2.4.1电阻式线位移传感器 4”26 2.4.2 电感式线位移传感器. 27 2.4.3 电容式线位移传感器 28 2.4.4 光栅式线位移传成塞， 29 2.4.5尔效应式线位移传感器 29 2.5线速度传惑器，. 30 2.5.1电磁式线速度传感器 30 2.5.2多普勒雷达测速. 30 2.6加速度传感器. 2,6,1压由式加速度传成塞. 31 2.6.2压电式振动加迷度传感器 2.6.3倾斜镜式光纤加速计. 44 32 2.7接近传感器. 32 2.8力传感器 2.8.1电阻应变片传感器 2,8.2转矩传就器. 29感压导电橡胶 2.10酸度传感器 37 2.10.1溶液pH值传感 .37 2.10.2DH值传成器的应用： 38 2.11机器人传感器 39 第3章光电探测器技术 40 3.1光电子学基 0 3,1,1辐射度学英木板念. 40 3.1.2光度学基本物理量 41 3.1.3后位半导体能带楼型 42 3.1.4热平衡下的载流子浓度 44 315半早体中的非平衡我流子，.，.，. 48 31.6载流子的扩散与漂移 50 3.1.7学导体的光电效应. 50 3.2光电导探测器 一光教电阻 52 3.21光敏电阻的工作原理. 3,22光敏电阻的主婴特性参数 54 3.2.3光敏电阻的基本偏置电路 55 3.2.4光敏电阻应用实例 56 3.3光生伏特探测器 光电池和光电二极管： 6 3.3.1光伏探测器的工作模式. 3.3.2光伏探测器的伏安特性. 57 3.3.3 光电池 58 3.3.4光电二极管
3.3.5光电变换电路. .61 3.4发光二极管与光电辆合器.62 3.41发光二极管. 62 3.4.2发光二极管的特性 3.4.3数码显示管的结构与工作原理. 63 34,4光电根合弄的结构与工作原理. 3.5半导体色敏器件及应用 3,5.1半导体色缴器件的工作原理， 64 3.5.2双色硅色敏器件测色电略 3.6红外探测器. 66 3.6.1红外辐射的基本知识. 66 3.6.2红外探测器分类. 3,7固体电荷犒合成像器件(CCD) 3.7.1CCD工作的基本原理筒介 69 3.7.2CCD的特性参数 3.7.3电荷耦金摄像器件(CCD) 73 3.7.4CCD技宋应用举剑 第4章数据采集技术. 4.1 板述 83 4.2传感器接日电路. 8s 4.2.1电桥电路 4.2.2枚大电路 88 4.2.3波电路 4.3摸拟数据采集系统. 92 4.3.1模拟多路转换 4.3.2采样保持器. 95 4,3.3模数(AD)转换器 4.3.4模翔数据采集接口板 102 4.4数字信号的采集 第5章信息处理技术 118 5.1概述. 118 5,2计算机控制系统设计. ,119 5.2.1控倒器选型 119 5.2.2控制系统设计内容和步骤. 120 5.3工业控制计算视 121 5.3.1总线技术. 5.3.2PC总线工控机. 123 5.3.3PC工控机的应用. 344* 124 5.4单片机 0 5.4.1MCS51单片机组成测控系统 130
5.4,2单片机测控系统前向通道设计 .131 5.4,3单片机测控系统后向通道设计.133 5.4.4单片机测控系统人机界面设计 136 545边片机应用.4 138 5.5可编程遂辑控制器 140 55.】工作原理.4414.44， 140 5.5.2PLC应用举例 14 5.6光机电一体化系统的款件技术 142 5.6.1软件工程方法 5.6.2嵌入式操作系统和组蒸教生 145 第6章伺服系统设计. 148 6.1伺摩系统及其构成. 148 6.2何系统的基本要求和设计方法 148 6,2,】闫服系统的基本要求.：.4. 148 6.2.2伺服系统设计方法 149 6,3步进电机宽动及其控到+.，.，. 150 631 150 6.3.2步进呢机驱动电源. 153 6.3.3步进电机的升、降速控制 156 63.4物电机选型.44 159 6.4直流伺服驱动及其控制. 160 6,4,1直流间形电机.，. 160 6.4.2直流间服电机的PWM控制 160 6,4.3直流洞服电机选型.*.，. 164 6.5交流何限驱动 166 6,5,1交流间服电机变频调速.4.4. 166 6.5.2交流服电机的失量控制. 172 6.5.3交流同服电机的选型.4.4. 175 6.6开环间服系统设计. 175 6,6.1开环间服系统泛计方法和步骤+. 175 6.6.2开环系统设计实例 180 6.7闭环间服系统设计. 182 6.7.1闭环服系统的构成. 182 6.7,2闭环间服系统设计+.4，. 183 6.7.3闭环服系统设计举例 185 第7章光机电一体化系统的机械结构· 191 71概述. [9 7.2机械结构因素对饲膜系统性能的彩响.191 7,2.1摩擦的影响小 191 ,22传动间的影响. 194
7.2.3结构弹性变形的影响. 195 724质量与转动惯景的影响.+.4.4. 196 7.3机械传动. 197 7.31间步带传动. 197 7.3.2谐液齿轮传动 200 了，3,3猜密齿轮传动. 201 7.3.4滚珠丝杠到传动 206 7.3.5微动传动. 209 7.4导轨 211 7.4.】导轨的功用与要求. 211 7.4.2导轨的类型 211 7.5支承件. 214 7.5.1支承件应满足的基本要求 214 752支承华的材料，。 215 7.5.3支承件的设计原则 215 第8章光机电一体化系统设计方法和实例： 218 8,1光机电一体化系统设计方法 218 8.1.1撅述. 218 81.2系统设计方案的评价与分析方法 219 81.3光机电有机结合的方法. 220 8.1.4制作与调试 220 81,5改讲设计阶毁. 221 82光机电一体化技术应用实低 221 8.2.1CD-ROM光盘里动器 221 8.2.2环柱式自动旋转门系统 . 226 8.2.3便携式隧道断面激光测量仪 231 8.2.4活塞外轮廓测量仪 233 参考文献. 236
第1章光机电一体化技术概述 现代机械系统已发展成为集光、机、电、磁、声、热、液、气、算于一体的技术系统 在20世纪70年代，微电子技术曾引起新技术领域的深刻变革，机电一体化技术就是在微电 子技术向机械工业领城渗透过程中逐渐形成并发展起来的一门独立的综合性交叉学科，经过 儿十年的发展，使得机电一体化的内涵和外延得到不断地丰富和拓宽。从最初的机械电子 化、机械电脑化进而发展到光机电一体化、机械智能化和微机被化阶段 从20世纪90年代开始，光机电一体化技术引导着一场新的变革，光机电一体化是由光 学、微电子、信息和机械及其他相关技术交又与融合而构成的综合性高新技术，是诸多高新 技术产业和高新技术装备的基础。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、海洋等高科技领峨的技术发展和产业化、传统产业的技术改 造、武器装备的现代化都要用到光机电一体化技术。 光机电一体化技术的待征是在机电一体化概念的禁础上强调了光、光电子、激光和光纤 通讯等技术的作用，属于21世纪应用领域更为究阔的机电一体化技术。 世界各国高新技术及其产业竞争的焦点正从微电子产业转向光电子信息产业，光机屯 体化产业已经成为21世纪最具魅力的朝阳产业，光机电一体化技术产业以其特有的技术带 动性、融合性和广泛适用性成为高新技术产业中的主导产业，将成为新世纪经济发展的重要 支柱。目前国际上产业结构不断进行调整，使各行业不断胞合和协调发展，在提升传统产业 的作用中，光机电一体化技术具有高度创新性、渗透性和增值性 1.1光机电一体化基本概念 光机电一体化包括产品和技术两方面。光机电一体化产品是包含光学技术、机械技术， 微电子技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术和通讯技术的高科技产品；光机电一一体 化技术是指其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。光机电一体化 产品是在其组成的各种技术相互渗透、相互结合的基础上，相互辅助、相互促进和提高，充 分利用各个相关技术的优势，扬长避短，使组合后的整体功能大于组成整体的各个部分功能 之和，使系统或设备的性能达到精密化、高柔化 智能化。 机技术 早在1981年，由德国工程师协会、德国电气 工程技术人员协会及其共同组成的精密工程技术专 光学视械 电工机 家组提出的《关于大学精密丁程技术专业的建议 书》中，将精密工程技术定义为光、机、电一体化 相密工程技 的综合技术，并用图1-1来说明其含义。它包括机 光学校 械（含液压：气动及微机械）、电工与电子、光学 电子技 及其不同技术的组合（电工与电子机、光电子技 术与光学机械)，其核心为精密汇程技术。 光机电一体化产品具有结构简单、功能多、效 图1-1精密工程技术的含义