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機電專業畢業論文范文
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摘要:社會發展是不斷科學化的過程,機電一體化系統已經在許多領域得到應用,且其中的科學技術不斷更新,傳感器技術作為其基本支撐技術之一也在逐漸擴大應用范圍和程度。本文中通過文獻綜述詳細說明機電一體化技術的定義,描述傳感器技術在機電一體化系統中的應用情況,并對今后的發展趨勢進行了展望,希望對傳感器技術在機電一體化系統中的快速發展有所裨益。
關鍵詞:機電一體化系統 傳感器技術 發展趨勢 自動檢測
信息電子化時代使得科學技術愈加先進,相關統計表明全球傳感器市場營業額達到200億美元以上,且年增長率達到80%,已有2萬種以上的傳感器產品品種供使用者選擇,其涉及領域包括鋼鐵、能源、交通、機械、通信等,幾乎涵蓋所有行業,我國也已將傳感器技術作為未來重點發展技術之一,因此了解其在機電一體化系統中的應用就顯得尤為必要。
1傳感器和機電一體化系統
傳感器指工程上可以直接測量、轉換輸出量值的器件,一般需要按照一定的規律完成,所轉換的量值可以是同種的,也可是別種的,可以將其作用類比為人體感覺器官及其延伸。
而機電一體化指的是將微電子技術引入到機械中,使其主功能、動力功能、信息功能和控制功能等更為先進,是機械裝置與電子裝置用相關軟件的有機融合,其涉及到的技術包括機械制造、信息處理、微電子、自動控制、人工智能等,而傳感器技術是基本支撐技術之一,其意義在于檢測系統本身及操作對象、作業環境狀態,以輔助有效控制系統運作,使其可在眾多惡劣環境下完成高效獲取信息工作,也就是說機電一體化代表著自動化技術的形成,傳感器技術水平高低則決定了自動化程度。
而社會發展的高速性,使得我們需要獲取的信息越來越多,也就需要增強信息處理能力,這也就意味著傳感器技術具有廣闊的發展前景。
2機電一體化系統中的傳感器技術
前文中提到機電一體化系統中傳感器類似于系統感覺器官,可將待測對象特征和狀態信號獲取,以一個典型的機電一體化系統為例,測量模塊是其中的重點,由傳感器、測量電路等共同組構,擔負著系統狀態和行為信息的收集工作,輸入參數為機械結構模塊性能物理參數,包括強度、位移、力矩等,輸出參數為被測量特征參數,包括電壓、電流、頻率等,整個測量模塊需展現物理參數隨時間變化的曲線,包括一些系列技術指標,如分辨率、線性范圍等。
而在實際的應用中,許多機電一體化系統無法達到設計要求,主要是受到檢測傳感技術的限制,無法同時滿足高速高效獲取信息并控制成本的要求,有待進一步研究。
3機電一體化系統中傳感器技術的應用
3.1機械加工過程的傳感檢測
技術機械加工過程中無法離開檢測工作,加工開始前需要自動檢查坯件和加工設備,以便加工工作順利展開,包括: 第一,通過檢測自動判斷、調整坯件夾持方位,對上床后裝夾是否會發生變形以及夾緊力大小進行預估; 第二是加工工作結束后需通過測量評估產品合格度,測量中需要了解工件尺寸、形狀、平面度等情況,一些特殊工件( 齒輪、螺紋)還需要測齒距、導程等,機電一體化系統要求自動進行這些測量并輸入下道工序,將其作為選用條件; 第三,加工過程中也需要通過傳感檢測技術把控加工條件,包括切削速度、扭距、振動等參數,當其進行自行檢測調整會使得加工處于最佳狀態,達到較高的合格率; 以切削過程作為詳細說明,通過傳感檢測使得生產率得到優化,切除率達到最佳,達到對機床的動態特性掌控,將其中影響精度的薄弱環節找到并進行優化,輔助加工的同時還能評估刀架結構和材料,國內常以應變式和壓電式三向切削力傳感器作為主要的工具。
3.2汽車行業的傳感器技術應用
汽車已經成為我們日常生活中不可缺少的交通工具,也有越來越多的技術運用于汽車制造中,汽車行業趨向于智能化、輕型化,而其中采用的電子控制系統無法離開傳感器技術,包括自動變速器、汽車制動防抱死系統、娛樂裝置等,這些系統使得汽車的使用越來越舒適便捷,大大的方便了我們的出行。
機電一體化以自動控制系統替代純機械式控制部件,將檢測和控制技術覆蓋整個汽車,整個過程若要完全實現,就需要高可靠度、高性能的傳感器,其要求包括: 第一,有較強的適應性,汽車可能會在極度惡劣條件下運行,需要傳感器具有密封性抵擋塵土風雨,需要很好的耐潮濕抗腐蝕性,確保汽車在惡劣環境也可正常工作; 第二是較好的抗干擾能力,傳感器通常處于汽車發動機艙中,發動機運行時面臨著高溫高壓、強烈震動、電磁波等干擾; 第三是穩定可靠,汽車的使用年限較長,頻率也較高,相關規定說明其零部件需能運行10 × 104km以上,即使沒有進行更換、調整,其技術指標也能符合運行要求; 第四是具有合適的成本,可投入大批量生產,具有較高的一致性,與自動化生產的要求相符合。
3.3數控機床上傳感器技術的應用
在機床中運用數控技術代表著采用數字信號把控機床運動加工,詳細地說是將加工信息以數字化代碼的形式記錄于程序介質,包括具移動軌跡等,輸入數控系統經過譯碼、運算后進行指令,使其發生相對運動,做出與要求高度相符的零件,用于其中的傳感器包括光電編碼器、霍爾傳感器、電壓傳感器等,作用主要在位置檢測,了解直線、角位移和相關運行狀態。
傳統的機床由于技術限制,軸傳動過位的情況很難避免,極易引發機床故障,而將光、超聲波、紅外等傳感器用于其中,可很好的檢測軸動過位情況,及時進行有效的處理,避免后續影響,解決了將人工檢測中的盲點,高效的完成了數控工作,影響了加工的精度、質量等性能指標,且長遠來看是對資源的合理化利用,節省了各項成本。
4傳感器技術的發展趨勢
傳感器技術涉及到的領域眾多,其特點在于可將非電量轉換成電量,所有的過程均符合物理定律和物質的物理特性,而隨著科學技術的進步,不斷有新材料、新技術出現,將這些與傳感器技術相結合,或者在現有的技術基礎上,不斷對傳感器技術進行優化更新都是非常重要的。
第一,研發新型敏感材料,將微電子、光電子等學科技術運用其中,提高傳感器的敏感程度,提高傳感器的性能,使其達到可以長時間連續以及短時間瞬時檢測的工作要求; 第二,新技術和新物理效應的應用,近代物理學已有造生物的感覺功能的新型傳感器得到開發,其覆蓋的行業領域也越來越多,通過新的技術和材料不僅可以研究新型傳感器,還能優化已經開始使用的傳感器,增強可使用的范圍,將其更為小型化、集成化,開發更多的功能,減少其中的消耗; 第三,高精度發展,現代社會需要靈敏度、精確度、反應速度的傳感器,一些超精度的在線檢測可達到< 0. 1μm,還可將數學模型和計算方法運用其中,降低故障率; 第四是智能化數字化發展,目前發現傳感器已可以不再輸出單一模擬信號,而是輸出微電腦處理后的數字信號,甚至可附帶控制功能,未來可以應用自動檢測系統的線上檢測控制和智能化工作。
5總結
機電一體化系統與我們的生活息息相關,決定著未來發展的情況,而傳感器技術作為其中的核心技術,在機械加工、汽車行業、數控機床方面都有重要的應用,未來必將迎來更為璀璨的發展前景,帶動社會科技化進程,為我們的生活、工作帶來更多的便利。
參考文獻
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