传感器技术在机电一体化系统中的应用

传感器技术在机电一体化系统中的应用

马光成

宜昌市生光建筑机械有限责任公司

摘要：机电一体化是现代科技发展的必然结果，传感器为核心的检测系统不断提供信息，使机电一体化系统高精度完成自动控制。随着人类探知领域拓展，信息传递速度加快，传感器技术日益发展。阐述机电一体化技术的概念，介绍传感器技术在机电一体化系统中的应用，探讨机电一体化技术中传感器应用发展。

关键词：机电一体化系统；传感器技术；应用

引言：

传感器是工程上将作用于测量按规律转换为同种量值输出的器件。机电一体化是引进微电子技术，将电子装置相关软件融合构成的系统。涉及机械制造、自动控制技术等多种技术。传感器技术用于检测机电一体化系统操作对象，传感器自动检测实现系统信息处理等功能。传感器是机电一体化系统高水平的保证，缺少传感器自动检测无法实现系统信息处理控制等功能。

1 机电一体化系统传感器技术简介

传感器是按规律转换为输出信号的器件^【1】。随着电子信息种类日益繁多，信息处理能力不断加强，传感器技术得到快速发展。传感器是从待测对象中获取反映特定状态信号。传感器技术在系统中能快速获取信息。缺少传感器对系统状态可靠检测，系统信息处理等功能无法实现。

机电一体化系统中测量模块是重要的环节，输入参数是确定机械结构模块功能的物理参数，要求反映被测物理参数时间变化曲线，包括线性范围等系列技术指标。检测传感器技术是机电一体化系统的关键技术，缺少适合的传感器系统无法达到设计要求。

2 传感器技术在机电一体化系统中的应用

自80年代起，各先进工业国重视传感器技术研发，当前传感器市场销售额超过200亿美元，广泛应用于机械制造等行业^【2】。机电一体化系统中传感器技术主要应用包括机械加工，汽车自动控制等领域。

2.1 机械加工中的传感器技术

工业机器人准确操作由于通过传感器准确感知操作对象，包括自身状态获取通过内部传感器完成，外部环境感知通过外部传感器实现，传感器安装在机器人各关节进行零位检测，触觉传感器装设在机器人手腕等部位，准确抓住对象物。

机械加工中有很多需要检测处，加工前要对所用加工设备自动检查，如自动判断坯件夹持方向；加工后对工件形状及位置公差等测量确保产品合格。对螺纹等工件要检测螺距等，要将检测结果输入下道工序。机械加工中为保证精密度合格率，对切削速度、进给速度等参数自动检测调整。切削传感器检测目的是优化切削生产率等，切削传感器检测目标有切削力等。重要传感器参数有切削过程振动，电机功率等。研究机床加工下的稳定性等问题，要通过压电式加速计等一起测量刀架等有关部位的振动等参数。检验机床动态特性，通过对切削力测量，可以为机床设计与制定切削量提供数据。目前我国多采用压电式三向切削力传感器测量。

80年代后工件设备安装位置监视要求提上日程，工序识别是辨识送入机床代加工件是否符合要求，工艺过程监视与过程监视密切相关，如表面特性质量，位置精度实时监视。由于与加工质量，提高成品生产率等相关，完成监视识别将采用许多传感器。

2.2 传感器技术在汽车行业的应用

随着汽车智能化发展，现代汽车采用电子控制系统装置需要使用传感器，近几年车用装置不断增多，汽车机电一体化要求自动控制系统取代纯机械控制部件，使用传感器是实现汽车系统最优化关键^【3】。汽车传感器特点包括适应性强，稳定性高与抗干扰能力强。

汽车可能高工作在恶劣气候下，传感器应具有很好的密封性。传感器安装在汽车发动机舱中，发动机工作要求传感器具有抗干扰能力。汽车零部件要求运行10×10⁴km以上，传感器必须具有高稳定性。要求传感器良好一致性，适合自动化生产。发动机控制系统用传感器是汽车传感器的核心，通过传感器检测向发动机ECU提供工作状况信息，减少废气排放。发动机工作在高温冲击等恶劣环境中，控制系统用传感器耐恶劣环境技术指标较高。

2.3 数控机床传感器技术

数控机床是采用数控技术将加工信息用代码记录在程序介质，自动控制机床刀具相对运动。数控机床应用传感器包括直线光栅等，主要用于检测位置等。数控机床操作中常出现传动轴传动过位情况，需监测数控机床轴动过位情况，可采用传感器检测数控机床轴动过位情况。如用压感器检测工件夹紧力，可用于压感器检测车刀切削力变化。气压系统中用于检测油路压力，气路压力低于设定值故障信号传递到数控系统。传感器应用于数控机床，解决不能及时发现故障的难题，降低数控机床故障率。

3 传感器技术的发展

传感器技术是实现自动控制的关键环节，准确检测被控对象参数。我国传感器研究主要集中于专业研究所，相比国外先进技术水平存在较大差距，主要表现为可靠性研究，先进微机机械加工技术设备，先进计算设计方法等方面。需要加强研究引进先进设备，未来传感器技术发展方向是向高精度，智能数字化发展，加快开发新型敏感材料。

通过微电子等学科，新技术相互渗透可研制基于新型敏感材料的先进传感器。传感器可靠性性影响电子设备抗干扰等性能，目前大部分传感器工作范围为-20℃-70℃，通过发展新材料实现传感器微型化是研究热点。传感器通常为非电量向电量的转化，随着现代化的发展，传感器输出成为带有控制功能的智能传感器。

结语

传感器技术是机电一体化系统中的关键技术，通过传感器技术采集系统生产数据信息进行自动控制，有效提升工业生产质量效率，提升机械加工工艺水平，促进工业企业快速发展。目前我国机电一体化系统中传感器技术得到很大发展，但相比发达国家存在一定差距，需要不断加强技术研究，提升系统传感器技术水平。促进机电设备传感器技术向智能化方向发展，实现我国工业发展规划目标。
参考文献

1. 薛林.传感器技术在机电一体化系统中的应用研究[J].电子制作,2021(04):85-86.

2. 涂祖蕾,何滔.浅析传感器技术在机电一体化系统中的应用[J].内燃机与配件,2020(17):188-189.

[3]李杰.机电一体化系统中传感器技术的应用探讨[J].科学咨询(科技·管理),2020(09):134.