機(jī)電自動(dòng)化控制中傳感器應(yīng)用
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摘要：隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制的深層次發(fā)展，社會(huì)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型也持續(xù)深入推進(jìn)，為實(shí)現(xiàn)我國(guó)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)快速穩(wěn)步發(fā)展注入了一股強(qiáng)有力支撐動(dòng)力。在工業(yè)體系中，機(jī)電的自動(dòng)化控制是重要的組成部分之一，而傳感器技術(shù)應(yīng)用水平的高低也同樣具有重要的作用，其直接決定了機(jī)電自動(dòng)化控制效率和質(zhì)量。所以，對(duì)傳感器技術(shù)予以深入分析，加快對(duì)其研究力度，也具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。文章從多個(gè)視角出發(fā)，對(duì)機(jī)電領(lǐng)域的傳感技術(shù)進(jìn)行了拓展分析，以供參考。
關(guān)鍵詞：機(jī)電自動(dòng)化；傳感器技術(shù)；控制
0引言
機(jī)電自動(dòng)化控制系統(tǒng)引入于我國(guó)工業(yè)體系中，對(duì)于完善我國(guó)工業(yè)體系，加快我國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展進(jìn)程，發(fā)揮著顯著的作用。其中，針對(duì)于機(jī)電自動(dòng)化控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其需要借助于傳感器技術(shù)來(lái)采集機(jī)電設(shè)備工作數(shù)據(jù)，并深入分析采集的數(shù)據(jù)信息，以此來(lái)推進(jìn)自動(dòng)化控制效果進(jìn)一步優(yōu)化和提升，使得機(jī)電設(shè)備高效投入于生產(chǎn)工作中。此外，在機(jī)電自動(dòng)化控制中，傳感器技術(shù)也會(huì)在逐漸應(yīng)用中趨向于成熟和完善，這也對(duì)促進(jìn)機(jī)電自動(dòng)化控制的發(fā)展產(chǎn)生顯著的推進(jìn)作用。兩者相互促進(jìn)，彼此成就，共同發(fā)展。
1傳感器技術(shù)
傳感器作為一種監(jiān)測(cè)裝置，主要用來(lái)測(cè)量獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，并將實(shí)際的數(shù)據(jù)信息以電信號(hào)的方式傳輸?shù)脚鋫涞挠?jì)算機(jī)體系中去，實(shí)現(xiàn)更加高效的數(shù)據(jù)傳輸效率，進(jìn)一步提高了傳統(tǒng)機(jī)電裝置的控制力度。在信息化進(jìn)程逐步推進(jìn)的今天，越來(lái)越多的科學(xué)技術(shù)被應(yīng)用于各行各業(yè)，傳感技術(shù)也不例外，實(shí)現(xiàn)了機(jī)電自動(dòng)化控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，有效地改善了機(jī)電自動(dòng)化裝置的同時(shí)，也能夠推進(jìn)相關(guān)機(jī)電自動(dòng)化工作高質(zhì)量開(kāi)展和實(shí)施，保證整個(gè)機(jī)電設(shè)備能夠安全、有序地進(jìn)行工作，使其滿(mǎn)足相關(guān)工作要求。此外，傳感技術(shù)的廣泛應(yīng)用與我國(guó)未來(lái)機(jī)電控制體系的發(fā)展前景不謀而合，直接作用于機(jī)電專(zhuān)業(yè)。因此，就目前來(lái)說(shuō)，傳感器技術(shù)正朝著高效、健康方向發(fā)展，同時(shí)也有效地滲透于其他領(lǐng)域，例如，通過(guò)建立起計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)的融合發(fā)展機(jī)制，能夠有效地推進(jìn)自動(dòng)化控制技術(shù)的完善。目前我國(guó)也將開(kāi)發(fā)和研究傳感器技術(shù)提上日程，并且在現(xiàn)階段已經(jīng)取得了顯著的發(fā)展成效，這也使得傳感器的職能被進(jìn)一步拓寬，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)處理工藝的優(yōu)化，使得傳感技術(shù)能夠廣泛的應(yīng)用于各行各業(yè)。除此之外，集成化、智能化也是傳感器今后發(fā)展的重點(diǎn)趨勢(shì)，通過(guò)對(duì)傳感技術(shù)的不斷優(yōu)化，使得傳統(tǒng)的機(jī)電自動(dòng)化控制實(shí)現(xiàn)了由簡(jiǎn)單向復(fù)雜化的轉(zhuǎn)變，能夠有效地解決工作中面臨的重點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)我國(guó)整個(gè)工業(yè)體系的健康穩(wěn)定發(fā)展。
2傳感器技術(shù)在機(jī)電自動(dòng)化控制中的應(yīng)用
在工業(yè)領(lǐng)域，傳感器主要是通過(guò)測(cè)試一些機(jī)器、機(jī)床的震動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的流水線檢測(cè)，從而獲得其工作運(yùn)轉(zhuǎn)的狀況；對(duì)于一些精確度要求嚴(yán)格的工業(yè)加工來(lái)說(shuō)，也少不了傳感器技術(shù)的應(yīng)用，其可以實(shí)現(xiàn)微小部件的精密度測(cè)量，滿(mǎn)足工業(yè)要求；在一些重要材料的磨削、切割過(guò)程中，傳感器技術(shù)的應(yīng)用能夠更加精準(zhǔn)的感知工具和切割件之間的距離和加工情況，有效地避免了由于檢測(cè)不到位而造成加工件發(fā)生脆性變形的情況發(fā)生，此外，在一定程度上還可以避免卷刀和工具發(fā)生灼燒變形的情況，增加了加工件的精確度。除此之外，光傳感器技術(shù)也是機(jī)電體系中的一項(xiàng)常用技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)車(chē)床中的潤(rùn)滑油和耗油量液面，滿(mǎn)足自動(dòng)化檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)。而且在產(chǎn)品入廠之后，還可以利用傳感器技術(shù)檢測(cè)產(chǎn)品的質(zhì)量。因此總結(jié)說(shuō)明，在工業(yè)加工領(lǐng)域的方方面面都少不了傳感器技術(shù)的應(yīng)用。
2.1壓力傳感器的應(yīng)用
內(nèi)燃機(jī)作為一種較為普遍的動(dòng)力裝置，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，而壓力傳感器使內(nèi)燃機(jī)中應(yīng)用的較為普遍的一種傳感器，壓力傳感器的做要作用在于能夠檢測(cè)氣囊的貯氣壓力、傳動(dòng)系統(tǒng)的流體壓力、注入燃料壓力以及內(nèi)燃機(jī)技機(jī)油壓力等。目前存在多種形式的內(nèi)燃?xì)鈮毫鞲衅?，主要有電容式、壓阻式、差?dòng)變壓器式等壓力傳感器。在實(shí)際的應(yīng)用中，不同的壓力傳感器有不同的特點(diǎn)以及使用特性，如電容壓力傳感器主要應(yīng)用于負(fù)壓，液壓氣壓的檢測(cè)，檢測(cè)的范圍在二十千帕到一百千帕之間，電容式壓力傳感器的主要優(yōu)勢(shì)在于能夠輸入較高的能量，同時(shí)擁有較好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。而壓阻式壓力傳感器，在實(shí)際的使用中需要考慮溫度因素，溫度對(duì)該傳感器的精度具有較大的影響，因此，在實(shí)際的使用中需要另外設(shè)置溫度補(bǔ)償電路，以提高傳感器的精度，但是該傳感器在大批量生產(chǎn)中具有很大的優(yōu)勢(shì)。差動(dòng)變壓器式壓力傳感器有著較大的檢測(cè)范圍，同時(shí)能夠支持?jǐn)?shù)字信號(hào)的輸出，但是在實(shí)際的使用中容易受電磁干擾，因此在實(shí)際的使用中需要重視排除干擾因素，保證傳感器的精度。
2.2流量傳感器
內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行的效率與空燃比啟動(dòng)點(diǎn)火時(shí)間等具有緊密的聯(lián)系，為了進(jìn)一步提升內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行效率，需要在內(nèi)燃機(jī)設(shè)置流量傳感器，對(duì)內(nèi)燃機(jī)的空氣流量以及燃料流量進(jìn)行測(cè)量?，F(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)需要對(duì)燃油噴射量進(jìn)行精確的控制，而想要實(shí)現(xiàn)燃油噴射機(jī)械控制的重要前提，就是要了解內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣量，通過(guò)應(yīng)用空氣流量傳感器能夠較為準(zhǔn)確地感知。空氣流量的大小傳感器將檢測(cè)所獲得的電信號(hào)反饋到內(nèi)燃?xì)獾碾娮涌刂茊卧?。空氣流量傳感器所提供的測(cè)量數(shù)據(jù)，能夠幫助內(nèi)燃機(jī)控制系統(tǒng)更好的控制燃燒條件，保證空燃比的科學(xué)性，目前空氣流量傳感器主要有旋轉(zhuǎn)葉片式、卡門(mén)渦旋式、熱線式、熱模式四種類(lèi)型。從空氣流量傳感器的技術(shù)指標(biāo)上來(lái)看，需要保證能夠在零下40攝氏度到零上120攝氏度的環(huán)境下正常工作，檢測(cè)的精度誤差需要控制在1%以?xún)?nèi)。
2.3節(jié)氣門(mén)位置傳感器
通過(guò)在內(nèi)燃機(jī)中設(shè)置節(jié)氣門(mén)位置傳感器，可以實(shí)現(xiàn)將節(jié)氣門(mén)的開(kāi)度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，相關(guān)的電信號(hào)能夠反饋給內(nèi)燃機(jī)的電子控制單元，從而較為準(zhǔn)確地獲得，內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷大小數(shù)據(jù)以及加減速數(shù)據(jù)。目前電阻式節(jié)氣門(mén)位置傳感器是內(nèi)燃機(jī)中比較常見(jiàn)的一種節(jié)氣門(mén)傳感器，該傳感器從結(jié)構(gòu)上來(lái)看主要分為線型，變位器以及怠速觸點(diǎn)兩部分構(gòu)成。該傳感器在通電使用的過(guò)程中，現(xiàn)行電位器的觸點(diǎn)會(huì)沿電阻器滑動(dòng)，根據(jù)滑動(dòng)產(chǎn)生的電阻能夠獲得變化的電壓信號(hào)，根據(jù)相關(guān)的電壓信號(hào)。就能分析出節(jié)氣門(mén)的開(kāi)度以及開(kāi)度變化情況，根據(jù)這一數(shù)值來(lái)判斷內(nèi)燃機(jī)的工況，進(jìn)一步提升發(fā)動(dòng)機(jī)控制的精度以及效果。
2.4溫度傳感器
傳感器技術(shù)在進(jìn)行溫度測(cè)量的過(guò)程中，主要依靠?jī)煞N測(cè)量手段：①接觸式溫度測(cè)量手段；②非接觸式溫度測(cè)量手段。傳感器接觸式溫度測(cè)量主要是通過(guò)與被測(cè)對(duì)象直接接觸，利用兩者之間的熱傳遞來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的測(cè)量。在此期間，當(dāng)傳感器的顯示溫度與測(cè)量物體的實(shí)際溫度趨于一致時(shí)，我們就可將傳感器顯示出來(lái)的溫度看作是被測(cè)物體的實(shí)際溫度，這種溫度測(cè)量方法，因?yàn)槠涫褂闷饋?lái)簡(jiǎn)單易行、價(jià)格低廉而廣受應(yīng)用。但是，這種測(cè)量方式獲得的溫度與實(shí)際溫度數(shù)值存在一定的誤差，由于在熱傳遞的過(guò)程中，傳感器中的熱敏元件會(huì)吸收一部分的熱量，導(dǎo)致測(cè)量溫度要比實(shí)際溫度普遍偏低，且如果被測(cè)物體具有高溫、毒害的情況時(shí)，還會(huì)造成傳感器零件的損壞，在一定程度上限制了傳感器零件的應(yīng)用范圍。而傳感器的非接觸式溫度測(cè)量則是利用傳感器與被測(cè)物體之間的熱輻射現(xiàn)象來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量的，其基本原理是通過(guò)測(cè)量物體輻射能量，并將輻射能量轉(zhuǎn)化為電磁波信號(hào)，以此為依據(jù)進(jìn)行溫度分析和讀取，由于傳感器與被測(cè)物體之間并無(wú)接觸，所以不會(huì)出現(xiàn)熱量被吸收的現(xiàn)象，極大的保證了測(cè)量物體溫度的真實(shí)性和可靠性，并且拓寬了傳感器技術(shù)的應(yīng)用范圍。但是這項(xiàng)技術(shù)使用起來(lái)較為繁瑣，對(duì)測(cè)量人員的要求較高，不能實(shí)現(xiàn)普遍的應(yīng)用。
3機(jī)電自動(dòng)化控制中傳感器技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向
3.1傳感器將更具集成化與智能化
我國(guó)智能系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用已經(jīng)擁有了良好的環(huán)境，而信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用又進(jìn)一步推動(dòng)了智能系統(tǒng)的發(fā)展，在這樣的背景下，傳統(tǒng)傳感器技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀不足也得到相應(yīng)的體現(xiàn)，導(dǎo)致其難以滿(mǎn)足信息時(shí)代的發(fā)展要求，無(wú)法契合傳感器技術(shù)智能化標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)此，推進(jìn)其向智能化、集成化方向發(fā)展，是未來(lái)我國(guó)傳感器技術(shù)的主要發(fā)展方向。例如，在機(jī)電自動(dòng)化控制系統(tǒng)中應(yīng)用高度集成化、智能化的觸感器，可以推進(jìn)機(jī)電自動(dòng)化控制系統(tǒng)的智能化程度進(jìn)一步提升，同時(shí)基于傳感器更具集成化特點(diǎn)，相應(yīng)功能也更趨于完善和豐富，這也使得傳感器技術(shù)的適用范圍被進(jìn)一步拓寬，使得傳感器技術(shù)的信號(hào)監(jiān)測(cè)也更趨于多元化，有助于推進(jìn)傳感器技術(shù)工作效率和工作質(zhì)量進(jìn)一步提升。
3.2傳感器中新材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用
在我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域中，任何新材料的應(yīng)用，都會(huì)在不同程度上對(duì)傳感器技術(shù)的發(fā)展起到一定的推動(dòng)作用。其通過(guò)決定傳感器的質(zhì)量來(lái)影響實(shí)際工作的效率。所以加強(qiáng)對(duì)傳感器材料的創(chuàng)新研發(fā)和優(yōu)化，對(duì)于傳感器技術(shù)的發(fā)展來(lái)說(shuō)具有重要的影響作用。此外，傳感器的傳輸效率會(huì)極大程度上影響到最終的監(jiān)測(cè)效果，對(duì)于企業(yè)而言，在對(duì)傳感器進(jìn)行選擇的過(guò)程中，要始終堅(jiān)持將傳感器材料的效率作為我們選擇的主要依據(jù)。所以，為了實(shí)現(xiàn)傳感器技術(shù)的廣泛應(yīng)用，不斷地提高其應(yīng)用水平，我們必須將傳導(dǎo)材料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用作為未來(lái)傳感技術(shù)發(fā)展過(guò)程中的重點(diǎn)研究方向。還需要綜合地分析和考慮傳感器材料的成本支出和材料可利用率。此外，隨著我國(guó)對(duì)傳導(dǎo)材料研究的不斷深入，智能超傳導(dǎo)的材料也越來(lái)越多的應(yīng)用到傳感器中去，使得傳感器能夠及時(shí)感知外界條件的變化，做出更加科學(xué)合理的判斷，實(shí)現(xiàn)我國(guó)傳導(dǎo)器技術(shù)的智能化發(fā)展。
4結(jié)束語(yǔ)
綜上，針對(duì)于機(jī)電自動(dòng)化控制技術(shù)來(lái)說(shuō)，其在我國(guó)社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域中都有著較為顯著的應(yīng)用價(jià)值，而傳感器技術(shù)水平會(huì)對(duì)機(jī)電自動(dòng)化控制的質(zhì)量和效率產(chǎn)生決定性影響，所以，加快傳感器技術(shù)的研究進(jìn)程，也具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，其能夠滿(mǎn)足工業(yè)發(fā)展和加工過(guò)程中的精確度要求，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的處理效果，在進(jìn)一步解放生產(chǎn)力的同時(shí)，還能保證產(chǎn)品價(jià)格的質(zhì)量和效率，因此，在未來(lái)的工業(yè)體系中具有廣泛的發(fā)展空間。
作者:魏俊 欒玖華 單位:江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院泰州機(jī)電分院
