余勇進(jìn)

摘 要：隨著第二次工業(yè)革命的完成，計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展并成熟，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的機(jī)電一體化系統(tǒng)得到迅猛發(fā)展。傳感器技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)的核心，本文介紹了傳感器技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的作用，并對(duì)其發(fā)展前景進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：傳感器技術(shù) 機(jī)電一體化 應(yīng)用 發(fā)展

引言

傳感器技術(shù)的發(fā)展使機(jī)電一體化系統(tǒng)更加智能，推動(dòng)了機(jī)電一體化系統(tǒng)的發(fā)展。本文對(duì)機(jī)電一體化及傳感技術(shù)做了詳盡介紹，并對(duì)我國(guó)機(jī)電一體化的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行探討，提出了利用傳感技術(shù)促進(jìn)機(jī)電一體化發(fā)展的方向。

一、傳感器技術(shù)

傳感器，顧名思義，是一種檢測(cè)機(jī)器，即將人們對(duì)外界的感知進(jìn)行傳送的機(jī)器。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC：International Electronics Committee）的定義為：“傳感器是測(cè)量系統(tǒng)中的一種前置部件，它將輸入變量轉(zhuǎn)換成可供測(cè)量的信號(hào)”。 傳感器能利用計(jì)算機(jī)技術(shù)敏感性的特點(diǎn)，獲取被測(cè)量物的信息并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)或以數(shù)據(jù)等其它方式輸出。簡(jiǎn)單的傳感器即能滿足信息的收集，處理，轉(zhuǎn)化，輸出，控制等。具體的說(shuō)，傳感器是指在測(cè)試系統(tǒng)中，對(duì)某一特定的信息有針對(duì)性檢測(cè)功能并能將信息數(shù)字化輸出滿足人們生產(chǎn)生活需要的元器件或裝置。目前傳感器主要分為兩種：物理傳感器和化學(xué)傳感器。物理傳感器是利用物理原理如電磁學(xué)，壓電效應(yīng)等原理進(jìn)行工作的裝置；化學(xué)傳感器是指利用電化學(xué)，燃燒化學(xué)等原理進(jìn)行工作的傳感裝置。傳感器的基本要求是敏感性高，數(shù)據(jù)可靠，性能穩(wěn)定，簡(jiǎn)單易操作且耐于使用。

二、機(jī)電一體化系統(tǒng)

機(jī)電一體化系統(tǒng)是運(yùn)用計(jì)算機(jī)及微電子技術(shù)將機(jī)械與電子技術(shù)結(jié)合的新型機(jī)械系統(tǒng)，即將微電子技術(shù)運(yùn)用在機(jī)械系統(tǒng)的主功能、動(dòng)力功能、信息和控制功能上，隨著我國(guó)科技的發(fā)展，我國(guó)的機(jī)電一體化系統(tǒng)正向機(jī)電光一體化方向發(fā)展。機(jī)電一體化技術(shù)的功能強(qiáng)大在于將多種現(xiàn)代信息傳遞技術(shù)綜合利用，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)最佳功能價(jià)值。機(jī)電一體化系統(tǒng)可對(duì)系統(tǒng)的各組成要素進(jìn)行信息分析處理，將復(fù)雜的信息聯(lián)系起來(lái)，在電子電路和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制下實(shí)現(xiàn)信息的有序處理和能量的智能分配。

三、機(jī)電一體化系統(tǒng)中傳感技術(shù)的應(yīng)用

傳感器技術(shù)是機(jī)電一體化系統(tǒng)發(fā)展與運(yùn)行的基石。傳感器的發(fā)明滿足了機(jī)電一體化設(shè)備對(duì)信息的敏銳感知與傳送。在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，傳感器在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的作用類似與人的感知器官與大腦，它能迅速準(zhǔn)確的感知信息并對(duì)信息作出分析處理，是機(jī)電設(shè)備中的自動(dòng)檢測(cè)裝置，大大提高了系統(tǒng)的信息處理、控制決策等功能，保證了機(jī)電一體化系統(tǒng)高水平發(fā)展的實(shí)現(xiàn)。

傳感器的發(fā)展促進(jìn)了一體化系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)程，一體化前期是利用凸輪等簡(jiǎn)單機(jī)械機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，屬于機(jī)械半自動(dòng)化，后隨著電磁學(xué)的發(fā)展，一體化機(jī)械被接電器，觸電器代替，實(shí)現(xiàn)了電氣自動(dòng)化，因此，機(jī)電一體化系統(tǒng)不僅有處理和轉(zhuǎn)化能量的功能，還有接受和轉(zhuǎn)化信息的功能。我國(guó)的機(jī)電一體化系統(tǒng)取得了巨大進(jìn)步，傳感技術(shù)在機(jī)器人用傳感器，機(jī)械加工過(guò)程的傳感檢測(cè)技術(shù)，汽車自動(dòng)控制系統(tǒng)方面已經(jīng)達(dá)到完善階段。

（一）傳感技術(shù)在汽車自動(dòng)控制系統(tǒng)方面的應(yīng)用

就汽車自動(dòng)控制系統(tǒng)中的傳感技術(shù)而言，溫度傳感器，壓力傳感器，氣敏傳感器等多種傳感器的使用，不僅保證了發(fā)動(dòng)機(jī)的正常使用，而且全面優(yōu)化了汽車功能，如汽車的人性化服務(wù)，行駛的安全性等。

（二）機(jī)器人用傳感器

機(jī)器人是科技發(fā)展的產(chǎn)物，機(jī)器人的發(fā)明明確體現(xiàn)了機(jī)電一體化系統(tǒng)在人力生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。觸覺(jué)傳感器、視覺(jué)傳感器、力覺(jué)傳感器、接近覺(jué)傳感器、超聲波傳感器和聽(tīng)覺(jué)傳感器，大大改善了機(jī)器人工作狀況，使其能夠更充分地完成復(fù)雜的工作。

（三）機(jī)械加工過(guò)程的傳感檢測(cè)技術(shù)

機(jī)械化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)機(jī)電系統(tǒng)一體化的發(fā)展，通過(guò)各種傳感與檢測(cè)手段控制加工過(guò)程來(lái)獲得高性能的機(jī)械元件是機(jī)械加工的最終目的。傳感技術(shù)可以避免人為誤差的出現(xiàn)，避免了人工處理數(shù)據(jù)的繁瑣性，使測(cè)量領(lǐng)域更可靠高效。

四、傳感技術(shù)自機(jī)電一體化系統(tǒng)前景展望

機(jī)電一體化使機(jī)械系統(tǒng)操作更為便捷， 從人們的日常生活到軍事領(lǐng)域， 機(jī)電一體化技術(shù)涉及領(lǐng)域眾多，我國(guó)對(duì)傳感器的研究主要體現(xiàn)在對(duì)傳感器材料及性能的研究與改進(jìn)。在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的發(fā)展主要表現(xiàn)在科技前沿領(lǐng)域的發(fā)展。

（一）光纖傳感器

機(jī)電一體化系統(tǒng)從機(jī)電一體化向著機(jī)電光一體化方向發(fā)展，傳感器有著巨大貢獻(xiàn)。近年來(lái)，我國(guó)的機(jī)械系統(tǒng)發(fā)展逐漸延伸到高壓高寒領(lǐng)域，如深海蛟龍?zhí)枺呖招l(wèi)星的發(fā)射等，因此對(duì)機(jī)械系統(tǒng)性能的要求較高，這就要求傳感技術(shù)有更好的敏感性，精確性，對(duì)惡劣環(huán)境的適應(yīng)性及智能性。在這一過(guò)程中，光纖傳感器受到人們關(guān)注。光纖穩(wěn)定性強(qiáng)，對(duì)外界物理及化學(xué)干擾抵抗性強(qiáng)。此外，光纖徑細(xì)、質(zhì)軟、重量輕，性價(jià)比高；絕緣、無(wú)感應(yīng)的電氣性能；耐水、耐高溫、耐腐蝕的化學(xué)性能等，它能夠在人環(huán)境惡劣的地區(qū)工作，傳送信息，因此，在機(jī)電一體化系統(tǒng)中可應(yīng)用于鐵路監(jiān)控、火箭推進(jìn)系統(tǒng)以及油井檢測(cè)等方面。

（二）傳感器在航空航天領(lǐng)域的發(fā)展

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的發(fā)展，我國(guó)在航空航天領(lǐng)域的發(fā)展逐漸位居世界前列。在此領(lǐng)域，需要復(fù)雜的數(shù)字化技術(shù)，此外，航天領(lǐng)域環(huán)境惡劣，機(jī)電一體化系統(tǒng)需要面臨高溫高壓，因此，傳感器主要運(yùn)用在飛行器信息檢測(cè)與傳遞方面。運(yùn)用在航空航天方面的傳感器主要是微電系統(tǒng)傳感器。微電系統(tǒng)傳感器的發(fā)展使微型衛(wèi)星，納衛(wèi)星等微小衛(wèi)星的研究成為可能。此外，微電系統(tǒng)傳感器有以下發(fā)展前景①可用于獲取航空裝備表征可測(cè)量參數(shù)，實(shí)現(xiàn)飛行器的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)②判斷各系統(tǒng)間工作的協(xié)調(diào)性，設(shè)計(jì)合理的方案③檢測(cè)飛行器內(nèi)部的環(huán)境狀況，為飛行員提供適合的工作條件，確保飛行員的生命安全。

（三）網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器

智能傳感器不僅可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，并可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的接口與外界實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，具有自動(dòng)檢測(cè)修正和保護(hù)功能，更加自動(dòng)化與智能化。網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器半導(dǎo)體硅電子技術(shù)為核心。在人們的日常生活中網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器主要應(yīng)用在汽車方面。汽車車體空間有一定的限制，不可能為了提高汽車性能無(wú)限的加大汽車空間，網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器以硅電子技術(shù)為核心，將多個(gè)傳感器集中在一張芯片上，主要有硅壓力傳感器，靈敏性好，精確度高并且降低了使用空間。此外，網(wǎng)絡(luò)智能傳感器還應(yīng)用在車內(nèi)微型空調(diào)，自動(dòng)雨刷等方面。

五、如何促進(jìn)我國(guó)傳感器技術(shù)的發(fā)展

在計(jì)算機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，一個(gè)國(guó)家對(duì)傳感器技術(shù)的應(yīng)用程度成為衡量一個(gè)國(guó)家的信息化水平，體現(xiàn)一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的重要標(biāo)志。 我國(guó)的傳感器發(fā)展起步較晚，與科技發(fā)達(dá)國(guó)家英美日等有一定差距，要想飛躍式發(fā)展，就應(yīng)聚集完善產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)，發(fā)揮龍頭企業(yè)帶動(dòng)和領(lǐng)軍人才的引領(lǐng)作用，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)交流，促進(jìn)多技術(shù)融合及協(xié)同發(fā)展。加大科技創(chuàng)新力度。

結(jié)論

從上文看出，機(jī)電一體化系統(tǒng)是促進(jìn)我國(guó)科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展的的必由之路，不僅推動(dòng)了機(jī)械化產(chǎn)業(yè)的更新?lián)Q代，還促進(jìn)了航空航天等新興領(lǐng)域的發(fā)展。傳感器是機(jī)電一體化系統(tǒng)發(fā)展的基石，要想實(shí)現(xiàn)我國(guó)機(jī)電一團(tuán)領(lǐng)域的突破與創(chuàng)新，就必須加大對(duì)傳感器的科研力度 ，利用新的科技條件研發(fā)新的傳感器，使傳感器具有更好的敏銳性，精確性。

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