《2022年完整word版,机电一体化期末考试试题及答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年完整word版,机电一体化期末考试试题及答案.docx（14页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精选学习资料 - - - - - - - - - 1. 什么是“ 机电一体化” ？以打夯机为例,内含机械与电器,问这是不是机电一体化产品？答： 机电一体化又称机械电子 工程,是 机械工程 与自动化 的一种,英语称为Mechatronics ,它是由英文机械学Mechanics 的前半部分与电子学Electronics的后半部分组合而成；打夯机不属于机电一体化产品； 由于打夯机只是一般的机械加电器,它属于 硬连接或者称为机械连接只能应用在就地或者小范畴场合使用,不能满意大面积 和远程掌握；而机电一体化就不一样了, 它不光有硬连接、机械连接仍有软连接；机电一体化属于同时运用机械、电子、外表、运算机
2、和自动掌握等多种技术为一体的一种复合技术；它不光可以就地操作, 小范畴应用,仍可以大面积使用操作,远程监测、掌握；2. 机电一体化的技术构成是什么？答：机械技术、微电子技术、信息技术 3. 产品实现机电一体化后,可以取得那些成效？答：产品实现机电一体化后可以取得的成效：产品性能提高、功能增强、结构简化、牢靠性提高、节省能源、改善操作、提高敏捷性等；4. 数字量传感具有哪三种类型？他们有什么区分？数字传感器按结构可分成三种类型：1. 直接式数字量传感器其辨论率打算于数字量传感器的位数；被测物理量数字编码器信息提取装置数字量输出2. 周期计数式数字传感器它的结构示意图如下图1 所示；此种结构的位移
3、辨论率对低精度的周期计数式数字传感器而言,仅由周期信号发生器的性质打算；例如,光栅当长 1mm有 100条刻线时,其辨论率即为0.01mm;对高精度的周期计数式数字传感器而言,仍要考虑到电子细分数；如在100 倍电子细分数下,此光栅的辨论率就是0.1 m；此种结构属于增量式结构, 结构的特点 位移方向的要求 打算它不但备有辨向电 路,而且周期计数器仍具有可逆性质；辨向电路被测物周期信号周期计数器转换电路数字显示计数高位理量发生器细分电路周期低位图 1 周期计数式数字量传感器的结构方框图 3. 频率式数字传感器 其结构示意图如下图 2 所示；按振荡器的形式, 可将此种数字传感器分成带有晶体谐振器
4、的和不带晶体谐振器的两种；前者,按被测量的作甩点, 又分作用在石英谐振器上的石英晶体谐振式数字传感器和作用在谐振器中储能元件上的带有名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 晶体谐振器的调频式数字传感器；按采纳敏锐元件的形式,又可分为简洁的 和差动的两种；被测输+变频振荡器f差频倍频频率 数字数字显变换器示器入量恒频振荡器被测输变频振荡器差频倍频频率 数字数字显变换器示器入量_变频振荡器- f图 2 频率式数字量传感器的结构方框图从上述三种类型数字传感器的结构图可以看出,它们都具有抗干扰才能强以及数字量输出的特点； 如考虑到
5、对电源电压的波动, 环境温度波动和非线性等因 素的补偿, 就精度仍可提高； 假如采纳单片微型运算机去进行信息处理,诸如补偿、频倍 细分 和数字转换等硬件线路可软件化,率,测量精度和工作牢靠性进一步调高；2. 数字检测方法有哪三种？三者有什么区分？三种分别为： M 法数字检测 T 法数字检测 M/T 法数字检测不仅使线路简化, 仍可使辨论区分：（1）M 法数字检测测量装置的辨论率在不同的区段是不同的；在低段 的辨论率低（精度低） ,而在高段的辨论率高（精度高） ；（2） T 法数值检测测量装置的辨论率在不同的区段是不同的,在低段 的辨论率高（精度高） ,而在高段的辨论率低（精度低） ；（3）M/
6、T 法数字检测测量装置的辨论率是一个常数,与转速的高低无 关；3. 简述反射传感器的传感原理,为什么带偏振片的反射传感器在被测物体为反 射体时不会产生误振动？传感原理：自带一个光源和一个光接收装置,光源发出的光经过待测物体的反射被光敏元件接收, 再经过相关电路的处理得到所需要的信息；可以用来检测地面明暗和颜色的变化,也可以探测有无接近的物体；缘由：偏振反射式光电传感器是把发射器和接收器装入同一个装置内,并加装偏振滤光系统,在其前方装一块棱镜反光板,以保证当光线遇偏振滤光片时,仅使偏振滤光片格栅平行方向上振动的光线能够通过,防止高反射率物体将光线反射回光电传感器的接收器造成传感器的误动作,从而使
7、高反射率物体进入检测 区域时能够被牢靠检测 带偏振片的反射传感器：无论是否反射体在遮住光通路后就肯定能被检出；与常规反射传感器的区分：1 在发射器与接收器的光通道上分别安装互成直角的偏振片；名师归纳总结 2 采纳三角反射镜,经它反射的偏振光其振荡面旋转90 ；第 2 页,共 7 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 图 7 带偏振片的反射传感器工作原理及电气结构 4. 简述图 2-8-2 中四种相位调制型光纤传感器干涉系统的工作原理？马赫泽德干涉仪 如下图 8 所示, G1 G2是两块有半反射面 A1 A2的平行平面 玻璃板, M1 M2是两块反射镜四个
8、反射面通常平行放置,并且各自中心位于一个平行四边形的四个角上,典型尺寸是12m；光源 S置于透镜 L1 的焦点上, S发出的光束经 L1 准直后在 A1上分为两束,他们分别由 M1、A2反射和 M2反射、A2透射,进入透镜 L2；两束光的干涉图样可用于置于L2 焦平面位置的照相机拍摄下来,假如采纳短时间曝光技术, 即可得到条纹的瞬时照相； 未明白仪器所产生的干涉条纹性质,假设光源 S 是一个单色点光源,因而入射到半反射面 A1的是单色平面波；设透过 A1并经 M1反射的平面波的波前为 W1.,而经 A1 和 M2反射的平面波的相应波前为 W2；引入虚波前 W1,它是 W1在半反射 A2 中的虚
9、像；一般情形下, W1和 W2是相互倾斜的,形成一个空气楔,因此,在 W2上将形成平行等距的直线条纹, 条纹的走向与 W2和 W1所形成的空气楔的楔楞平行； 假如使 W2通过被讨论的气流, W2将发生形变,因而干涉图样的变化就可以测量出所讨论区域的折射率或密度的变化；图 8 马赫泽德干涉仪迈克耳逊干涉仪 的原理是一束入射光分为两束后各自被对应的平面镜反射回来,这两束光从而能够发生干涉； 干涉中两束光的不同光程可以通过调剂干涉臂长度以及转变介质的折射率来实现,从而能够形成不同的干涉图样； 干涉条纹名师归纳总结 是等光程差点的轨迹, 因此,要分析某种干涉产生的图样,必求出相干光的光程第 3 页,共
10、 7 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 差位置分布的函数；如干涉条纹发生移动, 肯定是场点对应的光程差发生了变化,引起光程差变 化的缘由, 可能是光线长度 L 发生变化,或是光路中某段介质的折射率 n 发生了 变化,或是薄膜的厚度 e 发生了变化；G2是一面镀上半透半反膜, G1为补偿板, M1、M2为平面反射镜, M1是固定 的,M2和精密丝相连,使其可以向前后移动, 最小读数为 10-4mm,可估量到 10-5mm, M1和 M2后各有几个小螺丝可调剂其方位； 当 M2和 M1严格平行时, M2会移动 ,表现为等倾干涉的圆环形条纹不断从中心“ 吐
11、出” 或向中心“ 吞进” ；两平面镜之间的“ 空气间隙” 距离增大时,中心就会“ 吐出” 一个个条纹；反之就“ 吞进” ；M2和 M1不严格平行时,就表现为等厚干涉条纹,在M2移动时,条纹不断移过视场中某一标记位置,M2 平移距离 d 与条纹移动数 N 的关系满意：d=N /2 , 为入射光波长；经 M2反射的光三次穿过 G2分光板,而经 M1反射的光通过 G2分光板只一次；G1 补偿板的设置是为了排除这种不对称；在使用单色光源时,可以利用空气光 程来补偿,不肯定要补偿板；但在复色光源时,由于玻璃和空气的色散不同,补 偿板就是不行或缺的；假如要观看白光的干涉条纹, 臂基本上完全对称, 也就是两
12、相干光的光程差 要特别小, 这时候可以看到彩色条纹； 假如 M1或 M2有略微的倾斜, 就可以得到 等厚的交线处（ d=0）的干涉条纹为中心对称的彩色直条纹,中心条纹由于半波 缺失为暗条纹；图 9 迈克尔逊干涉仪示意图 萨格纳克干涉仪： 1913 年萨格纳克创造了一种可以旋转的环形干涉仪；将 同一光源发出的一束光分解为两束, 让它们在同一个环路内沿相反方向循行一周 后会合,然后在屏幕上产生干涉, 当在环路平面内有旋转角速度时,屏幕上的干 涉条纹将会发生移动,这就是萨格纳克效应；萨格纳克效应中条纹移动数与干涉仪的角速度和环路所围面积之积成正比；萨格纳克效应已经得到广泛的应用, 由萨格纳克效应研制
13、出的光纤陀螺已成功地用于航空、航天等领域,是近20 年进展较快的一种陀螺仪；名师归纳总结 定义 1：SAGNAC效应 . 光纤陀螺工作原第 4 页,共 7 页这一在惯性空间中 , 由光敏锐转动的效应称为- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 理框图如图 1 所示 . 由光源发出的光 , 经藕合器传输到Y 一波导调制器 .Y 一波导调制器将其输入光分成顺时针和逆时针传输的两束 , 进人保偏光纤环圈 , 以实现 SAGNAC效应 定义 2：这种现象称为 Sagnac效应 , 光纤陀螺仪实质上就是一种 Sagnac干涉仪 . 对于 光纤陀螺仪的性能测试主要涉及以下
14、几个技术参数 : 标度因数 Kscalefactor陀螺仪输出量与输入角速率的比值图 10 萨格纳克干涉仪图法布里 - 珀罗干涉仪 ：光谱辨论率极高的多光束干涉仪；由法国物理学家 C.法布里和 A.珀罗于 1897 年创造 ；其结构如下左图, M和 M是两块具有很小楔角的平板玻璃, 相对两面相互平行, 并涂有高反射率涂层, 两板间用殷钢环隔离并固定；这种间距固定不变的干涉仪常称作标准具；入射光在相对两面上反复反射和折射后产生多束相干反射光和透射光,透射光束在透镜 L 的焦面上叠加,形成等倾圆环状干涉条纹；图 11 法布里 - 珀罗干涉仪图5. 接近传感器共有几种类型？简述感应式接近传感器与电容
15、式接近传感器测量原理的共同点与不同点？三种类型,分别为感应式接近传感器, 电容式接近传感器, 及电磁式接近传感器；共同点：都是通过使振荡器停振来检测金属物体；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 不同点：感应式接近传感器的振荡器在探头端部产生磁场作用区,当金属进入该作用区时, 引起振荡器停振, 而电容式接近传感器是测量加电后,两极间产生电场,当与大地连接的金属物体靠近电容器时引起振荡器停振；9. 常用的图像传感器有几种？,传真中用的是什么图像传感器？,机器人用什么图像传感器,简述其工作原理；有 CCD图像传感器和红外线图
16、像传感器；CCD图像传感器又可分为线型（Linear ）与面型（ Area）两种,其中线型应用于影像扫瞄器及传真机上,CCD图像传感器适用于工业监视及工业机器人；面型工作原理： CCD图像传感器是通过将光学信号转换为数字电信号来实现图像 的猎取、储备、传输、处理和复现；光学信号转化为数字信号主要由 CCD感光片 完成； CCD感光片由三部分组成,即镜片,彩色滤镜和感应电路,如下图；镜片 和彩色滤镜主要是对接受的光线（即图像）进行肯定的预处理,感应电路为 CCD 传感器的核心,它又可分为光敏元件阵列和电荷转移器件两部分；过程 ：成像在 CCD上的景物 感光部电信号 电子图像 CCD移位寄存器 放
17、大器 输出图 12 CCD 图像传感器工作原理图 线阵 CCD图像传感器 ：中间是一列感光单元（光电二极管阵） ,两侧分别设 置了 CCD移位寄存器；感光单元按位置的奇偶性,分别把其所储备的电荷向两 侧移位寄存器传送,最终在输出部汇合输出；在其感光部和两侧 CCD移位寄存 器之间设有转移栅； 移位寄存器停立刻, 转移栅开放, 光电二极管所积存的电荷可以送到两侧的 CCD 移位寄存器中；接着转移栅关闭,感光部的光电二极管开 始进行下一次读出的电荷积存；线阵 CCD图像传感器广泛应用于传真等场合；面阵 CCD图像传感器 ：400 500 像素和 800 500 像素的面阵 CCD图像传感 器适用于工业监视及工业机器人；在帧传送方式垂直消影期中, 感光部所积存的信号电荷快速转送到储备部,然后 由输出寄存器顺次读出； 在行间传送方式中积存的电荷一次转送到邻接的垂直移 位寄存器,以后从输出移位寄存器中读出信号；名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 13 位线阵 CCD图像传感器结构图 14 帧传送面阵CCD图像传感器的结构图 15 行间传送面阵CCD图像传感器的结构名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 7 页