一、基 本 概 念
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.
阿贝原则 开式导轨 闭式导轨
机电一体化产品动力源 传感器的灵敏度 模拟型传感器 数字型传感器 分辨力 光栅
感应同步器 磁栅
旋转变压器 光电编码器 增量式编码器 绝对式编码器 直流测速发电机 光电式转速传感器 多普勒效应 步距角，
“机电一体化Mechatronics” 机电系统控制器 超声波检测 执行器
感应同步器
电子控制单元(Electrical Control Unit)
二、基本理论与基本知识
机电一体化系统总体设计的内容是什么？ 总体设计的方法是什么？
机电一体化系统选择电机时应考虑的要求是什么？ 常用的位移传感器有哪些？
反映执行机构运动的曲线有哪些？ 对控制系统的基本要求有哪些？ 执行系统中运动循环图作用是什么？
机电一体化产品设计的工程路线(主要步骤)主要步骤是什么？ 常用的支承方式有哪几种？
常用的支承适用场合有哪几种？ 主轴组件刚度主要取决于什么？ 线形分析是什么？ 曲线分析是什么？
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13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25.
传统的机械产品一般什么组成？
一个较完善的机电一体化系统包括哪几个基本要素？ 检测传感部分的作用是什么？ 动力源作用是什么？
机电一体化共性关键技术是什么？ 信息处理技术包括什么？
伺服驱动技术的主要研究对象是什么？ 接触型传感器有哪些？ 数字型传感器有哪些？
加速度传感器的工作原理是什么？
压电加速度传感器的工作原理是什么？
电阻应变式测力传感器的工作原理是什么？ 激光检测工作原理是什么？
附：参考答案
一、基 本 概 念
1. 阿贝原则：若使量仪给出正确的测量结果，必须将仪器的读数线尺安放在被测尺寸的延
长线上。
2. 开式导轨是只有一个导轨面承受作用力(如只承受垂直导轨面方向的载荷)； 3. 闭式导轨是有多个方向导轨面承受作用力(既能承受垂直导轨面方向的载荷， 又能承受
偏载、倾斜力矩等方向的能力)。
4. 动力源是机电一体化产品能量供应部分，
5. 传感器的灵敏度是指传感器在稳定标准条件下，输出量的变化量与输入量的变化量之
比，
6. 模拟型传感器的输出是与输入物理量变化相对应的连续变化的电量。 7. 数字型传感器有计数型和代码型两大类。
8. 分辨力传感器能检测到的最小输入增量称分辨力，在输入零点附近的分辨力称为阈值。 9. 光栅是一种新型的位移检测元件，是一种将机械位移或模拟量转变为数字脉冲的测
量装置。
10. 感应同步器是利用电磁感应原理把两个平面绕组间的位移量转换成电信号的一种位
移传感器。
11. 磁栅是利用电磁特性来进行机械位移的检测。
12. 旋转变压器是一种利用电磁感应原理将转角变换为电压信号的传感器。 13. 光电编码器是一种码盘式角度—数字检测元件。
14. 增量式编码器是指随转轴旋转的码盘给出一系列脉冲，然后根据旋转方向用计数器
对这些脉冲进行加减计数，以此来表示转过的角位移量。
15. 绝对式编码器是把被测转角通过读取码盘上的图案信息直接转换成相应代码的检测
元件。
16. 直流测速发电机是一种测速元件，实际上它就是一台微型的直流发电机。
17. 光电式转速传感器是由装在被测轴（或与被测轴相连接的输入轴）上的带缝圆盘、
光源、光电器件和指示缝隙圆盘组成，
18. 当激光照射到相对运动的物体上时，被物体散射（或反射）光的频率将发生改变，
这种现象称为多普勒效应。
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19. 步进电动机走一步所转过的角度称为步距角，
20. “机电一体化”一词最早是70年代日本学者提出来的，它是机械技术和微电子技术相
融合的产物，也称为“机械电子”。其英文缩写是“Mechatronics”。
21. 机电系统控制器是机电一体化产品最重要的组成部分，相当于人的“大脑”，实现控制
及信息处理功能。
22. 超声波检测是利用某些非声量的物理量（如密度、流量等）与描述超声波介质声学
特性的超声量（声速、衰减、声阻抗）之间存在着直接或间接的关系。 23. 执行器是根据电子控制单元的指令驱动机械部件的运动。 24. 感应同步器是利用感应电压的变化来进行位置检测的。
25. 电子控制单元又称ECU (Electrical Control Unit), 是机电一体化系统的核心，负责将来
自各传感器的检测信号和外部输入命令进行集中、存储、计算、分析，根据信息处理结果，按照一定的程序和节奏发出相应的指令，控制整个系统有目的地运行。
二、基本理论与基本知识
1. 机电一体化系统总体设计的内容是系统原理方案的设计、结构方案的设计、总体布局与
环境设计、主要参数和技术指标的确定、总体方案评价和决策； 2. 总体设计的方法是功能分析设计法，并遵循初步设计、详细设计、方案的完善与审核等。 3. 机电一体化系统选择电机时应考虑系统的精度要求、功率大小、负载的特点等方面，满
足性能密度大即功率密度大(Pw)、比功率大，(dP／dt)；快速性好；调速范围宽(1：1000以上)；适应启停频繁的工作要求等。
4. 常用的位移传感器有开关式如接触开关、微动开关；模拟式如电阻、电感、电容式位移
传感器；数字式如光电编码器、光栅、激光干涉仪等。
5. 反映执行机构运动曲线的有位移运动曲线、速度运动曲线、加速度运动曲线、突跳运动
曲线、急跳运动曲线。
6. 对控制系统的基本要求一是稳定性，一方面绝对稳定性。
7. 执行系统中运动循环图作用是反映执行机构在完成总功能中的作用和次序；表明各机构
间的配合协调关系；确保执行机构具有较高的动作效率，较低的能耗。
8. 机电一体化产品设计的工程路线(主要步骤)主要步骤：确定系统的功能指标；进行结构
方案设计；总体方案的评价和决策；系统要素的设计及选型可靠性、安全性复查。 9. 常用的支承方式：一端固定、一端自由；一端固定、一端简支；两端简支；两端固定四
种形式。
10. 主轴组件刚度主要取决于主轴本身的刚度和主轴支承的刚度。 11. 线形分析：指主轴刚度。随着L/a增大，柔度增大，即刚度减小； 12. 曲线分析：指轴承和支承座刚度。
13. 传统的机械产品一般由动力源、传动机构和工作机构等组成。
14. 一个较完善的机电一体化系统包括以下几个基本要素：机械本体，检测传感部分、电子
控制单元、执行器和动力源，
15. 检测传感的作用是监测机电一体化系统工作过程中本身和外界环境有关参量的变化，并
将信息传递给电子控制单元，电子控制单元根据检测到的信息向执行器发出相应的控制指令。
16. 动力源作用就是按照系统控制要求向机器系统提供能量和动力使系统正常运行。
17. 机电一体化共性关键技术主要有：检测传感技术、信息处理技术、控制技术、伺服驱动
技术、机械技术和系统总体技术。
18. 信息处理技术包括信息的交换、存取、运算、判断和决策等
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19. 20. 21. 22.
伺服驱动技术的主要研究对象是执行元件及其驱动装置。 接触型传感器有微动开关、行程开关、接触开关等。 数字型传感器有旋转编码器、磁尺等。
加速度传感器的工作原理大多是利用惯性质量受加速度所产生的惯性力而造成的各种物理效应，进一步转化成电量，来间接度量被测加速度。
23. 压电加速度传感器在使用时，传感器固定在被测物体上，感受该物体的振动，惯性
质量块产生惯性力，使压电元件产生变形。压电元件产生的变形和由此产生的电荷与加速度成正比。
24. 电阻应变式测力传感器的工作原理是基于电阻应变效应。
25. 激光检测主要是利用激光的方向性、单色性、相干性以及随时间、空间的可聚焦性
的特点。
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