几点一体化学习要点(一).doc

1、11.传 统 机 械 ： 主 要 以 力 学 为 理 论 基 础 ， 以 经 验 为 实 践 基 础 ；2.现 代 机 械 ： 以 力 学 、 电 子 学 、 计 算 机 学 、 控 制 论 、 信 息 论 等 为 理 论 基础 ， 以 经 验 、 机 、 电 、 计 算 机 、 传 感 与 测 试 等 技 术 为 实 践 基 础 。3.机 械 ： 强 度 高 、 输 出 功 率 大 、 承 载 大 载 荷 ； 实 现 微 小 复 杂 运 动 难 。4.电 子 ： 可 实 现 复 杂 的 检 测 和 控 制 ； 但 无 法 实 现 重 载 运 动 。5.机 电 一 体 化 和 机 械 电 气

2、化 的 区 别 ： 电 气 机 械 在 设 计 过 程 中 不 考 虑 或 较 少 考 虑 电 气 与 机 械 的 内 在 联 系 。 机 械 和 电 气 装 置 之 间 界 限 分 明 装 置 所 需 的 控 制 以 基 于 电 磁 学 原 理 的 各 种 电 器 ， 属 于 强 电 范 畴 。6.机 电 一 体 化 是 在 以 机 械 、 电 子 技 术 和 计 算 机 科 学 为 主 的 多 门 学 科 相 互渗 透 、 相 互 结 合 过 程 中 逐 渐 形 成 和 发 展 起 来 的 一 门 新 兴 边 缘 技 术 学 科 。系 统 工 程 、 控 制 论 和 信 息 论 是 机 电

3、 一 体 化 的 理 论 基 础 。7.机 电 一 体 化 产 品 和 系 统 的 分 类 ：按 机 电 一 体 化 产 品 和 系 统 的 用 途 分 类 ， 有 产 业 机 械 ， 信 息 机 械 ， 民 用机 械 等 ； 按 机 械 和 电 子 的 功 能 和 含 量 分 类 ， 有 以 机 械 装 置 为 主 体 的 机 械电 子 产 品 和 以 电 子 装 置 为 主 体 的 电 子 产 品 ； 按 机 电 结 合 的 程 度 分 类 ， 有功 能 附 加 型 、 功 能 替 代 型 和 机 电 融 合 型 。8.机 电 一 体 化 产 品 的 优 越 性 ： 使 用 安 全 性 和

4、 可 靠 性 提 高 生 产 能力 和 工 作 质 量 提 高 调 整 和 维 护 方 便 ， 使 用 性 能 改 善 具 有 复合 功 能 ， 适 用 面 广 改 善 劳 动 条 件 ， 有 利 于 自 动 化 生 产 节 约能 源 ， 减 少 耗 材9.现 代 机 械 的 机 电 一 体 化 目 标 ： 提 高 精 度 增 强 功 能 提 高 生产 效 率 节 约 能 源 ， 降 低 能 耗 提 高 安 全 性 、 可 靠 性 改 善操 作 性 和 实 用 性 减 轻 劳 动 强 度 ， 改 善 劳 动 条 件 简 化 结 构 ，减 轻 重 量 降 低 价 格 增 强 柔 性 应 用 功

5、能10.机 电 一 体 化 技 术 方 向 在 原 有 机 械 系 统 的 基 础 上 采 用 微 型 计 算 机 控 制 装 置 ， 使 系 统 的 性 能 提高 ， 功 能 增 强 。 用 电 子 装 置 局 部 代 替 机 械 传 动 装 置 和 机 械 控 制 装 置 ， 以 简 化 结 构 ， 增强 控 制 灵 活 性 。 用 电 子 装 置 完 全 代 替 原 来 执 行 信 息 处 理 功 能 的 机 构 ， 即 减 化 了 结 构 ，又 极 大 地 丰 富 了 信 息 传 输 内 容 ， 提 高 了 速 度 。 用 电 子 装 置 替 代 机械 的 主 要 功 能 ， 形 成

6、特 殊 的 加 工 能 力 将 机 电 技 术 完 全 融 合 形 成 新 型 机 电 一 体 化 产 品11.机 电 一 体 化 系 统 设 计 方 法 ： 取 代 法 整 体 设 计 法 组 合 法12.取 代 法这 种 方 法 是 用 电 气 控 制 取 代 原 传 统 中 机 械 控 制 机 构 。 这 种 方 法 是 改 造传 统 机 械 产 品 和 开 发 新 型 产 品 常 用 的 方 法 。这 种 方 法 的 缺 点 是 跳 不 出 原 系 统 的 框 架 ， 不 利 于 开 拓 思 路 ， 尤 其 在 开发 全 新 的 产 品 时 更 具 有 局 限 性 。13.整 体 设

7、计 法这 种 方 法 主 要 用 于 全 新 产 品 和 系 统 的 开 发 。 在 设 计 时 完 全 从 系 统 的 整体 目 标 考 虑 各 子 系 统 的 设 计 ， 所 以 接 口 简 单 ， 甚 至 可 能 互 融 一 体 。14.组 合 法2这 种 方 法 就 是 选 用 各 种 标 准 模 块 ， 像 积 木 那 样 组 合 成 各 种 机 电 一 体 化系 统 。利 用 此 方 法 可 以 缩 短 设 计 与 研 制 周 期 、 节 约 工 装 设 备 费 用 ， 有 利 于 生产 管 理 、 使 用 和 维 修 。15.机 电 一 体 化 系 统 的 基 本 功 能 要 素

8、 ： 机 械 本 体 动 力 单 元 传 感 检 测 单 元 执 行 单 元 驱 动单 元 控 制 与 信 息 处 理 单 元 接 口17.机 械 本 体 （ 机 械 系 统 ）包 括 机 械 传 动 装 置 和 机 械 结 构 装 置 。 其 主 要 功 能 是 使 构 造 系 统 的 各 子系 统 、 零 部 件 按 照 一 定 的 空 间 和 时 间 关 系 安 置 在 一 定 位 置 上 ， 并 保 持 特定 的 关 系 。其 开 发 重 点 是 模 块 化 、 标 准 化 和 系 列 化 ， 以 便 于 机 械 系 统 的 快 速 组 合和 更 换18.动 力 单 元按 照 机 电

9、一 体 化 系 统 的 控 制 要 求 。 为 系 统 提 供 能 量 和 动 力 以 保 证 系 统正 常 运 行 。其 显 著 特 征 之 一 ， 是 用 尽 可 能 小 的 动 力 输 入 获 得 尽 可 能 大 的 功 能 输 出 。19.传 感 检 测 单 元对 系 统 运 行 过 程 中 所 需 要 的 本 身 和 外 界 环 境 的 各 种 参 数 及 状 态 进 行 检测 ， 并 转 换 成 可 识 别 信 号 ， 传 输 到 控 制 信 息 处 理 单 元 ， 经 过 分 析 、 处 理产 生 相 应 的 控 制 信 息 。对 其 要 求 是 体 积 小 、 便 于 安 装

10、与 连 接 、 检 测 精 度 高 、 抗 干 扰 性 强 。20.执 行 单 元根 据 控 制 信 息 和 指 令 完 成 所 要 求 的 动 作 。21.驱 动 单 元在 控 制 信 息 作 用 下 ， 驱 动 各 种 执 行 机 构 完 成 各 种 动 作 和 功 能 。22.控 制 与 信 息 处 理 单 元控 制 与 信 息 处 理 单 元 是 机 电 一 体 化 系 统 的 核 心 单 元 。 其 功 能 是 将 来 自各 传 感 器 的 检 测 信 息 和 外 部 输 入 命 令 进 行 集 中 、 存 储 、 分 析 、 加 工 ， 根据 信 息 处 理 结 果 ， 按 照 一

11、 定 的 程 序 发 出 相 应 的 控 制 信 号 ， 通 过 输 出 接 口送 往 执 行 机 构 ， 控 制 整 个 系 统 有 目 的 的 运 行 ， 并 达 到 预 期 的 性 能 。23.接 口将 各 要 素 或 子 系 统 连 接 成 为 一 个 有 机 整 体 ， 使 各 个 功 能 环 节 有 目 的 地协 调 一 致 运 动 ， 从 而 形 成 机 电 一 体 化 的 系 统 工 程 。其 基 本 功 能 主 要 有 三 个 ： 变 换 、 放 大 、 传 递24.机 电 一 体 化 的 相 关 技 术 ： 机 械 技 术 （ 精 密 机 械 技 术 ） 微 电 子 技 术

12、 传 感 检 测 技 术 信 息 处 理 技 术 自 动 控 制 技 术 伺 服 驱 动 技 术 系 统 总 体 技 术25.机 械 技 术 （ 精 密 机 械 技 术 ）是 机 电 一 体 化 的 基 础 。 机 电 一 体 化 的 机 械 产 品 与 传 统 的 机 械 产 品 的 区3别 在 于 ： 机 械 结 构 更 简 单 、 机 械 功 能 更 强 、 性 能 更 优 越 。机 械 技 术 的 出 发 点 在 于 如 何 与 机 电 一 体 化 技 术 相 适 应 ， 利 用 其 他 高 新技 术 来 更 新 概 念 ， 实 现 结 构 、 材 料 、 性 能 以 及 功 能 上

13、的 变 更 。26.传 感 检 测 技 术是 机 电 一 体 化 系 统 的 感 觉 器 官 ， 即 从 待 测 对 象 那 获 取 能 反 映 待 测 对 象特 征 与 状 态 的 信 息 。 它 是 实 现 自 动 控 制 、 自 动 调 节 的 关 键 环 节 ， 其 功 能越 强 ， 系 统 的 自 动 化 程 度 就 越 高 。传 感 检 测 技 术 的 研 究 内 容 包 括 两 方 面 ： 一 是 研 究 如 何 将 各 种 被 测 量 转换 为 与 之 成 比 例 的 电 量 ； 二 是 研 究 如 何 将 转 换 的 电 信 号 的 加 工 处 理 。27.信 息 处 理 技

14、 术信 息 处 理 技 术 包 括 信 息 的 交 换 、 存 取 、 运 算 、 判 断 和 决 策 。 实 现 信 息处 理 的 主 要 工 具 是 计 算 机 ， 因 此 信 息 处 理 技 术 与 计 算 机 技 术 是 密 切 相 关的 。信 息 处 理 的 发 展 方 向 是 如 何 提 高 信 息 处 理 的 速 度 、 可 靠 性 和 智 能 化 程度 。28.自 动 控 制 技 术自 动 控 制 技 术 的 目 的 在 于 实 现 机 电 一 体 化 系 统 的 目 标 最 佳 化 。机 电 一 体 化 系 统 中 的 自 动 控 制 技 术 主 要 包 括 位 置 控 制

15、、 速 度 控 制 、 最优 控 制 、 自 适 应 控 制 、 模 糊 控 制 、 神 经 网 络 控 制 等 。29.伺 服 驱 动 技 术伺 服 驱 动 技 术 就 是 在 控 制 指 令 的 指 挥 下 ， 控 制 驱 动 元 件 ， 使 机 械 的 运动 部 件 按 照 指 令 要 求 运 动 ， 并 具 有 良 好 的 动 态 性 能 。常 见 的 伺 服 驱 动 系 统 主 要 有 电 气 伺 服 和 液 压 伺 服 。30.系 统 总 体 技 术系 统 总 体 技 术 是 以 整 体 的 概 念 组 织 应 用 各 种 相 关 的 应 用 技 术 。 即 从 全局 的 角 度

16、和 系 统 的 目 标 出 发 ， 将 系 统 分 解 为 若 干 子 系 统 ， 从 而 实 现 整 个系 统 技 术 协 调 的 观 点 来 考 虑 每 个 子 系 统 的 技 术 方 案 ， 对 于 子 系 统 与 子 系统 之 间 的 矛 盾 或 子 系 统 和 系 统 整 体 之 间 的 矛 盾 都 要 从 总 体 协 调 的 需 要 来选 择 解 决 方 案 。31.机 械 系 统 机 电 一 体 化 系 统 中 的 机 械 系 统 是 由 计 算 机 协 调 与 控 制 ， 用 于 完 成 一 系 列运 动 的 机 械 和 机 电 部 件 相 互 联 系 的 系 统 。32.传

17、动 机 构 ： 机 电 一 体 化 系 统 中 传 动 结 构 的 主 要 功 能 是 传 递 转 矩 和 转 速 。因 此 ， 它 实 际 上 是 一 种 转 矩 、 转 速 变 化 器 。导 向 机 构 ： 其 作 用 是 支 撑 和 限 制 运 动 部 件 按 给 定 的 运 动 要 求 和 规 定 的 运动 方 向 运 动 。执 行 机 构 ： 用 来 完 成 操 作 任 务 。 能 根 据 操 作 指 令 的 要 求 在 动 力 源 的 带 动下 ， 完 成 预 定 的 操 作 。33.传 动 机 构 的 种 类 及 特 点机 电 一 体 化 系 统 中 所 用 的 传 动 机 构

18、主 要 有 滑 动 丝 杠 副 、 滚 珠 丝 杠 副 、齿 轮 传 动 副 、 同 步 带 传 动 副 、 间 歇 机 构 、 绕 性 传 动 机 构 等 。4对 于 工 作 机 中 的 传 动 机 构 ， 既 要 求 能 实 现 运 动 的 转 换 ， 又 要 求 能 够 实现 动 力 的 转 换 ； 对 于 信 息 机 中 的 传 动 机 构 ， 主 要 要 求 运 动 的 转 换 ； 对 于动 力 ， 则 只 需 要 克 服 惯 性 力 （ 力 矩 ） 和 各 种 摩 擦 力 （ 力 矩 ） 以 及 较 小 的工 作 负 载 即 可 。34.传 动 机 构 的 基 本 要 求 影 响

19、机 电 一 体 化 系 统 中 的 传 动 链 动 力 学 性 能 的 因 素 一 般 有 以 下 几 个 负 载 的 变 换 传 动 链 惯 性 传 动 链 固 有 频 率 间 隙 、 摩 擦 、润 滑 和 温 升 在 不 影 响 系 统 刚 度 的 条 件 下 ， 传 动 机 构 的 质 量 和 转 动 惯 量 应 尽 可 能 小 刚 度 越 大 伺 服 系 统 动 力 损 失 越 小 ； 刚 度 越 大 机 构 固 有 频 率 越 高 ， 超 出系 统 的 频 带 宽 度 ， 不 易 产 生 共 振 ； 刚 度 越 大 闭 环 系 统 的 稳 定 性 越 高 机 械 零 件 产 生 共

20、振 时 ， 系 统 中 阻 尼 越 大 ， 最 大 振 幅 就 越 小 ， 且 衰 减 越快 ； 但 大 阻 尼 也 会 使 系 统 的 失 动 量 和 反 转 误 差 增 大 ， 稳 态 误 差 增 大 ， 精度 降 低 系 统 传 动 部 件 的 静 摩 擦 力 应 尽 可 能 小 ； 动 摩 擦 力 应 是 尽 可 能 小 的 正 斜率 ， 若 为 负 斜 率 则 易 产 生 爬 行 ， 精 度 降 低 ， 寿 命 减 少 。 此 外 ， 还 要 求 抗 振 性 好 ， 稳 定 性 高 ， 间 隙 小 （ 减 少 误 差 ， 提 高 伺 服 系统 中 位 置 环 的 稳 定 性 ） ，

21、避 免 谐 振 ， 特 别 是 其 动 态 特 性 与 伺 服 电 动 等 其他 环 节 的 动 态 性 能 相 匹 配 。35.刚 度刚 度 为 弹 性 体 产 生 单 位 变 形 量 所 需 的 作 用 力 。 机 械 系 统 的 刚 度 包 括 构件 产 生 各 种 基 本 变 形 时 的 刚 度 和 两 接 触 面 的 接 触 刚 度 两 类 。 静 态 力 和 变形 之 比 为 静 刚 度 ； 动 态 力 和 变 形 之 比 为 动 刚 度 。36.转 动 惯 量 、 摩 擦 、 阻 尼 、 刚 度 、 谐 振 频 率 、 间 隙 。37.常 用 传 动 机 构 ： 滚 珠 丝 杠

22、副 传 动 机 构 齿 轮 传 动 同 步 带传 动 谐 波 齿 轮 传 动 棘 轮 传 动 机 构 软 轴 传 动 机 构38.滚 珠 丝 杠 副 的 特 点 ： 传 动 效 率 高 运 动 具 有 可 逆 性 系 统 刚 度 好 传 动 精 度高 使 用 寿 命 长 不 能 自 锁 工 艺 复 杂39.滚 珠 丝 杠 副 轴 向 间 隙 调 整 与 预 紧 预 紧 力 大 小 必 须 合 适 ， 过 小 不 能 保 证 无 隙 传 动 ， 过 大 将 使 驱 动 力 矩 增大 ， 效 率 降 低 ， 寿 命 缩 短 。 要 特 别 注 意 减 少 丝 杠 安 装 部 分 的 间 隙 ， 这

23、 些 间 隙 用 预 紧 的 方 法 是 无 法消 除 的 ， 而 它 对 传 动 精 度 有 直 接 影 响40.预 紧 方 式 ： 双 螺 母 螺 纹 预 紧 调 隙 式 ； 结 构 简 单 、 刚 性 好 、 预 紧 可 靠 ，使 用 中 调 整 方 便 ， 但 不 能 精 确 地 调 整 。 双 螺 母 齿 差 预 紧 调 隙 式 ； 可 实 现 定 量 调 整 ， 调 整 精 度 很 高 ， 工 作 可 靠 ，使 用 中 调 整 较 方 便 ； 但 结 构 复 杂 ， 加 工 和 装 配 工 艺 性 能 较 差 。 双 螺 母 垫 片 预 紧 调 隙 式 ； 结 构 紧 凑 、 刚

24、度 高 、 预 紧 可 靠 、 应 用 广 泛 ，5但 使 用 中 调 整 不 方 便 ， 也 不 很 准 确 ， 适 用 于 一 般 精 度 的 传 动 结 构 。 弹 簧 式 自 动 调 整 预 紧 式 ； 能 消 除 使 用 过 程 中 由 于 摩 擦 或 弹 性 变 形 产 生的 间 隙 ， 但 其 结 构 复 杂 。 轴 向 刚 度 低 。41.同 步 带 传 动 是 综 合 了 带 传 动 、 齿 轮 传 动 和 链 传 动 特 点 的 一 种 新 型 传 动 。同 步 带 传 动 的 特 点 ： 能 方 便 地 实 现 较 远 中 心 距 的 传 动 ， 传 动 比 准 确 ，

25、传 动 效 率 高 工 作 平 稳 ， 能 吸 收 振 动 不 需 要 润 滑 ， 耐 油 、 水 ， 耐 高 温 ， 耐 腐 蚀 ， 维 护 保 养 方 便 强 度 高 ， 厚 度 小 ， 质 量 轻 中 心 距 要 求 严 格 ， 安 装 精 度 要 求 高 制 造 工 艺 复 杂 ， 成 本 高42.谐 波 齿 轮 传 动 ： 依 靠 柔 性 齿 轮 所 产 生 的 可 控 制 弹 性 变 形 波 ， 引 起 齿 间的 相 对 位 移 来 传 递 动 力 和 运 动 的 。43.谐 波 齿 轮 传 动 的 优 点 ： 传 动 比 大 承 载 能 力 大 传 动 精 度 高 可 以 向 密

26、 封 空间 传 递 运 动 或 动 力 传 动 平 稳 传 动 效 率 高 结 构 简 单 ， 体 积 小 ， 质 量 轻44.谐 波 齿 轮 传 动 的 缺 点 ： 揉 轮 和 波 发 生 器 制 造 复 杂 ， 需 专 门 设 备 ， 成 本 较 高 传 动 比 下 限 值 较 高 不 能 做 成 交 叉 轴 和 相 交 轴 的 结 构45.棘 轮 传 动 机 构棘 轮 传 动 机 构 主 要 用 于 将 原 动 机 构 的 连 续 运 动 转 换 成 间 歇 运 动 。46.导 向 机 构 ： 在 机 电 一 体 化 机 械 系 统 中 ， 导 向 支 撑 部 件 的 作 用 是 支 撑

27、和 限 制 运 动 部 件 能 按 给 定 的 运 动 要 求 和 运 动 方 向 运 动 ， 这 样 的 部 件 通 常称 为 导 轨 副 ， 简 称 导 轨 。47.导 轨 的 组 成 、 分 类 及 特 点导 轨 主 要 由 两 部 分 组 成 ： 在 工 作 时 一 部 分 固 定 不 动 ， 称 为 支 承 导 轨 ；另 一 部 分 相 对 支 承 导 轨 作 直 线 或 回 转 运 动 ， 称 为 动 导 轨 。48.导 轨 的 基 本 要 求机 电 一 体 化 系 统 对 导 轨 的 基 本 要 求 是 导 向 精 度 高 、 刚 性 好 、 运 动 轻 便平 稳 、 耐 磨 性

28、 好 、 温 度 变 化 影 响 小 以 及 结 构 工 艺 性 好 。对 精 度 要 求 高 的 直 线 运 动 导 轨 ， 还 要 求 导 轨 的 承 载 面 与 导 向 面 严 格 分开 ； 运 动 件 较 重 时 ， 必 须 设 有 卸 荷 装 置 ； 运 动 件 的 支 承 必 须 符 合 三 点 定位 原 理 。 导 向 精 度 ： 导 轨 按 给 定 方 向 作 直 线 运 动 的 准 确 程 度 。 直 线 度 两 导 轨 面 间 的 平 行 度 耐 磨 性 运 动 的 灵 活 性 和 低 速 运 动 的 平 稳 性49.常 用 导 向 机 构 ： 塑 料 导 轨 塑 料 导

29、轨 软 带 金 属 塑 料 复 合 导 轨 板 塑 料 涂层 滚 动 导 轨50.滚 动 导 轨 ： 是 在 做 相 对 直 线 运 动 的 两 导 轨 面 之 间 加 入 滚 动 体 ， 变 滑 动6摩 擦 为 滚 动 摩 擦 的 一 种 直 线 运 动 支 撑 。滚 动 导 轨 的 优 点 ： 摩 擦 因 数 小 ， 运 动 灵 活 ； 动 静 摩 擦 系 数 基 本 相 同 ，因 而 启 动 阻 力 小 ， 不 易 产 生 爬 行 现 象 ； 可 以 预 紧 ， 刚 度 高 ； 寿 命 长 ； 精度 高 ； 润 滑 方 便 ， 一 次 装 填 ， 长 期 使 用 。51.滚 动 导 轨

30、按 滚 动 体 形 状 的 不 同 ， 可 以 分 为 滚 珠 导 轨 、 滚 柱 导 轨 和 滚 针导 轨52.常 用 执 行 机 构 ：热 变 形 式 热 变 形 式 执 行 机 构 属 于 微 动 机 构 ， 该 类 机 构 利 用 电 热 元 件 作为 动 力 源 ， 电 热 元 件 通 电 后 产 生 的 热 变 形 实 现 微 小 位 移 。磁 致 伸 缩 式 该 类 机 构 利 用 某 些 材 料 在 磁 场 作 用 下 具 有 改 变 尺 寸 的 磁 致伸 缩 效 应 ， 来 实 现 微 量 位 移 。53.工 业 机 器 人 末 端 执 行 器 一 般 可 分 为 三 大 类

31、 ： 机 械 夹 持 器 、 特 种 末 端 执行 器 、 万 能 手机 械 夹 持 器 真 空 吸 附 手 、 电 磁 吸 附 手 ； 圆 弧 开 合 型 、 圆 弧 平 行 开 合型 、 直 接 平 行 开 合 型54.检 测 系 统 ： 把 各 种 非 电 量 信 息 转 换 为 电 信 号 ； 对 转 换 后 的 电信 号 进 行 测 量 ,并 进 行 放 大 、 运 算 、 转 换 、 记 录 、 指 示 、 显 示 等 处 理 55.传 感 器 的 组 成 ： 敏 感 元 件 ： 直 接 感 受 被 测 量 ， 并 以 确 定 关 系 输 出 某 一 物 理 量 转 换 元 件 ：

32、 将 敏 感 元 件 输 出 的 非 电 物 理 量 转 换 成 其 他 参 数 基 本 转 换 电 路 ： 将 电 路 参 数 转 换 成 便 于 测 量 的 电 量56.传 感 器 的 分 类目 前 采 用 的 传 感 器 分 类 方 法 主 要 有按 被 测 物 理 量 分 类 ： 这 种 方 法 明 确 表 明 了 传 感 器 的 作 用 ， 便 于 使 用 者 选择 ， 如 位 移 、 压 力 传 感 器按 传 感 器 工 作 原 理 分 类 ： 这 种 方 法 表 明 了 传 感 器 的 工 作 原 理 ， 有 利 于 传感 器 设 计 和 应 用 ， 如 压 阻 式 、 压 电

33、式 、 电 感 式按 传 感 器 转 换 能 量 的 方 式 分 类1） 能 量 转 换 型 （ 发 电 型 ） 不 需 外 加 电 源 而 将 被 测 量 转 换 成 电 能 输 出 ， 如压 电 式 ， 光 电 式 等2） 能 量 控 制 型 （ 参 量 型 ） 需 外 加 电 源 才 能 输 出 测 试 电 量 ， 如 电 阻 、 电 感等按 传 感 器 工 作 机 理 分 类1） 结 构 型 ： 被 测 参 数 变 化 引 起 传 感 器 的 结 构 变 化 ， 使 输 出 电 量 变 化 ， 利用 物 理 学 中 的 定 律 和 运 定 定 律 等 构 成2） 物 性 型 ： 利 用

34、 某 些 物 质 的 某 种 性 质 随 被 测 参 数 变 化 的 原 理 构 成 。 传 感器 的 性 能 与 材 料 密 切 相 关按 传 感 器 输 出 信 号 的 形 式 分 类1） 模 拟 式 ： 传 感 器 输 出 为 模 拟 电 压 量2） 数 字 式 ： 传 感 器 输 出 为 数 字 量习 惯 上 ， 常 把 工 作 原 理 和 用 途 结 合 起 来 命 名 传 感 器 ， 有 利 于 设 计 检 测系 统 选 择57.传 感 器 的 性 能传 感 器 的 性 能 分 为 静 态 性 能 指 标 和 动 态 性 能 指 标7传 感 器 的 静 态 性 能传 感 器 在 静

35、 态 信 号 作 用 下 ， 其 输 入 输 出 关 系 称 为 静 态 性 能 ， 其 包 含有 线 性 度 、 灵 敏 度 、 迟 滞 和 重 复 性线 性 度 ： 传 感 器 的 实 际 特 性 曲 线 与 拟 合 直 线 之 间 的 偏 差 称 为 传 感 器 的 非线 性 误 差灵 敏 度 ： 是 指 传 感 器 在 静 态 信 号 输 入 情 况 下 ， 输 入 变 化 对 输 入 变 化 的 比值 s。 一 般 希 望 传 感 器 的 灵 敏 度 高 一 些 ， 并 且 在 满 量 程 范 围 内 是 恒 定 的 ，即 传 感 器 的 输 入 输 出 特 性 为 直 线迟 滞 性

36、 ： 表 明 传 感 器 在 正 、 反 行 程 期 间 输 入 输 出 特 性 曲 线 不 重 合 的 程度 。 产 生 迟 滞 性 现 象 的 主 要 原 因 是 机 械 的 间 隙 、 摩 擦 或 磁 滞 等 因 素 。重 复 性 ： 表 示 传 感 器 在 输 入 量 按 同 一 方 向 作 全 程 多 次 测 试 时 所 得 特 性 曲线 的 不 一 致 程 度 。58.传 感 器 的 选 用 原 则传 感 器 是 测 量 与 控 制 系 统 的 首 要 环 节 ， 通 常 应 该 具 有 快 速 、 准 确 、 可靠 而 又 经 济 地 实 现 信 息 转 换 的 基 本 要 求

37、。 足 够 的 容 量 ， 传 感 器 的 工 作 范 围 或 量 程 要 足 够 的 大 ， 具 有 一 定 过 载 的能 力 。 与 测 量 或 控 制 系 统 的 匹 配 性 好 ， 转 换 灵 敏 度 高 ， 要 求 其 输 出 信 号 与 被测 输 入 信 号 成 确 定 关 系 ， 且 比 值 要 大 。 反 应 速 度 快 ， 工 作 可 靠 性 好 适 用 性 和 适 应 性 强 ， 动 作 能 量 小 ， 对 被 测 对 象 的 状 态 影 响 小 ， 内 部 噪声 小 又 不 易 受 外 界 干 扰 的 影 响 ， 使 用 安 全 。 使 用 经 济 ， 成 本 低 ， 寿

38、 命 长 ， 且 易 于 使 用 、 维 修 和 校 准 。59.位 移 测 量 传 感 器 是 线 性 位 移 和 角 位 移 测 量 的 总 称线 位 移 检 测 传 感 器线 位 移 传 感 器 是 利 用 敏 感 元 件 某 些 电 参 数 随 位 移 变 化 而 改 变 的 特 性 进行 工 作 。 电 阻 式 线 位 移 传 感 器 ； 电 感 式 线 位 移 传 感 器 ； 电 容 式 线 位 移 传感 器 ； 光 栅 式 线 位 移 传 感 器 ； 激 光 式 线 位 移 传 感 器60.电 阻 式 线 位 移 传 感 器 电 位 器 式 线 传 感 器电 位 器 式 线 位

39、移 传 感 器 利 用 被 测 部 件 的 移 动 通 过 拉 杆 带 动 电 刷 移 动 ，从 而 改 变 输 出 的 电 量 。 其 优 点 是 ： 结 构 简 单 、 性 能 稳 定 。 缺 点 是 分 辨 率不 高 ， 易 磨 损 。 电 阻 应 变 计 式 线 位 移 传 感 器利 用 应 变 片 的 弯 曲 ， 造 成 电 阻 变 化 ， 将 其 转 化 成 电 压 和 电 流 的 变 化 。其 优 点 结 构 简 单 ， 性 能 稳 定 ， 精 度 高 。 不 足 之 处 是 动 态 范 围 窄 。61.电 感 式 线 位 移 传 感 器(1)差 动 电 感 式 线 位 移 传

40、感 器利 用 磁 芯 在 线 圈 筒 中 自 由 移 动 ， 切 割 磁 力 线 产 生 电 动 势 使 电 桥 失 去 平衡 ， 产 生 测 量 信 号其 优 点 是 具 有 动 态 范 围 宽 和 线 性 度 好 的 优 点 。 缺 点 是 有 残 余 电 压 。 差 动 变 压 器 式 线 位 移 传 感 器8将 被 测 量 转 化 为 线 圈 的 互 感 变 化 。 这 种 传 感 器 具 有 分 辨 率 高 、 线 性 度好 等 优 点 ， 其 缺 点 是 残 余 电 势 较 大 。62.电 容 式 线 位 移 传 感 器平 板 电 容 器 的 电 容 决 定 于 极 板 的 工 作

41、 面 积 、 极 板 间 介 质 的 介 电 常 数 和极 板 间 的 距 离 ， 位 移 使 电 容 器 三 个 参 数 中 的 任 意 一 个 发 生 变 化 ， 均 会 引起 电 容 量 的 变 化 。 通 过 检 测 电 路 将 电 容 量 的 变 换 转 换 为 电 压 信 号 输 出 。电 容 式 传 感 器 具 有 结 构 简 单 ， 动 态 性 能 好 、 灵 敏 度 和 分 辨 率 高 的 特 点 。它 可 用 于 无 接 触 检 测 ， 并 可 在 恶 劣 环 境 下 工 作 。63.光 栅 式 线 位 移 传 感 器光 栅 是 一 种 新 型 的 位 移 检 测 元 件

42、， 它 的 特 点 是 测 量 精 度 高 、 响 应 速 度 快和 量 程 范 围 大 等 。64.激 光 式 线 位 移 传 感 器这 种 传 感 器 动 态 范 围 宽 、 精 度 高 、 可 用 于 非 接 触 检 测 。 其 缺 点 是 装置 复 杂 、 使 用 调 试 不 方 便 、 价 格 高 。65.角 位 移 传 感 器 及 转 速 传 感 器 ： 电 阻 式 角 位 移 传 感 器 旋 转 变 压 器 角 位 移 传 感 器 电 容 角 位 移 传 感 器 光 栅 角 位 移 传 感 器 磁 电 式 角 位 移 传 感 器 及 转 速 传 感 器66.电 阻 式 角 位 移

43、 传 感 器其 工 作 原 理 和 电 位 器 线 位 移 传 感 器 相 似 ， 不 同 之 处 是 将 电 阻 器 做 成 圆弧 型 ， 电 刷 绕 中 心 轴 作 旋 转 运 动 ， 这 样 电 刷 输 出 的 电 压 就 反 映 了 电 刷 的转 角 。 电 阻 式 角 位 移 传 感 器 具 有 结 构 简 单 、 动 态 范 围 大 、 输 出 信 号 强 等特 点 ； 缺 点 是 在 圆 弧 型 电 阻 器 各 段 电 阻 率 不 一 致 情 况 下 ， 会 产 生 误 差 。67.旋 转 变 压 器 角 位 移 传 感 器旋 转 变 压 器 角 实 际 上 是 初 级 和 次

44、级 绕 组 之 间 的 角 度 可 以 改 变 的 变 压 器 。常 规 变 压 器 的 两 个 绕 组 之 间 是 固 定 的 ， 其 输 入 电 压 和 输 出 电 压 之 比 保 持常 数 。 旋 转 变 压 器 励 磁 绕 组 和 输 出 绕 组 分 别 安 装 在 定 子 和 转 子 上 。旋 转 变 压 器 具 有 精 度 高 、 可 靠 性 好 等 特 点 ， 广 泛 应 用 在 各 种 机 电 一 体化 系 统 中 。68.电 容 角 位 移 传 感 器电 容 角 位 移 传 感 器 的 工 作 原 理 是 当 动 极 板 产 生 角 位 移 时 ， 电 容 器 的 工作 面

45、积 发 生 变 换 ， 电 容 量 随 之 改 变 。 测 量 电 路 检 测 这 种 电 容 量 变 换 ， 即可 确 定 角 位 移 。69.速 度 与 加 速 度 传 感 器 :a 电 磁 式 速 度 传 感 器b 压 电 式 加 速 度 传 感 器 (一 些 晶 体 材 料 ， 受 到 外 力 作 用 发 生 变 形 时 ， 其 内部 发 生 极 化 ， 在 材 料 的 表 明 上 会 产 生 电 荷 ， 形 成 电 场 。 压 力 发 生 变 化 时 ，表 面 电 荷 量 也 会 随 之 发 生 变 换 ， 这 种 现 象 叫 压 电 效 应 。 )70.力 传 感 器 :a 电 阻

46、 应 变 片 传 感 器 ; b 压 力 传 感 器71.接 近 传 感 器 与 距 离 传 感 器 : 电 容 式 接 近 传 感 器 电 感 式 接 近 传 感器 光 电 式 接 近 传 感 器 超 声 波 距 离 传 感 器972.温 度 、 流 量 传 感 器 ： 热 电 偶 温 度 传 感 器 热 敏 电 阻 传 感 器 流 量 传 感 器73.热 电 偶 温 度 传 感 器热 电 偶 测 温 是 基 于 热 电 效 应 。 在 两 种 不 同 的 导 体 （ 或 半 导 体 ） A和 B 组 成 的 闭 合 回 路 中 ， 如 果 它 们 两 个 结 点 的 温 度 不 同 ， 则

47、 回 路 中 产 生一 个 电 动 势 ， 通 常 我 们 称 这 种 电 动 势 为 热 电 势 ， 这 种 现 象 就 是 热 电 效 应 。74.热 电 阻 传 感 器利 用 热 敏 电 阻 可 以 制 成 温 度 传 感 器 。 所 谓 热 敏 电 阻 即 是 对 热 量 敏 感 的电 阻 体 ， 其 电 阻 值 随 温 度 的 变 化 而 显 著 改 变 。75.流 量 传 感 器 ： 涡 流 式 流 量 传 感 器 、 浮 子 式 流 量 传 感 器76.放 大 ： 测 量 放 大 器 、 程 控 增 益 放 大 器 、 隔 离 放 大 器77.隔 离 放 大 器在 有 强 电 信

48、 号 或 强 磁 场 干 扰 的 环 境 中 ， 为 了 防 止 电 网 电 压 等 对 测 量 回路 的 损 坏 ， 其 信 号 输 入 通 道 采 用 隔 离 技 术 ， 能 完 成 这 种 任 务 ， 具 有 这 种功 能 的 放 大 器 称 为 隔 离 放 大 器 。 一 般 来 说 ， 隔 离 放 大 器 是 指 对 输 入 、 输出 和 电 源 在 电 流 和 电 阻 彼 此 隔 离 使 之 没 有 直 接 耦 合 的 测 量 放 大 器 。78.隔 离 放 大 器 特 点 ： 由 于 隔 离 放 大 器 采 用 了 浮 离 式 设 计 ， 消 除 了 输 入 、输 出 端 之 间

49、 的 耦 合 ， 因 此 还 具 有 以 下 特 点 。 保 护 系 统 元 件 不 受 高 共 模 电 压 防 止 高 压 对 低 压 信 号 系 统 的 损 坏 泄 漏 电 流 低 ， 对 于 测 量 放 大 器 的 输 入 端 ， 无 须 提 供 偏 流 返 回 通 路 。 共 模 抑 制 比 高 ， 能 对 直 流 和 低 频 信 号 进 行 准 确 、 安 全 的 测 量 。79.伺 服 系 统 的 基 本 概 念伺 服 系 统 是 指 以 机 械 位 置 或 角 度 作 为 控 制 对 象 的 自 动 控 制 系 统 ， 又 称随 动 系 统 或 伺 服 机 构 。伺 服 是 机 电 一 体 化 产 品 的 一 个 重 要 组 成 部 分 。 其 输 出 量