机电一体化系统设计第5章检测系统设计
机电一体化复习资料整理总结
第一章1、机电一体化系统的构成要素与功能特征五大功能构成要素：机械系统（机构）、信息处理系统（计算机）、动力系统（动力源）、传感检测系统（传感器）、执行元件系统（如电动机)五个子系统组成。
·2、机电一体化系统（产品）设计的考虑方法：1) 机电互补法机电互补法又称取代法。
该方法的特点是利用通用或专用电子部件取代传统机械产品（系统)中的复杂机械功能部件或功能子系统，以弥补其不足。
例如：用PLC或计算机取代机械式的变速器、凸轮机构、离合器等。
可简化机械结构、提高性能。
2) 结合(融合)法它是将各组成要素有机结合为一体构成专用或通用的功能部件(子系统)，其要素之间机电参数的有机匹配比较充分。
例如：将电机的转子轴作为扫描镜的转轴。
3) 组合法它是将结合法制成的功能部件(子系统)、功能模块，像积木那样组合成各种机电一体化系统（产品），故称组合法。
3、机电一体化系统的设计类型1）开发性设计它是没有参照产品的设计，仅仅是根据抽象的设计原理和要求，设计出在质量和性能方面满足目的要求的产品或系统。
2)适应性设计它是在总的方案原理基本保持不变的情况下，对现有产品进行局部更改，或用微电子技术代替原有的机械结构或为了进行微电子控制对机械结构进行局部适应性设计，以使产品的性能和质量增加某些附加价值。
3)变异性设计它是在设计方案和功能结构不变的情况下，仅改变现有产品的规格尺寸使之适应于量的方面有所变更的要求。
第二章1.机电一体化的机械系统与一般机械系统相比，具有一定的特殊要求：（1）较高的定位精度。
（2）良好的动态响应特性。
——响应快、稳定性好。
（3）无间隙、低摩擦、低惯量、大刚度。
（4）高的谐振频率、合理的阻尼比。
2.滚珠丝杠副特点具有传动阻力小；传动效率高（92%~98%）；轴向刚度高；传动平稳；传动精度高；不易磨损、使用寿命长等优点；缺点:但不能自锁；因而用于高精度传动和升降传动时，需制动定位装置。
3.消除和减小丝杠轴向间隙的主要方法：双螺母螺纹预紧调整特点：结构简单，刚性好，预紧可靠，使用中调整方便; 但不能精确定量调整。
机电一体化技术PPT课件
电梯有层门和轿厢门。层门设在层站入口处。轿厢门与轿 厢随动，是主动门，层门是被动门
机电一体化技术——陈刚
.
7
第5章 升降电梯机电传动与控制——5.2 基础知识 岗位责任体系概述
5.2.2 升降电梯的安全装置
电梯的安全性除了在结构的合理性、可靠性，电气控制和 拖动的可靠性方面充分考虑外，还应具有防范各种可能发生的 危险的安全装置。首先应把乘客的保护作为首先考虑的因素， 同时也要对电梯本身和所载货物以及电梯所在的建筑结构进行 保护。
机电一体化技术——陈刚
.
3
第5章 升降电梯机电传动与控制——5.2 基础知识 岗位责任体系概述
5.2.1 升降电梯的机械结构 1 电梯曳引机
电梯曳引机通常由电动机，制动器，减速箱及底座等组成。
图5-2 升降电梯结构示意图 1-惯性轮；2-电动机；3-联轴器；4-制动器；
5-减速机.；6-曳引轮
机电一体化技术——陈刚
机电一体化技术——陈刚
பைடு நூலகம்
9
第5章 升降电梯机电传动与控制——5.2 基础知识 岗位责任体系概述
5.2.2 升降电梯的安全装置
2 超速保护装置——限速器 电梯由于控制失灵、曳引力不足、制动器失灵或制动力不足，超载断 绳等原因会造成桥箱超速和坠落。防超速和端绳的保护装置是安全钳— —限速器系统，二者成对使用。
.
机电一体化技术——陈刚
2
第5章 升降电梯机电传动与控制——5.2 基础知识 岗位责任体系概述
5.2.1 升降电梯的机械结构
电梯是机械电气结合紧密而又复杂的产品，一般包括曳 引系统、导向系统、门系统、轿箱系统、重量平衡系统、电 力拖动系统、电气控制系统、安全保护系统。
机电一体化技术 习题-参考答案
积分环节(PI)和比例-积分-微分调节(PID)各有何优缺点？............................................. 14
7-8何谓机电一体化系统的“可靠性”？...................................................................... 17
2-20.齿轮传动的齿侧间隙的调整方法有哪些? ................................................................ 3
2-25.轴系部件设计的基本要求有哪些？.......................................................................... 4
1
机电一体化技术第1章习题-参考答案
1-1试说明较为人们接受的机电一体化的含义。
答：机电一体化乃是在机械的主功能、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结合而构成系统的总称。
1-4何谓机电一体化技术革命？
答：将微型计算机等微电子技术用于机械并给机械以“智能”的技术革新潮流可称
简述步进电机驱动电源的功率放大电路原理. ................................................................. 7
机电一体化技术第4章参考答案.......................................................................................... 9
《机电一体化技术》教学大纲
********************学院机电一体化专业《机电一体化技术》教学大纲制定人：机电系******一、课程的性质、任务《机电一体化技术》机电一体化专业的一门专业课，其任务是使学生获得利机电一体化技术解决各种实际工程问题所需的知识，结合生产实际为本专业的应用打下基础。
二、课程的基本要求1、了解机电一体化应用系统的基本原理和组成特点。
2、掌握机电一体化应用系统的机械技术3、掌握机电一体化应用系统的传感检测技术4、掌握机电一体化应用系统的伺服驱动技术5、掌握机电一体化应用系统的控制和接口技术6、掌握机电一体化应用系统的整体设计技术7、掌握机电一体化应用系统的机器人设计技术三、课程内容一、机电一体化概述教学要求教学内容：1. 1机电一体化的基本概念1. 2机电一体化系统的基本组成1. 3机电一体化技术的理论基础与关键技术1. 4机电一体化产品1. 5机电一体化的现状与发展前景基本要求：了解机电一体化技术的特点。
二、机电一体化机械技术教学要求教学内容：2. 1概述2. 2机械传动机构2. 3机械导向结构2. 4机械的支承结构2. 5机械执行机构基本要求：了解机电一体化机械技术的特点。
掌握与机电一体化相关的机械基础知识和设计要点三、机电一体化传感检测技术教学要求教学内容：3.1传感器组成与分类3. 2典型常用传感器3. 3传感器的选择方法3. 4传感器数据采集及其与计算机接口基本要求：了解机电一体化传感器技术的特点。
掌握与机电一体化相关的传感器知识和设计要点四、机电一体化伺服驱动技术教学要求教学内容：4. 1概述4. 2典型执行元件4. 3执行元件功率驱动接口基本要求：了解机电一体化执行器技术的特点。
掌握与机电一体化相关的执行器知识和设计要点五、机电一体化控制及接口技术教学要求教学内容：5. 1控制技术概述5. 2可编程序控制器技术5. 3人机接口技术5. 4机电接口技术基本要求：了解机电一体化接口技术的特点。
机电一体化技术作业指导书
机电一体化技术作业指导书第一章绪论 (2)1.1 机电一体化技术概述 (2)1.2 机电一体化技术的发展趋势 (3)第二章传感器技术 (3)2.1 传感器的工作原理 (3)2.2 传感器的选型与应用 (4)2.3 传感器信号的调理与处理 (4)第三章执行器技术 (5)3.1 执行器的分类与特点 (5)3.2 执行器的选型与控制 (6)3.3 执行器的维护与故障处理 (6)第四章机电系统设计 (7)4.1 机电系统设计的基本原则 (7)4.2 机电系统的模块化设计 (7)4.3 机电系统的可靠性设计 (7)第五章控制系统技术 (8)5.1 控制系统的基本原理 (8)5.2 控制系统的设计方法 (9)5.3 控制系统的功能优化 (9)第六章通信技术 (9)6.1 通信协议与标准 (9)6.1.1 通信协议的分类 (10)6.1.2 通信协议的标准 (10)6.2 通信接口技术 (10)6.2.1 硬件接口 (10)6.2.2 软件接口 (10)6.3 网络通信技术 (10)6.3.1 以太网技术 (10)6.3.2 无线网络技术 (11)6.3.3 互联网技术 (11)6.3.4 专用网络技术 (11)第七章机电一体化系统集成 (11)7.1 系统集成的基本方法 (11)7.1.1 系统集成概述 (11)7.1.2 系统集成的基本方法 (11)7.2 系统集成的关键技术研究 (11)7.2.1 系统建模与仿真 (11)7.2.2 系统模块化设计 (12)7.2.3 系统可靠性分析 (12)7.2.4 系统优化与调度 (12)7.3 系统集成的案例分析 (12)7.3.1 案例一：某自动化生产线系统集成 (12)7.3.2 案例二：某智能物流系统集成 (12)7.3.3 案例三：某系统集成 (12)第八章机电一体化系统的测试与调试 (12)8.1 测试与调试的基本方法 (12)8.2 测试与调试的流程 (13)8.3 测试与调试的注意事项 (13)第九章机电一体化系统的维护与故障处理 (13)9.1 维护的基本方法 (13)9.1.1 定期检查 (13)9.1.2 清洁保养 (14)9.1.3 润滑保养 (14)9.2 故障诊断与处理 (14)9.2.1 故障诊断 (14)9.2.2 故障处理 (14)9.3 故障预防与改进 (15)9.3.1 加强设备管理 (15)9.3.2 优化设计 (15)9.3.3 提高维修水平 (15)第十章机电一体化技术的应用与发展 (15)10.1 机电一体化技术的应用领域 (15)10.2 机电一体化技术的发展前景 (16)10.3 机电一体化技术的创新与实践 (16)第一章绪论1.1 机电一体化技术概述机电一体化技术，作为一种融合了机械工程、电子工程、计算机科学和控制理论等多种学科的技术体系，旨在实现机械系统与电子系统的有机集成。
机电一体化技术第二版-课后习题答案
第1章1-1、机电一体化是在机械主功能、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结合而构成系统的总称。
1-2、机电一体化系统的主要组成、作用及其特点是什么？a、机械本体：用于支撑和连接其他要素，并把这些要素合理地结合起来，形成有机的整体。
b、动力系统：为机电一体化产品提供能量和动力功能，驱动执行机构工作以完成预定的主功能。
c、传感与监测系统：将机电一体化产品在运行过程中所需要的自身和外界环境的各种参数及状态转换成可以测定的物理量，同时利用监测系统的功能对这些物理量进行测定，为机电一体化产品提供运行控制所需的各种信息。
d、信息处理及控制系统：接收传感器与检测系统反馈的信息，并对其进行相应的处理、运算和决策，以对产品的运行施以按照要求的控制，实现控制的功能。
e、执行装置：在控制信息的作用下完成要求的动作，实现产品的主功能。
1-3、工业三大要素：物质、能量、信息。
1-4、机电一体化产品与传统的机械电气化产品相比，具有较高的功能水平和和附加值，它为开发者、生产者和用户带来越来越多的社会经济效益。
1-7、机电一体化的主要支撑技术：传感检测技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服驱动技术、接口技术、精密机械技术、系统总成技术。
1-8、机电一体化的发展趋势：智能化、模块化、网络化、微型化、绿色化、人格化、自适应化。
第2章2-1、机电一体化系统对传动机构的基本要求：传动间隙小、精度高、低摩擦、体积小、重量轻、运动平稳、响应速度快、传动转矩大、高谐振频率以及与伺服电动机等其他环节的动态性能相匹配等要求。
2-2、丝杆螺母机构的传动形式及其特点：a、螺母固定、丝杆转动并移动；b、丝杆转动、螺母移动；c、螺母转动、丝杆移动；d、丝杆固定、螺母转动并移动；e、差动传动。
2-3、滚珠丝杆副的组成及特点：由丝杆、螺母、滚珠和反相器四部分组成；具有轴向刚度高、运动平稳、传动精度高、不易磨损、使用寿命长等优点。
机电一体化
第一章1、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用微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。
2、优化机电一体化的六大技术：检测传感器、信息处理技术、自动控制技术、伺服驱动技术、精密机械技术、系统总体技术。
3、机电一体化的目的：高附加价值化.即:多功能化、高效率化、高可靠化、省材料省能源化。
4、机电一体化系统的五个子系统:机械系统(机构)、电子信息处理系统(计算机)、动力系统(动力源)、传感检测系统(传感器)、执行元件系统(如电动机)5、根据接口的变换、调整功能，可将接口分成以下四种：1)零接口。
不进行任何变换和调整、输出即为输入等，仅起连接作用的接口，称为零接口。
2）无源接口。
只用无源要素进行变换、调整的接口，称为无源接口。
3)有源接口。
含有有源要素、主动进行匹配的接口，称为有源接口。
4)智能接口。
含有微处理器，可进行程序编制或可适应性地改变接口条件的接口，称为智能接口。
6、根据输入／输出功能可分成以下四种广义接口：1）机械接口2）物理接口3）信息接口4）环境接口7、工业三大要素与机电一体化的三大效果8、系统设计的考虑方法机电一体化系统(产品)的主要特征是自动化操作。
因此。
设计人员应从其通用性、耐环境性、可靠性、经济性的观点进行综合分析，使系统充分发挥机电一体化的三大效果。
第二章：1、机电一体化系统与一般机械系统的不同：较高的定位精度、良好的动态响应特性（响应要快、稳定性要好）★2、机电一体化系统的机械系统设计要求：无间隙、低摩擦、低惯量、高刚度、高谐振频率、适当的阻尼比。
3、采取措施（1）采用低摩擦的传动和导向支承件，如：滚珠丝杠副、滚动导向和支承、动静压导向支承。
（2）缩短传动链，提高传动与支承刚度，如：采用大扭矩、宽调速的伺服电动机；轴端预紧或预拉伸、滚珠丝杠副或滚动导轨副预紧消除间隙提高刚度。
（3）选择合理传动比，提高系统分辨率，减少等效到执行元件输出轴上的等效转动惯量，尽可能的提高系统的加速能力。
机电一体化系统设计基础
机电一体化系统设计基础（本）课程基于网络考核改革试点方案（2018 年1 月）一、考核改革的目的1 •通过本课程考核的改革，深入探索现代远程开放教育、成人学习课程考核的基本模式；2•通过本课程考核的改革，进一步加强教案过程的落实，指导学生在学习过程中理解把握课程的主要内容，检验学生各个学习环节的学习效果，达到培养目标；3•通过本课程考核的改革，探索机电一体化系统设计基础课程的形成性考核合理的题型、题量、难易程度等；4•探索远程成人教育考核方法的可信度和有效性，提高学习质量。
二、考核目标通过考核既要检测学生对机电一体化的基础理论与关键技术、机电一体化单元技术的接口技术等基本概念、基本理论的理解程度，又要检测学生通过学习机电一体化系统设计原理和综合集成技术，能够把各项技术有机地结合起来进行简单的机电一体化系统的分析和设计的能力。
三、考核对象广播电视大学工科类机械设计制造及其自动化专业（专科起点本科）的学生。
四、考核方式本课程考核采用形成性考核和终结性考核相结合的方式，形成性考核占总成绩的30%，登陆形成性考核系统进行，随平时学习过程完成；终结性考试为笔试，占总成绩的70%，在学期末进行，具体时间见中央电大统一时间安排。
（一）形成性考核完成一定量的习题是学好本课程的一项重要的、必不可少的工作。
通过这些习题的练习，逐步加深对课程中各种概念的理解、基本计算方法的应用，达到基本掌握本课程主要内容的目的。
通过形成性考核一方面可以加强对地方电大教师教案过程的引导、指导和管理，优质的完成教案任务，实现教案目标；另一方面可以加强对学生平时自主学习过程的指导和监督，重在对学生自主学习过程进行的指导和检测，引导学生按照教案要求和学习计划完成学习任务，达到掌握知识、提高能力的目标，提高学生的综合素质。
第一部分形考说明设计5次测验题，占课程综合成绩的30%。
形式：3次客观测试卷；1次主观测试卷；1次专题报告。
注：每次形考任务按百分制进行成绩评定。
机电系统设计教学大纲
《机电系统设计》课程教学大纲【课程代码】：2388【英文译名】：Mechatronics System Design【适用专业】：机械【学分数】：2。
5【总学时数】：40一、本课程教学目的和任务本课程是机械设计制造及其自动化专业学生必修的一门专业课，其内容由机电一体化的基本概念，机电产品设计的工程路线，机电一体化系统中的基本要素，机电产品综合设计等四个部分组成。
本课程的作用和任务是：通过本课程的学习，使学生建立机电产品的一体化设计思想，把所学的电工学、传感器技术，自动控制技术、计算机技术和机械设计理论有机地结合起来，了解各项技术的相互接口关系，并能运用所学的知识对机电一体化产品进行分析或设计简单的机电一体化产品。
使学生具有解决实际生产过程中机电设备的维修、运行管理、改造等实际问题的初步能力。
二、本课程的基本要求1、通过机电一体化基本概念的学习，理解机电一体化系统中各个结构要素在系统中的作用和它们之间的相互关系，初步建立机电产品的系统化设计思想。
2．熟悉机电一体化产品的设计方法和工程路线，能够针对具体的机电一体化产品确定开发工程路线。
3．了解机电一体化系统中的常用传动机构，常用动力驱动装置，常用计算机控制系统和常用传感器的种类和特点。
4．掌握对机电一体化系统中机械、动力、控制、传感检测等三个基本结构要素的技术特点，掌握这些结构要素中典型结构装置的特点和使用方法，如齿轮传动比的选择原则，直流力矩电机和步进电机伺服控制的特点，典型位置传感器（电位计、光电编码器）的特点及选择原则，STD工业控制总线的特点和主要应用形式。
5．了解典型机电一体化产品的构成、特点和设计方法，学会设计简单的机电一体化产品。
三、本课程与其他课程的关系(前修课程要求，后继课程等)先修课程：机械制图、机械设计、数字电子技术、模拟电子技术、微机原理、自动控制工程基础、电机拖动、可编程序控制器原理等。
四、课程内容(重点及必须掌握内容、章节加*号或另作说明；文字多请另加纸)第一章绪论机电一体化的涵义机电一体化系统的基本构成机电一体化系统的设计步骤第二章机械系统的部件选择与设计（重点）机械传动部件的设计与选择导向支承部件的设计与选择轴系部件的设计与选择（重点）第三章执行元件的分类与控制用电机的驱动（重点）执行元件的种类、特点及基本要求常用控制用电机的驱动第四章微机控制系统及接口设计（重点）微机系统的构成与种类Z80CPU微机的硬件结构特点及应用单片机的硬件结构特点及应用可编程逻辑控制器特点及应用机电一体化系统中的接口电路机电一体化系统中的检测传感器第五章机电有机结合的分析与设计机电有机结合之一（稳态设计方法）机电有机结合之二（动态设计方法）可靠性、安全性设计第六章机床的机电一体化改造分析与设计车床的机电一体化改造铣床的机电一体化改造(※)五、其它(如习题或作业、实验、上机、课程设计等内容和要求，根据实际安排按序编写) 重要的章节布置作业六、选用教材及主要参考书(写明名称、编著者、出版社、出版时间)选用教材：《机电一体化系统设计》张建民等编著高等教育出版社参考教材：《机电一体化设计基础》朱喜林、张代治主编科学出版社《机械电子技术》徐元昌编上海同济大学出版社《机电一体化控制技术与系统》周祖德等武汉华中理工大学出版社七、学时分配课程教学总学时数为40学时，课内学时40，作业10学时下面是泰戈尔励志经典语录，欢迎阅读。
机电一体化基础知识考试复习总结
第一章绪论●机电一体化是指机械装置和电子设备适当地组合起来，构成机械产品或机电一体与机信一体的新趋势。
●机电一体化是把机械学和电子学有机地结合起来，提供更加优越技术的一种技术。
●机电一体化乃是在机械的主功能、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结合而构成系统的总称。
机电一体化的目的是使产品具有多功能、高效率、高智能、高可靠性，同时又能节省材料、省能源，使产品向轻、薄、细、小、巧的方向发展，以不断满足人们生活的多样化要求和生产的省力化，自动化需求。
机电一体化基本结构要素：1．机械本体包括机身、框架机械联接等在内的产品支持结构属于基础部分，实现产品的构造功能。
2．动力源向系统提供能量，并将输入的能量转换成需要的形式，实现动力功能。
3．检测与传感装置包括各种传感器及其信号检测路，用于对产品运行时的内部状态和外部环境进行检测，提供运行控制所需的各种信息，实现计测功能。
4．控制与信息处理装置主要是指由计算机及其相应硬、软件所构成的控制系统。
5．执行机构包括机械传动与操作机构，在控制信息作用下完成要求的动作，实现产品的主功能。
是机电一体化产品中最重要的组成要素之一。
机电一体化产品可划分为功能附加型、功能替代型和机电融合型三类。
1．功能附加型产品：主要特征是在原有机械产品基础上，采用微电子技术，使产品功能增加和增强，性能得到适当的提高。
经济型数控机床、电子秤、数显量具、全自动洗衣机等都属于这一类机电一体化产品。
2．功能替代型产品：主要特征是采用电子技术及装置取代原产品中的机械控制功能、信息处理功能或主功能，使产品结构简化，性能提高。
柔性增加，如电子缝纫机、自动照相机等用微电于装置取代了原来复杂的机械控制机构；线切割加工机床、激光手术器等则用因微电子技术的应用而产生的新功能，取代了原来机械的主功能。
3．机电融合型产品：主要特征是根据产品的功能和性能要求及技术规范，采用专门设计的或具有特定用途的集成电路来实现产品中的控制和信息处理等功能，因而使产品结构更加紧凑、设计更灵活、成本进一步降低。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一、光栅位移传感器
1、光栅的构造：
3 2 1
4
1.标尺光栅 2.指示光栅 3.光电元件 4.光源
一、光栅位移传感器
2、工作原理
把两块栅距W相等的光栅平行安装，且让它们的刻痕之间 有较小的夹角θ时，这时光栅上会出现若干条明暗相间的条 纹，这种条纹称莫尔条纹，它们沿着与光栅条纹几乎垂直的 方向排列，如图所示。
由此启发人们进一步发现新现象、采用新原理、 开发新材料、采用新工艺，并以此研制出具有新 原理的新型物性型传感器，这是发展高性能、多 功能、低成本和小型化传感器的重要途径。总之， 传感器正经历着从以结构型为主转向以物性型为 主的过程。
三、传感器的发展方向
2. 传感器的集成化和多功能化 随着微电子学、微细加工技术和集成化工艺等
程中，输出——输入特性曲线不重合的程度称为迟滞，
迟滞误差一般以满量程输出的百分数表示
H Hm10% 0
yFS
二、传感器的基本特性
(4).重复性 传感器在同一条件下，被测输入量按同一方向作全
量程连续多次重复测量时，所得输出——输入曲线的 不一致程度，称重复性。重复性误差用满量程输出的 百分数表示，即
二、感应同步器
2.感应同步器的工作原理 在滑尺的绕组中，施加频率为f（一般为
2~10kHz）的交变电流时，定尺绕组感应出频率 为f的感应电动势。感应电动势的大小与滑尺和定 尺的相对位置有关。 设正弦绕组供电电压为Us，余弦绕组供电电压 为Uc，移动距离为x，节距为T，则正弦绕组单独 供电时，在定尺上感应电势为
2. 传感器的动态特性 传感器能测量动态信号的能力用动态特性表示。
动态特性是指传感器测量动态信号时，输出对输 入的响应特性。传感器动态特性的性能指标可以 通过时域、频域以及试验分析的方法确定，其动 态特性参数如：最大超调量、上升时间、调整时 间、频率响应范围、临界频率等。
三、传感器的发展方向
1. 新型传感器的开发 鉴于传感器的工作机理是基于各种效应和定律，
机电一体化系统设计第5章检测系统设计
第5章 检测系统设计
5.1 概述 5.2 线位移检测传感器 5.3 角位移检测传感器 5.4 速度、加速度传感器 5.5 测力传感器 5.6 传感器的正确选择和使用 5.7 检测信号的采集与处理
5.1 概述
一、定义及分类：
1、定义：传感器是将力、温度、位移、速
方面的发展，出现了多种集成化传感器。这类传 感器，或是同一功能的多个敏感元件排列成线性、 面型的阵列型传感器；或是多种不同功能的敏感 元件集成一体，成为可同时进行多种参数测量的 传感器；或是传感器与放大、运算、温度补偿等 电路集成一体具有多种功能——实现了横向和纵 向的多功能。
三、传感器的发展方向
二、感应同步器
1.感应同步器结构
定尺
节距2τ （2mm）
基板(钢、铜)
节距τ
绝缘粘胶 铜箔
（0.5mm） sin
耐切削液涂层
铝箔
l 4
cos
滑尺
二、感应同步器
包括定尺和滑尺，用制造印刷线路板的腐蚀方 法在定尺和滑尺上制成节距T(一般为2mm)的方 齿形线圈。定尺绕组是连续的，滑尺上分布着两 个励磁绕组，分别称为正弦绕组和余弦绕组。当 正弦绕组与定尺绕组相位相同时，余弦绕组与定 尺绕组错开1/4节距。滑尺和定尺相对平行安装， 其间保持一定间隙（0.05~0.2mm）。
U '2KsU co T x3 s 6 o0 KsU co s
二、感应同步器
" 余弦绕组单独供电所产生的感应电势为
U 2KcU siT xn 36 o 0 KcU sin
由于感应同步器的磁路系统可视为线性，可进行线
' " 性叠加，所以定尺上总的感应电势为
U 2 U 2 U 2Ksc U os KcsU in
指示光栅 W
θ
标尺光栅
d f d f d
W/2
d f d f d
B
W/2 d d
一、光栅位移传感器
莫尔条纹具有如下特点：
1.莫尔条纹的位移与光栅的移动成比例。光栅每
移动过一个栅距W，莫尔条纹就移动过一个条 纹间距B
2.莫尔条纹具有位移放大作用。莫尔条纹的间距B 与两光栅条纹夹角之间关系为
B
W
2sin
W
2
3.莫尔条纹具有平均光栅误差的作用。
一、光栅位移传感器
通过光电元件，可将莫尔条纹移动时光强 的变化转换为近似正弦变化的电信号，如图 所示。
U
Um
U0
o
W/2
W 3W/2 2W
x
其电压为：UU0Umsin2W x
一、光栅位移传感器
将此电压信号放大、整形变换为方波， 经微分转换为脉冲信号，再经辨向电路和 可逆计数器计数，则可用数字形式显示出 位移量，位移量等于脉冲与栅距乘积。测 量分辨率等于栅距。
(1).线性度
传感器的线性度是指传感器实际输出—输入特
性曲线与理论直线之间的最大偏差与输出满度值
之比，即
γL
Δmax100%
yFS
二、传感器的基本特性
(2).灵敏度 传感器的灵敏度是指传感器在稳定标准条件下，
输出量的变化量与输入量的变化量之比，即
(3).迟滞
S0
y x
传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行
度等量转换成电信号的元件。“传感器技 术是机电一体化的第一基础”
2、分类
物理传感器
按能量变ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的功能分：
化学传感器
按输出的信号分：
二、传感器的基本特性
1. 传感器的静特性
传感器的静态特性是指当被测量处于稳定状态 下，传感器的输入与输出值之间的关系。传感器 静态特性的主要技术指标有：线性度、灵敏度、 迟滞和重复性等。
近似计算 γR Rm 100%
yFS
精确计算 R2y~ F3S yiy2 n1
二、传感器的基本特性
5.分辨力 传感器能检测到的最小输入增量称分辨力，在输入
零点附近的分辨力称为阈值。
6.零漂 传感器在零输入状态下，输出值的变化称为零漂，
零漂可用相对误差表示，也可用绝对误差表示。
二、传感器的基本特性
3. 传感器的智能化 “电五官”与“电脑”的相结合，就是传感器
的智能化。智能化传感器不仅具有信号检测、转 换功能，同时还具有记忆、存储、解析、统计处 理及自诊断、自校准、自适应等功能。如进一步 将传感器与计算机的这些功能集成于同一芯片上， 就成为智能传感器。
5.2 线位移检测传感器
一、光栅位移传感器