机电一体化系统中传感器与检测技术及其在发动机进气系统中的应用分析

1、 机电一体化系统中传感器与检测技术及其在发动机进气系统中的应用分析 前言随着工业4.0中国制造2025的不断推进实施，智能感知、分析、管控、决策等对传感器与检测、控制技术在机电一体化加工制造单元等中的应用提出了更高的要求，其应用也必将更为广泛，通过对传感器与机电一体化的关系进行分析，说明了传感器对通用的机电设备智能化提升改造的作用和意义，并指出了传感器技术在机电一体化未来发展中的应用前景，并进一步不探究了机电一体化系统中传感器与控制技术在汽车发动机进气系统上的应用情况。1 传感器与机电一体化的关系分析1.1 传感器的内涵及分类现代的传感器其功能是除了感知器官还增加了大脑，除能够技术的将外界信号

2、的变化转化为容易读取的信息，还具备加以分析判读决策管控的能力，例如在机电一体化的应用中，它能够将物体的温度、湿度、受压情况等进行实时的控制，从而能够为一体化的生产与发展提供科学的依据。1.2 传感器与机电一体化关系首先传感器是机电设备的主要构成要素之一，其特性感知能力是一个机电一体化系统必不可少功能，特征参数采集测量对于系统的有效运行控制起着不可或缺的作用。同时由传感器提供的特征参数也是智能制造技术发展必须依赖的知识库大数据主要来源。再就是随着在线检测成为机电一体化系统智能化要求的必备条件之一，极大推动了传感器与检测技术的迅猛发展，使其成为评价机电一体化系统水平的关键指标之一。综上可以看出传感

3、器与机电一体化的关系，其对机电一体化的运行管控水平具有十分重要的影响，也会对机电一体化的自动化、智能化提升存在一定的影响。1.3 传感器与检测技术对通用机电一体化系统向智能化提升的作用和意义近年来，传感器与检测控制技术有了长足的发展，如基于激光传感的空间定位跟踪检测技术、基于电磁超声波传感的材料厚度、基于振动传感器的故障分析检测技术、基于润滑油光谱分析的润滑及预知性设备管理技术、基于饱和环境磁传感术的快速发展，以及工业通用机电一体化系统正在向着工业4.0 标准快步推进，传感器与检测技术对通用机电一体化系统向智能制造提升起着积极的推动和技术支撑作用，其自身也正向着多学科技术高度融合、高度集成化、

4、微型化、高效化、便携化等方面发展。2 传感器与检测技术在机电一体化中的应用分析2.1 机电一体化系统中传感器对系统自身工作稳定的测量机电一体化系统设计制造中多采用传感器开展其自身工作稳定性的分析评估，已确保运行正常且有效。由于传感器的功能比较多，在具体的工作过程中可以根据实际工作的场景来选择合适的测试方式。2.2 在机电一体化系统中传感器对关重设备预知性保障技术方面的应用很多复杂的机电一体化系统中多存在着关重设备，这些关重设备故障可能会对整个系统造成不可估量的损失，故在系统设计制造时就考虑了预知性分析判别检测传感器，在设备运行过程中实时进行故障典型特征值得采集分析判读，预知性的将可能发生的故障

5、终止于萌芽状态，极大地减少了故障维修成本和损失。2.3 在机电一体化系统中传感器对产品制造质量的在线检测应用在机电一体化系统中采用传感器的主要目标与功能之一就是自动检测产品的质量，以保证产品的性能能够满足要求。目前，传感器在产品的生产加工过程中的在线检测和自主质量分析评价方面取得了巨大的进步，主要用于对产品的加工质量检测及设备精度保障能力分析反馈。2.4 在机电一体化系统中传感器对一些典型管控要素的管控应用主要体现在数控机床中传感器与检测技术的应用和传感器在智能机器人中的应用。数控加工技术上，传感器能够通过数字信号来实现对整个机电一体化设备系统进行自动化的控制，传感器通过判断数控机床的工作情况

6、，给予工作人员以相应的提示。在机器人技术中，机器人通过传感器能够有效的对外界环境中运行情况进行准确的把握与控制，能够有效的保证机器人在生产过程中的准确性，能够有效的对各种信息进行有效的处理。3 传感器与检测控制技术在汽车发动机进气系统中的应用举例3.1叶片式(或翼片式)空气流量传感器afs它是一种利用力矩平衡原理和电位器原理的机电结合式的传感器，具有可靠性高、结构简单和价格便宜的优点。叶片式空气流量传感器主要由检测部件、电位计、调整部件、进气温度传感器和接线插座等组成。电位计由带平衡重的滑臂和印刷电路板上的镀膜电阻组成，安装在空气流量传感器壳体的上部。滑臂固定在转轴上，并随转轴一起转动3.2涡

7、流式空气流量传感器涡流式空气流量传感器是根据“卡尔曼”涡流理论，利用超声波或光电信号，通过检测漩涡频率来测量空气流量的一种传感器。涡流式空气流量传感器的测量原理:在流体中放置一个柱形物体（称为涡流发器）后，在其下游的流体中，便会形成两列平行的漩涡，且左右交替出现。3.3热丝式与热膜式空气流量传感器3.3.1“热丝”式空气流量传感器结构特点热丝”式空气流量传感器的主要元件包括感知空气流量的铂金热丝电阻rh（热丝）、根据进气温度进行修正的补偿电阻rk（冷丝）、控制热丝电流并产生输出信号的控制电路板和空气流量计壳体等。3.3.2“热膜”式空气流量传感器结构特点热丝式流量计缺点是热丝容易吸附灰尘，影响

8、测量精度，需要增加自洁功能，使用寿命较短。“热模式”流量计是热丝式的改进产品。其制作方法是在氧化铝陶瓷基片上采用蒸发工艺淀积“铂”金属薄膜，然后通过光刻工艺做成梳状电阻，将电阻值调整好后，在表面再覆盖一层绝缘保护膜，并引出电极引线制成。3.3.3热丝式与热膜式空气流量传感器的测量原理热丝式与热膜式空气流量传感器是利用空气流过热丝或热膜时的冷却效应原理而工作的。铂金属热丝或热膜与其他几个电阻组成单臂电桥电路。当传感器工作时，热丝或热膜被控制电路提供的电流加热到高于进气温度100，此时电桥处于平衡状态。当发动机工作时，进气气流流过热膜时，便带走了热膜的热量，热膜变冷，其电阻值下降，于是打破了电桥的

9、平衡状态。4 传感器与检测技术发展趋势随着通用共性基础技术的不断发展，传感器与检测技术的也会不断的发展，能够实现高精度、高效率的控制技术。1. 传感器及检测技术与智能技术的融合与发展。（2）传感器与检测技术的稳定性、适用性加强。（3）微型化的发展方向。（4）传感器的可持续性发展。5 结束语目前，传感器与检测技术在机电一体化设备中得到广泛的应用，在保证机电设备稳定运行中具有十分重要的作用，能够采用传感器与检测技术能够有效的提升设备工作的效率，为提升产品加工的质量与效率带来了便利。随着现代智能制造加工技术的发展，传感器在未来的机电设备一体化的应用将会更加广泛，也能够有效的促进机电一体化的可持续发展。参考文献1 伍建林，汤红诚.机电一体化技术在采油工具测试站总体方案设计中的应用，山东工业技术，2003（2）2 葛进生.智能控制在机电一体化系统中的应用分析，矿业装备，20193 王高理.机电一体化技术在工程机械中的实践探索，现代制造技术与装备，20194 钟