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机电一体化技术试题一及答案

一、填空题（28分，1分/空）

1、机电一体化系统是由 、 、 、

和 五部分构成的；

2、一个3相步进电动机，使用混合拍进行工作，其转子有6个齿，则其步距角为 。

3、步进电动机驱动的功率放大器通常有 、

、 、 和 几种类型。

4、滚珠丝杠螺母的结构有 和 两种方式。

5、一般情况下，各级齿轮的传动比分配要考虑 、 和

三个方面的特殊要求。

6、数字控制器有 、 和 等多种控制系统。

7、单片机实际上就是将计算机主机的 等集成在一个芯片上的一种单芯片计算机。

8、单片机主要用在数据采集和机电控制等方面，所以它要求要具有

功能。

9、步进电动机的旋转角正比于 ，速度正比于 。

10、 已知一个光栅的莫尔条纹间距为0.01mm，两光栅的角度为0.1°，则可测量的最小位移为 。

11、 已知某一磁电式传感器转速为1000转时，其输出电压为5V，则其转速为1500转时，其输出电压为 。

12、 一个电位器式传感器，总旋转角度为350°，总阻值为35K，电压为12V，现测得输出端电压为4V，则旋转角度为 。

13、 一个绝对式旋转编码器有20 条码道，则其最小分辨率为

。

14、 伺服系统的动态设计主要是为了 。二、简答题（60分，10分/题）

1、简述机电一体化技术的概念。

2、简述传感器的概念和组成。

3、解释灵敏度、线性度和分辨率。

4、简述涡电流传感器原理和应用。

5、简述压电效应和逆压电效应。

6、试说明直流电动机的机械特性和调节特性。

7、简述H桥驱动原理。

8、简述齿轮机构传动间隙的消除方法。

三、计算题(12分)

已知一变间距电容传感器测量微位移，原电容为100pF，面积为1cm2，介电常数为1，现电容为180pF，则位移为多少？

试题一答案

一、填空题

1、机械本体 动力单元 控制和信息处理单元 传感器检测单元 执行单元

2、10°

3、单电压源驱动双电压源驱动横流斩波电路驱动调频调压驱动细分驱动

4、内循环外循环

5、质量最小转动惯量最小总转角误差最小

6、单片机系统工业计算机可编程控制器

7、各种部件和它们之间的信号线

8、实时

9、输入脉冲个数脉冲频率

10、0.001mm

11、7.5V

12、117°

13、1/220°

14、满足动态特性，进行系统特性分析，计算补偿校正装置，得到所需的动态品质

二、简答题

1、机电一体化技术是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。

2、传感器是指将被测物理、化学和生物等信息转换为电信号的装置。传感器包

括敏感元件和处理电路两部分，前者执行传感功能，能够将被测量转化为另一种物理量，后者可对敏感元件输出的信息进行放大、传输等处理。

3、灵敏度：在稳态工作情况下，当输入量变化△x时，传感器的输出量变化△y，则把△y与△x之比称为灵敏度，用符号S表示。

线性度：通常情况下，传感器的实际静态特性输出是条曲线而非直线。在实际工

作中，为使仪表具有均匀刻度的读数，常用一条拟合直线近似地代表实际的特性曲线。线性度（非线性误差）就是这个近似程度的一个性能指标。

分辨力：分辨力是指传感器可能感受到被测量的最小变化的能力。

4、涡电流传感器是基于金属导体在交变磁场中的涡电流效应建立的。涡电流传感器可用来检测金属的位移大小或者金属的存在与否。

5、像石英和钛酸钡等这些物质，当受到外力时，其不仅在几何上出现变形，而

且在其两个平面上会产生电荷，形成电场，并且电荷的多少和外力成正比；反过来，当在其平面上加上电压时，其几何尺寸又会随着电压的高低正比变化。因此，把前一种现象称为压电效应，后一种现象称为逆压电效应。

6、直流电动机最主要的特性就是机械特性和调节特性，前者是电压一定时转速和转矩之间的关系，后者是转矩一定时电压和转速之间的关系。

7、由于直流电动机经常需要正反转切换，所以通常使用两对晶体管来驱动，由

于两对晶体管的电路形状类似于字母“H”，所以称为H桥驱。

8、直齿圆柱齿轮传动间隙的消除方法主要有轴向垫片调整法、偏心套调整法和双片薄齿轮错齿调整法。斜齿圆柱齿轮传动间隙的消除方法主要有垫片调整法、轴向压簧调整法等。锥齿轮传动间隙可以采用轴向压簧法消除