機(jī)電一體化期末考試試題及答案匯編

1什么是“機(jī)電一體化"？以打夯機(jī)為例，內(nèi)含機(jī)械與電器，問這是不是機(jī)電一體化產(chǎn)品？答：機(jī)電一體化又稱機(jī)械電子工程，是機(jī)械工程與自動化的一種，英語稱為Mechatronics，它是由英文機(jī)械學(xué)Mechanics的前半部分與電子學(xué)Electronics的后半部分打夯機(jī)不屬于機(jī)電一體化產(chǎn)品。因?yàn)榇蚝粰C(jī)只是普通的機(jī)械加電器，它屬于硬和遠(yuǎn)程控制。而機(jī)電一體化就不一樣了，它不光有硬連接、機(jī)械連接還有軟連接。機(jī)電一體化屬于同時(shí)運(yùn)用機(jī)械、電子、儀表、計(jì)算機(jī)和自動控制等多種技術(shù)為一體的一種復(fù)合技術(shù)。它不光可以就地操作，小范圍應(yīng)用，還可以大面積使用操作，遠(yuǎn)程監(jiān)測、控制°2.機(jī)電一體化的技術(shù)構(gòu)成是什么？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)簡化、可靠性提高、節(jié)約能源、改善操作、提高靈活性等。4.數(shù)字量傳感具有哪三種類型？他們有什么區(qū)別?數(shù)字傳感器按結(jié)構(gòu)可分成三種類型：1直接式數(shù)字量傳感器一一其分辨率決定于數(shù)字量傳感器的位數(shù)。被測物理量一數(shù)字編碼器一信息提取裝置一數(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)的位移分辨率對低精度的周期計(jì)數(shù)式數(shù)字傳感器而言，僅由周期信號發(fā)生器的性質(zhì)決定。例如，光柵當(dāng)長100條刻線時(shí)，其分辨率即為0.01mm對高精度的周期計(jì)數(shù)式數(shù)字傳感器而言，還要考慮到電子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（位移方向的要求）決定它不但備有辨向電路，而且周期計(jì)被測物理量圖1周期計(jì)數(shù)式數(shù)字量傳感器的結(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能元件上的帶有晶體諧振器的調(diào)頻式數(shù)字傳感器。按采用敏感元件的形式，又可分為簡單的晶體諧振器的調(diào)頻式數(shù)字傳感器。按采用敏感元件的形式，又可分為簡單的圖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，它們都具有抗干擾能力強(qiáng)以及數(shù)字量輸出的特點(diǎn)。如考慮到對電源電壓的波動，環(huán)境溫度波動和非線性等因素的補(bǔ)償，則精度還可償、頻倍（細(xì)分）和數(shù)字轉(zhuǎn)換等硬件線路可軟件化，不僅使線路簡化，還可使分辨率，測量精度和工作可靠性進(jìn)一步調(diào)高。②T法數(shù)字檢測③M/T法數(shù)字檢測辨率低（精度低），而在高段的分辨率高（精度高）。（2）T法數(shù)值檢測測量裝置的分辨率在不同的區(qū)段是不同的，在低段的分辨率高（精度高），而在高段的分辨率低（精度低）。（3）M/T法數(shù)字檢測測量裝置的分辨率是一個(gè)常數(shù)，與轉(zhuǎn)速的高低無尖°3.簡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物體為反射體時(shí)不會傳感原理：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)過待測物體的反射被光敏元件接收，再經(jīng)過相尖電路的處理得到所需要的信息?？梢杂脕頇z測地面明暗和顏色的變化，也可以探測有無接近的物體。原因：偏振反射式光電傳感器是把發(fā)射器和接收器裝入同一個(gè)裝置內(nèi)，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)光線遇偏振濾光片時(shí)，僅使偏振濾反射回光電傳感器的接收器造成傳感器的誤動作，從而使高反射率物體進(jìn)入檢測區(qū)域時(shí)能夠被可靠檢測帶偏振片的反射傳感器：無論是否反射體在遮住光通路后就一定能被檢出。與常規(guī)反射（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）采用三角反射鏡，經(jīng)它反射的偏振光其振蕩面旋轉(zhuǎn)90°。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？M1M2是兩塊反射鏡四個(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)角于置于L2焦平面位置的照相機(jī)拍攝下來，如果采用短時(shí)間曝光技術(shù)，即可得到條紋的瞬間照相。未了解儀器所產(chǎn)生的干涉條紋性質(zhì)，假設(shè)光源S是一個(gè)單色點(diǎn)光源，因而入射到半反射面A1的是單色平面波。設(shè)透過A1并經(jīng)M1反射的平面波的波前為W1.，下，W1和W2是互相傾斜的'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。如果使W2通過被研究的氣流，W2將發(fā)生形變，因而干涉圖樣的變化就可以測量出所研究區(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是一束入射光分為兩束后各自被對應(yīng)的平面鏡反射回來，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調(diào)節(jié)干涉臂長度以及改變介質(zhì)的折射率來實(shí)現(xiàn)，從而能夠形成不同的干涉圖樣。干涉條紋是等光程差點(diǎn)的軌跡，因此，要分析某種干涉產(chǎn)生的圖樣，必求出相干光的光程因，可能是光線長度L發(fā)生變化，或是光路中某段介質(zhì)的折射率n發(fā)生了變化，或是薄膜的和精密絲相連，使其可以向前后移動，最小讀數(shù)為10-4mm可估計(jì)到10-5mm,M1和M2后環(huán)形條紋不斷從中心“吐出,，或向中心“吞進(jìn)"。兩平面鏡M1不嚴(yán)格平行時(shí)，則表現(xiàn)為等厚干涉條紋，在M2移動時(shí)，條紋不斷移過視場中某一標(biāo)記位償板的設(shè)置是為了消除這種不對稱。在使用單色光源時(shí)，可以利用空氣光程來補(bǔ)償，不一定要補(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)償板則是不可或缺的。如果要觀察白光的干涉條紋，臂基本上完全對稱，也就是兩相干光的光程差要非常小，這時(shí)候可以看到彩色條紋；假若M1或M2有略微的傾斜，就可以得到等厚的交線處(d=0)的二二二尹*干涉條紋為中心對稱的彩色直條紋，中央二二二尹*圖9邁克爾遜干涉儀示意圖出的一束光分解為兩束，讓它們在同一個(gè)環(huán)路內(nèi)沿相反方向循行一周后會合，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發(fā)生移動，這就是薩格薩格納克效應(yīng)中條紋移動數(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、航天等領(lǐng)域，是近20年發(fā)展較快的一種陀螺儀。這一在慣性空間中，由光敏感轉(zhuǎn)動的效應(yīng)稱為SAGNA效應(yīng)光纖陀螺工作原理框圖如圖1所示由光源發(fā)出的光，經(jīng)藕合器傳輸?shù)窖疽徊▽?dǎo)調(diào)制器丫一波導(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M(jìn)人保偏光纖環(huán)圈，以實(shí)現(xiàn)SAGNA效應(yīng)這種現(xiàn)象稱為Sagnac效應(yīng),光纖陀螺儀實(shí)質(zhì)上就是一種Sagnac干涉儀對于光纖陀螺儀的性能測試主要涉及以下幾個(gè)技術(shù)參數(shù):標(biāo)度因數(shù)K(scalefactor)陀螺儀輸出量與輸入角速率的比值法布里珀羅干涉儀：光譜分辨率極高的多光束干涉儀。由法國物理學(xué)家C.法布里和A.珀羅于1897年發(fā)明。其結(jié)構(gòu)如下左圖，M和M，是兩塊具有很小楔角的平板玻璃，相對兩面互相平行，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，透射光束在透鏡形成等傾環(huán)狀干涉條紋。圖門法布里■珀羅干涉儀圖5接近傳感器共有幾種類型？簡述感應(yīng)式接近傳感器與電容式接近傳感器測量原理的共同三種類型，分別為感應(yīng)式接近傳感器，電容式接近傳感器，及電磁式接近傳感器三種類型，分別為感應(yīng)式接近傳感器，電容式接近傳感器，及電磁式接近傳感器共同點(diǎn)：都是通過使振蕩器停振來檢測金屬物體。時(shí)，引起振蕩器停振，而電容式接近傳感器是測量加電后，兩極間產(chǎn)生電場，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？，傳真中用的是什么圖像傳感器？，機(jī)器人用什么圖像傳感器，簡述其工作原理。（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。儲、傳輸、處理和復(fù)現(xiàn)。光學(xué)信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號主要由CCDS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是對接受的光線（即圖像）進(jìn)行一定的預(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。過程：成像在CCE上的景物一感光部電信號一電子圖像一CCD移位寄存器一放大器一輸出線陣CCDffl像傳感器：中間是一列感光單元（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，分別把其所存儲的電荷向兩側(cè)移位寄存器傳送，最后在輸出部匯合輸出。在其感光部和兩側(cè)CCD移位寄存器之間設(shè)有轉(zhuǎn)移柵。