传感器在机电一体化系统中应用

摘 要：随着科技的发展以及施工工艺的不断完善,机电一体化在我国的发展已经摆脱了初级发展阶段水平,在机电一体化当中,传感器可谓是占了重要地位,相当于是整个系统的感觉器官,为系统的运行提供信息的获取与交流.本文基于机电设备一体化的发展特点,简单阐述了传感器的发展状况,并就其在机电一体化中的应用展开分析,旨在帮助机电一体化更好的应用传感器设施,提高工程的有效性.

关 键 词：传感器；机电一体化；应用方向

中图分类号：TP212.9文献标识码：A文章编号：1674-7712（2013）12-0000-01

传感器一般指的是将机电设备运行过程中将规律转换成各种测量的设施器件.传感器在机电设施中的应用就相当于人体的感官系统,可以看作是感官上的延伸.传感器在机电一体化中的应用主要是用于操作对象以及系统本身方面,对机电设备的操作环境进行信息的传感.随着现代化技术以及网络化、信息化的不断发展,传感器已经处于信息采集最前端的位置.作为机电一体化系统中的重要环节,传感器必须改进工作中的一些弊端,完善应用情况.

一、传感器的发展现状

(一)敏感元件的发展

传感器的作用需要用到敏感元件技术,这是一种关键的元器件,在国内外都得到了高度的重视.敏感元件在美国发展的最为领先,像是国家纳米技术,许多国家都加大了投入力度,用财力以及物力来作为发展的支撑.美国计划投资5亿美元来进行敏感元件的研究,一些欧洲国家以及日本等机电设备发展得较为领先的国家都在敏感元件的发展上加大了投入力度.

(二)半导体硅的发展

半导体硅是传感器的主要材料,但目前各国家已经进行了其他材料的研究,像是高分子、陶瓷、生物以及智能材料等一系列新型材料的应用.半导体硅作为主要材料,在研究其更为有效应用的同时,还应进行其他功能材料以及敏感型材料的开发.这样一来,不仅传感器的种类能够得到扩宽,其性能上也能够有效改善,从而更好地应用于更多的领域.

就目前传感器的发展而言,应用较多的有生物传感器、智能传感器、光纤传感器、诊断传感器、超导传感器、模糊传感器、红外探测传感器、基因传感器、智能传感器以及模糊传感器等.

二、传感器在各类机电一体化中的应用

近年来,小型汽车已经越来越多的走入了人们的生活中,汽车本身也向着轻型化、电子化与智能化方向发展.传感器在汽车领域的发展最为普遍,汽车在使用过程中需要用到的传感技术有很多,像是防滑驱动系统、防抱死系统、自动变速器系统等.

汽车设备的机电一体化需要用到传感器来实现许多功能的应用,像是娱乐装置、安全报警装置、通信装置以及驾驶装置.汽车部件的机电一体化主要是希望能够提高使用的可靠程度,这就要求传感器的高性能应用.在汽车行业中,主要有以下几种特点：

1.高可靠性与高稳定性

对于小型汽车而言,各类零部件的工作时长需要达到10*104千米以上,对于没有必要更换的零部件就不需要进行更换,因此传感器也应该具有相应的使用寿命,在稳定性方面加强研究.

2.提高抗干扰能力

汽车在运行过程中,传感器是长期处于震动状态的.传感器通常是安装在汽车的发动机的机舱里面的,需要承受住汽车在运行过程中的高温以及高压状态.汽车在运行过程中会产生较为强烈的震动,传感器的工作要求能够抵抗住发动机产生的震动,保证其内部设施能够有效作用.另外,由于汽车发电机在运作过程中会产生较强的电磁波,因此传感器还需要进行抗干扰的能力.

3.提高适应性

传感器在汽车内部安装之后,会遇到灰尘以及雨水的入侵,因此传感器应该具有很强的密封能力.并且传感器在汽车一体化设备的安装方面要独立进行安装,以此来保障其抗腐蚀能力以及耐潮湿的能力.

4.降低造价

由于汽车的普及程度已经比较高,因此传感器要想大量应用与汽车的机电一体化当中,就必须研究其构造,尽可能的保障造价降低.另外,传感器的制造最好能够进行批量生产,保障其一致性,适合汽车自动化生产的需要.

数控机床属于较为典型的机电一体化的产品,是由光、气、液、机、电共同组成的一个综合性较强的学科.数控机床在应用过程中包含了许多范围,例如信息处理、机械制造、伺服驱动以及自动控制等.传感器在数控机床的控制过程中占有重要地位,能够对数控过程进行全程的监控,保障设备运行的有效性.

对于数控机床而言,主要的工作就是要进行定位的误差检测,包括重复定位的误差以及运动位置定位的误差.传感器在数控机床一体化中,主要表现为以下几种形式：电流传感器、液位传感器、红外传感器、温度传感器、速度传感器、有光电编码传感器、感应传感器以及压力传感器等,都是对数控机床的位移（角位移与直线位移）、压力、温度以及速度来进行测量.数控机床在实际操作中常常会产生偏差的情况,传感器的使用就是为了能够尽早的发现这类状况,让机床在故障刚发生的时候就能够被有效发现并维修,保障使用的有效性.传感器能够对机床进行故障的实时监测,运用超声波、红外线等技术来进行感应.另外,传感器还能够运用压力感应技术来进行削切力的检测,若是力度低于设置的固定值,传感器感应到之后,系统会自动进行报警,保障工件不会产生松动现象,让数控操作停止走刀.

(三)在农业机电一体化中的应用

农业是国民经济的基础产业,对国民经济的发展以及人民的生活具有很大影响.像是一些农业产业较为发达的国家,都已经加大了投资的力度,运用传感器来加强农药播种等方面的技术.传感技术在农业中的应用类似于机器人系统,传感器通过视觉上的传感来进行喷药量方面的控制.随着传感技术的不断成熟,这种视觉传感技术已经在喷药方面趋于成熟.

传感技术随着不断地时间已经能够成功应用于各项机电一体化设备当中,研究人员应该加大研究力度,将传感技术朝着智能化、集成化、小型化以及无源化方向发展,让这种技术更好的应用于机电一体化当中.