吳傳全

摘要：傳感器技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)當(dāng)中的一項(xiàng)基本的技術(shù)。傳感器也是檢測(cè)系統(tǒng)的一個(gè)核心的內(nèi)容，類(lèi)似于我們?nèi)梭w內(nèi)部的器官。通過(guò)傳感器，整個(gè)系統(tǒng)可以獲得各種各樣的信息，能夠確保機(jī)電一體化系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)。除此之外，本文還剖析了傳感器技術(shù)未來(lái)可能會(huì)發(fā)展的趨勢(shì)以及一些會(huì)遇到的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：傳感器技術(shù);機(jī)電一體化系統(tǒng);應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TH-39;TP212? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2020）22-0212-02

0? 引言

在整個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)當(dāng)中，傳感器是非常重要的一個(gè)組成部分，可以說(shuō)是整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中的一個(gè)核心裝置，傳感器的存在可以使機(jī)電一體化系統(tǒng)能夠更加快速，更加準(zhǔn)確地獲取到各種各樣的信息。并且面對(duì)著各種復(fù)雜的外部環(huán)境，傳感器都能夠確保機(jī)電一體化系統(tǒng)可以正常的運(yùn)營(yíng)跟發(fā)揮。如果機(jī)電一體化系統(tǒng)當(dāng)中缺少了傳感器的話(huà)，那么就不能夠再精準(zhǔn)的檢測(cè)信息，也沒(méi)有辦法維持穩(wěn)定運(yùn)行的系統(tǒng)狀態(tài)，這時(shí)的系統(tǒng)將不能夠正常的進(jìn)行。

1? 傳感器的研究發(fā)展?fàn)顩r

傳感器在世界各國(guó)流行起來(lái)，是在20世紀(jì)80年代左右開(kāi)始的，有許多先進(jìn)的工業(yè)國(guó)家都開(kāi)始引入了傳感器技術(shù)，并且對(duì)其進(jìn)行了研發(fā)以及使用，通過(guò)進(jìn)一步研究，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)來(lái)生產(chǎn)傳感器。在當(dāng)時(shí)，傳感器技術(shù)屬于世界領(lǐng)先的工業(yè)技術(shù)。傳感器以及傳感器系統(tǒng)的生產(chǎn)和發(fā)展成為了當(dāng)時(shí)的一個(gè)工業(yè)發(fā)展熱門(mén)行業(yè)?，F(xiàn)如今，全球的傳感器市場(chǎng)的銷(xiāo)售總額大約突破了二百億美元左右。并且全球性的傳感器的銷(xiāo)售額每年的增長(zhǎng)率基本上為80%左右，全球的傳感器的產(chǎn)品的品類(lèi)超過(guò)了兩萬(wàn)種。傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域是非常廣泛的，比方說(shuō)這些傳感器類(lèi)的產(chǎn)品可以應(yīng)用在金融行業(yè)、汽車(chē)行業(yè)、農(nóng)業(yè)、機(jī)械制造行業(yè)以及家電行業(yè)等等眾多行業(yè)當(dāng)中。在八五期間，我國(guó)正式把傳感器技術(shù)納入到了國(guó)家的重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃當(dāng)中。并且傳感器技術(shù)也成為了我國(guó)一個(gè)長(zhǎng)期的發(fā)展的重點(diǎn)技術(shù)。傳感器技術(shù)在21世紀(jì)得到了更加迅速的發(fā)展，而21世紀(jì)為我們帶來(lái)了更加先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，技術(shù)創(chuàng)新突破可以說(shuō)無(wú)處不在，所以說(shuō)這為傳感器的開(kāi)發(fā)跟發(fā)展提供了非常便利的條件。相信傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展能夠更好地促進(jìn)我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

2? 傳感器應(yīng)用在機(jī)電一體化系統(tǒng)當(dāng)中的具體表現(xiàn)

傳感器技術(shù)屬于機(jī)電一體化系統(tǒng)當(dāng)中的一個(gè)核心技術(shù)，現(xiàn)如今在各種自動(dòng)化產(chǎn)品當(dāng)中都能夠體現(xiàn)出傳感器技術(shù)的應(yīng)用。

2.1 將傳感檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用在挖泥船

挖泥船的主要工作項(xiàng)目就是完成水下的土石方施工的任務(wù)，日常的工作就是需要進(jìn)行挖深以及清理現(xiàn)有的一些航道或者是港口。也包括去開(kāi)發(fā)一些新的航道或者是運(yùn)河。如果水下耙吸管比較大，那么耙吸式挖泥船就很難再挖掘時(shí)具體的了解到水下的情況。并且也很難把握耙頭的位置以及挖泥的深度。我們必須要一套優(yōu)秀的操作顯示裝置來(lái)進(jìn)行輔助?？梢酝ㄟ^(guò)輔助裝置來(lái)對(duì)耙吸管的工作情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)。而我們通常將傾角傳感器應(yīng)用在整個(gè)耙吸管工作的過(guò)程當(dāng)中。在傾角傳感器的作用下，我們就可以測(cè)量出兩側(cè)的排氣管的水平以及其水下的深度，包括船舶的傾斜方向。能夠進(jìn)一步的得出具體的船體吃水的深度的數(shù)據(jù)。如果船體的傾斜度超過(guò)了限制值的話(huà)，那么，能夠及時(shí)的輸出報(bào)警信號(hào)，讓工作人員了解到具體的情況。

2.2 將傳感檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械加工當(dāng)中

①在整個(gè)機(jī)械加工的切削環(huán)節(jié)以及機(jī)床的運(yùn)行基本上都會(huì)使用到傳感技術(shù)。在機(jī)械加工的切削環(huán)節(jié)當(dāng)中，應(yīng)用傳感技術(shù)能夠有效地提高整個(gè)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)效率以及在切削環(huán)節(jié)當(dāng)中，使用傳感器的檢測(cè)，其主要的傳感目標(biāo)就是為了使切削力的水平以及其刀具等發(fā)生變化，改變切屑的狀態(tài)以及切削整個(gè)過(guò)程的辨識(shí)度。比較重要的傳感數(shù)據(jù)包括切削力以及切削過(guò)程當(dāng)中的震動(dòng)，包括切削過(guò)程當(dāng)中電機(jī)的頻率。在機(jī)床運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中使用傳感器，其主要的傳感目標(biāo)是包括機(jī)床的驅(qū)動(dòng)和溫度的監(jiān)測(cè)以及控制，以及整個(gè)機(jī)床運(yùn)行的安全性等等。機(jī)床運(yùn)行環(huán)節(jié)的重要的傳感參數(shù)主要包括機(jī)床因?yàn)楣收隙C(jī)的時(shí)間以及機(jī)床加工時(shí)的功率，和被加工的工作件的表面的粗糙度以及其加工的狀態(tài)。

②工件的過(guò)程監(jiān)視技術(shù)。相較于刀具以及機(jī)床的過(guò)程監(jiān)測(cè)來(lái)說(shuō)，工件的過(guò)程監(jiān)測(cè)其應(yīng)用的范圍是比較廣的，并且在整個(gè)學(xué)術(shù)領(lǐng)域當(dāng)中也擁有了許多非常有效率的理論研究成果。在工件的過(guò)程監(jiān)測(cè)當(dāng)中，最重要的一個(gè)部分就是為了能夠控制好工件的加工質(zhì)量，在20世紀(jì)80年代的時(shí)候，工件的識(shí)別以及安裝開(kāi)始受到了逐漸的重視。工序識(shí)別的主要的工作內(nèi)容就是要查看所要施行的施工工序是否和我們已經(jīng)既定好的加工工序是一致的。工件的識(shí)別主要是針對(duì)于馬上要進(jìn)行加工的機(jī)床以及其毛坯有沒(méi)有達(dá)到具體的施工要求，并且對(duì)相關(guān)的一些需求進(jìn)行辨識(shí)。除此之外，還需要辨識(shí)工件安裝的位置和工藝要求是否是相符的。工件的識(shí)別還包括對(duì)整個(gè)加工的毛坯以及其表面的缺陷進(jìn)行有效的識(shí)別。跟工件過(guò)程監(jiān)測(cè)比較相近的一種監(jiān)視手段，就是工藝過(guò)程的監(jiān)視，這主要是針對(duì)于毛坯或者是其加工工件的表面是否粗糙，以及其表面的質(zhì)量跟尺寸進(jìn)行相關(guān)的監(jiān)視。這些因素會(huì)直接影響著工件加工完畢之后的質(zhì)量以及工件的成品率和產(chǎn)品的生產(chǎn)率。所以說(shuō)，這些因素開(kāi)始逐步受到了重視，如果想要圓滿(mǎn)的完成上述所說(shuō)的識(shí)別以及監(jiān)視的話(huà)，我們必須要去開(kāi)發(fā)大量的傳感器，比方說(shuō)基于TV的視覺(jué)傳感器等等。

③對(duì)刀具以及砂輪進(jìn)行檢測(cè)跟傳感。無(wú)論是切削過(guò)程還是磨削過(guò)程，其主要的作用都是為了切除材料。在切除材料的過(guò)程當(dāng)中，刀具跟砂輪都會(huì)發(fā)生一定程度的磨損。有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)燒傷或者是崩刃等破壞情況，這就會(huì)導(dǎo)致切割的能力以及磨削的能力逐漸下降。因此，所加工的工件很有可能不能夠達(dá)到加工的精度標(biāo)準(zhǔn)，而且有時(shí)還會(huì)破壞加工零件的完整性。這種情況我們將其視為刀具或者是砂輪失效。根據(jù)現(xiàn)有的工具統(tǒng)計(jì)，可以表明導(dǎo)致機(jī)床因?yàn)楣收隙C(jī)的最主要的原因就是因?yàn)榈毒叱霈F(xiàn)了失效情況。刀具失效的情況造成的時(shí)間可以達(dá)到所有的停機(jī)時(shí)間的1/4左右。除此之外，刀具的失效有可能還會(huì)帶來(lái)人身安全和設(shè)備安全等問(wèn)題。因此，現(xiàn)階段各個(gè)制造領(lǐng)域都開(kāi)始不斷的重視起了刀具以及砂輪的失效監(jiān)視。尤其是近20年以來(lái)，刀具的破損以及磨損監(jiān)視技術(shù)一直都處在不斷的發(fā)展當(dāng)中。關(guān)于刀具以及砂輪的磨損傳感法主要包括直接法、間接法和多感知融合法等等。直接法包括了接觸法以及放射線(xiàn)法，間接法包括了扭距法、功率法、電流法、切削溫度等等。多感知融合法主要包括各種傳感器的組合。刀具和砂輪的破損傳感法具體分類(lèi)可以分成兩種，一種是直接法，一種是間接法。直接法主要包括光學(xué)圖像以及接觸這兩種，而間接法主要包括功率、震動(dòng)以及超聲波等等。

2.3 汽車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)當(dāng)中使用傳感技術(shù)的具體表現(xiàn)

現(xiàn)如今，伴隨著時(shí)間的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)也有了相應(yīng)的突破，傳感器技術(shù)通過(guò)不斷的研究也實(shí)現(xiàn)了不斷的突破，可以結(jié)合其他現(xiàn)在技術(shù)共同應(yīng)用，將傳感器技術(shù)應(yīng)用在汽車(chē)行業(yè)當(dāng)中，有效地促進(jìn)了汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展。在汽車(chē)的機(jī)電一體化系統(tǒng)當(dāng)中，使用自動(dòng)控制系統(tǒng)代替了傳統(tǒng)的機(jī)械式的控制系統(tǒng)。除了可以把其應(yīng)用在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)上面，還可以應(yīng)用在改善汽車(chē)其他性能方面能夠有效地幫助汽車(chē)降低油耗，還可以實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的節(jié)能減排，能夠?qū)崿F(xiàn)在運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中的安全性，并且也比較方便操作?，F(xiàn)如今在汽車(chē)的整體車(chē)身上面基本上都涵蓋了先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)以及控制技術(shù)。在汽車(chē)的重點(diǎn)控制系統(tǒng)當(dāng)中使用了大量的傳感器裝置，比方說(shuō)在曲軸位置，我們使用了壓力傳感器，包括一些其他的部位的傳感器，比方說(shuō)氣敏傳感器以及吸氣或者是冷卻水溫度傳感器等等。

3? 我國(guó)傳感器技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，我國(guó)開(kāi)始不斷對(duì)傳感器技術(shù)進(jìn)行研究。主要的研究地點(diǎn)以研究所或者是大學(xué)為主。我國(guó)對(duì)于傳感器的技術(shù)研究相較于西方國(guó)家來(lái)說(shuō)，仍然有著一定的差距。具體的差距可以表現(xiàn)為四點(diǎn)，第一點(diǎn)就是西方國(guó)家的計(jì)算以及設(shè)計(jì)方式是比較領(lǐng)先的。第二點(diǎn)，西方國(guó)家的微機(jī)械加工技術(shù)和設(shè)備都比我國(guó)要領(lǐng)先，第三點(diǎn)是其封裝技術(shù)和設(shè)備比較領(lǐng)先，第四點(diǎn)是其優(yōu)越的技術(shù)研究更加的深入，因此我國(guó)在發(fā)展的過(guò)程當(dāng)中，除了要注重研究以外，還應(yīng)該從西方發(fā)達(dá)國(guó)家引進(jìn)一些先進(jìn)的設(shè)備來(lái)提高整體的技術(shù)水平。傳感器未來(lái)的發(fā)展主要是圍繞著以下幾個(gè)方面進(jìn)行的：

3.1 新型敏感材料的研發(fā)

在發(fā)展的過(guò)程當(dāng)中，應(yīng)該注重結(jié)合生物化學(xué)，光電子等學(xué)科。這樣有利于實(shí)現(xiàn)技術(shù)的綜合利用，可以研制出新型的敏感材料所制作出來(lái)的傳感器。

3.2 高精度研發(fā)方向

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷更新?lián)Q代，我們可以在研究傳感器的時(shí)候向更靈敏、更加精確度高的方向發(fā)展，這樣有利于傳感器的反應(yīng)速度的增強(qiáng)。

3.3 寬溫度范圍，高可靠性方向

在傳感器的研究過(guò)程當(dāng)中，其溫度范圍一直都是難以攻破的一個(gè)難點(diǎn)。當(dāng)前大多數(shù)的傳感器，其工作時(shí)的溫度范圍都在零下20℃到70℃。軍用系統(tǒng)的傳感器所需要的使用溫度是零下40℃到85℃。工業(yè)當(dāng)中的傳感器的需求是零下20℃到120℃。航天用的溫度范圍一般為80℃以下200℃以上。傳感器在使用過(guò)程當(dāng)中，其可靠性直接決定著電子設(shè)備的運(yùn)行效率以及抗干擾的能力，因此必須要提高其可靠性。

4? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，現(xiàn)如今，我們已經(jīng)邁入了一個(gè)科學(xué)技術(shù)不斷突破，不斷發(fā)展的階段當(dāng)中，因此傳感器技術(shù)也會(huì)不斷的突破和創(chuàng)新。把傳感器技術(shù)跟機(jī)電一體化技術(shù)互相融合起來(lái)，能夠有效的實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的不斷的提升。

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