong maneuverability and greater scalability. The application of sensor technology in electromechanical automation has become the main trend in the development of the industry. Based on this， the application research of sensor technology in mechatronics system has important practical significance. Start with the development status of sensor technology， start to discuss the future development trend of sensor technology， and then analyze the actual development of mechatronics in various industries， and analyze the application of sensor technology.

Key words： sensor technology;mechatronics;application

0? 引言

機電一體化技術(shù)是指將機械技術(shù)、電子技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、傳感器技術(shù)等多種技術(shù)進行有機結(jié)合，并綜合應(yīng)用到實際生產(chǎn)生活中的綜合技術(shù)。隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，機電一體化正朝著智能化、人性化、微型化方向發(fā)展。而伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的新材料、新工藝應(yīng)運而生，傳感器技術(shù)在研究、開發(fā)、制造方面獲得長租的進步，將傳感器技術(shù)應(yīng)用到機電一體化系統(tǒng)中，更好幫助機電一體化系統(tǒng)朝著創(chuàng)新方向發(fā)展。下文就展開傳感器技術(shù)在機電一體化系統(tǒng)中的具體應(yīng)用現(xiàn)狀研究。

1? 傳感器技術(shù)概述

1.1 傳感器技術(shù)的概念

傳感器是指能夠感受被測量物體相關(guān)變化，并且將其按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)變?yōu)榭奢敵鲂盘柕钠骷脱b置。傳感器技術(shù)就是傳感器設(shè)備性能、結(jié)構(gòu)研究、創(chuàng)造的技術(shù)手段?；谏鐣畔⒓夹g(shù)的發(fā)展進程可知，傳感器技術(shù)可以分為三個階段，當(dāng)下傳感器技術(shù)正處于低價格、多功能和系列化和智能化發(fā)展。在上世紀80年代起，傳感器技術(shù)逐漸成熟，其在機械制造方面所具有的功能作用被激發(fā)出來，傳感器技術(shù)逐漸成為重要的新興行業(yè)，成為國民經(jīng)濟的新的經(jīng)濟增長點[1]。

1.2 傳感器技術(shù)的未來發(fā)展趨勢

根據(jù)我國傳感器的研究以及發(fā)展現(xiàn)狀可知，傳感器技術(shù)作為自動控制、自動調(diào)節(jié)的重要環(huán)節(jié)，各行業(yè)都重視對傳感器技術(shù)理論和材料技術(shù)的創(chuàng)新研發(fā)。因此傳感器在今后的發(fā)展中呈現(xiàn)出以下的發(fā)展特點。一是新型敏感材料將會應(yīng)用于傳感器設(shè)備的創(chuàng)造中。隨著社會各行業(yè)各學(xué)科的綜合發(fā)展，各種新技術(shù)實現(xiàn)相互融合發(fā)展，未來將有望將一些新型敏感材料應(yīng)用于傳感器制造中，提高傳感器設(shè)備對于環(huán)境領(lǐng)域的適應(yīng)力，更提高傳感器技術(shù)的精確性。二是傳感器技術(shù)將朝著高精度方向發(fā)展。根據(jù)傳感器的理論可知，其展開被測量一般是以各種物理效應(yīng)為基礎(chǔ)的，當(dāng)前伴隨著仿生物理學(xué)科的發(fā)展，傳感器將會朝著靈敏度高、響應(yīng)速度快、互換性好的方向發(fā)展，從而應(yīng)用于各種高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中。如，醫(yī)療、航空航天等行業(yè)。

2? 機電一體化系統(tǒng)的發(fā)展概述

2.1 機電一體化系統(tǒng)概述

機電一體化系統(tǒng)是科技發(fā)展下的產(chǎn)物，其融合了機械技術(shù)與電子技術(shù)，進行了創(chuàng)新發(fā)展。就機電一體化技術(shù)而言，其在生產(chǎn)性能要求與動力性、經(jīng)濟性、質(zhì)量保障上都更加具有說服力，需要得到重視并進一步優(yōu)化，以新型技術(shù)手段完善與升級機電一體化技術(shù)。

2.2 機電一體化系統(tǒng)創(chuàng)新發(fā)展的重要性

工業(yè)產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，解放生產(chǎn)力，提高生產(chǎn)效率，實現(xiàn)工業(yè)機械化、智能化發(fā)展已經(jīng)成為新時期工業(yè)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的重要趨勢所在。因此將機電一體化系統(tǒng)化應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)業(yè)，帶動工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級成為重要的探索。更重要的是，機電一體化系統(tǒng)的發(fā)展還不成熟，其對于社會所帶來的積極作用有限。當(dāng)務(wù)之急就是要展開機電一體化系統(tǒng)的優(yōu)化創(chuàng)新，不斷地實現(xiàn)機電一體化系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)創(chuàng)新，提高機電一體化技術(shù)的性能和作用。因此可以說，機電一體化系統(tǒng)的創(chuàng)新發(fā)展一方面能夠有效地提高社會生產(chǎn)效率。如，機電一體化技術(shù)應(yīng)用于機械工程中不僅提高了工程整體效率，也減少了成本與資源的支出。而在這種發(fā)展趨勢下，為了能夠更進一步的提高機械工程效率與經(jīng)濟效益。另一方面是機電一體化系統(tǒng)的創(chuàng)新發(fā)展有助于推動社會的轉(zhuǎn)型升級。如，數(shù)控機床設(shè)備中機電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用，其極大程度提高了數(shù)控機床加工操作的便捷性，改變了傳統(tǒng)的機械制造加工的生產(chǎn)模式，解放了機械制造行業(yè)中的人工勞動力[2]。

3? 傳感器技術(shù)在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

基于上述可知，機電一體化系統(tǒng)是機械技術(shù)同電子技術(shù)的有機整合所形成的系統(tǒng)，伴隨著社會信息化程度的不斷深入發(fā)展，當(dāng)前各行各業(yè)中的機械技術(shù)、信息技術(shù)都朝著機電一體化方向發(fā)展。當(dāng)前展開傳感器技術(shù)在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用研究，主要是從各行業(yè)機電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用情況入手，具體的創(chuàng)新應(yīng)用情況如下所示：

3.1 傳感器技術(shù)在機械生產(chǎn)行業(yè)中的創(chuàng)新應(yīng)用

新時期下，機械生產(chǎn)領(lǐng)域包含機械加工、機械制造以及工業(yè)機器人制造等多個方面。傳感器技術(shù)在機械生產(chǎn)機電一體化系統(tǒng)中應(yīng)用研究需要分為以下幾個方面入手：①傳感器技術(shù)在機械加工機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用。在機械加工機床和機械加工生產(chǎn)過程中，傳感器技術(shù)都發(fā)揮著重要的作用。如，在數(shù)控加工機床中導(dǎo)入傳感器設(shè)備，其能夠完成對整個數(shù)控機床各個部件的工作情況的測量，比如，對于數(shù)控機床的振動部件的頻率參數(shù)進行數(shù)據(jù)接收和管理，將這些數(shù)據(jù)反饋到數(shù)控機床的控制中心，由此展開對數(shù)控機床的各部件的監(jiān)控管理。同時，數(shù)控機床的控制中心也可以將加工方案傳輸給每一個傳感器設(shè)備，由傳感器來進行數(shù)控機床各個零部件的智能化操作，比如，對機床的速度、刀具的位移情況等參數(shù)進行全面把握，由此極大程度地提升數(shù)控機床加工的精度[3]。②傳感器技術(shù)在機械制造方面的創(chuàng)新應(yīng)用。機械制造主要是指對于各種機械部件、機械設(shè)備的加工制造，相較于機械加工行業(yè)而言，機械制造對于精度要求更高，對機械化程度水平要求更高。傳感器技術(shù)的應(yīng)用，有效地實現(xiàn)機械制造的機電自動化控制，完成對機械制造的反饋、監(jiān)督和控制。比如，傳感器技術(shù)能夠?qū)C械制造部件的尺寸數(shù)據(jù)進行快速采集，而后將收集到的數(shù)據(jù)反饋給控制中心，由控制中心展開對數(shù)據(jù)的精確化分析，展開制造方案的制定?？梢哉f，傳感器技術(shù)在機械制造中的應(yīng)用，有效地提高機械制造部件的生產(chǎn)效率，降低因為大部件、精確部件加工制造所帶來的較高成本。③傳感器技術(shù)在機器人研發(fā)制造中的創(chuàng)新應(yīng)用。伴隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)機器人的制造和應(yīng)用成為社會重要的課題所在。與此同時工業(yè)機器人制造過程中，如何確保機器人行動指令的智能性和精確性更是研究重難點。利用傳感器技術(shù)能夠?qū)C器人行動控制參數(shù)進行獲取、分析，并且由此提高機器人的行為指令的精確性。比如，在機器人設(shè)計中應(yīng)用外部傳感器，對于機器人運行的外部環(huán)境進行有效的識別感知，確保機器人行動的安全性。在機器人內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計中利用傳感器技術(shù)，能夠有效分散執(zhí)行機器人各部位指令和自身協(xié)調(diào)指令，滿足機器人的功能作用?？梢哉f，要想提高工業(yè)機器人行動的個性化精確性安全性，必須要更好地開發(fā)和應(yīng)用傳感器技術(shù)[4]。

3.2 傳感器技術(shù)在其他領(lǐng)域中的創(chuàng)新應(yīng)用

在工業(yè)產(chǎn)業(yè)中，機電一體化系統(tǒng)得到廣泛的應(yīng)用，也由此帶動工業(yè)行業(yè)領(lǐng)域的轉(zhuǎn)型升級，但是對于機電一體化系統(tǒng)而言，不可忽視其在社會民生領(lǐng)域中的應(yīng)用。如，在社會發(fā)展中，不論是空間環(huán)境質(zhì)量檢測、還是地理環(huán)境檢測，都直接影響社會的民生穩(wěn)定。當(dāng)前傳感器技術(shù)正是可以帶動社會民生領(lǐng)域中的機電一體化系統(tǒng)的優(yōu)化創(chuàng)新。①傳感器技術(shù)在環(huán)境檢測機電一體化系統(tǒng)中的創(chuàng)新應(yīng)用。環(huán)境檢測是一項綜合性的長期的工程項目，通常需要多種設(shè)備和儀器的共同作用，才能夠獲得較為合理科學(xué)的檢測數(shù)據(jù)，支持社會各行業(yè)的發(fā)展。而利用傳感器技術(shù)其具有較高的時效性和精準度。如，全球定位系統(tǒng)中傳感器技術(shù)的應(yīng)用，其能夠?qū)崟r收集到道路通常情況，并且對于存在的問題提出相應(yīng)的解決對策。②傳感器技術(shù)在溫度測量機電一體化系統(tǒng)中的創(chuàng)新應(yīng)用，當(dāng)前不論是在工業(yè)企業(yè)通信還是在日常生活中，溫度測量都是重要的內(nèi)容。如，在工業(yè)生產(chǎn)中，較多行業(yè)都需要在一定的溫度下才能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此要求能夠?qū)I(yè)生產(chǎn)中的溫度進行精確及時的測量。同時在生活中，各種溫度傳感器的應(yīng)用能夠提高對溫度測量的準確性，以此次的新冠疫情為例，市面上出現(xiàn)較多的傳感溫度測量儀?？梢哉f這都是傳感器技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用所帶來的智能化、信息化、數(shù)字化的變化。在工業(yè)生產(chǎn)中常見的溫度測量主要有非接觸式測量和接觸式測量。非接觸式測量方法是采用特定的電磁波信號傳感器，對被測量物的電磁波信號進行接收和分析。而接觸式則是采用能夠進行熱傳遞作用的傳感器，對被測量物體的溫度進行有效直接感知。③傳感器技術(shù)在報警器中的創(chuàng)新運用。在社會生產(chǎn)生活中，還有許多領(lǐng)域安裝有報警器，如，火災(zāi)報警器、煙霧報警器等。當(dāng)前傳感器技術(shù)在這些報警器中具有創(chuàng)新應(yīng)用效果。以火災(zāi)報警器為例，傳感器技術(shù)對于煙霧濃度、有害氣體含量等安全域值進行提前設(shè)置，當(dāng)報警器所處的環(huán)境這些參數(shù)出現(xiàn)異常發(fā)展，則此時傳感器能夠及時感知到參數(shù)的變化情況，啟動聲音傳感器，由此發(fā)出報警聲音，便于火災(zāi)的有效控制[5]。

4? 結(jié)束語

綜上所述，作為信息技術(shù)的三大支柱之一的傳感器技術(shù)，其衡量著一個國家信息化程度，將傳感器技術(shù)應(yīng)用到各行業(yè)機電設(shè)備中更是推動社會信息化發(fā)展的重要嘗試。與此同時機電一體化系統(tǒng)的不斷發(fā)展更代表著我國機械化程度，對社會產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化轉(zhuǎn)型升級具有重要意義。當(dāng)前將傳感器技術(shù)應(yīng)用到機電一體化系統(tǒng)中，有效推動機電一體化系統(tǒng)的智能化、微型化和人性化發(fā)展。在未來的機電一體化系統(tǒng)研究中，要求能夠更好地實現(xiàn)傳感器技術(shù)的深度研究，更好地實現(xiàn)傳感器技術(shù)同機電一體化技術(shù)的有機整合發(fā)展。

參考文獻：

[1]吳傳全.傳感器技術(shù)在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].內(nèi)燃機與配件，2020（22）：212-213.

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[5]魏延鵬.傳感器技術(shù)在機電一體化中的應(yīng)用[A].天津市電子工業(yè)協(xié)會.天津市電子工業(yè)協(xié)會2018年年會論文集[C].天津市電子工業(yè)協(xié)會，2018：3.