传感器技术在机械电子中的应用探析

传感器技术在机械电子中的应用探析

马梁

新疆智安同创安全技术服务有限公司 新疆乌鲁木齐 830091

摘要：随着现代科学的不断发展，传感器越来越多的应用于机械电子领域并成为一种发展趋势，为了不断推进我国工业朝着更加智能化、自动化、高效化的方向复杂，就应当不断丰富各种传感器技术，加大各种传感器在机械电子上应用的投入，保证机械电子能够朝着数字化、模块化和智能化的方向不断发展，实现可持续的发展要求。

关键词：传感器技术；机械电子；应用

引言

为了顺应工业4.0的发展要求，应当不断加大在物联网建设方面的投入，利用好各种传感器技术，对机电设备的运行状态数据进行好采集处理，实现更好的设备信息交互与设备运行管理，构建起万物互联的新型智能工厂，不断提高现代工厂的生产效率、生产水平，创造更高的经济效益，从而为我国经济社会的发展提供源源不断的活力。

1传感器技术的定义与研究现状

传感器可以实现对微小信号的感知和传递，可以将传感器技术类比为人体的各种感知器官。在工业环境中，传感器可以对所处环境微小的变化进行感知，并做出相应的反应，一般是表现为电信号的形式，现场的工作人员能够根据传感器发出的信号进行相应的调节，以达到控制机电系统稳定运行的目的。需要注意到，传感器是机电系统获取信号数据最主要的，也是最准确的方式，能够为开展相应的工作提供准确的依据。传感器技术发源于20世纪80年代，在当时属于领先行业，经过不断的理论研究与应用实践，现有的传感器产品种类已超过2万种，广泛应用于铸造、交通、汽车、金融、通讯、农业、机械制造、化工、能源、加点等众多的行业之中。目前，在我国，传感器技术的不断发展受到了相当大的重视，并成为国家重点关注的领域，取得了各种突破性的成绩，有效地开发了多种传感器产品，促进了我国众多行业以及国民经济的快速发展。

2传感器技术应用于机械电子行业的必要性

2.1传感器技术的优势

首先，传感器能够实现微小变化的测量，提供准确的数据，为进行精细的工业生产提供支撑。现代生产机械可以通过程序的编程进行自动化的操作，而传感器提供的数据资料就是程序运行的条件判据，传感器提供的准确数据确保了现代生产机械进行相应的动作。其次，借助各种传感器以及电子编程可以实现设备与设备信息的交互，构建起包含各个机电设备的互联互通的物联网，提供将设备构建网络化连接的可能，从而方便操作人员通过采集的各种信息，了解设备的运行情况，更好地进行生产指令的发布。

2.2传感器技术给机械电子的数字化发展提供助力

利用传感器技术在机械电子领域进行信息的采集，可以将各种不同的信号进行统一的数字化处理与保存，实现传感器输出信号的数字化。数字化信号的特征是以“0”“1”储存，能够实现不失真的远程传输，是机械电子中信号储存与运算的主要形式。通过传感器的数字化处理，可以实现一些难以直接度量的信号的数字转变，比如：将压强、力矩、速度、温度、辐射以及流量等信号转变成统一标准的数字信号。然后利用各种相关的数学模型，可以对数字信号进行进一步的判断和处理，借助判断和处理的结果为数控机床以及机器人的生产提供有效的指导，保证生产工作的效率以及生产工作的精确度，为机械设备进行精细化操作提供保障，从而提高企业在加工制造的工作的能力，提高市场竞争力。传感器技术的发展为机械电子行业的数字化进程提供了强大的助力，在提高机械生产的精度、效率方面有不可取代的作用，通过将各种生产现场的信号进行数字化处理，结合相应的数字模型，能够大幅度提高现代机械加工行业的自动化与智能化水平。

3传感器技术在机械电子中的应用

3.1传感器技术在数控机床中的应用

区别于传统机械的手动型操作，数控机床是借助各种事先编写好的算法使得生产装置进行相应的工艺操作，操作人员只需要进行参数的设定工作，减少了操作过程中人员参与的需求，对于实现批量生产以及提高生产的精确度有重要的意义。但是在实际的生产过程中，由于各个工件之间肯定会存在细微的差距，因此在机床加工过程中，为了保证加工的精度模具与工件之间的相位位置与速度的过程检测是必要的。利用传感器技术就可以为解决这一问题提供思路，在数控机床的各个预设好的位置通常会安装各种传感装置，传感装置通过对信号的采集，可以将信号统一输出到信息处理和控制中心，控制中心借助各种算法对采集的数据进行加工处理，来获得模块与工件的相对位置关系，再根据人工预设的生产要求，调整好模具与工件的运动轨迹，实现精细化的加工，在加工过程中传感器会对工件与模具的状态实时进行检测比对，能够有效地减少加工误差，提高加工的精确度。除此之外，在加工过程中还可以应用各种温度传感器对重点产热部位的温度进行监视，当温度超过阈值时能够进行报警或自动停机，起到保护机电设备以及操作人员的作用，大大提高了操作加工过程中的安全性与可靠性。

3.2传感器技术在汽车发动机控制系统的应用

发动机是汽车的关键核心，其需要为汽车系统提供基础能量来源，因此，只有保证发动机处于稳定运行，才可维持闭环控制系统的可靠性与高效性。当前，汽车发动机控制系统内部的传感器种类与应用十分广泛，如温度传感器、压力传感器、转速传感器等等，这些不同功能与特性的传感器相互组合，可为闭环控制系统实时提供车辆温度、转速以及压力等数据，最终将这些数据信息传送至发动机控制系统，而后者可对这些数据进行分析处理，判断车辆发动机的当前运行状态，而车辆维护人员亦可依照这些数据找到车辆发动机存在的问题与隐患。此外，发动机系统的这些数据也是驾驶员日常驾驶过程中所必须参考的关键信息，如依照转速表所显示的数据信息完成对油门的控制，进而让汽车进入理想速度。

3.3传感器技术在汽车车身系统的应用

车辆车身是保护驾驶员安全的首要设施，因此，在车身结构安装传感器是必要的，也是提升车辆安全性与舒适度的必然选择。现阶段，车身结构安装传感器主要分为以下几种：

3.3.1车门传感器

车门传感器十分常见，其主要负责监测车门是否关闭，如果驾驶员下车后未能及时关闭车门，这一传感器会发出报警，并提示驾驶员及时关闭车门，避免因意外出现财产损失。

3.3.2安全气囊传感器

车辆在行驶过程中，如果发生碰撞等事故，其加速度将会剧烈变化，而传感器需在最短时间内获取到这一数据，并将其反馈至闭环控制系统。此时，控制系统需要在最短时间内弹出安全气囊，进而避免驾驶员受到生命威胁。

3.3.3其他传感器

车辆行驶过程也会受到温度与风速等因素的影响，为避免这些外界因素影响车辆安全，车身需安装温度传感器、风速传感器等，并将这些数据反馈至控制系统。

结束语

机械电子工程综合了机械设备以及电子技术等学科的内容，其发展直接关系到包括生产行业、交通运输、医疗器械以及日常生活的方方面面。随着工业信息化的发展，传感器技术赋予了将机械电子工程应用于更多行业的可行性，借助各种传感器技术可以实现将各种微小信号转变成电信号的功能，将一些不可见的信息进行可视化的表达，各种传感器技术凭借其高灵敏性以及高可靠性的特点，在精确加工与控制领域中发挥着不可替代的作用。

参考文献

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