【摘 要】機(jī)電一體化是新時(shí)代科技的產(chǎn)物，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要意義。傳感器和檢測(cè)技術(shù)在機(jī)電一體化中占有重要的地位，本文介紹了傳感器與檢測(cè)技術(shù)的基本概念。通過對(duì)傳感器與檢測(cè)技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用，介紹了其在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的自動(dòng)控制和自動(dòng)調(diào)節(jié)作用，此外，還對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)中的一些常見傳感器功能、種類進(jìn)行了簡(jiǎn)要的說明，指明了其未來的發(fā)展方向和應(yīng)用研究領(lǐng)域。

【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化系統(tǒng)；傳感器；檢測(cè)技術(shù)；自動(dòng)控制

傳感器作為機(jī)電系統(tǒng)中的一種重要器件和裝置，能夠完成對(duì)規(guī)定信息的檢測(cè)，同時(shí)，將檢測(cè)到信息轉(zhuǎn)換成一種可用的信號(hào)進(jìn)行輸出。傳感器主要是為控制系統(tǒng)提供正常運(yùn)行所需要的信息，對(duì)系統(tǒng)自身的作業(yè)狀態(tài)和控制對(duì)象與環(huán)境的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。伴隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷發(fā)展，傳感器發(fā)揮著越來越重要的作用，尤其是傳感器與檢測(cè)技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用，為機(jī)械智能化提供了一種新的研究方向。

1.傳感器和機(jī)電一體化的介紹及其聯(lián)系

傳感器技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中占有重要地位，是機(jī)電一體化系統(tǒng)的重要組成部分，傳感器技術(shù)的高低水平，對(duì)于機(jī)電一體化系統(tǒng)的整體技術(shù)水平具有重要的影響，傳感器技術(shù)越先進(jìn)，機(jī)電一體化的水平就越高。

傳感器在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的作用好似人體的感覺器官，傳感器發(fā)明的靈感就來源于人體的視覺、嗅覺等五個(gè)器官獲取信息的作用，作為一種新型的技術(shù)，傳感器能夠?qū)⑼饨绛h(huán)境給予的刺激信號(hào)轉(zhuǎn)換為可以讀取的可用信號(hào)，然后將其傳遞給系統(tǒng)進(jìn)行分析。傳感器的定義包含三個(gè)方面，分別是能夠進(jìn)行檢測(cè)任務(wù)的測(cè)量裝置，將需要被測(cè)量的物理量、化學(xué)量和生物量作為輸入量和輸出物理量，其中輸出的物理量可以是光，也可以是氣，但是，最主要的是電量。

傳感器的種類多種多樣，因此在實(shí)際應(yīng)用中具有多種分類，但是，由于目前的物理量能夠通過不同的測(cè)量原理進(jìn)行測(cè)量，導(dǎo)致無法對(duì)傳感器進(jìn)行統(tǒng)一的分類。因此，既可以根據(jù)工作原理進(jìn)行分類，也可以根據(jù)輸出信號(hào)的性質(zhì)進(jìn)行分類，還可以通過傳感器的作用對(duì)其進(jìn)行分類，這三種分類是比較常見的分類方法。在選擇所需的傳感器時(shí)，要綜合考慮各種影響因素，只有選擇合適的傳感器，才能保證測(cè)量結(jié)果的正確性。

2.傳感器與檢測(cè)技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

傳感器作為機(jī)電一體化系統(tǒng)的最重要技術(shù)之一，已經(jīng)在各種自動(dòng)化產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用。

2.1傳感器在溫度測(cè)量中的應(yīng)用

測(cè)量方法可以分為接觸式和非接觸式兩個(gè)大類。當(dāng)傳感器與被測(cè)對(duì)象相互接觸時(shí)，兩者之間能夠發(fā)生熱傳遞，當(dāng)傳感器的感溫器件與被測(cè)物體的溫度達(dá)到一致時(shí)，傳感器顯示的溫度即為被測(cè)物體的溫度，這種測(cè)量方法即為接觸式，該方法具有操作簡(jiǎn)便，結(jié)果精確度高的特點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，但是缺點(diǎn)也非常明顯，在溫度達(dá)到一致的過程中，需要一定的等待時(shí)間，同時(shí)，傳感器的熱敏元件會(huì)吸收一部分所測(cè)物體的熱量，若所測(cè)物體的溫度過高，或者具有腐蝕性和毒，很容易造成元件的損壞，因此，應(yīng)用有一定的限制；還有一種是根據(jù)物體的熱輻射性質(zhì)進(jìn)行測(cè)量，物體輻射的電磁波能量大小與物體本身的溫度具有特定的關(guān)系，因此，通過特殊的檢測(cè)裝置對(duì)這些電磁波信號(hào)進(jìn)行接收和分析，然后將接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成溫度的表現(xiàn)形式，就可以實(shí)現(xiàn)物體的非接觸式測(cè)量。這種測(cè)量方法避免了接觸式測(cè)量產(chǎn)生的測(cè)溫滯后問題，而且擁有更大的測(cè)量范圍，消除了應(yīng)用限制，而且不會(huì)影響被測(cè)物體的溫度場(chǎng)，但是，這種測(cè)量方法測(cè)量時(shí)較為繁瑣，同時(shí)測(cè)得的結(jié)果不夠準(zhǔn)確。

2.2傳感器在壓力測(cè)定中的應(yīng)用和在流量測(cè)量中的應(yīng)用

壓力測(cè)量在工業(yè)上是比較常見的一種數(shù)據(jù)測(cè)量，對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)具有重要作用，因此，測(cè)量壓力的傳感器種類很多：利用水銀或者水作為測(cè)量液的U型管和單管壓力計(jì)，在低壓或者負(fù)壓時(shí)常用這種簡(jiǎn)便的傳感器；還有一種是根據(jù)彈性形變?cè)淼膹椥允綁毫Ρ?，其中的壓力測(cè)定傳感器的測(cè)量基礎(chǔ)是波紋管、彈簧管和膜片等具有硬性變形的材料，這種傳感器在低壓和微壓時(shí)具有很好測(cè)量特性。

流量的測(cè)量具有很多方法，一種是速度式的流量傳感器，它能夠根據(jù)流過已知截面的流體速度進(jìn)行測(cè)量，然后將這種速度轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的溫度信息，這類傳感器有很多，像轉(zhuǎn)子傳感器、電磁波傳感器和渦旋傳感器等。另外一種是容積式流量傳感器，它的測(cè)量原理是測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)已知容積的容室排出流體的次數(shù)，然后對(duì)瞬時(shí)流量和總的流量進(jìn)行測(cè)量，這類傳感器通常指刮板和旋轉(zhuǎn)活塞式。還有一種是質(zhì)量式的流量傳感器，包含量熱式、角動(dòng)量式等5種傳感器。

2.3機(jī)械加工過程的傳感檢測(cè)技術(shù)

首先，切削過程和機(jī)床運(yùn)行過程中的傳感技術(shù)應(yīng)用。在進(jìn)行切削時(shí)，傳感器主要是用來提高切削的速度，減少制造成本，以及檢測(cè)金屬材料的切割。傳感器通過對(duì)切削過程中的力、振動(dòng)、聲音發(fā)射和電機(jī)的功率等進(jìn)行檢測(cè)，來辨識(shí)切削過程中切削力和振動(dòng)的變化情況。當(dāng)機(jī)床運(yùn)行時(shí)，傳感器的主要作用是對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、軸承和回轉(zhuǎn)系統(tǒng)、溫度的監(jiān)測(cè)和控制以及安全性進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果中包含了機(jī)床發(fā)生故障時(shí)停留的時(shí)間，加工工件的粗糙程度，同時(shí)還能夠得到加工過程中的加工精度和準(zhǔn)確度，以及潤(rùn)滑液的使用量和機(jī)床的運(yùn)行狀況等。

其次，工件加工過程中的傳感。傳感器的早期應(yīng)用是監(jiān)視工件的加工過程，這也是傳感器最廣泛的應(yīng)用，然而，早期的傳感器由于技術(shù)的限制，只能起到對(duì)質(zhì)量的監(jiān)控作用，直到20世紀(jì)80年代，才開始應(yīng)用到工件的識(shí)別和安裝位置上。主要用來檢測(cè)工件的加工過程是否達(dá)到了規(guī)定的工件加工標(biāo)準(zhǔn)程序，也就是被加工的工件是否滿足生產(chǎn)要求以及工件的安裝位置是否在規(guī)定的安裝位置。目前，由于傳感器技術(shù)的限制，還無法很好的完成這些工作，因此，我們還需要進(jìn)行更加深入的研究，完善傳感器的識(shí)別和檢測(cè)功能。

最后是砂輪的檢測(cè)和傳感。材料的切割過程主要是切割和磨削。砂輪的磨損程度對(duì)于切削的質(zhì)量和精度具有重要的影響，當(dāng)磨損過大時(shí)，很難保證切削過程中的精度和質(zhì)量，破壞元件表面的完整性，這就是砂輪失效現(xiàn)象。導(dǎo)致這種情況出現(xiàn)的主要因素是沒有對(duì)機(jī)床出現(xiàn)的故障進(jìn)行及時(shí)的處理，嚴(yán)重時(shí)甚至出現(xiàn)危險(xiǎn)事故，威脅到員工的人身安全和企業(yè)的財(cái)產(chǎn)安全，而機(jī)床故障的檢測(cè)就是由傳感器完成的。

2.4傳感器在工業(yè)機(jī)器人中的應(yīng)用

工業(yè)機(jī)器人通過各種傳感器對(duì)自身、操作對(duì)象和作業(yè)環(huán)境進(jìn)行感知，進(jìn)行準(zhǔn)確的操作，其中，內(nèi)部傳感器能夠獲得自身的狀態(tài)信息，外部傳感器則可以實(shí)現(xiàn)對(duì)操作對(duì)象和外部環(huán)境的感知，這對(duì)于工業(yè)機(jī)器人的操作是一個(gè)非常重要的過程。

在機(jī)器人的各個(gè)關(guān)節(jié)上安裝微動(dòng)開關(guān)、電渦流、和光電開關(guān)等傳感器，能夠?qū)C(jī)器人的零位和極限位置進(jìn)行檢測(cè)，零位能夠幫助機(jī)器人進(jìn)行重復(fù)定位，保證操作的精度和軌跡的精度，而極限位置的檢測(cè)則可以對(duì)機(jī)器人起到保護(hù)作用，保證機(jī)器人的動(dòng)作在安全范圍內(nèi)。

位移傳感器通常也安裝在機(jī)器人的每個(gè)關(guān)節(jié)上，然后將檢測(cè)到的位移信息轉(zhuǎn)換成位置控制信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的位移控制。加速度和速度傳感器對(duì)機(jī)器人的速度和加速度進(jìn)行控制。而安裝在機(jī)器人手腕和手抓部位的觸覺傳感器，則通過觸覺得到操作對(duì)象的位置，然后根據(jù)得到的位置信息對(duì)手抓位置進(jìn)行調(diào)整，使之更加準(zhǔn)確的抓住操作對(duì)象。

3.總結(jié)

總之，無論是廣闊的宇宙太空和海洋，還是基礎(chǔ)科學(xué)，各種各樣的傳感器和檢測(cè)技術(shù)在各個(gè)方面發(fā)揮著重要的作用。但是，雖然我國(guó)傳感器技術(shù)的研發(fā)和傳感檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用取得了一些成績(jī)，然而，同國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)相比，仍然存在著巨大的差距，因此，我們要對(duì)研究方法和設(shè)備做出更多的提高，從而增強(qiáng)傳感器和檢測(cè)技術(shù)的整體運(yùn)用。

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