机电技术中传感器的运用

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本文作者：金昊 单位：广西电力职业技术学院

传感技术是一项综合性技术，依靠敏感元器件，通过传感器的设计制造、测试性能、综合应用，共同起作用，逐渐发展成为一股支持自动化技术以及现代信息技术比不可少的关键力量。伴随着科技的蓬勃发展，传感器已经不是单一的种类和性能，而是随着时代的步伐在不断更新发展，逐渐拥有越来越广泛的应用领域，在人类生产和生活中占据不可或缺的地位。

1传感器的分类

1.1根据能量转换分类

根据传感器能量转换的角度进行分类，可以分成能量控制型传感器和能量转换型传感器两种。能量控制型传感器需要如电容传感器、霍尔传感器等提供电源。能量转化型传感器则利用能量变化产生的物理效应产生信息，不需外加电源。

1.2根据被测参量分类

根据传感器的被测参量可以分成三类，即物性参量、机械量参量、热工参量。

1.3根据传感器使用材料分类

传感器的应用材料受外界因素限制，会呈现出有对应性以及其独特性的反应。所选用材料中最能体现功能特性的，也是在外界环境中最有敏感性的材料，因此也是作为制作传感器敏感元件的最佳选择。根据传感器的应用材料，可以分为以下几类：①依照晶体结构区分材料。非晶、单晶、材料、多晶等。②依照物理性质区分材料。绝缘体、磁性材料、导体、半导体等。③依照其他类别区分材料。混合物、金属聚合物、陶瓷等。

1.4根据传感器工作原理分类

从传感器的工作机理进行分类，可以将其分成生物传感器、物理传感器、化学传感器三种，逐一分析如下：①生物传感器。利用信息科学与生命科学一起交织发展起来的学科知识，广泛地应用于食品工程、环境监测、临床医学、发酵工艺、军事医学等各个领域。②物理传感器。又分为物性型传感器和结构型传感器，具有品种多样、发展迅速、应用广泛等特点。③化学传感器。利用化学原理来识别检测信息，最具有广阔发展前景，多应用于医疗卫生、环境保护、家用电器、火灾报警等方面。

2机电一体化中传感器的作用效果

在机电一体化系统中，传感器处于首要地位，它的作用特点与系统的感受器官一样，不仅能够快速并且准确地获取对我们有用信息，并且还能接受在恶劣环境之下的严酷考验，在机电一体化系统中保证达到了高水平的要求。随着现代技术的不断更新，作为信息采集系统的前端单元，传感器的作用和地位越显突出。

3机电一体化系统中传感器的应用实践

3.1在机器人中传感器的应用

随着高科技的不断发展，工业机器人作为高科技的产物，已经能够通过各种传感器准确无误地感知周围环境本身并且可以自如地操作对象，运作身体。外部传感器获得的操作对象和认知的外部环境，它是通过内部传感器来获取自身状态的信息，我们能够通过控制的机器人获得提供的反馈意见。

3.2传感检测技术在机械加工过程中的应用

①在机器的切割过程中的正常运转过程中应用传感器技术。在切割的过程当中，优化生产结构是传感器检测的最终目的。而在切割过程中，提高金属材料的利用率和节约生产成本的过程中去除率。轴承旋转系统，驱动系统，温度监测和控制，这机器的性能和安全运行，这种传感器的主要目标是检测传感参数包括由于故障的表面的粗糙度和加工机器停机精度，使用的电源，机器状态和冷却水流量。

②砂轮刀具的检测传感技术。重要的材料切除过程包括了切削与磨削过程。当刀具和砂轮磨损到一定限度的时候，或者就会出现塑性变形，损坏，卷刀或烧伤的情况，他们可能会失去切削的能力，使之更加不能保证加工表面的完整性和加工精密度，这样的情况称为工具砂轮失效。在大量的工业数据统计得出的结论，由于刀具失效从而导致机床故障停机为首要因素。另外，其存在着设备故障事故的危险和人身安全隐患。

3.3在汽车中传感技术自动控制系统的应用

随着其它新型技术和传感器技术的大量应用，如今的汽车产业步入了一个的全新时期。用自动控制系统来代替纯机械式控制部件是汽车机电一体化的要求。在其所有的重要控制系统中，不可少地使用了压力传感器、吸气及冷却水温传感器、曲轴位置传感器、气敏传感器等各种传感器。在机械制造业中，我们要需要进行动态特性的测量，利用传感器来测量床身、刀架等有关部位的机械阻抗、振动等参数来检验传感器的动态特性。在环境这方面，通过密集的节点布置可以详细地观察到微观的环境因素，为环境监测和环境研究提供了一个崭新的平台和途径。在内部传感器如：尖端科技产业，限位开关、角度、编码器、加速度计传感器等，触觉传感器、压力传感器、光电传感器、视觉传感器、接近开关等，在如此多的外部传感器的共同作用之下，造就了现今新时代的机器人。实现自动调节、自动控制的关键环节主要是依靠传感器技术，同时在机电一体化系统中这也是不可或缺的关键技术，它的技术水平高低在很大程度上决定和影响着其系统的功能。在各行各业的技术领域和科学领域以及日常生活中，传感器越来越发挥着极其重要的作用，并且得到了日益传播，传感器最终得到广泛传播。

4传感器技术所存在的问题

专业研究所和大学各高校是我国传感器的研究主要集中的地方，发源于20世纪80年代，与国外先进的技术相比较，我们还存在着非常之的大差距，主要表现为：先进的计算、模拟技术和优秀可行的设计方法；先进的高端设备与微机械加工技术；娴熟于心的封装技术；具有可靠性技术的研究。所以说，在传感器技术方面，我们更加要提高和加强对技术的探讨以及深入的研究，以便促进我国传感器技术的进一步发展。

5传感器技术应用中问题的解决方法与其发展方向

传感器的不断发展为自动化水平的提高提供了条件。因此，传感器技术能够又快又好的发展，其今后的发展方向可能有如下几个方面：①传感器技术发展的动力主要是来源于快速的开发。比如说，研究新型敏感材料和新型的技术：信息处理，生物化学，光电子，微电子等多种学科。各种新技术的综合利用和相互渗透，这样双管齐下，就能够在积极开发新一批敏感材料的基础上开发生产先进的传感器。②趋向于高精度的发展。向精度高，响应速度快，灵敏度高，互换性好的有利方向发展，新型传感器的可靠性确保了生产自动化。③趋向于微型化发展。积极研发成熟的加工技术以及新型材料，是实现将传感器微型化的重要途径。④趋向于集成化发展。其具有稳定性高、可靠性高、体积小、重量轻、响应快等特点，而且便于批量生产，成本较低。

6结语

在机电一体化中通过运用传感器技术，研究并解决系统中的信息传递问题，从而能够使系统中信息、能量的转换和传递更加的流通顺畅，使得系统各部分都能够有机地相结合一起，并形成统一完整的整体。在近几十多年来，智能化传感器有了很大的发展，智能化的传感器更加开始与人工智能相结合，创造出了各种高度智能的传感器，并且已经在家用电器方面得到了应用，相信在不久的将来，这项技术能够更加的成熟，而且这项技术能够向更多方向发展。从某种意义上来讲，机电一体化系统的设计，主要是根据功能要求和选择后的传感器的应用设计。传感器的好坏与否将直接影响到机电一体化控制系统运行和系统性能的稳定性和可靠性。对于传感器技术，机电一体化发挥着极其重要的作用。