机电一体化技术的现状篇(1)

关键词： 机电一体化；技术；现状；对策

中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）06-0025-01

0 引言

机电一体化代表着机械工业技术革命的发展方向。在20世纪90年代后期，机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展并向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。随着光学、通信技术、微细加工技术等渗入了机电一体化，进而出现了一些新的机电一体化的新分支。人工智能技术、神经网络技术及光纤技术也为机电一体化技术开辟了更广阔的前景。

1 机电一体化技术

机电一体化技术是一门跨学科的综合性高技术，是由微电子技术、计算机技术、信息技术、机械技术及其他技术相融合而构成的一门独立的交叉学科。机电一体化技术即结合应用机械技术和电子技术于一体的一个学科。所以机电一体化技术又称为机械电子技术，是机械技术、电子技术和信息技术有机结合的产物。因此，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。但是，机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术以及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。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，还有新的功能，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。机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，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。

机电一体化现在已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不但发展，还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统成为最优化的系统工程技术。

2 机电一体化技术现状

机电一体化技术在发达国家经过几十年的研究和运用，现在机电一体化技术正向智能化方向发展。最新的技术方向是：光学、通信技术等进入了机电一体化，使得微细加工技术也在机电一体化中出现，从而出现光机电一体化和微机电一体化等新分支；通过进一步对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，使机电一体化的学科体系和发展趋势都得到了深入研究。

中国的机电一体化技术从80年代才开始在企业里应用和研究。经过20多年的努力我国在机电一体化技术方面取得了一定成果，尽管我们国家对机电一体化技术和产业给予了积极支持，特别是在涉及基础技术、综合技术等方面给予大力扶持。但机电一体化技术与发达国家相比仍有相当差距。

2.1 数控技术方面 中国从1958年开始发展数控技术，经过近50年的发展，国产数控机床的国内市场占有率达50%，出口到其它国家的国产数控机床也占到我国产量的10%左右。从90年代后期开始，我国的数控机床的精度发展迅速：普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密级加工中心则从3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已开始进入纳米级（0.01μm）。但是高精密的数控机床仍然需要从国外进口！

2.2 工业机器人方面 我国的机器人研发技术从60年代才开始，目前很多的机器人生产企业都掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统及软件编程技术、运动学和轨迹规划技术，能够生产了部分机器人的关键元器件，机器人已进入实用化阶段，中国已开发出弧焊、点焊、喷漆、装配、搬运、注塑、冲压及能前后行走、爬墙、水下作业的多种机器人。中国的科研机构和企业能自主解决工业机器人控制、驱动系统的设计技术，自主进行机器人软件的设计和编程等关键技术。我国市场上运用工业机器人最多的企业目前主要分布在军工企业、先进制造行业及一些实力雄厚的大型，其中完全国产的工业机器人在这些行业中占到30%左右。不可否认的是工业机器人的关键技术还是被国外的企业牢牢控制！

2.3 计算机集成制造系统方面 我国经过多年的理论和技术准备，计算机集成制造已经有了较快发展，进一步缩短了和国外的差距。

3 机电一体化技术的发展对策

根据我国的机电一体化技术的现状，结合我国机电一体化企业的实际状况，应该从以下几个方面考虑：

3.1 要把发展机电一体化技术作为增强自主创新能力的重要内容，鼓励和促进企业在这个领域有所作为。同时，为缩小与发达国家的差距，可以通过引进、消化、升级来逐步达到提高自主创新能力的目的。有关部门可以通过政府采购、项目设立等措施，达到支持和鼓励自主创新的目标。

3.2 要充分发挥大专院校、研究机构的科研作用，让大专院校、研究机构与一些大中型企业在机电一体化技术领域进行合作研究，推进技术的发展并把最新的研究成果快速的转化和应用于实际的产品和相关的领域，为各方面带来显著的经济效益和社会效益从而达到相互促进的积极作用。

3.3 要明确机电一体化技术开发和产业化推广的主力军是企业，在这方面，技术和综合实力雄厚的大型企业将发挥举足轻重的作用。有关部门应该在税收、金融和其他方面给予一定的优惠倾斜。

4 结语

机电一体化是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。21世纪，机电一体化技术将成为机械工业的主角，在各方面都会带来显著的经济效益和社会效益。机电一体化技术是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。

参考文献：

[1]李运华.机电控制[M].北京航空航天大学出版社，2003.

[2]芮延年.机电一体化系统设计[M].北京机械工业出版社，2004.

机电一体化技术的现状篇(2)

【关键词】机电一体化；组织；施工

Status and development of the mechatronics technology

Wan Xing-li

(Shaanxi Han and Tang Dynasties Computer Co., Ltd Xi''an Shaanxi 710061)

【Abstract】The continuous development of modern science and technology, has greatly promoted the cross-penetration of different disciplines, has led to the technological revolution and the transformation of the fields of engineering. The advent of CNC machine tools, and wrote the first page of the history of the "mechatronics"; microelectronic technology for mechatronics, mechatronics implementation.

【Key words】Mechatronics;Organizations;Construction

1. 机电一体化概要

机电一体化是指传统的机电产品采用电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科，机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。机电一体化产品分系统和基础元、部件两大类。典型的机电一体化系统有:数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、CAD/CAM系统等。典型的机电一体化元、部件有:电力电子器件及装置、可编程序控制器、模糊控制器、微型电机、传感器、专用集成电路、伺服机构等。其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还能赋予许多新的功能，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伸，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。

2. 机电一体化技术的发展历程

机电一体化的发展大体可以分为3个阶段。20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。有些相关技术研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。20世纪70～80年代为第二阶段，称为快速发展阶段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。机电一体化技术和产品得到了极大发展。20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入深入发展时期。同时，由于人工智能技术、神经网络技术及光纤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广阔天地。

3. 发展“机电一体化”面临的形势和对策

机电一体化工作主要包括两个层次:一是用微电子技术改造传统产业，其目的是节能、节材，提高工效，提高产品质量，把传统工业的技术进步提高一步；二是开发自动化、数字化、智能化机电产品，促进产品的更新换代。前者是面上的工作，普及工作；后者是提高工作，深层次工作。

机电一体化技术的现状篇(3)

文献标识码：B文章编号：1008-925X(2012)07-0189-01

摘要：

机电一体化是现代科学技术发展的必然结果，本文综述了国内外机电一体化技术的现状，分析了机电一体化技术的发展趋势。

关键词：机电一体化；现状；发展趋势

1机电一体化的产生与应用

20世纪60年代以来，人们利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能后，刺激了机械产品与电子技术的结合。计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展更进一步奠定了技术基础。20世纪80年代末期，机电一体化技术和产品得到了极大发展。各国均开始对机电一体化技术和产品给以很大的关注和支持，20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入了深入发展时期。光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中展露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支。我国从20世纪80年代开始开展机电一体化研究和应用。取得了一定成果，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。机电一体化已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不断发展，还将被赋予新的内容。

2机电一体化的发展现状

机电一体化的发展大体可以分为3个阶段。20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时期，人们利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起了积极的作用。那时研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。

20世纪70年代~80年代为第二阶段，可称为蓬勃发展阶段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。

20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入深入发展时期。一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中展露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；另一方面对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法、机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时，由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，更为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。这些研究，将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系。我国是从20世纪80年代初才开始在这方面研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列为“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用也做了大量的工作，虽然取得了一定成果，但与日本等先进国家相比仍有相当差距。

3机电一体化的发展趋势

3.1智能化趋势。

智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。机电一体化产品不可能具有与人完全相同的智能。但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能。

3.2模块化趋势。

模块化是一项重要而艰巨的工程。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、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置。这样可利用标准单元迅速开发出新产品，也可以扩大生产规模，制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接口。从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。

3.3网络化趋势。

计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产等领域都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。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已成大势，利用家庭网络将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统，使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐，因此机电一体化产品朝着网络化方向发展是为大势所趋。

3.4微型化趋势。

微型化指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势，国外称其为微电子机械系统（MEMS），泛指几何尺寸不超过1cm的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术。

3.5绿色化趋势。

工业的发达给人们生活带来了巨大变化。物质丰富，生活舒适；另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是人们呼吁保护环境资源，回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前途。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。

参考文献

［1］殷际英.光机电一体化实用技术［M］.北京：化学工业出版，2003.

机电一体化技术的现状篇(4)

现代科学技术的发展极大地推动机械工业领域的技术改造与革命。在机械工业领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”的发展阶段。迄今为止，世界各国都在大力推广机电一体化技术。在人们生活的各个领域已得到广泛的应用，并以蓬勃的生机向前发展，不仅深刻地影响着全球的科技、经济、社会和军事的发展，而且也深刻影响着机电一体化的发展趋势。

1 机电一体化概述

机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术,将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。

机电一体化发展至今已经成为一门有着自身体系的新型学科,随着科学技术的不断发展,还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为:机电一体化是从系统的观点出发,综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术及电力电子技术,根据系统功能目标要求,合理配置与布局各功能单元,在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值, 并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统,则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。因此,“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术,而不是机械技术、微电子技术及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。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系。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,还被赋予许多新的功能,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。也就是说,机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸,还是人的感官与头脑的延伸,智能化特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。

2 当前机电一体化技术主要的应用领域

2.1 数控机床 数控机床及相应的数控技术经过40 年的发展，在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具体表现在: 总线式、模块化、紧凑型的结构，即采用多CPU、多主总线的体系结构；开放性设计，即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准，能最大限度地提高用户的使用效益；WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真，并引入在线诊断、模糊控制等智能机制；大容量存储器的应用和软件的模块化设计，不仅丰富了数控功能，同时也加强了CNC系统的控制功能；能实现多过程、多通道控制；系统的多级网络功能，加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。

2.2 柔性制造系统（FMS） 柔性制造系统是计算机化的制造系统，主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求，生产其能力范围内的任何工件，特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。

2.3 交流传动技术 传动技术在钢铁工业中起作至关重要的作用。随着电力电子技术和微电子技术的发展，交流调速技术的发展非常迅速。由于交流传动的优越性，电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动，数字技术的发展，使复杂的矢量控制技术实用化得以实现，交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以使用同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎，应用不断扩大。

3 机电一体化的发展状况

机电一体化技术的现状篇(5)

【关键词】传感器技术 机电 一体化 应用价值

随着信息社会的不断发展，人们将越来越多的科学技术应用到在机电一体化的系统中，从而使其得到了有效的发展。尤其是传感器的出现使机电一体化的科技水平实现了飞跃发展，通过检测机电一体化系统的运行状态和相关问题，方面人们对系统信息及时进行控制和处理。由此，在机电一体化当中运用传感器技术，不仅有利于人们及时了解机电一体化中的系统信息，还不断加快了机电一体化的发展速度。鉴于此，下面将研究传感器技术在机电一体化系统中的实际应用。

1 传感器技术的研究现状

在工程中，人们通常把按照一定规律将被测量的信息转换成同种量值进行输出的器件叫做传感器，也就是说，传感器是一种检测装置，其测量对象是被检测系统的信息，然后将其以不同的形式进行传输、处理和管理等工作，从而能够实现对被检测系统信息数据的自动测量和控制。简单来说，传感器的作用就是类似于人的感觉器官，帮助机电一体化系统探索和发现系统当中存在的问题。因此，将传感器技术应用于检测机电一体化系统的操作对象以及运行环境状态，能够精确、快速的获取机电一体化系统的运作信息，有效地提高了机电一体化系统的运行水平。目前，传感器技术已经被广泛用于人们的生活和生产当中，引起了人们的高度重视。但是与此同时，由于传感器技术在我国的起步较晚，在发展过程中仍然存在着一些局限性，因此为了提高传感器技术的精确度，还需要对其进行进一步的改进与完善。

2 传感器技术在机电一体化中的应用价值

机电一体化技术包含机械制造技术、微电子技术、信息处理技术、自动控制技术以及人工智能技术等多方面内容，在发展过程中直接导致了自动化技术的产生。而从某种程度上说，传感器技术是机电一体化发展过程中不可缺少的关键技术，影响着机电一体化系统的自动化程度，具有非常重要的应用价值。

2.1 传感器技术在机械加工过程中的应用

众所周知，在机械加工的过程中，需要检测的地方有很多，下面将从两个个方面进行简要介绍：第一，将传感器技术应用于机械的切削过程和机床运行过程。现阶段，在切削方面，传感器技术主要是对切削过程中的机械设备切削力的变化状态进行控制，通过分析这个过程当中的相关数据，从而实现对设备运行状态的了解，保证切削过程的顺利进行，提高切削过程的生产效率，以及降低材料的消耗量。将传感器技术应用到机床的运行当中，主要是为了对机床的驱动系统、温度进行检测，从而保证机床运行的安全性，通过分析得到的相应参数，从而不断提高机床的运行效率和精度。第二，将传感器技术应用到工件的生产过程。与切削和机床的运行过程相比，工件的生产过程监视是非常重要，而且研究和应用也是最早、最多的。首先，在加工之前需要对所用的加工设备和坯件进行自动检查，从而保证加工过程的正常进行，比如说自动判断和调整坯件的夹持方位等；其次，在加工过程中，也有严格的要求，对切削的、力度、扭矩等参数都需要进行自动检测，以保证加工条件处于最佳状态，除此之外，对于在这个过程中加入传感技术的其他目的还在于提高切削过程的生产效率；最后，在加工完成之后还需要对工件的合格与否进行测量，例如工件的尺寸、粗糙程度、形状等，由于检查的过程比较繁琐和复杂，所以这些检测需要能够自动的进行，并且可以将检测结果直接输入到下一道程序，从而选用合格的产品。

2.2 传感器技术在汽车行业中的应用

近年来，随着传感器技术在汽车行业中的广泛应用，现代汽车不断朝着智能化、小型化和电子化发展，进入了全新时期。目前，在汽车的制造过程中，为了实现汽车的机电一体化，需要用自动控制系统来代替传统的机械式控制装置，将先进的监测和控制技术扩大到汽车的全身，从而全面改善汽车的功能，不断增加汽车的人性化服务、减少排气污染和汽油损耗、提高汽车的安全驾驶和舒适性。比如说，在实现汽车的一体化过程中，凡是和电子控制有关的系统或是装置都离不开传感器的应用，尤其是在安全报警装置、信息装置和自动变速器等装置当中，所以这也要求传感器能够适应恶劣的环境，无论是尘土弥漫还是风雨交加的时候，都能够保证具有很好的密封性，与此同时还应该具备一定的抗干扰能力，尤其是安装在汽车发动机内的传感器，需要能够承受得住发动机在工作时的高温和高压环境。

3 我国传感器技术在机电一体化中的发展现状和未来方向

在机电一体化体统当中，传感器使其实现自动控制和调节的关键技术，起作用就好像系统的感觉器官，能够在严酷的环境中快速的获取机电一体化系统的运行信息，从而保证系统的高水平运转。一般说来，在机电一体化系统的运行过程当中，如果没有这些传感器对系统的运行状态和被检测对象各种信息参数的自动检测，那么就不可能实现系统的信息处理和决策控制等功能，不能够保证整个系统的正常有效工作。但是从我国现有的传感器技术发展现状来看，当前的传感器发展还不能够满足机电一体化系统的快速、精确和价格低廉的要求，仍然处于研究阶段，没有真正的实行于市场当中。这个问题的主要原因在于我国传感技术的起步较晚，科研技术水平比较低，所以为了提高传感器的整体水平，还需要对其进行不断的技术研究。除此之外，针对传感器技术在现实生活中的应用，其今后的发展方向还可以朝着加速开发新型敏感材料、向微型化发展、向高精度发展等方向发展。

4 结束语

综上所述，目前将传感器技术的应用于机电一体化当中，不仅提高了机械设备的使用效率，而且促进了机械一体化的不断进步。但是与此同时，面对我国传感器技术发展较晚的现状，在实际应用过程中还存在着一些问题，需要对其进行有效的改进和完善，从而不断推动经济社会的发展。

参考文献

[1]李文悦.传感器技术在机电一体化中的应用[J].黑龙江科技信息，2013，17（24）：52-53.

[2]陈玉祥.浅析传感器技术在机电一体化中的应用[J].黑龙江科技信息，2013，10（4）：85-86.

[3]曹环军.探析传感器技术在机电一体化中的应用[J].科教导刊―电子版（上旬），2013，2（11）：155-156.

机电一体化技术的现状篇(6)

摘 要：变压器与发电机等电气设备是供电的重要基础，电气设备运行状态稳定为供电稳定和可靠提供充足的保障，也有利于人民生活水平和国家整体生产水平的提升，相关人员对电气设备状态监测和故障诊断技术给予了关注与重视，对变压器、发电机等状态监测和故障诊断技术进行充分的分析，并对电气设备未来的发展情况提出展望。

关键词：电气设备；状态监测；故障诊断技术；应用

电气设备是指电力系统中发电机、变压器、断路器、电力线路等一系列的总称，根据传感器及不同测量方式可以对电气设备运行状态的物理量和化学量进行反映的一种方式，即电气设备的状态监测。这种电气设备状态监测方式和故障诊断技术是一种新型交叉学科，目前我国电气行业对这方面的应用研究还处于初级水平，随着科学技术的不断发展，信号技术、计算机网络技术、传感技术与电子技术等在人们生活及工业生产中的广泛应用，从一定程度上使电气设备状态监测与故障诊断技术水平得到提升。

一.电气设备状态监测与故障诊断技术分析

电气设备状态监测与故障诊断技术主要有三个环节：首先，状态监测。电气设备在正常运行中，通过对特征型号进行监测，变换与记录，并对相关问题进行分析与处理，并将分析结果进行详细的记录，为设备故障诊断提供确切的基础数据。其次，诊断分析。诊断分析主要是对特征信号进行诊断分析和故障诊断分析这两个方面，通过对信号进行分析处理，并将信号中有效、敏感与最直接的特征信息进行提取，为故障诊断提供依据[1]。在信号分析处理完成后，则需要对故障问题进行诊断，主要目的是对设备中的故障问题，以及故障发生原因、发生程度及具体的故障发生部位等进行诊断，同时还要对设备性能及故障发展趋势进行预测。最后，故障的预防和处理。在经过状态监测和故障诊断分析，查明了故障原因及位置后，则需要根据具体故障类型和故障原因选择针对性的处理措施，对故障发展趋势进行预防，降低故障发生率，确保电气设备运行状态的正常和安全。

二.电气设备状态监测与故障诊断技术应用

（一）变压器状态监测与故障诊断技术

电力企业中常用变压器是充油式变压器，在特殊场合下也用六氟化硫变压器和干式变压器。变压器状态监测方法一般采用局部放电监测和红外监测技术、超声定位监测等。充油式变压器其主要的应用方向为微水分析技术和在线油中溶解气体。变压器的高压套管，是通过介质损耗因数中的数字化在线监测技术，对故障问题较多的有载调压开关，采用有载故障诊断在线装置，对触点磨损情况及电气回路与机械故障等问题进行检测[2]。变压器状态监测还可以对线匝绕组温度、电压、负载电流及风扇运行情况、油温等进行监测，变压器状态监测主体部件主要为液体绝缘、固体绝缘、绕组、冷却系统、气体绝缘、磁路等，故障类型主要有过热且放电故障、放电性故障、机械故障及进水受潮故障、过热性故障等。如在某工程设备更新改造中，所用变压器为油浸式变压器，采用全密封结构，绝缘介质和绝缘油不与空气直接接触，在运行状态正常的情况下无需进行换油操作，有利于降低对电气设备的维护成本，提高其使用寿命，因此该类变压器是农村和城市配电网结构中的一种理想化设备，但由于该设备容易受到外界温度变化影响，出现渗油或漏油现象，导致油位变化或因沈楼店负压吸入空气，导致气体继电器出现误动故障。

（二）发电机状态监测与故障诊断技术

发电机状态监测和故障诊断技术应用主要是对设备在初始阶段中存在的问题及缺陷进行检测，便于定期对设备展开维修工作，降低电气设备的停机概率，在电气设备的运行过程中可以有效缩短发电机的维修时间，使无故障时间延长，在一定程度上降低了发电机的维修费用，提高设备可用性。目前发电机运行状态监测主要是通过发电机状态监视器、发电机光纤测漏仪及射频监视仪等来实现的，对发电机内部故障问题进行监测并报警，从而使操作人员可以对设备的实际运行状况进行及时了解并予以重视[3]。现阶段国内对氢冷发电机展开了研究工作，根据化学量的分析方式对氢气中的杂志成分进行诊断，从而对设备的故障问题进行判断。发电机的状态监测与故障诊断主要是通过对多种电气、化学特征、数据、机械、物理特征信息进行采集和观测，并将其综合形成数据处理系统，为发电机的状态监测提供异常数据信息和正常缺陷。在早期故障预测中对计算机的故障问题进行判断与分析，并提出合理的维修方案。发电机故障诊断类型主要包括定子类故障和转子类故障两种，其中定子类故障主要为绝缘故障、引出线套管故障、铁心故障和绕组振动故障灯，而转子类故障则包括绝缘故障、水系统故障、氢系统故障、油系统故障、本体和护环故障、绕组故障等[4]。

（三）在线状态监测与故障诊断技术应用

在线状态监测与故障诊断技术主要内容是信号监测、采集数据源、数据处理和故障诊断等，其基本步骤是根据传感器来对设备的实际运行状态进行检查，并及时对信号进行传输、采集、转换及处理，在存储器中将单元信息进行存储。其中传送载体主要是通过电缆或是光缆实现，为了使抗干扰能力提高，需要对数字信号及光缆信号进行合理应用，来对数据进行传输。数据采集的主要方式有信号峰值采集、信号波形采集，并对超过阀值脉冲记录来对数据进行处理，可以有效抑制干扰，将信号特征进行提取，增强或保留有用的信号，根据该信号来实现对故障问题的诊断[5]。目前，在线状态监测和故障诊断技术主要有局部放电监测、油色谱监测和介损监测技术。其中局部放电监测技术主要是由超声波监测法、电容器祸合监测法构成。油色谱监测技g，是目前UI设备中常用的一种绝缘检测方式，也被称为油中气体分析法。而介损监测技术在电容性设备状态监测中常用的一种技术方法，其中电容性设备是指全部绝缘或部分绝缘，根据电容性设备的绝缘结构，对设备的介电特性进行检测。在相同变电站中对容性设备进行安装，通过对容性设备的绝缘情况进行对比和分析，可以及时获取容性设备的大变化，将电容性设备的介损值和电容量比值进行对比和分析，对介损差值的变化量进行合理利用，可以准确判断设备的绝缘情况。

（四）高压断路设备状态监测与故障诊断

高压断路设备监测主要是判断断路器绝缘度的合格性、载流回路的完好性、操作机构特性保持情况及断路器开断能力等情况进行监测。断路器在各项指标正常情况下，断路器维修周期通常是取规定上限，但目前在断路器出厂时，即使得到生产商的承诺，仍然会出现超过规定上限规定范围的情况[6]。高压断路设备在工作状态下，对故障发生时的电流大小及跳闸次数进行监测，并分别对相关数据信息进行统计，根据故障电流总数和闸刀开断次数来选择维修先后顺序。当高压断路器在检测和诊断结果中显示设备的运行状态稳定，无存在故障或无潜在故障，则可以按照监测程序填写评估卡，并将其纳入到状态维修范围中。

三.电气设备状态监测与故障诊断技术应用时需注意的问题

在电气设备的状态监测和故障诊断中，不仅需要加强管理工作，还要重视技术应用水平。采用现代先进的科学技术来对电气设备的运行状态进行监测，目前红外诊断技术是应用十分广泛的电气设备状态监测和诊断技术，在应用过程中需要充分的发挥其优势和现代化特点，提高监测和诊断的工作效率，⒋统监测方法与现代技术进行有机结合，实现对电气设备的全面监测和诊断，确保监测结果的科学性、可靠性与直观性[7]。除此之外，还要加大电气设备状态监测和故障诊断工作的管理力度，确保状态监测和故障诊断工作的有效开展和顺利开展，加强对监测和故障诊断技术的管理，首先需要明确监测和诊断技术人员的职责，做到分工明确，相关管理人员需要在工作开展前做好工程策划方案，并协调工作中的所有工作人员，进行合理的安排和调配，在工作中要确保配电、试验、检修、变电工作人员各司其职，及时反映对设备状态的监测结果，对相关数据进行及时分析，得到可靠的故障诊断结果，从而确保电气设备运行状态的可靠性和稳定性。

随着目前我国的科学技术水平的不断提高，电气设备技术含量也在不断提高，变电站数量增加，因此对电气设备的监测与维修频率也在不断增加，为了更好的保障电气设备的运行稳定，还要提高工作人员自身的技术水平和专业素质，电力企业需要加强对技术人员的专业培训，工作人员也要加强专业知识学习，为电力企业培养出综合性和应用型的人才，提高电力企业在同行业中的市场竞争能力，促进电力企业的健康发展与可持续发展。

结语：

总之，电气设备状态监测和故障诊断技术，在电力系统中发挥着重要的作用，有效保障电气设备的运行安全与稳定，提高供电质量和供电稳定，满足用户正常的社会生活及生产活动用电需求。因此在电力系统中，需要注重对电气设备的状态监测和故障诊断技术，采用现代化先进的技术水平对电气设备进行实时监测与预防，维护电气设备的使用寿命，降低故障发生率，提高电力企业经济效益与社会效益。

参考文献：

[1]任丕杰. 电气设备状态监测及故障诊断系统的构建[J]. 电子技术与软件工程，2016，24：190.

[2]杨建新. 电气设备状态监测及故障诊断系统的开发[J]. 中国科技信息，2007，06：77-78+81.

[3]杨厚宗. 信息化时代设备状态监测与故障诊断技术的新特点和发展趋势[J]. 中国设备工程，2002，11：37-39.

[4]李剑. 浅谈电气设备在线监测及故障诊断技术的应用[J]. 中华民居（下旬刊），2013，09：311-312.

[5]黄爱华，吕慧娟. 电气设备在线监测与故障诊断技术现状和前景分析[J]. 企业技术开发，2016，23：103-105.

[6]刘海峰，赵建利，刘婷，岳国良，孙t，付龙明. 电气设备故障诊断技术与状态监测研究[J]. 科技创新导报，2015，25：47-48.

[7]陶娟娟，陈华燕，应俊强，贺家伟，郑思敏. 状态监测与故障诊断技术在化工设备维护中的应用[J]. 中国石油和化工标准与质量，2016，06：19+21.

机电一体化技术的现状篇(7)

关键词：机电一体化；仿真技术；发展趋势；现状

机电一体化技术是很多技术的融合，如果能够有效的利用这项技术，不仅能够提高工作效率，还能减少消耗，因为机电一体化技术最重要的特点就是功能强、质量好、准确度好以及消耗低，因此发展机电一体化技术对我国未来的经济发展起着关键性的作用，为此，笔者就机电一体化系统的仿真发展趋势进行探讨。

一、机电一体化定义

我们所说的机电一体化也通常被称作机械电子学。通常情况下，学者都认为机电一体化是一种将各种技术融入在机电产品中的学科，这是种学科需要机械学以及信息科学等学科相互融合而形成的。从这个简单的定义中，我们可以总结三点：第一，机电一体化学科并不是独立存在的，它是电子学科等相互融合的结果；第二，机电一体化的定义会随着时代的发展而发展，以前的机电一体化技术注重的是机械与电子的融合，而现代社会的机电一体化，是机电产品与很多学科的融合，所以我们有理由相信，科技的进步会使机电一体化与更多的学科相融合，发展出更强大的技术；第三，机电一体化并不是各个学科之间的简单相加，它是各种学科有机融合的产物，注重的是学科技术在机电产品中有效的结合，从而使机电产品发挥最大的效用。

二、机电一体化技术应用现状

制造业是应用机电一体技术最为广泛的行业，这个行业同时也是很多国家的支柱产业，因为无论是军事，还是政治都需要制造行业提供机电产品，因此各国都在机电一体化技术上投入了大量的资金，希望本国这项技术在世界上能取得领先地位。

日本的机电一体化技术发展的成果很显著，尤其是在工业机器人方面，他们将计算机芯片等技术与机电产品有机的融合起来，制造成功了能与人进行视频，并且拥有触觉的智能机器人，当现场发生故障时，智能机器人能够监测到故障并且及时的处理，不仅减少了故障发生的概率，还节约了人力物力成本的支出，最为关键的是，避免了相关人员因为维修设备而出现意外事故。西欧国家也出台了相关的政策来支持这项技术的发展，希望工厂能够实现全面的自动化，而美国在这方面也加快了研究的步伐，希望通过这项技术能够减少产品生产周期，进而提高经济效益。

而我国作为世界上最大的发展中国家，在技术水平方面还远远落后于上述的发达国家，但也因此说明了我国在机电一体化技术方面有更大的发展空间。近些年来，因为金融危机的影响，是我国充分意识到了发展机电一体化的重要性，并且意识到了机电一体化技术对我国经济发展有着不可替代的作用，国家和企业都加快了研究的步伐。针对我国目前发展状态，国家提出了优先研发机电一体化的6项关键技术，如今我国已经取得了显著的成效，比如数控技术经过多年的研究发展，我国几乎完全掌握了这些技术的要领，并且建立了数控开发与生产为一体的基地，最为关键的是培养很多数控技术方面的人才，在数控技术这一领域，已经形成了属于自己的产业，成果很显著。这些成果也为我国未来发展机电一体化技术奠定了基础，提供了参考。

三、仿生硬件的容错技术新思路

基于仿生硬件的容错研究，对建立借鉴生物进化机制的硬件容错新理论，提高硬件系统的可靠性具有重要意义。

1、胚胎型仿生硬件的容错体系结构和容错原理

仿生硬件可以分为进化型和胚胎型，其中胚胎型仿生硬件也称为胚胎电子系统，是模仿生物的多细胞容错机制实现的硬件。胚胎型仿生硬件的容错体系结构，主要由胚胎细胞、开关阵和线轨组成开关阵，根据可编程连线的控制信号完成开关闭合，控制线轨内各线段的使用，胚胎细胞包含存储器、坐标发生器，换向块、功能单元、直接连线、可编程连线、控制模块等存储器用于保存配置数据位串，并根据细胞状态和坐标发生器计算出的结果，从配置位串中提取段经译码后，对胚胎电子细胞的换向块和功能单元进行配置，坐标发生器根据4个细胞最近两侧（左侧和下侧）邻居细胞的坐标为其分配坐标。

2、胚胎型仿生硬件实现容错的策略

为了实现对故障细胞的容错，常用的容错策略有两种：行（列）取消和细胞取消策略，通过记录有错的单元位置，重新布线，用其他各用的单元来代替但是对于连线资源故障，这此策略并未给出相应的对策，在深入研究胚胎仿生硬件容错体系结构的基础上，本文提出种针对线轨故障的容错策略：

2.1行（列）取消策略在行（列）取消中，若个细胞出错，则它所在行（列）的所有细胞都将被取消，而该行（列）细胞的功能将被其上行（右列）的细胞所代替，即当一个细胞出错时，细胞所在行（列）上移（右移）到 一个备用行（各用列）来代替它当前的工作。

2.1细胞取消策略在细胞取消中，用各用细胞代替故障细胞分两个阶段当某行的出错细胞数超过各用细胞数时，整行被取消，行细胞上移，用备用行取代出错行的功能

四、新时期机电一体化技术展望

机电体化是多学科的交叉融合，综合了机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、光学技术、电力电子技术、接口技术等技术，其发展进步依赖并促进了相关技术的发展，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗上实现特定功能价值，新时期机电体化技术呈现智能化、系统化、微型化等发展趋势。伴随着智能技术的发展，机电体化技术也呈现智能化发展的趋势智能化即要求机电产品有定的智能，使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力，如在CNC数控机床上增加人机对话功能，设置智能I/0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。

五、结语

综上所述，我国的机电一体化技术已经取得了显著的发展，国家的重视以及科技的进步使得这项技术拥有更大的发展空间。虽然我国技术水平总体上落后于发达国家，但是因为经济全球化不断深入，各国在技术领域也必然会加强合作，共同促进世界经济的发展，再加之，我国已经培养出很多机电一体化专业的人才，这为我国机电一体化未来的发展储备了充足的人才。本文是笔者多年的机电一体化系统操作经验的总结，希望为机电一体化系统的仿真技术研究人员提供借鉴，为我国机电一体化技术发展的更好提供参考。■

参考文献

[1] 陈辉，王磊. 机电一体化技术的现状及发展趋势[J]. 国内外机电一体化技术. 2009（S4）