机电技术中传感器技术的应用

梁永华

【摘要】随着科技的发展，传感器的种类越来越多，性能越来越丰富，应用领域也在不断地扩展，在社会生产和人们的日常生活中具有不可替代的地位和作用。本文分析了传感器技术在机器人、汽车自控系统和机械加工等机电技术中的地位和应用，指出了其目前存在的问题和不足，并探讨其未来的发展方向。

【关键词】传感器技术；机电技术；应用研究

0.引言

传感器是一种检测装置，在机电技术中起着重要的作用，传感器能够通过采集控制系统自身和周围环境的信息，从而帮助机电一体化系统搜集外部的信息，并将其进行有效的转换。同时还有为控制系统提供分析、判断和决策的能力，不仅是机械闭环控制系统的重要组成部分，也是机电系统的核心部分，能够保障机电技术维持在高水平的工作状态，对系统性能的好坏有着直接的影响。目前，传感器的发展浪潮已经席卷世界多个国家。很多发达的工业国都投入了大量的人力、物力、财力来大规模地研发和生产传感器及发展传感器技术，传感器技术已经被公认为将对21世纪产生巨大影响的技术之一[1]。

1.传感器技术在机电技术中的应用

随着社会的发展，传感器技术机电技术中获得了广泛的应用，就目前而言，主要集中在以下四个方面：

1.1 传感技术在汽车自控系统中的应用

传感技术在汽车工业中的使用已经有很长一段时间了，发展得已经比较成熟和充分。在汽车工业中，越来越多的纯机械操控部件被自动控制系统所代替，这样不仅很大程度上改进了发动机的使用性能，同时降低了车辆的耗油量，减少了对环境的污染，在汽车的安全驾驶方面也有一定的积极作用。

1.2 传感器在机器人上的应用

在现代社会中，机器人在社会生产领域扮演者越来越重要的作用，并逐渐地进入了人们的生活领域。机器人传感技术已经出现和发展了四十多年了，这种传感器是专门运用于机器人技术的新型转感器，虽然与普通的传感器的工作原理基本相同，但其对传感信息种类及智能化的处理要求更高。它包括内部传感器和外部传感器两大类。内部传感器是用来检测机器人自身的状态和用于系统控制，能够使机器人按规定的要求进行工作。外部传感器主要用来检测和识别工作信息，帮助机器人应对不断变化了的环境[2]。

1.3 在机械制造中的应用

这方面主要包括在切削过程和机床运行、工件的加工和刀具方面的传感技术。

切削过程传感检测的目的是为了提高生产率和降低生产成本等。在机床运行方面，主要是为了检测驱动、轴承和回转等系统，以及对温度的检测和控制进行及时有效的干预。

关于工件的过程传感，主要用于控制工件加工质量。进一步来说就是辨识当前所执行的加工工序是不是工件加工要求的工序以及辨识代加工的工件是不是要求要加工的工件。

关于刀具的传感，切削和磨削过程是重要的材料加工过程，当刀具和砂轮破损过度后，不仅会失去它们原有的切磨效果，一不注意还会造成人身安全事故。因此，对刀具的传感是不容忽视的[3]。

1.4 在环境监测中的应用

用来检测环境的传感器，普遍具有简单易用、价格相对低廉、不需要频繁更换电池等优点。通过构件完整的传感器网络，可以及时观测到环境的变化，为灾害的预防和观测提供途径和依据，从而能够留出足够的预警和准备时间及时排除险情和减少损失。

2.我国传感器发展存在的不足

和国外的先进技术相比，我们还存在着较大的不足，主要表现在：

首先，缺乏先进的算法和模拟设计方法。其次，缺少先进的微机械加工和设备；再次，缺少先进的封装技术和设备；最后，在技术的可靠性方面还很欠缺。

因此，我们还要加大对传感器技术的投入和研发力度，同时要才加快产学研的整合，以便缩小和其他国家的差距，使传感器技术更好更快地服务于我国的经济建设[4]。

3.传感器技术应用的发展方向

传感器的不断发展为自动化水平的提高提供了条件。因此，探索它未来的发展方向有助于我们尽快进行相关的研究，从而抢占传感技术的制高点，拉近和其他发达国家的差距。传感器技今后的发展方向可能有如下几个方面：

3.1 新材料的应用：传感器技术的实现是建立在各种具有特殊物理、化学特性的材料基础上的，先进的传感器技术需要先进的材料科学来支撑。因此，研发和应用具有新特性和新功能的材料是发展传感器技术的重要基础之一。

3.2 微型化发展：微机械加工技术发展很迅速，技术种类也越来越多样化，除了传统的有氧化、光刻、沉积等微电子技术外，现在还发展出了平面电子工艺技术、固相键合工艺及机械分断技术等不少新的微加工技术，为新的微型传感器的研发提供了技术保障。

3.3 集成化发展：集成传感器具有体积小、重量轻、可靠性高、响应速度快等优点，非常便于大批量生产，降低生产成本，是新型传感器的重要发展方向之一。

3.4 智能化发展：目前传感器的功能已不仅限于传统的功能，其输出的是经过微计算机处理好后的数字信号，带有智能传感器的特性。智能化目前已经受到越来越多的重视，并逐渐在电子数码产品和工业生产中得到越来越多的尝试，未来也必是传感器发展的一个重要方向[5]。

4.结语

随着机电技术的发展，在国内，各种产品和装置都在逐步实现机电一体化。机电一体化已成为一个重要的发展趋势，而传感器在机电技术中的作用已经不需赘述了，因此，把握住传感器技术的发展趋势，继续保持大力的投入和研发力度，对我国未来的发展是至关重要的。

参考文献

[1]王俊峰.孟令启.现代传感器应用技术[M].机械工业出版社，2011（11）.

[2]王芳芝.传感器应用技术[M].西北工业大学出版社，2011（10）.

[3]韓连英.王晓红.光纤传感器在机械设备中的应用[J].光机电信息，2011（10）.

[4]林青.浅析传感器技术在机电一体化系统中的应用[J].福建广播电视大学学报，2011（03）：132-133.

[5]张开逊.现代传感技术在信息科学中的地位[J].工业计量，2013（6）.