2022年完整版,機(jī)電一體化期末考試試題及答案

1、精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載1. 什么為“機(jī)電一體化”？以打夯機(jī)為例,內(nèi)含機(jī)械與電器,問(wèn)這為不為機(jī)電一體化產(chǎn)品？答： 機(jī)電一體化又稱機(jī)械 電子 工程,為 機(jī)械工程 與自動(dòng)化 的一種,英語(yǔ)稱為 mechatronics ,它為由英文機(jī)械學(xué) mechanics 的前半部分與電子學(xué) electronics 的后半部分組合而成；打夯機(jī)不屬于機(jī)電一體化產(chǎn)品；由于打夯機(jī)只為一般的機(jī)械加電器,它屬于硬連接或者稱為機(jī)械連接只能應(yīng)用在就地或者小范疇場(chǎng)合使用,不能滿意大面積和遠(yuǎn)程掌握；而機(jī)電一體化就不一樣了, 它不光有硬連接.機(jī)械連接仍有軟連接；機(jī)電一體化屬于同時(shí)運(yùn)用機(jī)械.電子.外表.運(yùn)算機(jī)和自動(dòng)掌握等多種

2、技術(shù)為一體的一種復(fù)合技術(shù)；它不光可以就地操作, 小范疇?wèi)?yīng)用,仍可以大面積使用操作, 遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè).掌握；2. 機(jī)電一體化的技術(shù)構(gòu)成為什么？ 答：機(jī)械技術(shù).微電子技術(shù).信息技術(shù)3. 產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化后,可以取得那些成效？答：產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化后可以取得的成效：產(chǎn)品性能提高.功能增強(qiáng).結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化.牢靠性提高.節(jié)省能源.改善操作.提高敏捷性等；4. 數(shù)字量傳感具有哪三種類型？他們有什么區(qū)分？數(shù)字傳感器按結(jié)構(gòu)可分成三種類型：1. 直接式數(shù)字量傳感器其辨論率打算于數(shù)字量傳感器的位數(shù)；被測(cè)物理量數(shù)字編碼器信息提取裝置數(shù)字量輸出2. 周期計(jì)數(shù)式數(shù)字傳感器它的結(jié)構(gòu)示意圖如下圖1 所示；此種結(jié)構(gòu)的位移辨論率對(duì)低精度

3、的周期計(jì)數(shù)式數(shù)字傳感器而言,僅由周期信號(hào)發(fā)生器的性質(zhì)打算；例如,光柵當(dāng)長(zhǎng)1mm有 100條刻線時(shí),其辨論率即為0.01mm;對(duì)高精度的周期計(jì)數(shù)式數(shù)字傳感器而言,仍要 考慮到電子細(xì)分?jǐn)?shù)；如在100 倍電子細(xì)分?jǐn)?shù)下,此光柵的辨論率就為0.1 m；此種結(jié)構(gòu)屬于增量式結(jié)構(gòu), 結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 位移方向的要求 打算它不但備有辨向電路,而且周期計(jì)數(shù)器仍具有可逆性質(zhì)；辨向電路精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載被測(cè)物周期信號(hào)周期計(jì)數(shù)器轉(zhuǎn)換電路數(shù)字顯示精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載理量發(fā)生器細(xì)分電路計(jì)數(shù)高位周期低位精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載圖 1周期計(jì)數(shù)式數(shù)字量傳感器的

4、結(jié)構(gòu)方框圖3. 頻率式數(shù)字傳感器其結(jié)構(gòu)示意圖如下圖2 所示；按振蕩器的形式, 可將此種數(shù)字傳感器分成帶有晶體諧振器的和不帶晶體諧振器的兩種；前者, 按被測(cè)量的作甩點(diǎn), 又分作用在石英諧振器上的石英晶體諧振式數(shù)字傳感器和作用在諧振器中儲(chǔ)能元件上的帶有精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載晶體諧振器的調(diào)頻式數(shù)字傳感器；按采納敏銳元件的形式,又可分為簡(jiǎn)潔的 和差動(dòng)的兩種；精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載被測(cè)輸入量被測(cè)輸入量變頻振蕩器恒頻振蕩器+變頻振蕩器_變頻振蕩器差頻倍頻f差頻倍頻-f頻率 數(shù)字變換器頻率 數(shù)字變換器數(shù)字顯示器數(shù)字顯示器精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡

5、迎下載圖 2頻率式數(shù)字量傳感器的結(jié)構(gòu)方框圖從上述三種類型數(shù)字傳感器的結(jié)構(gòu)圖可以看出,它們都具有抗干擾才能強(qiáng)以及數(shù)字量輸出的特點(diǎn)； 如考慮到對(duì)電源電壓的波動(dòng), 環(huán)境溫度波動(dòng)和非線性等因素的補(bǔ)償, 就精度仍可提高； 假如采納單片微型運(yùn)算機(jī)去進(jìn)行信息處理,諸如補(bǔ)償.頻倍 細(xì)分 和數(shù)字轉(zhuǎn)換等硬件線路可軟件化,不僅使線路簡(jiǎn)化, 仍可使辨論率,測(cè)量精度和工作牢靠性進(jìn)一步調(diào)高；2. 數(shù)字檢測(cè)方法有哪三種？三者有什么區(qū)分？三種分別為：m 法數(shù)字檢測(cè)t 法數(shù)字檢測(cè) m/t 法數(shù)字檢測(cè)區(qū)分：（1）m 法數(shù)字檢測(cè)測(cè)量裝置的辨論率在不同的區(qū)段為不同的；在低段的辨論率低（精度低） ,而在高段的辨論率高（精度高） ；（2

6、） ） t 法數(shù)值檢測(cè)測(cè)量裝置的辨論率在不同的區(qū)段為不同的,在低段的辨論率高（精度高） ,而在高段的辨論率低（精度低） ；（3） ） m/t 法數(shù)字檢測(cè)測(cè)量裝置的辨論率為一個(gè)常數(shù),與轉(zhuǎn)速的高低無(wú)關(guān)；3. 簡(jiǎn)述反射傳感器的傳感原理,為什么帶偏振片的反射傳感器在被測(cè)物體為反射體時(shí)不會(huì)產(chǎn)生誤振動(dòng)？傳感原理： 自帶一個(gè)光源和一個(gè)光接收裝置,光源發(fā)出的光經(jīng)過(guò)待測(cè)物體的反射被光敏元件接收, 再經(jīng)過(guò)相關(guān)電路的處理得到所需要的信息；可以用來(lái)檢測(cè)地面明暗和顏色的變化,也可以探測(cè)有無(wú)接近的物體；緣由：偏振反射式光電傳感器為把發(fā)射器和接收器裝入同一個(gè)裝置內(nèi),并加裝偏振濾光系統(tǒng),在其前方裝一塊棱鏡反光板,以保證當(dāng)光線

7、遇偏振濾光片時(shí),僅使偏振濾光片格柵平行方向上振動(dòng)的光線能夠通過(guò), 防止高反射率物體將光線反射回光電傳感器的接收器造成傳感器的誤動(dòng)作, 從而使高反射率物體進(jìn)入檢測(cè)區(qū)域時(shí)能夠被牢靠檢測(cè)帶偏振片的反射傳感器：無(wú)論為否反射體在遮住光通路后就肯定能被檢出；與常規(guī)反射傳感器的區(qū)分：(1) 在發(fā)射器與接收器的光通道上分別安裝互成直角的偏振片；(2) 采納三角反射鏡,經(jīng)它反射的偏振光其振蕩面旋轉(zhuǎn) 90°；精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載圖 7帶偏振片的反射傳感器工作原理及電氣結(jié)構(gòu)4. 簡(jiǎn)述圖 2-8-2中四種相位調(diào)制型光纖傳感器干涉系統(tǒng)的工作原理？馬赫澤德干涉儀 如下圖 8 所示, g

8、1 g2為兩塊有半反射面a1 a2 的平行平面玻璃板, m1m2為兩塊反射鏡四個(gè)反射面通常平行放置,并且各自中心位于一個(gè)平行四邊形的四個(gè)角上,典型尺寸為1 2m；光源 s 置于透鏡 l1 的焦點(diǎn)上, s發(fā)出的光束經(jīng) l1 準(zhǔn)直后在 a1 上分為兩束,他們分別由m1.a2 反射和 m2反射.a2 透射,進(jìn)入透鏡 l2；兩束光的干涉圖樣可用于置于l2 焦平面位置的照相機(jī)拍照下來(lái), 假如采納短時(shí)間曝光技術(shù),即可得到條紋的瞬時(shí)照相；未明白儀器所產(chǎn)生的干涉條紋性質(zhì),假設(shè)光源s 為一個(gè)單色點(diǎn)光源,因而入射到半反射面a1 的為單色平面波；設(shè)透過(guò)a1并經(jīng) m1反射的平面波的波前為w1.,而經(jīng) a1 和 m2反

9、射的平面波的相應(yīng)波前為w2；引入虛波前w1,它為 w1在半反射 a2 中的虛像；一般情形下, w1和 w2為相互傾斜的,形成一個(gè)空氣楔,因此,在w2上將形成平行等距的直線條紋, 條紋的走向與 w2和 w1所形成的空氣楔的楔楞平行； 假如使 w2通過(guò)被討論的氣流, w2將發(fā)生形變,因而干涉圖樣的變化就可以測(cè)量出所討論區(qū)域的折射率或密度的變化；圖 8馬赫澤德干涉儀邁克耳遜干涉儀 的原理為一束入射光分為兩束后各自被對(duì)應(yīng)的平面鏡反射回來(lái),這兩束光從而能夠發(fā)生干涉； 干涉中兩束光的不同光程可以通過(guò)調(diào)劑干涉臂長(zhǎng)度以及轉(zhuǎn)變介質(zhì)的折射率來(lái)實(shí)現(xiàn),從而能夠形成不同的干涉圖樣；干涉條紋為等光程差點(diǎn)的軌跡, 因此,

10、要分析某種干涉產(chǎn)生的圖樣,必求出相干光的光程精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載差位置分布的函數(shù)；如干涉條紋發(fā)生移動(dòng), 肯定為場(chǎng)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光程差發(fā)生了變化, 引起光程差變化的緣由, 可能為光線長(zhǎng)度 l 發(fā)生變化, 或?yàn)楣饴分心扯谓橘|(zhì)的折射率 n 發(fā)生了變化,或?yàn)楸∧さ暮穸?e 發(fā)生了變化；g2為一面鍍上半透半反膜, g1為補(bǔ)償板, m1.m2為平面反射鏡, m1為固定的,m2和精密絲相連,使其可以向前后移動(dòng), 最小讀數(shù)為 10-4mm,可估量到 10-5mm、m1和 m2后各有幾個(gè)小螺絲可調(diào)劑其方位； 當(dāng) m2和 m1嚴(yán)格平行時(shí), m2會(huì)移動(dòng) 、 表現(xiàn)為等傾干涉的圓環(huán)形條紋不斷從中心“

11、吐出”或向中心“吞進(jìn)”； 兩平面鏡之間的“空氣間隙”距離增大時(shí),中心就會(huì)“吐出”一個(gè)個(gè)條紋；反之就“吞進(jìn)”；m2和 m1不嚴(yán)格平行時(shí),就表現(xiàn)為等厚干涉條紋,在 m2移動(dòng)時(shí),條紋不斷移過(guò)視場(chǎng)中某一標(biāo)記位置, m2 平移距離 d 與條紋移動(dòng)數(shù) n 的關(guān)系滿意： d=n/2 , 為入射光波長(zhǎng)；經(jīng)m2反射的光三次穿過(guò) g2分光板,而經(jīng) m1反射的光通過(guò) g2分光板只一次；g1 補(bǔ)償板的設(shè)置為為了排除這種不對(duì)稱；在使用單色光源時(shí),可以利用空氣光程來(lái)補(bǔ)償,不肯定要補(bǔ)償板；但在復(fù)色光源時(shí),由于玻璃和空氣的色散不同,補(bǔ)償板就為不行或缺的；假如要觀看白光的干涉條紋, 臂基本上完全對(duì)稱, 也就為兩相干光的光程差要

12、特別小, 這時(shí)候可以看到彩色條紋； 假如 m1或 m2有略微的傾斜, 就可以得到等厚的交線處（ d=0）的干涉條紋為中心對(duì)稱的彩色直條紋,中心條紋由于半波缺失為暗條紋；圖 9邁克爾遜干涉儀示意圖薩格納克干涉儀： 1913 年薩格納克創(chuàng)造了一種可以旋轉(zhuǎn)的環(huán)形干涉儀；將同一光源發(fā)出的一束光分解為兩束,讓它們?cè)谕粋€(gè)環(huán)路內(nèi)沿相反方向循行一周 后會(huì)合, 然后在屏幕上產(chǎn)生干涉, 當(dāng)在環(huán)路平面內(nèi)有旋轉(zhuǎn)角速度時(shí),屏幕上的干涉條紋將會(huì)發(fā)生移動(dòng),這就為薩格納克效應(yīng)；薩格納克效應(yīng)中條紋移動(dòng)數(shù)與干涉儀的角速度和環(huán)路所圍面積之積成正比；薩格納克效應(yīng)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用, 由薩格納克效應(yīng)研制出的光纖陀螺已成功地用于航空.

13、航天等領(lǐng)域,為近20 年進(jìn)展較快的一種陀螺儀；定義 1：這一在慣性空間中 、 由光敏銳轉(zhuǎn)動(dòng)的效應(yīng)稱為sagna效c 應(yīng). 光纖陀螺工作原精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載理框圖如圖 1 所示. 由光源發(fā)出的光 、 經(jīng)藕合器傳輸?shù)?y 一波導(dǎo)調(diào)制器 .y 一波導(dǎo)調(diào)制器將其輸入光分成順時(shí)針和逆時(shí)針傳輸?shù)膬墒?、 進(jìn)人保偏光纖環(huán)圈 、 以實(shí)現(xiàn)sagna效c 應(yīng)定義 2：這種現(xiàn)象稱為 sagnac效應(yīng)、 光纖陀螺儀實(shí)質(zhì)上就為一種sagnac干涉儀 . 對(duì)于光纖陀螺儀的性能測(cè)試主要涉及以下幾個(gè)技術(shù)參數(shù): 標(biāo)度因數(shù)kscalefactor 陀螺儀輸出量與輸入角速率的比值圖 10薩格納克干涉儀圖

14、法布里 - 珀羅干涉儀 ：光譜辨論率極高的多光束干涉儀；由法國(guó)物理學(xué)家c. 法布里和 a. 珀羅于 1897 年創(chuàng)造 ；其結(jié)構(gòu)如下左圖, m和 m'為兩塊具有很小楔角的平板玻璃, 相對(duì)兩面相互平行, 并涂有高反射率涂層, 兩板間用殷鋼環(huán)隔離并固定；這種間距固定不變的干涉儀常稱作標(biāo)準(zhǔn)具；入射光在相對(duì)兩面上反復(fù)反射和折射后產(chǎn)生多束相干反射光和透射光,透射光束在透鏡l的焦面上疊加,形成等傾圓環(huán)狀干涉條紋；圖 11法布里 - 珀羅干涉儀圖5. 接近傳感器共有幾種類型？簡(jiǎn)述感應(yīng)式接近傳感器與電容式接近傳感器測(cè)量原理的共同點(diǎn)與不同點(diǎn)？三種類型,分別為感應(yīng)式接近傳感器, 電容式接近傳感器, 及電磁式

15、接近傳感器；共同點(diǎn)：都為通過(guò)使振蕩器停振來(lái)檢測(cè)金屬物體；精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載不同點(diǎn)：感應(yīng)式接近傳感器的振蕩器在探頭端部產(chǎn)生磁場(chǎng)作用區(qū),當(dāng)金屬進(jìn)入該作用區(qū)時(shí), 引起振蕩器停振, 而電容式接近傳感器為測(cè)量加電后,兩極間產(chǎn)生電場(chǎng),當(dāng)與大地連接的金屬物體靠近電容器時(shí)引起振蕩器停振；9.常用的圖像傳感器有幾種？,傳真中用的為什么圖像傳感器？,機(jī)器人用什么圖像傳感器,簡(jiǎn)述其工作原理；有 ccd圖像傳感器和紅外線圖像傳感器；ccd圖像傳感器又可分為線型（ linear ）與面型（ area）兩種,其中線型應(yīng)用于影像掃瞄器及傳真機(jī)上,面型ccd圖像傳感器適用于工業(yè)監(jiān)視及工業(yè)機(jī)器人；工

16、作原理： ccd圖像傳感器為通過(guò)將光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像的獵取.儲(chǔ)備.傳輸.處理和復(fù)現(xiàn)；光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)主要由ccd感光片 完成；ccd感光片由三部分組成,即鏡片,彩色濾鏡和感應(yīng)電路,如下圖；鏡片和彩色濾鏡主要為對(duì)接受的光線（即圖像）進(jìn)行肯定的預(yù)處理,感應(yīng)電路為ccd傳感器的核心,它又可分為光敏元件陣列和電荷轉(zhuǎn)移器件兩部分；過(guò)程：成像在 ccd上的景物 感光部電信號(hào) 電子圖像 ccd移位寄存器 放大器 輸出圖 12 ccd 圖像傳感器工作原理圖線陣 ccd圖像傳感器 ：中間為一列感光單元（光電二極管陣） ,兩側(cè)分別設(shè)置了 ccd移位寄存器；感光單元按位置的奇偶性,分別把其所儲(chǔ)備的電荷向兩側(cè)移位寄存器傳送,最終在輸出部匯合輸出；在其感光部和兩側(cè)ccd 移位寄存器之間設(shè)有轉(zhuǎn)移柵； 移位寄存器停立刻, 轉(zhuǎn)移柵開(kāi)放, 光電二極管所積存的電荷可以送到兩側(cè)的ccd 移位寄存器中；接著轉(zhuǎn)移柵關(guān)閉,感光部的光電二極管開(kāi) 始進(jìn)行下一次讀出的電荷積存；線陣ccd圖像傳感器廣泛應(yīng)用