孙利剑

（江苏省特种设备安全监督检验研究院连云港分院）

微电子传感信号控制下的的机械设备自动控制技术

孙利剑

（江苏省特种设备安全监督检验研究院连云港分院）

随着社会的发展，科学技术也在不断的进步，机械设备智能控制技术的信号传感的延缓是一个需要不断改进的问题。基于微电子传感信号控制下的机械设备自动控制技术有效的改善了信号传感延缓这一问题。这项技术是以传感器来采集外界的传感信号，运用技术对传感信号进行识别或者转化，并且运用各种仪器来测试各类信号的特征效果。本文针对这项技术进行了分析。

微电子；传感信号；机械智能控制；信号转换

引言

机电一体化又被称为机械电子工程，是将传感器技术、信息技术、接口技术、机械技术等多种技术融合在一起，并将其综合运用到实际生活中。机电一体化目前已经向智能化、系统化、网络化等方向发展。目前这种技术已经融入到现代机械设备的运转中[1]。中国于20世纪80年代开始对机电一体化进行研究与应用，在这几十年来，中国机电一体化在中国的机械技术发展中已日趋成熟，机电一体化技术已运用到中国某些机械设备运转中。但中国的机电一体化技术与日本这些发达国家相比还有一定差距。

1 微电子传感技术在设备中的应用

1.1 微电子传感技术在机械设备伺服系统的作用

伺服系统又被称为随动系统，被用来对某个行为过程进行跟踪或者复制。在目前社会中，精确度较高的机械仪器都已配备了伺服系统。现代的伺服系统进行了模拟到数字化的转变，数字控制化已经渗入到各个方面。可以看到未来伺服系统的发展趋势与数字化关系密不可分。

全数字的伺服系统具有较高的动、价态特性。显著的改善了控制的可靠性，并且数字电路温度漂移小，不存在参数的影响，使其稳定性有了一定提高。伺服系统由驱动设备与执行装置组成，高性能的伺服系统还有检测装置，为了输出执行中的实际情况。数控机床伺服系统的功能是接受机械设备的指令，驱使有关配置执行有关指令，这就提高了指令执行的高效性。目前的永磁交流伺服电机的发展十分迅速，特别是在方波控制向正弦波控制转换后，系统稳定性更好。调速范围宽。在伺服系统中采用微处理机控制，使信息的双向传递的能力有了明显的提高，可随时改变控制参数。提高了信息存储、诊断、监控的能力，使得伺服系统日益趋向智能化。

1.2 微电子技术在机械设备中检测装置的作用

微电子技术在机械设备的位置检测中主要作用于装置与检测部位间的位移，然后再反馈到数控装置的比较器中，与输入原来的指令的位移进行比较，用比较后的差值进行控制，使部件进行一定的移动。整个过程是一个半闭环系统的检测[2]。这种半闭环系统精确度高，速度与其动态特性优良，一般都被运用到一些高精端的机械仪器中。

2 微电子控制技术在机械设备中的具体控制过程

微电子控制技术对机械设备的控制可以分为三个方面，即对机械设备的检测，机械设备在运转过程中的指令的执行，及对机械设备运转的控制。

2.1 微电子技术对机械设备的检测

微电子技术对机械设备从外界获取的信息进行检测、筛选和转换，机械设备在其运转中得到的工作指令为机械设备的输入信息。输出信息是指传感器对于对于其他元件的运行所发出的信号。对于这些信号指令也可详细分为数字信号和模拟信号[3]。数字信号是指变量是离散的，因变量也是离散的信号，主要包括数码信号和脉冲信号。模拟信号是指幅度连续，其信号波形在时间上也是连续的信号。模拟信号波形随着时间的变化而变化，模拟信号是一个变化的过程。模拟信号的应用有位移检测信号、风力检测信号等。风力模拟信号在装置中接受外界指令后，经过装置一系列的信号，将模拟信号转换为数字信号，再有有关部件执行指令。

2.2 微电子技术对机械设备的控制

传感器作为系统中一个重要组成，在系统检测过程中将被测量值运用一定的逻辑转化成可被设备接受的信号。传感器在其中被作为感受被测量值的一个组成器件，将原有的信号转化为可被设备识别的信号，传感器对于各种不同的的信号进行相应的信号转换，使得外界可以识别。

2.3 执行部分

机械设备在接受到控制信号后，相应装置执行此命令。在机械装备中执行装置有三大类，即电动执行、气动执行和液动执行。对于执行装置的类型的识别是由传感器完成的。

3 微电子机械系统在设备中的优点

随着信息技术与光通信技术的发展，微电子机械系统与光学技术相结合，使得其具备了体积小、成本低、可批量生产、可精确驱动和控制等显著优点。

（1）以硅为主要材料，机械电器性能优良：硅的强度、硬度和杨氏模量与铁相似，密度类似于铝，热传导率接近钨。

（2）微型化：微电子机械系统器件体积小、重量轻、耗能低、惯性小、谐振频率高、响应时间短。

（3）集成化：可以把不同功能、不同敏感方向或致动方向的多个传感器或执行器集成于一体，或形成微传感器阵列、微执行器阵列，甚至把多种功能的期间集成在一起，形成复杂的微系统。微传感器、微执行器和微电子器件的集成可制造出可靠性、稳定性很高的微电子机械系统。

（4）批量生产：用硅为加工工艺在一片硅片上可同时制造成百上千个微型机电装置或完整的微电子机械系统。批量生产可大大降低生产成本。

（5）多学科交叉：微电子机械技术涉及电子、机械、材料、制造、信息与自动控制、物理、化学和生物等多种学科，并集约了当今科学技术发展的许多尖端成果。

4 微电子技术在机械设备中的困难和机遇

微电子技术的应用对于各个领域有着重大的影响，这已经是一个共识。然而同时微电子技术在机械设备中也面临着重大的问题，当然这也是一种机遇。

4.1 微电子技术在机械设备中所面临的困难

在目前中国的微电子技术在机械设备的运用中，微电子技术的程度还远没有达到预期效果，究其原因，有以下几点：

（1）中国目前在微电子技术方面的高精尖人才还不太多，技术支持力度还比较薄弱。

（2）目前实现微电子技术在机械设备中的运用是否合理是通过排除法的方法来鉴别，这是一种对资源的浪费。

（3）微电子技术的设计与在产品中的实现需要同时完成，实现较为困难。

4.2 微电子技术在机械设备中的发展机遇

微电子技术是将多种学科综合在一起的一种学科，各个学科中的人才济济，在未来生活中，有很大的发展空间，例如在太空研究方面，可能会给这些方面的研究带来突破性的进展。对于国家，要对微电子技术的发展重视起来。

5 总结

微电子技术在机械设备中的应用在社会很多领域都有运用，有着广阔的发展前景。中国目前微电子技术控制机械设备的运用还不够成熟，正处于关键的研究探索时期，国家应对此予以重视。论文主要对微电子技术的背景，在社会中的应用，微电子技术详细运用在机械设备中的过程和微电子技术的优点，及其在未来生活中所面临的困难与机遇进行论述。相信在未来生活中，微电子传感信号控制下的的机械设备自动控制技术会有更好的发展。

[1]徐章锁.基于虚拟原型的机电一体化建模与仿真技术研究[D].西安电子科技大学，2013，8（11）：94～95.

[2]郭俊莉.微电子传感信号控制下的机械设备自动控制技术[J].中国科技信息，2014，5（7）：54～55.

[3]李进生.基于微电子传感信号的机械设备自动控制[J].科技通报，2012，2（11）：850～851.

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1004-7344（2016）24-0269-02

2016-8-7