摘 要：本文簡述了當(dāng)前傳感器技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用前景，討論了該技術(shù)在機電領(lǐng)域的使用環(huán)節(jié)，并對該技術(shù)在機電一體化系統(tǒng)中存在的多發(fā)問題進(jìn)行原因剖析，為今后此類技術(shù)的在企業(yè)中的應(yīng)用提供合理建議。

關(guān)鍵詞：傳感器部件；原理；機電一體化；系統(tǒng)；發(fā)展

在現(xiàn)有機電一體化領(lǐng)域中，傳感器作為主要部件，有著至關(guān)重要的作用，它的作用相當(dāng)于感官器官，能夠及時敏捷的獲取機器設(shè)備所需信息，并能有效發(fā)出指令去實現(xiàn)某一過程，該技術(shù)是機電自動化系統(tǒng)中科技水平最高的環(huán)節(jié)，如果傳感器系統(tǒng)不能有效工作，機電系統(tǒng)的信息處理、數(shù)據(jù)分析、控制裝置都會失去相應(yīng)功能，對高精度的機電設(shè)備來言，傳感器技術(shù)是精髓，需要我們在工作中加以總結(jié)學(xué)習(xí)。

1 傳感器的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景

傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置，主要用于檢測機電一體化系統(tǒng)自身與操作對象、作業(yè)環(huán)境狀態(tài)，為有效控制機電一體化系統(tǒng)的運作提供必須的相關(guān)信息。隨著人類探知領(lǐng)域和空間的拓展，電子信息種類日益繁多，信息傳遞速度日益加快，信息處理能力日益增強，相應(yīng)的信息采集—傳感技術(shù)也將日益發(fā)展，傳感器也將無所不在，傳感技術(shù)已成為重要的現(xiàn)代科技領(lǐng)域，傳感器及其系統(tǒng)生產(chǎn)已成為重要的新興行業(yè)。

2 傳感器在機電一體化體系中的運用

傳感器是衡量機電一體化產(chǎn)品或系統(tǒng)是否優(yōu)越的重要指標(biāo)之一，該技術(shù)在機械設(shè)備中廣泛使用，通常應(yīng)用于以下幾個領(lǐng)域。

2.1 工業(yè)用傳感器

工業(yè)裝備能夠?qū)崿F(xiàn)高精度運作，主要是應(yīng)用了多種傳感器部件來控制，傳感器通過對工業(yè)設(shè)備的下達(dá)指令，然后去按照程序進(jìn)行工作，例如傳感器可以讓工業(yè)設(shè)備實現(xiàn)位置定位、轉(zhuǎn)移、運行速度等環(huán)節(jié)的有效改變，完成對應(yīng)的操作，實現(xiàn)高精度的對機器設(shè)備進(jìn)行控制。

2.2 機械加工過程的傳感檢測技術(shù)

（1）切削過程和機床運行過程的傳感技術(shù)。切削過程傳感檢測的目的在于優(yōu)化切削過程的生產(chǎn)率、制造成本或（金屬）材料的切除率等。切削過程傳感檢測的目標(biāo)有切削過程的切削力及其變化、切削過程顫震、刀具與工件的接觸和切削時切屑的狀態(tài)及切削過程辨識等，而最重要的傳感參數(shù)有切削力、切削過程振動、切削過程聲發(fā)射、切削過程電機的功率等。對于機床的運行來講，主要的傳感檢測目標(biāo)有驅(qū)動系統(tǒng)、軸承與回轉(zhuǎn)系統(tǒng)、溫度的監(jiān)測與控制及安全性等，其傳感參數(shù)有機床的故障停機時間、被加工件的表面粗糙度和加工精度、功率、機床狀態(tài)與冷卻潤滑液的流量等。

（2）工件的過程傳感。與刀具和機床的過程監(jiān)視技術(shù)相比，工件的過程監(jiān)視是研究和應(yīng)用最早、最多的。它們多數(shù)以工件加工質(zhì)量控制為目標(biāo)工件識別和工件安裝位姿監(jiān)視要求也提到日程上來。粗略地講，工序識別是為辨識所執(zhí)行的加工工序是否是工（零）件加工要求的工序；工件識別是辨識送入機床待加工的工件或者毛坯是否是要求加工的工件或毛坯，同時還要求辨識工件安裝的位姿是否是工藝規(guī)程要求的位姿。此外，還可以利用工件識別和工件安裝監(jiān)視傳感待加工毛坯或工件的加工質(zhì)量和表面缺陷。完成這些識別與監(jiān)視將采用或開發(fā)許多傳感器，如基于TV或CCD的機器視覺傳感器、激光表面粗糙度傳感系統(tǒng)等。

3 傳感器技術(shù)發(fā)展的若干問題及發(fā)展方向

傳感器技術(shù)是實現(xiàn)自動控制、自動調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是機電一體化系統(tǒng)不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)之一，其水平高低在很大程度上影響和決定著系統(tǒng)的功能；其水平越高，系統(tǒng)的自動化程度就越高。在一套完整的機電一體化系統(tǒng)中，如果不能利用傳感檢測技術(shù)對被控對象的各項參數(shù)進(jìn)行及時準(zhǔn)確地檢測出并轉(zhuǎn)換成易于傳送和處理的信號，我們所需要的用于系統(tǒng)控制的信息就無法獲得，進(jìn)而使整個系統(tǒng)就無法正常有效的工作。

傳感器技術(shù)是實現(xiàn)機械設(shè)備自動控制、自動運行的關(guān)鍵技術(shù)，也是機電一體化系統(tǒng)中不可缺失的環(huán)節(jié)，傳感器技術(shù)的高低直接決定了機電設(shè)備的先進(jìn)性，水平越高，機電設(shè)備就越先進(jìn)，它的先進(jìn)性和應(yīng)用性主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）先進(jìn)的計算、模擬和設(shè)計方法。

（2）先進(jìn)的微機械加工技術(shù)與設(shè)備。

（3）先進(jìn)的封裝技術(shù)與設(shè)備。

（4）可靠性技術(shù)研究等方面。因此，必須加強技術(shù)研究和引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備，以提高整體水平。

傳感器技術(shù)今后的發(fā)展方向可有幾方面：

①加速開發(fā)新型敏感材料：通過微電子、光電子、生物化學(xué)、信息處理等各種學(xué)科，各種新技術(shù)的互相滲透和綜合利用，可望研制出一批基于新型敏感材料的先進(jìn)傳感器。

②向高精度發(fā)展：研制出靈敏度高、精確度高、響應(yīng)速度快、互換性好的新型傳感器以確保生產(chǎn)自動化的可靠性。

③向微型化發(fā)展：通過發(fā)展新的材料及加工技術(shù)實現(xiàn)傳感器微型化將是近十年研究的熱點。

④向微功耗及無源化發(fā)展：傳感器一般都是非電量向電量的轉(zhuǎn)化，工作時離不開電源，開發(fā)微功耗的傳感器及無源傳感器是必然的發(fā)展方向。

⑤向智能化數(shù)字化發(fā)展：隨著現(xiàn)代化的發(fā)展，傳感器的功能已突破傳統(tǒng)的功能，其輸出不再是一個單一的模擬信號（如0～10mV），而是經(jīng)過微電腦處理好后的數(shù)字信號，有點甚至帶有控制功能，即智能傳感器。

4 結(jié)語

傳感器技術(shù)是研究機電一體化系統(tǒng)中的信息傳遞問題，使系統(tǒng)中信息和能量的傳遞和轉(zhuǎn)換更加順暢，使系統(tǒng)各部分有機地結(jié)合在一起，形成完整的系統(tǒng)。傳感器技術(shù)是在機電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，隨著機電一體化技術(shù)的發(fā)展而變得越來越重要；同時傳感器技術(shù)的研究也必然促進(jìn)機電一體化的發(fā)展。從某種意義上講，機電一體化系統(tǒng)的設(shè)計，就是根據(jù)功能要求選擇了各部分后所進(jìn)行的傳感器應(yīng)用設(shè)計。傳感器的好與壞直接影響到機電一體化系統(tǒng)的控制性能，以及系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性，因此傳感器技術(shù)是機電一體化系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

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（作者單位：唐山國豐鋼鐵有限公司）