机电一体化技术定义汇总十篇

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在电力系统中，线路整定是一项复杂的系统工程，它涉及到各个元件之间的保护和协调配合。随着近年来电网规模的不断扩大，线路布置的日益复杂，电力系统线路保护和整定计算也显得越来越繁琐。通过近年来的不断深入研究，线路整定计算自动化程度有了巨大的变化和有效的提高，但是还未曾全面良好的从整定计算人员的复杂计算工作中脱离出来。因此，目前的线路保护和整定计算还是一项复杂的继电保护工作，在工作中具有着工作环境复杂，程序较多，考虑到的因素多和耗费时间长的特点。

一、线路整定计算一体化结构

继电保护在电力系统中有着重要的作用与意义。在电力系统中，线路由于受到自然地、人为的或者设备自身故障等因素造成的某处发生故障，这就需要继电保护装置能够快速及时的运行，并针对这些故障采取隔离、切除、警告的措施来保持配电系统的连续性、可靠性和稳定性，同时能够保证工作人员人身安全、设备安全等。电力线路继电保护整定计算是最为复杂和繁琐的整定计算工作之一，在这项工作之中首先要考虑工程项目周围环境因素、工作程序影响和时间的开销问题。因此在这个过程中就需要广大工作人员不断采用新的科学技术手段去分析和整合，从而减轻工作人员的工作压力和负担，提高工作效率。

二、保护整定计算中存在问题

在一般的线路整定计算过程中，整定计算具有着定制计算偏重于灵敏性，对用户变电所线路选择难以保证输电要求和选择重合闸的质量无法保证的缺陷，这些不完善的设备和缺陷主要表现在以下几个方面：

1、先进技术应用的不够合理

没有实现线路保护整定计算全过程的自动化。目前的线路保护整定计算软件通常只完成了线路零序电流保护、相间距离保护和接地距离保护的整定计算。线路保护装置中其他整定项目的整定，如启动量、控制字等，仍然需要用户通过一定的计算工具完成；整定计算软件的整定结果仍然需要用户手工输入到定值通知单中；通知单已经执行的线路保护新定值仍然需要用户手工录入到线路保护整定计算软件中，作为保护的当前运行定值。这种工作模式需要用户进行大量的手工转换工作，加重了整定计算人员的工作负担。

2、计算方式方面

在零序电流保护、相间距离保护、接地距离保护的整定中，没有考虑实际线路保护装置中这些保护的配置情况。随着微机保护的发展和国外保护的引进，许多线路保护装置都配置了两段式零序保护、反时限零序保护、四段式距离保护等比较特殊的保护。为了提高整定计算工作的效率，提高整定计算结果的正确性和合理性，有必要研制新的线路保护整定计算软件，实现线路保护整定计算全过程的自动化，从根本上将整定计算人员从繁杂的计算工作中解放出来。

三、线路保护整定计算一体化系统结构

线路保护整定计算一体化系统整体结构线路保护整定计算一体化系统由4个子系统构成。系统管理子系统实现电力系统一、二次参数的建立和管理功能。阶段式保护整定计算子系统实现面向线路保护装置的零序电流保护、相间距离保护和接地距离保护的整定计算功能。保护装置整定计算子系统实现所有线路保护装置各个整定项目的整定计算功能。定值通知单管理子系统实现所有线路保护装置定值通知单的管理功能。

一套系统化的线路保护装置通常都是采用多种不同的工作原理构成的保护系统和保护装置，而在线路整定保护一体化系统结构中，所需要的整定计算方法和方式都是通过阶段性保护来完善和控制的。在这种保护系统中，是由于上下两级之间存在着配合和整定复杂的状态，这也就造成了保护之间相互复杂和反复强调的曲面。在目前的高频保护系统中，具有着一套系统化的计算管理模式，只要在电网系统中满足运行变化的限度，便可以进行系统、精确和高效的计算方式。

四、线路保护整定计算的扩展性

随着近年来科学技术的飞速发展，微机技术、信息技术、数字技术和电子技术广泛的应用在电力系统中，这就促使各种新型号、新结构和新材料的线路保护装置的不断推出和迅速发展，为电力系统的安全可靠发展提供了必然依据，也为电力系统整定计算质量的提高指明了发展方向。新的线路保护装置与已有保护装置相比，无论是整定项目的数目内容，还是基本整定原则之中都存在较大差别。因此，每增加一种新装置都必须针对该装置定义其包含的数据内容编制其对应的整定计算代码，才能够在整定计算系统中对该装置进行数据管理和整定计算。但是如果每新增一种保护装置都必须对整个整定计算系统的代码进行修改和编译，则程序维护的工作量非常大，既要灵活添加各种新增保护装置，又要减小程序维护的工作量最理想的解决方案，就是实现新增保护装置的插件式升级为了实现新增保护装置的插件式升级。在线路保护整定计算一体化系统中采用了建立统一的保护装置数学模型和统一的保护装置接口函数的方法。

五、整定原则

1、阶段式保护整定计算原则

阶段式保护主要指零序电流保护、相间距离保护和接地距离保护。阶段式保护的上、下级保护间存在相互的配合关系，其整定计算比较复杂需要较多的人工干预。通常，阶段式保护的整定计算单独进行不与线路保护装置同时进行。但是在实际电力系统中，不同的线路保护装置配置的阶段式保护的段数性质，投退情况都不相同，在完全不考虑保护装置实际情况的阶段式保护整定是不正确不合理的。

2、数据结构整定计算原则

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中图分类号：X773 文章编号：1009-2374（2016）16-0085-03 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.16.041

1 项目背景

定州电厂一期烟气脱硫工程由川崎公司供货。采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺，吸收塔设置三层喷淋层，并设置增压风机及GGH。两套脱硫装置可处理#1、#2两台炉的全部烟气。原设计按照FGD入口SO2浓度为1576mg/Nm3（标态、干基、6%氧）时，脱硫效率95%设计。目前，定州电厂实际来煤与设计煤质较为接近，实测#1、#2机组FGD出口SO2浓度分别为51mg/Nm3及76mg/Nm3。因此，定州电厂目前的脱硫设施可达到95%的脱硫设计效率，但尚不满足国华电力集团的绿色发电低于35mg/Nm3的SO2排放标准要求。

为贯彻神华集团提出的“1245”能源发展战略，国华公司于2015年02月《国华电力高品质绿色发电计划》（2015版国华电环[2015]1号），对2015年的绿色发电改造做出了具体的部署和要求，其中对地处京津冀腹地的定州电厂一期两台机组提出了更高的绿色发电改造要求，即：烟尘≤1mg/Nm3，SO2和氮氧化物达到燃机排放标准的一半（SO2≤17.5mg/Nm3，NOX≤50mg/Nm3）。

经过系列考察，基于对脱硫、除尘的环保要求，保证长期的环保需求，定州电厂最终确定采用单塔一体化脱硫除尘技术。

2 工程概况

图1 原有烟气系统示意图

定州电厂一期工程两台机组分别于2004年4月及9月投运发电。一期烟气脱硫工程由川崎公司供货。采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺，吸收塔设置三层喷淋层，并设置增压风机及GGH。两套脱硫装置可处理#1、#2两台炉的全部烟气。原设计按照FGD入口SO2浓度为1576mg/Nm3（标态、干基、6%氧）时，脱硫效率95%设计。

原脱硫系统采用单塔处理一台600MW机组锅炉的烟气。待处理的烟气从吸收塔底部从下向上与喷淋的石灰石浆液逆向接触。吸收塔下部为反应池，反应池设有侧进式搅拌器或脉冲设备，以保持固体颗粒悬浮；在吸收塔的顶部设有两级除雾器，用来除去出口烟气中的雾珠，使离开吸收塔的脱硫烟气中含水量降低至75mg/Nm3以下；吸收塔设置3台浆液循环泵，以保证气液两相充分接触，提高SO2的吸收效率。设置2台氧化风机，1运1备，将空气送入反应池，将浆液中未氧化的HSO3-和SO32-氧化成SO42-，达到使浆液充分氧化的目的。设2台石膏浆液排出泵，1运1备，将氧化后生成的石膏从吸收塔排出，进入石膏脱水系统。

目前，定州电厂实际来煤与设计煤质较为接近，实测FGD出口SO2浓度如下：

因此，定州电厂目前的脱硫设施可达到95%的脱硫设计效率，但尚不满足国华电力集团的绿色发电低于

35mg/Nm3的SO2排放标准要求。

3 改造技术方案

烟气系统改造改造后，取消增压风机，相应的烟气阻力由两台50%容量引风机克服。原来的两台静叶可调轴流引风机更换为双级动叶调节轴流式引风机。

吸收塔后增加一台湿式电除尘器，吸收塔出口净烟气经湿式电除尘器除尘后进入“主烟道”，然后从烟囱排出。旁路挡板门及其配套系统全部拆除。

原有脱硫塔为折返塔，本次改造对吸收塔地改造内容简述如下：（1）拆除原吸收塔内件，包括隔板、喷淋层支撑梁、导流装置等；（2）拆除原入口、出口烟道并进行封堵；（3）在入口烟道与最低一层喷淋层之间增加旋汇耦合器（湍流器）一套，喷淋层四层、在最上顶层喷淋层上部增加管束式除尘装置一套等其他内件；（4）拆除原先塔内喷枪氧化方式，增加新的喷枪式氧化装置一套；（5）改造原吸收塔平台、爬梯及管口、人孔安装孔等；（6）拆除原有4台流量为8000m3/h的循环泵，设置4台流量为9000m3/h的循环泵，扬程为23.1/24.9/26.7/27.6m；（7）改造后吸收塔喷淋区直径为17.6m，浆池直径为17.6m，操作液位为7.0m；（8）本项目氧化空气系统采用喷枪式。拆除原有氧化风机，并将新的氧化风机布置在原有位置，即出口烟道下部。每台机组设置两台氧化风机，一运一备。氧化风机采用离心风机，风机流量Q=8250Nm3/h，扬程为76kPa；（9）拆除原有石膏排出泵，并将新泵布置在原有位置。每塔设置两台石膏排出泵，一运一备。石膏排出泵采用卧式离心泵，流量Q=170m3/h，扬程为65m。

4 改造技术特点

4.1 高效旋汇耦合脱硫除尘技术

引风机出口烟气进入吸收塔，经过高效旋汇耦合装置，利用流体动力学原理，形成强大的可控湍流空间，使气液固三相充分接触，提高传质效率，同时液气比比同类技术低30%，实现第一步的高效脱硫和除尘。

烟气与喷淋浆液旋转剧烈接触，浆液液面快速更新，传质和传热效果迅速，具有脱硫作用，同时烟气被浆液洗涤，具有除尘效果高脱硫、除尘效率。

经过湍流器后促使吸收塔内烟气均布，有效避免了空塔喷淋气流分布不均、喷淋层失效的问题。烟气快速降温，增强喷淋层的吸收效果。湍流塔液气比远低于空塔喷淋塔，虽然湍流器会增加阻力使引风机的电耗增加，由于浆液循环量大幅降低，脱硫系统综合电耗比空塔喷淋低8%～20%。

稳定性强，烟气进入吸收塔后，在湍流器中由层流变成湍流，气液固充分接触。烟气湍流上升，反而系统不易结垢。湍流塔更适合煤质硫含量宽泛波动的机组，保证脱硫效率，可靠性高。

4.2 高效节能喷淋技术

优化喷淋层结构，改变喷嘴布置方式，提高单层浆液覆盖率达到300%以上，增大化学吸收反应所需表面积，完成第二步的洗涤，烟气经高效旋汇耦合装置和高效节能喷淋装置2次洗涤反应，两次脱硫效率的叠加，可实现烟气中二氧化硫降低至35mg/Nm3以下。

设计了防壁流装置，避免气液短路。

4.3 离心管束式除尘技术

除雾器是依靠烟气中液滴的惯性作用和重力作用为工作原理。设计流速一般选定在3.5～5.5m/s之间。折返式除雾器的工作原理及运行流速决定了无法除去细小液滴，无法捕悉粒径小于15μm的细小液滴，即使多层屋脊式除雾器也实现不了出口尘浓度5mg/Nm3。而目前控制脱硫塔出口5mg/Nm3的尘排放浓度就是控制对细小粉尘和

经高效脱硫及初步除尘后的烟气向上经离心管束式除尘装置进一步完成高效除尘除雾过程，离心管束式除尘装置由分离器、增速器、导流环、汇流环及管束等构成。

烟气在一级分离器作用下使气流高速旋转，液滴在壁面形成一定厚度的动态液膜，烟气携带的细颗粒灰尘及液滴持续被液膜捕获吸收，连续旋转上升的烟气经增速器调整后再经二级分离器去除微细颗粒物及液滴。同时在增速器和分离器叶片表面形成较厚的液膜，会在高速气流的作用下发生“散水”现象，大量的大液滴从叶片表面被抛洒出来，穿过液滴层的细小液滴被捕获，大液滴变大后被筒壁液膜捕获吸收，实现对细小雾滴的脱除。最后经过汇流环排出，实现烟尘低于5mg/Nm3超净脱除。

由上面的图片可以看到单塔一体化脱硫除尘技术对微细颗粒物的捕集效果显著，对粉尘、酸雾、气溶胶、PM2.5等多污染物进行协同治理的能力高。

5 应用效果

改造后，经河北省环境监测中心站进行了性能测试，在各污染物治理设施正常运行的情况下，1号烟尘≤1mg/Nm3，SO2≤17.5mg/Nm3，达到了超净排放，这使1号机组成为京津冀区域内又一台实现“近零排放”的600兆瓦等级燃煤机组。

6 结语

湿法脱硫是我国的主流工艺，同时经过多年的运行，脱硫装置和设备损坏严重，可利用率低。多种因素的影响迫使电厂必须对原有脱硫装置进行增容改造，但是很多电厂却面临着改造工期短、改造现场空间有限、成本等很多客观条件的限制，所以选择一款烟气治理技术产品需要有长远的眼光，不能仅局限于当下的问题，还要充分地考虑这些都能很好地适应我国未来越来越严峻的环保趋势。而以单塔一体化脱硫除尘在定州电厂的成功应用，为目前主流燃煤机组的环保改造提供了一个新的选择。

参考文献

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伴随着中国社会主义科学技术及市场经济快速发展，有关机电一体化系统的建造也进入了一个快速成长的黄金阶段，机电一体化的技能也逐步老练成熟。由于相关系统所处外部环境在不断变化，在机电一体化的系统中开始广泛使用智能系统，其在机电一体化技术的成长过程别是在现时期有着举足轻重的地位，同时也将进一步促进机电一体出现飞跃的发展。本文从机电一体化及智能系统的视点动身，将这两部分进行融合，剖析研究机电一体化体系中智能操控的使用。需注意的是，虽然中国机电一体化系统在农业领域及工业领域中起着举足轻重的作用，但其在实际工程过程中面临的对象存在不确定性、多层次及非线性等特点，从而给该系统的发展造成了很多阻碍。伴随着智能控制系统的使用给该系统带来了良好的外部环境，有利于其科学发展。所以在机电一体化系统中智能控制逐步受到各领域的关注重视，对其进行相关分析研究是需要的。

1机电一体化系统的概述及定义

1.1机电一体化系统的含义

机电一体化系统又被称作机械电子学，其具体内容是由多种技能进行有机结合，且在实际工作生活中进行归纳综合应用的一种综合性技能。其所有机融合的多种技术主要包括以下几种：信号改换技能、传感器技能、电工电子技能、接口技能、信息技能、微电子技能及机械技能等。

1.2机电一体化系统的基本内容原则要求组成要素

该系统的基本内容主要包括6个环节，即：a)计算机与信息技能；b)自动操控技能；c)机械技能；d)系统技能；e)伺服传动技能；f)传感检查技能。机电一体化系统的基本原则要求主要包括4个方面，即：a)能量变换；b)构造耦合；c)构造耦合；d)运动传递。机电一体化系统的基本构成要素主要包括4个方面，即：a)感知构成要素；b)结构构成要素；c)运动构成要素；d)功能构成要素[1]。

2机电一体化在煤矿机械上的应用和前景

2.1煤矿机械

增加机电一体化技术含量，提高煤矿企业生产能力。机电一体化可把有关煤炭生产的各种机械与技能科学的进行有机结合，同时将其在煤炭企业生产过程中进行综合应用。这些机械与技能有很多种，主要包括：微电子技能、传感器技能、信息变换技能、电子电工、接口技能等。在煤矿机械上的应用机电一体化可依据煤炭企业生产关键点及技能要求对相应机械设备进行设计，或对某些技术技能进行改革完善。同时，应用机电一体化还可借助智能化的操控系统从而不断增加机电一体化技术含量，有效提高煤矿企业生产能力。

2.2有效提高煤矿企业实际的生产效益

机电一体化本身具有很多特性，采煤机械具备良好的牵引能力便是其中之一。在煤矿的采煤过程中，采煤机行走时可为其提供较大的牵引力，帮助其有效攻克移动前进过程中遇到的阻力，同时还可在采煤机变频降速时进行有效制动。在煤矿机械上的应用机电一体化可把煤矿企业的能量、物流及信息融为一体，从而进一步提升整个煤矿企业实际的生产能力，有利于煤矿企业在不久的将来走向高效、安全及可持续发展道路[2]。

3智能控制的概述及定义

3.1智能控制的含义

智能控制其本质指的是在没有人进行干预的状况下，可自主自立地驱动相关智能机械做到对目标进行有效操控的一类自动操控技能。其是借助计算机进行人类智能拟的一类重要范畴，主要针对比以往传统控制更加复杂多样的操控任务和目的，给目前中国社会各大领域的发展提供了更加广泛的适应空间，同时有效解决了传统操控不能完成的复杂体系的操控。以往传统的操控仅归属于智能操控的一个简单环节，是智能操控最底层的组成部分。智能操控的理论基础有很多，如主动操控论、信息论、人工智能及运筹学等。其属于一项由多种学科彼此相互穿插所构成的学科。

3.2智能控制的基本特征

智能控制的基本特征主要包括以下7个方面，即：a)其具有组织性特点，核心主要是由高层来进行有效控制的；b)智能操控具有变构造特色；c)其智能控制器具备非线性的特点；d)智能操控系统可达到多样性方针的高性能要求；e)智能操控系统具备总体自寻优的特点；f)智能操控系统属于一种新兴的研讨课题；g)智能操控系统归属于一种边缘交叉的学科。

3.3智能控制的基本类型

智能控制的基本类型主要包括以下7个方面，即：a)专家操控体系（ExpertSystem）；b)进化核算与遗传算法；c)人工神经网络操控体系；d)组合智能操控办法；e)分级递阶操控体系；f)复合（混合）或集成操控；g)学习操控体系。

3.4智能控制的发展趋势

这些年，智能操控技能在世界上很多国家都取得了较大的发展，甚至很多已进入实用化及工程化的时期。不过智能操控技能作为一种新式的理论技能，目前依然处于发展阶段。但伴随着计算机技能及人工智能技能的快速成长，智能操控也一定会在不久的将来走进一个属于它的新时期。机电一体化系统中往往会应用很多技能，其中最常用的便是神经网络、专家体系及遗传算法等相关技能，这些技能彼此之间相辅相成、相互依存。而目前机电一体化方面未来的主要发展趋势便是广泛使用智能控制系统，因为其具备很多良好的特性，有利于机电一体化健康发展，如其具备极强的适应性、组织及学习功能等[3]。

4智能控制在机电一体化系统中的应用

自20世纪90年代后期开始，机电一体化系统开始往智能控制方向发展，从而打开了机电一体化系统应用智能控制的新时代，该系统将来发展的主要方向一定是以智能化为主，其将直接影响到机电一体化系统的全体水平。

4.1智能控制在机电一体化系统机械制造过程中的应用

机电一体化系统中包括很多环节，其中机械制造便是重要的环节之一，把计算机辅佐技能和智能操控技能进行有机融合的技术便是目前最领先的机械制作技能，往智能控制方向发展，借助科学的计算机技能来代替部分脑力劳动，来模仿人们有关机械制作的行动，这是其最终的意图目标。同时，智能操控技能可借助神经网络体系的核算方式来动态模拟制作机械的详细过程。对所搜集到的数据经过传感器融合技能来进行预处理，然后操控修正模式中的有关参数数据。智能操控在机械制作中的应用环节有很多，其中主要包含以下几种：智能学习、智能监控与检查、智能诊断机械故障及智能传感器等。

4.2智能控制在机电一体化系统数控领域中的应用

伴随着中国社会主义科学技术的快速发展，各大领域对机电一体化系统的数控技能也逐渐有着越来越高的要求标准，不但需要其实现很多智能功能，还需要其具有模仿、延伸及拓展等新的智能功能，从而促使其数控技能完成智能监控、建立智能数据库及智能编程等意图，在机电一体化系统中的科学应用智能操控技能就可完成这些任务。例如借助专家系统能综合解决数控领域里的很多问题，如难以确定及结构不明确的算法等；使用推理规则可有效推理数控现场的部分数控故障熟悉信息，得到某些指导性建议从而有利于数控机械的维修等。

4.3智能控制在机电一体化系统机器人领域中的应用

机器人在动力系统中存在很多自身的特点，如时变性、强耦合及非线性等，而多边变性及多任务性是机器人在控制参数的系统容易体现的特征。这些特点有利于智能操控技能的使用。现在机电一体化系统机器人领域中使用智能操控技能主要体现在下面四大环节：a)机器人在视觉处理及多传感器信息融合这两方面能实现智能操控；b)可智能控制机器人的手臂动作及相关姿态；c)经过专家操控体系可科学定位、建模、计划及监测机器人所处的运动环境，从而进行相关的控制及探究；d)可以智能控制跟踪机器人的行走轨迹及走路等。

4.4智能控制在机电一体化系统建筑工程中的应用

智能控制在机电一体化系统建筑工程中的使用主要体现在以下两个环节，即：a)能智能操控建筑物内的空调，例如能智能控制有关空调的风阀，不仅能有效保证建筑内空气质量，还能大幅度减少浪费能量的现象发生；同时还可经过比例积分来对其闭环方法进行调整，从而有效设置在冬季和夏季时空调的使用模式；b)可经过计算机联网和通信实现智能操控所有照明系统，如智能操控照明体系的节能、照明时刻及照明逻辑等。

4.5智能控制在煤矿机电一体化系统中的应用

煤矿机械所处工作环境一般情况下比较恶劣，往往都是在井下进行作业，从而导致煤矿机械容易被恶劣的环境侵袭，同时还可能会遭受各种采煤冲击及振动的干扰。由此可知，井下作业具有某种程度的危险性，同时还需要煤矿机械能适应各种环境并达到高产的要求。而应用智能控制技术就可将井下作业的危险性大幅度降低，从而在某种程度上确保其安全性。

5结语

由20世纪90年代后期以来，机电一体化系统已逐步开始往智能控制方向发展。针对智能控制在机电一体化系统中的应用做了详细讲解，阐述了有关机电一体化系统的概述定义、原则要求、基本内容及组成要素等。介绍了智能操控的概述及定义、基本类型、发展趋势及基本特征。在机电一体化系统中很多领域都可使用智能控制系统，如：煤矿机电、机器人领域、数控领域、统建筑工程及机械制造过程等。

作者:庞海龙 单位:同煤集团机电管理处

参考文献：

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第一章 绪论

1.1概述

进入80年代以来，关于机电一体化技术的研究和应用已成为全球性的课题，可以说，从军事到经济、从生产到生活、从简单的日用消费品生产到复杂的社会生产和管理系统.机电一体化技术几乎达到无所不在、无孔不入的地步。然而，“什么是机电一体化？”，‘呼机电一体化技术都包括那些特征？”，“机电一体化技术在各应用领域中的发展状况如何？”等问题却很难令人回答，这一方面是因为机电一体化技术的研究不断向深度持续发展，所采用的技术手段越来越先进，无法通过定义来界定其发展潜力；另一方面是因为机电一体化技术的应用领域不断向户度持续发展，也无法通过定义来界定其应用范围。

第二章机电一体化技术发展

机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、网络化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。

2.1数字化。微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。

2.2智能化。即要求机电产品有一定的智能，使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在CNC数控机床上增加人机对话功能，设置智能I/O接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。

2.3模块化。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。

2.4网络化。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。

2.5？人性化。机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种艺术享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。

第三章 机电一体化技术在钢铁企业中应用

在钢铁企业中，机电一体化系统是以微处理机为核心，把微机、工控机、数据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来，采用组装合并方式，为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件，增强系统控制精度、质量和可靠性。机电一体化技术在钢铁企业中主要应用于以下几个方面：

3.1智能化控制技术（IC）。由于钢铁工业具有大型化、高速化和连续化的特点，传统的控制技术遇到了难以克服的困难，因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经网络等，智能控制技术广泛应用于钢铁企业的产品设计、生产、控制、设备与产品质量诊断等各个方面，如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢―――连铸―――轧钢综合调度系统、冷连轧等。

3.2分布式控制系统（DCS）。分布式控制系统采用一台中央计算机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的发展，分布式控制系统的功能越来越多。不仅可以实现生产过程控制，而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能，成为一种测、控、管一体化的综合系统。DCS具有特点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。DCS是监视集中控制分散，故障影响面小，而且系统具有连锁保护功能，采用了系统故障人工手动控制操作措施，使系统可靠性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比，其功能更强，具有更高的安全性，是当前大型机电一体化系统的主要潮流。

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引言：顾名思义机电一体化应用型人才就是毕业之后立刻就能就职参加工作。能做到这一点的大学生大多是品学兼优，能力素质也很强的学生。

另外他们的为人处世能力也不错。这些都是现代企业所需要的。所以，高职机电一体化专业应用型人才的培养是必要的。下文就针对相关问题进行探讨，主要是高职教育关于机电一体化应用型人才的定义和能力要求以及机电一体化应用型人才培养的具体做法

一、高职教育关于机电一体化应用型人才的定义和能力要求

（1）机电一体化应用型人才的定义

应用型人才对当地经济发展有着至关重要的作用。学校为了培养更多的应用型人才应该积极改革教学模式，对应用型人才进行详细定义，并进行专门性的相关培养课程。机电一体化应用型人才主要负责工程策划部分，这关乎整个工程能否顺利进展和完成，要求对工程整体把握能力要强，所以不容小觑，必须重视起来。另外必须有较强的创新能力，提高整个工程的技术性指数，而不是毫无特色的模板套用，这样既没有心意，也不符合社会发展需求。机电一体化应用型人才还时常参与工程现场施工工作，这就使得对其实际操作能力要求也很强。

（2）机电一体化应用型人才的能力要求

机电一体化应用型人才显然看重的他们的应用能力，简单来说就是，学生不仅得有必备的理论知识储备，还得有超强的实践操作能力，另外创新思维也必不可少，交际能力当然也很重要，因为免不了要进行团队合作。针对以上分析我们进行专项训练，首先对于理论知识来说，数控技术自己计算机操作知识必须熟练掌握。接下来关于实际操作能力的培养就需要高职学校努力为学生争取和提供了。而创新式逻辑思维能力需要自我培养，积极思考。关于交际能力也需要加强语言科目的学习，不光是汉语，也包括外语。不管是哪一方面能力的培养都需要学生尽心尽力，及时与老师和同学交流分享，共同探讨。

二、机电一体化应用型人才培养的具体做法

（1）理论知识的学习

高职学校对学生所学理论只是的合理选择对于学生能力培养起着至关重要的作用。主要需要考虑两个方面，首先是学生的自身情况，理论知识的选择必须适应学生，不然只能是背道而驰，学生学习积极性被打击，反而起到反面作用。另外要考虑社会企业的需求和发展趋势，因为高职学校培养学生就是为了让学生顺利就业，提高市场竞争力，所以要充分考虑社会问题，并尽力为学生提供更多锻炼自己的平台和机会。高职学校可以适当改革教学模式，把理论与实践有机结合培养应用型人才。

（2）注重实践操作

理论知识的教授只起到一个帮助学生加强理解的作用，这是最基本的。另外最重要的是开展一些实际操作活动，调动学生的学习热情，在实践中应用理论知识，把理论知识和实践操作有机结合，提升学生自身的综合素质能力。除此之外，这也符合的社会对人才的需求，达到应用型人才的标准。这样学生的社会竞争力度一定能得到提高，就业率也会上涨。

（3）培养学生的综合素质能力

机电一体化专业的市场需求量大，高职学校应该贯彻创新式教学模式，与社会企业联手合作，为学生提供实习机会，切实了解工作进程。此外，学校还可以邀请一些相关专业人士去学校开讲座，向学生普及相关知识，鼓励学生，激发学生的学习热情。高职学校在对学生进行训练是可以参照专业企业的规章管理制度，让学生提前适应工作模式，开展进工实习项目，锻炼学生的综合素质能力。在日常教学中大力鼓动学生积极创新，提倡特立独行，培养学生的创新思维能力。

小结：机电一体化应用型人才包括技术专人和能力专人以及策划专人，但不论是哪一种类型对学生的各方面能力要求都很高，包括基础的理论知识储备，还有创新思维能力以及交际能力，此外最重要的就是实践操作能力。高职学校应该根据机电一体化专业特点以及社会发展趋势对学生进行教学模式改革，把理论知识与实践操作有机结合，培养学生的综合素质能力，帮助他们适应社会需求，提高学生就业率，也为推动社会发展做出贡献。

【参考文献】

[1]中国国家教育部高职教育培训司.中德机电一体化高职高专培训教程[M].2010.10

篇（6）

2基于MCD机电一体化产品概念设计的可操作性

科学技术的发展推动了机电一体化的进行，也为工程信息技术行业的发展创造了有利的条件。在机械生产、加工、制造等行业中，机电一体化的形成和应用，使其发生了翻天覆地的变化，机电一体化主要是将主功能、动力功能、处理功能等有效的结合在一起，并引入电子信息技术，实现电子设计、软件、设备等的结合。当前的机电一体化并没有形成一个统一的定义，这主要是因为机电一体化自身具有复杂性，涉及到很多领域的知识、技术等，MCD机电一体化，主要是机电一体化方案，在产品的设计中，应用MCD机电一体化系统，结合机械工程、电子技术、计算机技术等，形成科学性、复杂性、融合性等特点为一体的产品设计系统，充分的利用它的功能，完成产品概念设计。为了研究基于MCD机电一体化产品概念设计的可操作性，我们针对产品的MCD机电一体化概念设计的内涵进行分析。概念设计是产品设计中最复杂、重要的部分，是实现从无到有、从模糊到清晰的一个过程，在信息技术、智能技术等的支持和应用下，概念设计取得了新的发展成果。应用MCD机电一体化进行产品概念设计，主要分为产品概念设计的规划、概念设计、详细设计、改进设计等，不同的环节中，有不同的子模块组成部分，例如在概念设计中，分为功能设计、原理设计、功能分析等等。将MCD机电一体化应用于产品概念设计中，需要借助各种信息库确定MCD机电一体化方案，然后进行产品概念设计。MCD机电一体化系统的交换频率非常高，抗干扰能力强，在进行产品概念设计中，系统误差小，结构功能非常强，将其应用在产品概念设计中，可以保证产品设计的实用性、可靠性、稳定性、规范性、经济性，同时也有安全性和可操作性。为了研究研究MCD机电一体化在产品概念设计中的可操作性，我们以其在传感器概念设计中的应用进行分析。在进行产品概念设计时，先进行系统的划分，对传感器的功能、性能等进行分析，然后检验传感器子系统的传感器的功能载体，了解传感器的类型和用途，最后采用MCD机电一体化中的信息处理系统，对传感器设计中的相关信息进行处理和控制，完成信息的分析、处理之后，进行MCD机电一体化产品概念设计。互感器等产品的MCD机电一体化设计制造，是一个复杂的过程，其中包含了很多的子系统和子环节，每一个过程都比较的繁琐，稍有差错和偏差，就会造成设计制造的失败，而且产品的设计需要很长的时间，设计制造中使用的材料价格很高，所以在产品的概念设计中，如果出现差错，就会造成严重的损失。在使用MCD机电一体化进行产品概念设计中，一定要对产品的概念设计理论、方法、方案等进行仔细的审核。概念设计是中最为重要的是方案设计，要确定MCD机电一体化产品方案，需要将前面的各项工作的理论等加入其中形成一个逻辑思维，在计算机技术、网络技术等的支持下，基于MCD机电一体化的产品概念设计，具有可行性。

篇（7）

机电一体化最早出现在1971年日本杂志《机械设计》的副刊上，随着机电一体化技术的快速发展，现在的机电一体化技术，是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去的综合技术。它不是上述技术的简单拼凑，而是从系统的观点出发，合理配置各功能单元，使得整个系统具有高质量，高可靠性的特点。

机械工程技术由纯技术发展到机械电气化，仍属传统机械，其主要功能依然是代替和放大的体力但是发展到机电一体化后，其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还能赋扑许多新的功能，如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制自动诊断与保护等。即机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延仲，还是人的感官与头脑的眼神，具有智能化的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。现代化的自动生产设备几乎可以说都是机电一体化的设备。

1.机电一体化的发展过程

机电一体化经历了长期的产生于发展过程，大致分为三个阶段：

萌芽阶段：20世纪60年代以前为萌芽阶段。由于电子技术发展迅速，人们逐步使用电子技术的初步成果完善机械产品的性能。特别是第二次世界大战后，机械产品与电子技术的结合使得许多性能优良的产品出现，对战后经济的恢复和技术的进步起到了积极的作用。

蓬勃发展阶段：20世纪70年代至20世纪80年代是蓬勃发展阶段。在这一阶段，人们主动地利用新技术的巨大成果创造新的机电一体化产品。应该特别指出的是，日本在推动机电一体化技术的发展方面起了主导作用。日本政府于1971年3月颁布了《特定电子工业与特定机械工业振兴临时措施法》，要求企业界“应特别注意促进为机械配备电子计算机和其他电子设备，从而实现控制的自动化和机械产品的其他功能”。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为基点一体化的发展奠定了技术基础。

智能化阶段：从20世纪90年代开始至今称为智能化阶段。机电一体化技术向智能化新阶段迈进。人工智能技术及网络技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的新天地。大量的智能化机械产品不断涌现。出现了“模糊控制”和“混沌控制”等新概念。

机电一体化的目的是使系统高附加值化，即多功能化、高效率化、高可靠化、省材料省能源化，并使产品结构向轻薄短小巧化方向发展，不断满足人们的生活多样化需求和生产的省力化、自动化需求。因此，机电一体化的研究方法并不是拼拼凑凑的“混合”设计法，应该从系统的角度出发，采用现代设计分析方法，充分发挥边缘学科技术的优势。

2.机电一体化发展的共性关键技术

机电一体化发展所采用微电子技术必须解决一些共性关键技术。这些技术包括检测传感技术、信息处理技术、伺服驱动技术、自动控制技术、精密机械技术及系统总体技术等。各部分所包括的内容如下：

检测传感技术：检测传感器的检测对象有位移、压力、温度、速度、加速度、流量等物理量，其检测精度的高低直接影响机电一体化产品的性能好坏。检测传感技术的主要难点在于提高可靠性、精度和灵敏度。

信息处理技术：信息处理技术包括信息的输入、变换、运算、次数和输出技术。信息处理是否及时正确，直接影响机电一体化产品的质量和效率，因而成为机电一体化产品的关键技术。在信息处理技术方面存在的问题有减轻重量、提高处理速度、提高可靠性和抗干扰能力以及标准化、提高操作性及便于维修保养等。

自动控制技术：自动控制技术包括高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断、校正、补偿、再现、检索等技术。其技术难点是现代控制理论的工程化与实用化，以及优化控制模型的建立等。

伺服驱动技术：伺服驱动技术主要是指执行元件中的一些技术问题。伺服驱动包括电动、气动、液动等各种类型。希望之星元件满足小型、重量轻和输出功率大等三个方面的要求，以及提高对环境的适应性和可靠性。

精密机械技术：机电一体化产品对精密机械提出的新要求有：减轻重量、缩小体积、提高精度、提高刚度、改善动态性能等。

系统总体技术：系统总体技术是以中国从整体目标出发，用系统的观点和方法，将总体分解成若干功能单元，找出能完成各个功能的技术方案，再把功能和技术方案组合成方案组进行分析、评价和优选的综合应用技术。机电一体化产品要求系统的协调性很好，否则即使各个部分的性能、可靠性都很好，性能和产品也很难保证正常运行。

3.机电一体化发展趋势

随着科技的发展和经济的进步，对机电一体化技术提出了许多新的和更高的要求，出现了新的概念。如数控技术、CNC、FMS、CIMS及机器人等都被一致认为是典型的机电一体化技术、产品及系统。机电一体化的发展趋势有以下几点：

高性能化：高性能化一般包含高速化、高精度、高效率和高可靠性。新一代CNC系统就是以此“四高”为满足生产急需和人诞生的。可实现告诉数据传递，在相当高的分辨率情况下，系统仍有高速度，此外其效率也非常高。

智能化：人工智能的研究日益得到重视，其中机器人与数控机床的智能化就是重要应用。智能机器人通过视觉，触觉和听觉等各类传感器检测工作状态，根据实际变化过程反馈信息并作出判断与决定。数控机床智能化，使用各类传感器对切削加工前后和加工过程中的各种参数进行监测，并通过计算机系统做出判断，自动对异常现象进行调整和补偿。

此外，机电一体化发展趋势还有系统化，轻量化及微型化等

参考文献：

[1]机电一体化技术的发展及应用，梁俊彦

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中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）17-0062-03

在机电一体化的发展过程中，传感检测技术扮演着重要的角色，一方面是实现机电系统的自动控制；另一方面也是自动调节的关键技术，在一定程度上讲，对于机电自动化系统质量的提升，产生了重要的影响。对于一个自动化系统，要保证整个系统的正常工作，就需要应用传感检测技术对系统的各个方面的参数进行相关检查。因此，本文对有关机电传感检测技术进行探讨，具有十分重要的现实意义，不足之处，敬请指正。

1 传感器与机电一体化的介绍及联系

1.1 传感器

传感器是机器在工作过程中，通过按照固定规律将一种量转换成同种或者不同种量值并且传输出去的工具。传感器与我们人的器官有相同之处，同时在人类的器官之上进行了延伸，具有更多的优点。在如今信息化日益发达的社会里，人们常常应用传感器对许多信息参数进行检测，例如力、压力、温度、湿度、流量、速度、生物量等等。以完成人类无法完成的许多问题，促进人类的生产力的发展。

1.2 机电一体化

对于机电一体化的定义，国际上之前有很多种说法，但是被国际上首次承认的关于机电一体化的定义是来自日本机械振兴协会经济研究所的。他们给出的机电一体化定义为：“机电一体化是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机融合而成的系统总称。”从以上的定义可以看出，机电一体化技术对于诸如机械制造技术、人工智能技术、微电子技术、测试技术等很多方面都有涉及。

1.3 传感器与机电一体化之间的关系

在机电一体化的过程中，传感器技术扮演着十分重要的作用。传感器技术对于机电一体化系统正常运行的控制至关重要，同时还能为机电一体化在不同程度上传输运行相关的信息。传感器在机电一体化的具体操作中，主要对系统本身、作业环境与操作对象等进行检测。由此可知，为了提升机电一体化系统的工作效率，除克服外部环境与系统自身的影响外，还要保证快速获得运行所需信息。因此，想要完成机电一体化的工作效率高水平运作，对于能够完成信息的快速、精准处理的传感器技术是不可缺少的。在一定程度上，机电一体化水平对自动化水平的提高有着巨大的推动作用，而传感器检测技术发展水平高度对机电一体化技术中的自动功能又起到了关键的作用。由此可知，掌握越高的传感器技术，就会拥有越高的自动化水平。

2 机电传感检测技术的应用

2.1 传感检测技术在机器人中的应用

在科技快速发展的今天，作为自动化产物的代表――机器人，在传感器技术的加入，使其在自动化方面得到了很大的突破。从而使机器人能够在工作中保持高自动化程度，操作快速准确，成功率高。在机器人运作时，传感器检测探知机器人自身以及操作对象的实时状态，通过分析后对位置、速度、加速度等信息处理。

2.2 传感检测技术在机械加工中的应用

2.2.1 传感检测技术在切削过程中的应用。传感器在切削过程中主要起到检测金属切割、切削过程效率的提高以及加工成本控制的作用。传感器通过对相关参数进行检测，然后对切削中的切削力以及振动的实时变化做到有效的识别及反应，相关参数例如切削过程中的电机功率、切削力以及切削振动等。

2.2.2 传感检测技术在机床运行过程中的应用。传感器在机床运行中主要通过对驱动系统、回转系统、轴承及温度和安全性的监测与控制等实时追踪检测，检测结果的主要体现参数有机床运行参数、故障时间参数、液流量参数、加工精准度参数以及工件粗糙度参数等。

2.2.3 传感检测技术在工件加工过程中的应用。在工程和研究中，传感器最初的、最广泛的应用是对工件加工过程中的检测。最初传感检测技术只对工件加工的质量进行检测控制，到20世纪80年代，传感检测技术才在工件的安装位置与识别上应用。即检测工件与被加工件是否同一，检测工件的安装位置与实际要求是否一致，对于这些识别与检测功能，我国现今仍不能完成得很好，因此我们在这方面仍需加大研究力度。

2.2.4 传感检测技术在砂轮上的应用。对工件的加工，主要是切削和磨削两种方法。磨削的主要工具是砂轮，砂轮工作一定时间后，磨损加剧，甚至会出现破损的情况，这样在磨削过程中就不能保证加工质量和精度，甚至不能保证工件的完整，即砂轮失效。出现砂轮失效主要是机床出现故障不能在第一时间被解决，这样不仅不能保证工件的质量精度，严重的还会发生危险事故，危害生命安全，因此对机床故障第一时间检测出来十分重要，这恰是传感检测技术需要完成的功能。

2.3 传感检测技术在汽车行业中的应用

近几年，汽车行业在中国得到了前所未有的发展，相比于传统汽车，现代汽车的电气系统和装置是发展最快、最大的。而在这里面传感器拥有主导地位，在电子控制系统和装置上，基本每一辆现代汽车上都装了很多的传感器，如汽车安全气囊装置、ABS、安全报警装置、驱动防滑系统以及各种娱乐设备等。由于传感器的加入，使现代汽车在驾驶性能、安全性能、舒适性能以及娱乐性能等都得到了前所未有的提升。同时，现代汽车的控制系统也由全自动化控制的方式代替了原来的机械式控制方式。

2.4 传感检测技术在数控机床上的应用

利用数字信号控制机床工作的数控技术就是数控机床的工作过程。具体的说，就是通过数字信号的方式将机床刀具的运行轨迹记录下来，通过处理系统处理数字信号，然后发出指令信号，控制机床刀具与加工工件做相对运动，从而完成加工过程。在数控加工的整个过程中，就是通过传感器检测技术对加工过程进行实时检测的。

3 传感检测技术的发展方向

之前我们对传感器检测技术的研究主要是不断地提高检测的精度、可靠性和灵敏度，提高传感器的性价比，缩小体积同时加大检测范围等等。今后，我们还需要寻找新方向，继续探求传感检测技术的新发展。

3.1 研究新型传感器

3.1.1 研究传感器的新材料。在研究新型传感器过程中加入新型材料，如人工皮肤传感器、压电传感器等等。未来正在研究的新型材料还有精细陶瓷、非晶半导体以及形状记忆合金等都将对传感检测技术起到巨大的推动作用。

3.1.2 研究传感器的新加工技术。随着传感器的发展，传感器的体积越来越小，所以研究新加工技术对于传感器的发展至关重要，如光刻、扩散还有各项异性腐蚀等新技术。

3.1.3 研究传感器的新原理。近年来出现的一项比较突出的新技术，利用光导纤维的性能制造传感器，其对于体积减小和可靠性提高的光测系统很有效果。现在还有红外探测器、约瑟夫效应传感器以及磁敏传感器等新型传感器。

3.2 研究智能化的传感检测技术

传感检测技术正在向智能化方向迅速发展，能够自动协调工作的智能化仪表将传感检测技术的智能化提到了一个更高的水平。

3.3 研究传感器的复合功能

这种复合传感器具有同时检测多种物理参量的复合检测功能，像力、力矩复合传感器、视听复合传感器等，这类复合传感器将多种信息融合，对机电一体化系统起到了巨大的推进作用。

4 结语

未来，随着电子信息技术以及数据分析算法的继续向

前发展，传感器的发展一定会向智能化、系统化的方向发展。虽然目前我国在研制传感器和传感检测技术的应用上已取得了一定的成就，但与外国相比，仍然有很大的差距。因此，我们应努力加大传感检测技术的研究，加强对未来传感检测技术的发展方向的把握，我们必将取得巨大的发展。

参考文献

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中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 06-0100-01

目前，我国在传感器上的研制与传感检测技术的应用已经有所成就，但是与外国的很多先进技术还具有很大的差距。机电一体化是现代科技发展下的产物，它在各个领域都有所应用，并且起着非常大的作用。本文主要介绍传感器与检测技术的基本概念，和传感器检测技术在机电一体化系统中的具体应用及发展趋势。

一、传感器与机电一体化的介绍及联系

（一）传感器的概念

在工程作业中，能按照固定规律将一种量转换成同种或者不同种量值并且传输出去的工具，我们称它为传感器。传感器和人类的器官有相同点，并且在人类器官上有所延伸。在信息化的社会中，人们通常也利用传感器检测力、压力、速度、温度、流量、湿度、生物量以及更多的非电量信息来促进生产力的发展。

（二）机电一体化的简介

日本机械振兴协会经济研究所对机电一体化提出的解释在国际上被首次认可，也可以说是机电一体化的初步定义，“机电一体化是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机融合而成的系统总称”。从它的定义上能看出，机电一体化技术涉及到了很多方面，例如，机械制造技术、测试技术、人工智能技术、微电子技术等等。

（三）传感器与机电一体化的联系

传感器技术在机电一体化中起到非常关键的作用，它不仅能控制机电一体化系统的正常运作，还能在各种程度上为机电一体化提供相关运作的信息。在具体的操作上，传感器主要的作用是检测机电一体化系统自身、操作对象以及作业环境。从此可以看出，克服种种自身与环境带来的影响，并且能够准备，快捷的获取到所需的信息，才能使机电一体化系统的工作效率提高。所以，没有传感器对信息精确、快速的处理，就没有机电一体化的高水平工作效率。机电一体化在某种程度上带动了自动化技术的发展，而传感器技术水平的高低，很大程度上影响着机电一体化的自动功能，传感器技术水平越高，自动化水平就越高。

二、传感检测技术在机电一体化中的具体应用

（一）机器人需要传感器

机器人是自动化科技的代表产物，它的自动化程度在某些方面实现了很大的突破。它之所以具备良好自动化功能，在操作中能够准确无误，其中主要原因是传感器的作用。传感器在机器人内部感知到自身、外部或者操作对象的状态，从而对信息进行处理，比如，速度、加速度、方向、位置等等。

（二）机械加工过程的传感检测技术。

1.切削过程和机床运行过程中的传感技术应用

切削过程中，传感器的主要作用是对提高切削过程的效率、制造成本和对金属材料的切割的检测。传感器通过对切削力、切削过程振动、切削过程的声音发射和切削过程中电机的功率等传感参数的检测，来对切削过程中的切削力、振动的变化进行有效的辨识。在机床的运行方面，传感器的主要是对驱动系统、温度的监测与控制、轴承和回转系统以及安全性进行跟踪检测，其检测结果具体有机床故障停留时间、工件的粗糙程度、加工过程中的准确度和精度、液的流量和机床的运行状态等传感参数。

2.工件加工过程的传感

对工件的过程监视是传感器在工程与研究中最早的应用，同时在此中也是应用最广泛的，但在很早的时候传感器技术在工件制作的过程中只起到对质量的监控，直到20世纪80年代，传感器才同时应用在工件的识别和安装位置上。主要表现在检测用来加工工件的工作过程是否符合工件加工的标准程序、即将被加工的工件是否是当前要求被加工的工件、工件所安装的具置是否是当前工件要求安装的位置。

（三）传感器在数控机床上的应用

数控机床的主要工作过程是利用数控技术中的数字信号对机床的工作过程进行控制，也就是说将刀具的具体运行过程与路线以数字信号的形式记录下来，然后经过系统的识别发出信号，使机床上的工件与刀具产生相对运动，从而加工出达到标准的零件。

三、传感检测技术的地位和作用

传感检测技术不仅是机电一体化中不可缺少的技术，也是实现自动控制、自动调节的关键环节。在很大程度上传感器的检测技术影响着自动化系统的质量。在一个自动化系统中，只有利用传感器的检测技术对各方面参数进行检查，才能使整个自动化系统正常的工作。在科技高速发展的今天，不论是生活中还是生产中都能利用到检测传感技术。例如，部分仪器设备、办公设备、家电中的计算机继承制造系统、CNC机床、大型发电机等等。在国防事业和装备武器上，传感检测技术同样有着重要的作用。可以看出，传感检测技术在提高生产设备和系统安全经济运行监控检测手段、控制产品质量等方面都推动了社会生产力和科学技术的发展。总的来说，无论从宇宙到陆地，从陆地到海洋，从顶尖技术到基础知识，从复杂的大型自动化设备到社会中每个细节，传感检测技术都扮演着重要的角色。

四、我国传感器技术的发展方向

精度的发展：在原有的基础上研究出更加具有灵敏度、准确度、灵活性的传感器；可靠性的发展。传感器的抗温度性能、抗压力性能、抗干扰性能都是影响传感器可靠性的关键因素，所以我们应该注重这些因素，增强传感器的可靠性；微型化发展：努力开发出更好的材料与技术使传感器微型化的理想成为现实；节能性发展：传感器的工作是建立在电源的基础上的，既耗费能源又费时费力。所以我们应该努力研制出不靠电源的传感器。

总之，虽说目前我国在传感器上的研制与传感检测技术的应用已经有所成就，但是与外国的很多先进技术还具有很大的差距。所以，我们应该从研究手法和设备上做出提高，从而使传感器与检测技术在整体的运用上有所增强。

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2机电一体化系统异地设计多能量域集成仿真技术解析

结合早期设计经验分析,有关产品功能需求与工作原理需要得到进一步重视,所以在设计计算期间应该针对系统内部组件形态加以简化,包括线性近似、阻尼刚性影响忽略等。目前设计精确度不断提升,有关CAD、行为、配置模型逐步完善;现实中系统中组件主要采用实际模型搭配,其间有必要针对系统实际性能指标加以预测。因为非线性、时变、离散等实际情况都要考虑在内,涉及传递函数形式开始不再适用,数值求解便成为唯一出路。需要特别注意的是,透过产品模型中推导出如果所有组件的行为模型都已知,则根据系统的配置模型,利用Mapple等工具包可以进行符号求解。但由于整个开发项目参与者之间存在竞争合作并重关系,这便导致系统组件行为模型的形式多样性,包括HDL、XML等可执行代码及其他MDL等。这时可将系统组件模型进行封装,通过提供封装器的标准API接口,可以开发出各种系统组件模型的封装器。利用封装器可以实现基于配置的多能量域集成聚台仿真改造。在此基础上,如果利用CORBA/JAVA/XML/Web技术,则可实现机电一体化系统异地设计的分聚台仿真目标。此外,基于XML的多能量域集成产品建模机电一体化系统异地设计的演化过程对组件的可演化性提出了很高的要求。就是在设计的早期阶段,强调组件的功能需求及性能、结构与形状方面的约束,此时主要定义复合组件的接口、配置模型、附加的约束;而在设计的后期阶段,强调组件在系统中的装配关系、端口连结关系以及组件内部各能量域内的行为属性参数件是否满足设计需求,此时需要详细定义组件的端口模型、配置模型、行为模型、几何模型、关联模型、约束模型。需要特别注意的是,整个开发项目中,任何参与者之间都存在竞争、合作关系,这便令行为组件模型样式更加丰富多样,如XML、可执行代码等,此时技术人员可考虑进行组件模型封装处理,并透过封装器标准化API接口实现配置多能量域集成聚合仿真操作目标。