前 言 经过数十年爱展，早期阶段的机电一体化技术在内酒和外延方面都得到不断地丰赏和拓 宽，而进入到光机电一体化的阶段。 光机电一体化技术是由光学、光电子学、微电子、信息和机械及其他相关技术交叉与融 合而构成的综合桂商新技术，也是诸多高新技术产业和高新技术装备的基础。光机电一体化 技术扩展了机电一体化技术的应用领城，从加工系统到医疗仪器、从家用电器到军事装备都 离不开它。信息、材料、能源、空间、海洋等高科技领域的技术发展和产业化、传统产业的 技术政通、武器装备的现代化都要用到光机电一体化技术。 一个机橄工程师或机械枝术人员如果仅有机械学方面的知识将越来越雅以胜任本职工 作，技术的发展要求能们必须要不断地了解和掌握足够的光机电一体化方面的综合知识。因 此，培养和培训尽可能多的光机电一体化技术人员以满足日益增长的需求将是今后长期和大 量的工作。《光机电一体化技术丛书》编写的目的就在于，适时推出一套侧重普及和应用， 综合了光机电一体化技术茶础理论和实例的科技书以满足上述需求。 本书是该丛书的一册，全书共分8章，各章节的顺序安排便于读者学习和掌握，并且这 些章节的内容基本上涵盏了光机电一体化技术的各个主要方面。其中，第1章对光机电一体 化技术的基本内容和方法做了概述；第2章介绍了光机电一体化术系统通用的典型传感器 技术，以便于设计选型：第3章介组了光抱探则器技术的基本理论、主要探测器的工作原理 和结构，以及一些典型应用电路；第4章介绍了传感器接口电路与基于微型计算机的数据 集技术，本章偏重于介绍对摸拟量的数据采集技术：幕5章介细了蒸于草片机、P1C和工 业控制P℃机的信息处理技术；第6章伺系统设计和选型介绍了光机电一体化技术系统常 月的几和典型间服控割系统的原理和选举设计的基本计算方法：第7童个绍了光机电一体化 系统机械本体技术签方面的内容；第8章介绍了光机电一体化系统构獎方法，并分析了一岁 光机电一体化系统应用实例。本书偏重普及性、实用性和新颖性，并配有大量说明图表。 本书尽量避免出现无益的、且过于繁复冗长的公式导出过程，在内容深度和语言叙迷方 面力求面句不同层次的读者。 本书可作为从事机械工程领城，或其他工程领减中光机电一体化技术应用和开发人员的 技术参考书，以及大专院校机械工程类相关专业本科学生的教材和学习参考书。 本书第2章、第3章、第4章和第8章的8.2.1和8.2.2由殷际英编写，第1章、第7 章，第8幸的8.1和8.2.3、8.2.4由林宋编写，第5章和第6章由方建军编写，全书由殿 际英统稿。 参加编写的还有何广平、徐宏海、田建君、张超英、谢富春、李余江、侯艳丽、韩秀 梅、赖锡煌、胡春江、白传栋、孟荣光、张若青、吴壮志。 由于编者水平所限，极清读者对书中的缺点错误提出宝贵批评和意见 绵老 2003年3月
序 光机电一体化是澈光技术、微电子技术、计算机技术、信息技术与机被技术的相互交又 与融合，是诸多商新技术产业和高新技术装备的基确。它包括产品和技术两方面：光机电一 体化产品是集光学、机械、徽电子、自动控制和通讯技术于一体的高科技产品，具有很高的 功能和附加信；光机电一体化技术是指共技术原理和使光机电一体化产品得以实现，使用和 发展的技术。 目前，国际上产业结构的调整使得各个行业不断融合和协调发展。作为光学：机械与电 子相结合的复合产业，光机电一体化以其特有的技术带动性、融合性和苦适性，受到了国内 外科技界、企业界和政府部门的特别关注，它将在提升传统产业的过程中，带来高度的创新 性、渗适性和增值性，成为未来制造业的支柱，被誉为21世纪最具魅力的朝阳产业。我国 已经将发展光机电一体化技术列为重点高新科技发展项目，北京市政府也干2001年7月23 日批准正式成立了北京市光机电一体化产业陪，预计到2010年，北京市光机电一体化广 业总产值将达到336亿元。 随着光机电一体化技术的不断发展，各个行业的技术人员对其兴趣和需求也与日俱增。 但到目前为止，国内还鲜有特光机电一体化技术作为一个整体技术门类来介绍和论述的书 箱，这与其方兴未艾的发展势头形成了巨大反差。有鉴于此，由北方工业大学、东华大学 华中科技大学和上海交通大学联合编写光机电一体化丛书，旨在适时推出一套光机电一体化 技术基本知识和应用实例的科枝丛书，满足科研设计单位、企业及高等院校的科研和散学的 需求，为有关技术人员在开发光机电一体化产品时，提供从产品遍型、功能、结构、材料、 传感测量到控制等清方面有价值的参考素材。 本丛书共十本，包括《光机电一体化实用技术》、《现代数控机床》、《光机电一体化系统 设计》、《智能机器人》、《光机电一体化技术产品实例》、《楼字设备自动化技术》、《关节型机 器人》、《微机电系统设计与制造》、《藏光在加工和检测中的应用》、《光电传感器及其应用》。 自2003年8月起陆续出版发行。 丛书的基本特点，一是内容新额，力求及时地反映光机电一体化技术在国内外的最新进 展和作者的有关研究成果；二是系统全面，丛书分门别类地归纳总结了光机电一体化技术的 茶本理论和在国民经济各个领城的应屑实例，重点介绍了光机电一体化技术的工程应用方法 和实现方法，许多内容，如楼宇白动门的专门论述，尚属国内首次；三是深入浅出，每本书 重点突出，注重理论联系实际。既有一定的理论深度，又偏重实用性，力求满足不同层次读 者的霄求，蓮合工程技术人员阅读和高校机械类专业教学的需要， 由于本丛书涉及内容广泛，相关技术发展迅速，加之作者水乎有张，时问紧促，书中错 误和不妥在所难免，恳请专家、学者和读者不吝指教为盼】 《光机电一体化丛书》编委黄会 2003年5月于北京
〈光机电一体化丛书》编辑委员会 主任林宋 副主任王生泽王石刚 程愿应 委员（排名不分先后） 胥信平黎放林宋王生泽王石刚程愿应 胡于进张卫国莫锦秋何勇董方祥刘继英 罗学科朱宏军崔桂芝般际英方建军田建君 马全明王延璋赵坤周洪江刘杰生徐胜林 韩少军程铭
内容提要 本书内容莎及光机电一体化位术中的各主要方面，包括通用的传感器技术、基于光电了 学原理的光电球到覆技术、传感器使门电路与基于微型计算机的数据采巢技术、基丁各种衡 型计算机的信息处理技术、同服系统设计方法和机械本体技术，并分析了·一些光机电一体化 素统应用实例，本书塞论与实标停切结合，氏有静及性利实用性，又具有定深度，逆辑性 强，配有大量图表，易于体指和使用， 本书可作为光机电一体化技术系统应用和开发人耐的技术参考书，以及大专院校机城工 程专业本科生、高等职业教有相关专业课积的教材和学习参考片
夕 录 第】章光机电一体化技术概述.】 1.1光机电一体化基本概念 1.2光机电一体化的相关技术.3 1.2.1机核技术 3 1.2.2计算机与信总处理技术.3 1.2.3检测与传感技术. 3 1.2.4自动控制技术. 3 1.2.5饲服驱动技术 1,3光机电一体化技术的运用.4 13.1设计中的运用. .4 1.3.2剃造中的运用.6 1.4国内外光电子技术的发展概况.。 .8 1.4.1光电子技术是21世纪最尖端科学技术. 9 1.4.2光电子技术是最先进的技术 .10 1,4.3光电子技术是军事上的主流技术.11 1.4.4光电子产业是高新技术的支柱产业。 .ll 1.5光机电一体化技术领城的优先发展产品.11 1.6光机电一体化技术的发展方向 第2章传感器技术.15 2.1概迷. .15 2.1.1传感器概念及分类.15 2.1.2传感器检测系统的本组成. .16 2.1.3传感幕在光机电一体化系统中的作用.17 21.4传感器的静态特性 .18 2.1.5传感器的动态特性.19 22角位移传感赛 2.2,1线绕电位器式角位移传感器 2.2.2电感式角位移传感器. 20 2,2.3电容式角位移传感器. 21 2.2.4编码查式角位移传感器 .22 2.3转速传惑器.24 2.3.1直流测速发电机. .24 2.3.2电容式转速传感器.25 23.3光电式转速传感幕 25 2.4线位移传略器.26