传感器技术在机械电子中的应用研究

传感器技术在机械电子中的应用研究

李祥龙,王晓斌,安建鹏,赵平,宋辉

兰州工业学院 甘肃兰州 73000

摘要：现代工业生产体系中，传感器技术应用广泛应用于各个方面，为提升工业生产效率，提升管理水平，推动生产管理朝向智能化方向发展起到积极促进作用。机械电子产业发展中，传感器技术的应用，对推动产业发展具有积极的促进作用。本文在明确传感器技术应用优势基础上，分析在多个机械电子行业的应用形式，尝试分析传感器技术的基本应用要求，以此为机械电子行业发展起到应有的推动作用。

关键词：传感器技术；机械电子；应用要求

传感器技术是基于特定信息检测要求，将所处环境的微小变化转成电信号或其他信息形式，通过信息输出、存储和处理，为生产控制提供精准参照依据的技术。机械电子属于综合性技术，将传感器技术应用于机械电子设备和运行体系的各个组成部分，能够实现对相关信息的可视化表达，提升加工精准度和智能化控制水平。在未来发展中，随着传感器技术的优化创新，在机械电子领域中的应用范围将会更加广泛。

1、传感器技术应用优势

传感器技术最早出现于20世纪80年代，随着相关技术的不断成熟，实践应用范围不断拓展，当前细分类型已经超过2万种，广泛应用于工业生产和工程控制等领域。我国在传感器开发和生产技术上，已经取得较为明显的突破，但是在高端技术层面，与发达国家依然有较为明显的差距。在机械电子产业发展中，传感器技术应用主要覆盖机械自动化、工业过程控制、电磁学、辐射测量等方面。通过传感器技术的高水平应用，能够推动机械电子产业朝向自动化、智能化、高可靠性方向发展，实现机械电子生产和工程技术的高水平突破，为我国机械电子产业创新发展起到积极促进作用。

2、传感器技术在机械电子中的具体应用

2.1 在数控机床中的应用

数控机床是机械电子产业的典型代表，是现代工业生产的基础。数控机床本身具有加工效率高、自动化水平高、控制精度高等方面特征，但是在生产过程中，由于模具和工件之间的相互作用，会出现不同程度的位移和热量，不仅会对工件加工精度产生影响，还会早还曾机床运行安全受到影响[1]。将传感器技术应用数控机床中，能够实现对关键信息点部件位移、温度等信息的自动采集，并将结果传输至控制系统，通过数据分析处理，根据机床运行要求和运行状态，对模具和工件运行轨迹进行调整，有效控制误差精度，提升加工水平。通过增设温度传感器设备，还能够热量达到一定极限值时发出报警信号，避免工件出现高温变形，避免出现模具损耗等现象，有效提升机床设备运行可靠性。

2.2 在汽车控制系统中的应用

当前各种汽车自动驾驶研究和应用水平不断提升背景下，传感器技术在汽车控制系统中的应用水平也不断提升。在发动机控制系统、车身控制系统、车外环境监测系统中，布设温度、压力、位置和流量传感器设备，精准采集各个工作单元的运行数据，并传输ECU系统后，能够通过反馈信息的处理，有效调整对应单元的运行状态，确保汽车运行状态达到最优化状态。以此不仅能够确保汽车保持稳定运行状态，达到良好的节能效果，还能够提升行驶安全性、稳定性，为驾驶员和乘客提供舒适的行车环境。

2.3 在煤矿生产中的应用

煤炭在我国能源供给中占比最高，在国民经济稳定发展中起着不可替代的作用。当前煤矿生产作业中，传感器技术已经有较为广泛的应用，有效促进作业效率提升。例如在采煤机作业中，可以实现对采煤层环境的全面监测，结合智能化技术进行数据分析，不仅能够有效预防安全事故发生，还能够自动规划采煤工作路线，提升作业效率。通过传感器技术的应用，还能够结合可视化监控系统的应用，实现远程控制作业，为采煤作业方式优化起到良好的推动作用。在煤矿采空区处理中，通过传感器技术的应用，能够精准评估待处理区域地质状况，制定更为安全、高效的处理方案，提升煤矿作业安全水平。

2.4 在农业发展中的应用

当前农业机械化水平不断提升背景下，传感器设备已经成为农业机械电子控制系统的基本元器件类型。在农业微灌作业系统中，通过末端的传感器设备，采集温度、湿度、水分含量等参数，能够实现对作物生产环境的有效监测，自动控制灌溉设施运行状态，提升水资源利用水平。在农业耕作机械设备中，通过传感器技术的应用，能够实现部分设备的自动化运行，更好的提升作业效率，降低人力资源成本，为农业经济发展起到积极促进作用。在部分水果产业较为发达的地区，基于传感器和智能化技术的自动采摘设备，已经得以广泛应用，能够更好的提升作业效率和经济效益水平。

2.5 在物流产业发展中的应用

基于传感器技术的自动分拣和仓储货物管理设备，在智能物流作业体系中，同样能够得以有效应用。具有环境信息采集和识别能力的机器人设备，能够在系统统一指挥协调下，向所有设备发出精准指令，机器人设备则能够根据指令选择最优化路线，实现自动化分拣和仓储管理[2]。利用传感器技术，还能够有效采集物流设备中机电系统的运行状态，实现对设备信息的交互和运行管理，确保生产作业安全，为仓储安全管理奠定良好基础。

2.6 在化工产业中的应用

化工产业传统控制体系中，主要是以PLC自动控制技术为主，系统覆盖不足、性能也不够完善，难以满足化工生产精度控制和安全管理要求。结合传感器技术的DCS控制系统，能够通过容错技术、故障自诊断和自动处理技术，提升化工机械电子设备监测水平，在生产设备出现运行故障时，及时切断部分生产作业流程，其他流程则能够保持正常运行状态，确保系统生产稳定性。通过传感器技术的应用，还能够实现对部分危险生产作业区的自动化监测，及时将设备运行信息传输至管理中台，避免人工监测模式中存在安全隐患，有效提升化工企业生产安全水平。

3、传感器技术在机械电子中的应用要求

3.1 优化传感器技术应用方式

将传感器技术应用于多个产业机械电子系统中，具有信息数据采集精准、全面，系统运行效率高等方面优势，达到良好的节能降耗效果。但是在实际应用中，传感器设备类型较为复杂，不同的组合应用方式，所能够达到的效果也有所差异。因此在机械电子系统设计中，应当做好系统设计优化，选择合适的传感器设备，并与中台实现有效对接。通过传感器技术与人工智能技术的结合应用，更好的提升机械电子控制智能化水平，为生产管理系统优化起到良好的促进作用。

3.2 提升传感器国产化水平

传感器技术在机械电子中的应用，虽然具有多方面优势，但是我国在传感器设计、生产和专利等方面，与发达国家依然有较大差距。传感器技术的应用，涉及多方面信息数据采集传输，由此也带来较为显著的安全问题[3]。机械电子产业中，诸多方面都涉及企业、国家安全，在系统设计不当时，不可避免会造成数据泄露问题。因此传感器产业发展中，还应当加大人力资源和资金投入力度，提升传感器技术研发水平，为机械电子等产业发展奠定坚实的技术和硬件设施基础。

4、结束语

将传感器技术广泛应用于机械电子产业，能够推动生产系统朝向自动化、智能化方向发展，节约大量的人力物力，实现机械电子设备与物联网等系统的有机融合，实现高效的远程控制。因此在机械电子系统设计和更新中，要能够适应技术发展要求，选择合适的传感器技术，推动机械电子系统运行水平不断提升。

参考文献

[1]田睿.传感器技术在机械电子中的应用探析[J].科技资讯,2022,20(06):28-30.

[2]赵坤.传感器技术在机械电子中的应用探讨[J].大众标准化,2019(12):19+21.

[3]肖江村.传感器技术在机械电子行业的应用浅谈[J].山东工业技术,2019(09):132.