第2章機電一體化機械執(zhí)行檢測裝置

第二章

機電一體化機械、執(zhí)行、檢測安裝第一節(jié)機電一體化系統(tǒng)之機械安裝1.機電一體化機械系統(tǒng)的組成(1)傳動機構(gòu)傳動機構(gòu)不僅僅是轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的變換器,而且已成為伺服系統(tǒng)的一部分,它要根據(jù)伺服控制的要求進展選擇設(shè)計,以滿足整個機械系統(tǒng)良好的伺服性能。

(2)導(dǎo)向機構(gòu)導(dǎo)向機構(gòu)的作用是支承和導(dǎo)向,它為機械系統(tǒng)中各運動安裝能平安、準確地完成其特定方向的運動提供保證,普通指點軌、軸承等。(3)執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)是用來完成操作義務(wù)的直接安裝。執(zhí)行機構(gòu)根據(jù)操作指令的要求在動力源的帶動下完成預(yù)定的操作。1.1概述2.機電一體化機械系統(tǒng)的特點

機電一體化機械系統(tǒng)除了應(yīng)具備普通機械系統(tǒng)的要求外,還有其特殊要求?！?〕高精度：影響要素包括間隙、剛度、導(dǎo)向精度等?！?〕快速呼應(yīng)：影響要素包括摩擦、慣量、剛度、阻尼等。(伺服系統(tǒng)的頻帶/帶寬！)〔3〕穩(wěn)定性：影響要素包括溫度、環(huán)境等。3.處理措施(1)采用低摩擦阻力的傳動部件和導(dǎo)向支承部件如：滾珠絲桿、滾動導(dǎo)向支承、動靜壓導(dǎo)向支承等。(2)縮短傳動鏈，提高傳動和支承剛度如：大扭矩、寬頻調(diào)整電機直接驅(qū)動滾珠絲桿；絲桿兩端加預(yù)緊。(3)選用最正確傳動比，提高系統(tǒng)分辨率，減少等效到執(zhí)行元件輸出軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量(4)減少反向死區(qū)誤差如：采取消除傳動間隙，減少支承變形等。(5)改良支承和架體的構(gòu)造設(shè)計以提高剛性，減少振動，降低噪聲如：選用復(fù)合資料，提高剛度和強度，降低分量，減少構(gòu)造，確保系統(tǒng)小型化、輕量化、高速化、高可靠性。2.2.1同步帶傳動2.2.2齒輪傳動2.2.3諧波齒輪傳動2.2.4滾珠絲杠傳動1.2典型機械傳動機構(gòu)1.2.1同步帶傳動同步帶是一種兼有鏈、齒輪、三角膠帶優(yōu)點的傳動零件。由于同步帶是一種兼有鏈、齒輪、三角膠帶優(yōu)點的傳動零件，于1940年由美國尤尼羅爾橡膠公司首先加以開發(fā)。1946年辛加公司把同步帶用于縫紉機針和纏線管的同步傳動上，獲得顯著效益，并被逐漸援用到其他機械傳動上。1.類型(1)按用途普通工業(yè)用同步帶傳動即梯形齒同步帶傳動。它主要用于中、小功率的同步帶傳動，如各種儀器、計算機、輕工機械中均采用這種同步帶傳動。高轉(zhuǎn)矩同步帶傳動又稱HTD帶(HighTorqueDrive)，在我國通稱為圓弧齒同步帶傳動。它主要用于重型機械的傳動中，如運輸機械、石油機械和機床、發(fā)電機等的傳動。(2)按規(guī)格模數(shù)制同步帶主要參數(shù)是模數(shù)m(與齒輪一樣)，根據(jù)不同的模數(shù)數(shù)值來確定帶的型號及構(gòu)造參數(shù)。節(jié)距制即同步帶的主要參數(shù)是帶齒節(jié)距，按節(jié)距大小不同，相應(yīng)帶、輪有不同的構(gòu)造尺寸。該種規(guī)格制度目前被列為國際規(guī)范。DIN(德國規(guī)范化學(xué)會)米制節(jié)距德國同步帶傳動國家規(guī)范制定的規(guī)格制度。其主要參數(shù)為齒節(jié)距，但規(guī)范節(jié)距數(shù)值不同于ISO節(jié)距制。我國由于德國進口設(shè)備較多，故DIN米制節(jié)距同步帶在我國也有運用。2.同步帶構(gòu)造同步帶普通由強力層、帶齒、帶背和包布層組成。帶背強力層包布層3.同步帶特點優(yōu)點(1)任務(wù)時無滑動(50m/s)，有準確的傳動比(2)傳動效率高(>98%)，節(jié)能效果好(3)傳動比范圍大(10)，構(gòu)造緊湊(4)維護保養(yǎng)方便，運轉(zhuǎn)費用低，惡劣環(huán)境條件下仍能正常任務(wù)缺陷(1)安裝要求高，中心距要求嚴厲(2)帶與帶輪制造工藝復(fù)雜，本錢高同步帶傳動主要用于中小功率、傳動比要求準確的場所，如打印機、繪圖儀、小型機電設(shè)備等精細機械中。4.同步帶的設(shè)計計算在正常的任務(wù)條件下，同步帶傳動的設(shè)計準那么是在不打滑的條件下，保證同步帶的抗拉強度。在灰塵雜質(zhì)較多的條件下，那么應(yīng)保證帶齒的一定耐磨性。設(shè)計同步帶傳動的知條件(1)需求傳送的名義功率；(2)主、從動輪的轉(zhuǎn)速或傳動比;(3)傳動中心距;(4)運用條件。設(shè)計步驟(1)確定帶的設(shè)計功率；(2)選擇帶型和節(jié)距；(3)確定帶輪齒數(shù)和節(jié)圓直徑；(4)確定同步帶的節(jié)線長度、齒數(shù)及傳動中心距；(5)校驗同步帶和小帶輪的嚙合齒數(shù)；(6)確定實踐所需同步帶寬度；(7)帶的任務(wù)才干驗算。1.2.2齒輪傳動電機、傳動安裝和負載的傳動模型1.齒輪傳動系統(tǒng)的總傳動比出發(fā)點：機電一體化齒輪傳動系統(tǒng)主要是研討它的動力學(xué)特性。(1)最正確總傳動比首先把傳動系統(tǒng)中的任務(wù)負載、慣性負載和摩擦負載綜合為系統(tǒng)的總負載，方法有：(a)峰值綜合：假設(shè)各種負載為非隨機性負載，將各負載的峰值取代數(shù)和。(b)均方根綜合：假設(shè)各種負載為隨機性負載，取各負載的均方根。

負載綜合時，要轉(zhuǎn)化到電機軸上，成為等效負載轉(zhuǎn)矩。使等效負載轉(zhuǎn)矩最小或負載加速度最大的總傳動比，即為最正確總傳動比。通常采用負載角加速度最大原那么選擇總傳動比,以提高伺服系統(tǒng)的呼應(yīng)速度。Jm——電動機M的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量；θm——電動機M的角位移；JL——負載L的轉(zhuǎn)動慣量；θL——負載L的角位移；TLF——摩擦阻抗轉(zhuǎn)矩；i——齒輪系G的總傳動比。電機、傳動安裝和負載的傳動模型電機、傳動安裝和負載的傳動模型TLF換算到電動機軸上的阻抗轉(zhuǎn)矩為TLF/i；JL換算到電動機軸上的轉(zhuǎn)動慣量為JL/i2。設(shè)Tm為電動機的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩,在忽略傳動安裝慣量的前提下,根據(jù)旋轉(zhuǎn)運動方程,電動機軸上的合轉(zhuǎn)矩Ta為電機、傳動安裝和負載的傳動模型令假設(shè)不計摩擦,即TLF＝0,那么解得注：實踐中為提高抗干擾才干常選用較大的傳動比。2.齒輪傳動鏈的級數(shù)和各級傳動比的分配

(1)等效轉(zhuǎn)動慣量最小原那么小功率傳動安裝，電動機驅(qū)動的二級齒輪傳動系統(tǒng)如下圖。由于功率小,假定各自動輪具有一樣的轉(zhuǎn)動慣量,軸與軸承轉(zhuǎn)動慣量不計,各齒輪均為實心圓柱齒輪,且齒寬和資料均一樣,效率不計,那么有同理，對于n級齒輪系,那么有例1設(shè)有i=80,傳動級數(shù)n=4的小功率傳動,試按等效轉(zhuǎn)動慣量最小原那么分配傳動比。解:

驗算i=i1i2i3i4≈80。分析可知，各級傳動比分配的結(jié)果應(yīng)遵照“前小后大〞的原那么。(2)質(zhì)量最小原那么對于小功率傳動安裝,按質(zhì)量最小原那么來確定傳動比時,通常選擇相等的各級傳動比。在假設(shè)各自動小齒輪的模數(shù)、齒數(shù)均相等的特殊條件下,各大齒輪的分度圓直徑均相等,因此每級齒輪副的中心距也相等。這樣便可設(shè)計成如下圖的回曲式齒輪傳動鏈；其總傳動比可以非常大。顯然,這種構(gòu)造非常緊湊。圖回曲式齒輪傳動鏈(3)輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原那么以四級齒輪減速傳動鏈為例。四級傳動比分別為i1、i2、i3、i4,齒輪1~8的轉(zhuǎn)角誤差依次為ΔΦ1~ΔΦ8。該傳動鏈輸出軸的總轉(zhuǎn)動角誤差ΔΦmax為可以看出,假設(shè)從輸入端到輸出端的各級傳動比按“前小后大〞原那么陳列,那么總轉(zhuǎn)角誤差較小,而且低速級的誤差在總誤差中占的比重很大。因此,要提高傳動精度,就應(yīng)減少傳動級數(shù),并使末級齒輪的傳動比盡能夠大,制造精度盡能夠高。(4)三種原那么的選擇 在設(shè)計齒輪傳動時,上述三條原那么應(yīng)根據(jù)詳細任務(wù)條件綜合思索。

對于傳動精度要求高的降速齒輪傳動鏈,可按輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原那么設(shè)計。

對于要求運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、啟停頻繁和動態(tài)性能好的降速傳動鏈,可按等效轉(zhuǎn)動慣量最小原那么和輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原那么設(shè)計。對于要求質(zhì)量盡能夠小的降速傳動鏈,可按質(zhì)量最小原那么設(shè)計。3.齒輪傳動間隙的調(diào)整方法中心問題：采取措施，消除齒側(cè)間隙，保證雙向傳動精度。(1)圓柱齒輪傳動偏心套(軸)調(diào)整法如右圖所示，將相互嚙合的一對齒輪中的一個齒輪4裝在電機輸出軸上，并將電機2安裝在偏心套1(或偏心軸)上，經(jīng)過轉(zhuǎn)動偏心套(偏心軸)的轉(zhuǎn)角，就可調(diào)理兩嚙合齒輪的中心距，從而消除圓柱齒輪正、反轉(zhuǎn)時的齒側(cè)間隙。特點是構(gòu)造簡單，但其側(cè)隙不能自動補償。軸向墊片調(diào)整法

齒輪1和2相嚙合，其分度圓弧齒厚沿軸線方向略有錐度，這樣就可以用軸向墊片3使齒輪2沿軸向挪動，從而消除兩齒輪的齒側(cè)間隙。裝配時軸向墊片3的厚度應(yīng)使得齒輪1和2之間既齒側(cè)間隙小，運轉(zhuǎn)又靈敏。特點同偏心套(軸)調(diào)整法。雙片薄齒輪錯齒調(diào)整法這種消除齒側(cè)間隙的方法是將其中一個做成寬齒輪，另一個用兩片薄齒輪組成。采取措施使一個薄齒輪的左齒側(cè)和另一個薄齒輪的右齒側(cè)分別緊貼在寬齒輪齒槽的左、右兩側(cè)，以消除齒側(cè)間隙，反向時不會出現(xiàn)死區(qū)。(2)斜齒輪傳動消除斜齒輪傳動齒輪側(cè)隙的方法與上述錯齒調(diào)整法根本一樣，也是用兩個薄片齒輪與一個寬齒輪嚙合，只是在兩個薄片斜齒輪的中間隔開了一小段間隔，這樣它的螺旋線便錯開了。(3)錐齒輪傳動軸向壓簧調(diào)整法

在錐齒輪4的傳動軸7上裝有壓簧5，其軸向力大小由螺母6調(diào)理。錐齒輪4在壓簧5的作用下可軸向挪動，從而消除了其與嚙合的錐齒輪l之間的齒側(cè)間隙。(4)齒輪齒條傳動機構(gòu)當(dāng)傳動負載大時，可采用雙齒輪調(diào)整法。經(jīng)過預(yù)載安裝4向齒輪3上預(yù)加負載，使大齒輪2、5同時向兩個相反方何轉(zhuǎn)動，從而帶動小齒輪1、6轉(zhuǎn)動，其齒面便分別緊貼在齒條7上齒槽的左、右側(cè)，消除了齒側(cè)間隙。1.2.3諧波傳動諧波齒輪傳動具有構(gòu)造簡單、傳動比大(幾十到幾百)、傳動精度高、回程誤差小、噪聲低、傳動平穩(wěn)、承載才干強、效率高等優(yōu)點，故在工業(yè)機器人、航空、火箭等機電一體化系統(tǒng)中日益得到廣泛的運用。1諧波齒輪傳動的構(gòu)造2.諧波齒輪傳動的原理通常波發(fā)生器為自動件，而剛輪和柔輪之一為從動件，另一個為固定件。當(dāng)波發(fā)生器裝入柔輪內(nèi)孔時，由于前者的總長度略大于后者的內(nèi)孔直徑，故柔輪變?yōu)闄E圓形，于是在橢圓的長軸兩端產(chǎn)生了柔輪與剛輪輪齒的兩個部分嚙合區(qū)；同時在橢圓短軸兩端，兩輪輪齒那么完全脫開。至于其他各處，那么視柔輪回轉(zhuǎn)方向的不同，或處于嚙合形狀，或處于非嚙合形狀。當(dāng)波發(fā)生器延續(xù)轉(zhuǎn)動時，柔輪長短軸的位置不斷交化，從而使輪齒的嚙合處和脫開處也隨之不斷變化，于是在柔輪與剛輪之間就產(chǎn)生了相對位移，從而傳送運動。在波發(fā)生器轉(zhuǎn)動一周期間，柔輪上一點變形的循環(huán)次數(shù)與波發(fā)生器上的凸起部位數(shù)是一致的，稱為波數(shù)。常用的有兩波和三波兩種。為了有利于柔輪的力平衡和防止輪齒干涉，剛輪和柔輪的齒數(shù)差應(yīng)等于波發(fā)生器波數(shù)(即波發(fā)生器上的滾輪數(shù))的整倍數(shù)，通常取為等于波數(shù)。2.諧波齒輪傳動的原理柔輪和剛輪齒距P相等，齒數(shù)不同。Zg—剛輪齒數(shù)，Zr—柔輪齒數(shù)，Zg>Zr，Zg–Zr=n，n為諧波發(fā)生器的波數(shù)。假設(shè)n=2，當(dāng)波發(fā)生器旋轉(zhuǎn)180o時，將迫使柔輪和剛輪相對挪動一個齒距。假設(shè)柔輪固定，那么剛輪轉(zhuǎn)一個角度。柔輪固定時傳動比：ir=Zg/〔Zg–Zr〕;(波發(fā)生器輸入,剛輪輸出)剛輪固定時傳動比：ig=Zr/〔Zg–Zr〕;(波發(fā)生器輸入,柔輪輸出)1.2.4滾珠絲杠傳動又稱螺旋傳動機構(gòu)，將旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動。1.任務(wù)原理與構(gòu)造滾珠絲杠螺母機構(gòu)組成：絲杠、螺母、滾珠、反向器〔回珠管〕。絲杠和螺母的螺紋滾道間裝有承載滾珠，當(dāng)絲杠或螺母轉(zhuǎn)動時，滾珠沿螺紋滾道滾動，那么絲杠與螺母之間相對運動時產(chǎn)生滾動摩擦，為防止?jié)L珠從滾道中滾出，在螺母的螺旋槽兩端設(shè)有回程引導(dǎo)安裝，它們與螺紋滾道構(gòu)成循環(huán)回路，使?jié)L珠在螺母滾道內(nèi)循環(huán)。為了在滾珠與滾道之間構(gòu)成無間隙甚至有過盈配合，可設(shè)置預(yù)緊安裝。為延伸任務(wù)壽命，可設(shè)置光滑件和密封件。2.特點效率高：90-98%，而滑動絲杠為30~40%剛度好：經(jīng)過預(yù)緊實現(xiàn)。壽命長：滾珠絲杠螺母副的摩擦外表為高硬度、高精度，壽命約為滑動絲桿副的4-10倍以上。運動平穩(wěn)：滾動摩擦系數(shù)接近常數(shù)，啟動與任務(wù)摩擦力矩差別很小。啟動時無沖擊，預(yù)緊后可消除間隙產(chǎn)生過盈，提高接觸剛度和傳動精度。精度高：由于摩擦升溫小，經(jīng)過預(yù)緊進展預(yù)拉伸以補償熱膨脹，容易獲得高精度。傳動可逆，不能自鎖。用于垂直傳動時，必需在系統(tǒng)中附加自鎖或制動安裝。造價高。滾珠絲桿和螺母等零件加工精度、外表粗糙度要求高，故制造本錢較高。3.滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整和施加預(yù)緊力的方法

滾珠絲杠副除了對本身單一方向的傳動精度有要求外，對其軸向間隙也有嚴厲要求，以保證其反向傳動精度。滾珠絲杠副的軸向間隙是承載時在滾珠與滾道型面接觸點的彈性變形所引起的螺母位移量和螺母原有間隙的總和。通常采用雙螺母預(yù)緊或單螺母〔大滾珠、大導(dǎo)程〕的方法，把彈性變形控制在最小限制內(nèi)，以減小或消除軸向間隙，并可以提高滾珠絲杠副的剛度。(1)雙螺母螺紋預(yù)緊原理左右螺母齒輪同向旋轉(zhuǎn)一個齒，因兩齒輪齒數(shù)不同，故旋轉(zhuǎn)角度不同，相當(dāng)于一端固定，另一端旋轉(zhuǎn)了一個微小的角度。

本質(zhì)：兩螺母之間存在相對挪動。(2)雙螺母齒差預(yù)緊原理(齒差調(diào)隙)(3)單螺母預(yù)緊原理〔增大滾珠直徑法〕為了補償滾道的間隙，設(shè)計時將滾珠的尺寸適當(dāng)增大，使其4點接觸，產(chǎn)生預(yù)緊力，為了提高任務(wù)性能，可以在承載滾珠之間參與間隔鋼球。(4)單螺母預(yù)緊原理〔偏置導(dǎo)程法〕

偏置導(dǎo)程法原理如上圖所示，僅僅是在螺母中部將其導(dǎo)程添加一個預(yù)壓量Δ，以到達預(yù)緊的目的。目前制造的單螺母式滾珠絲杠副的軸向間隙達0.05mm，而雙螺母式的經(jīng)加預(yù)緊力調(diào)整后根本上能消除軸向間隙。運用該方法消除軸向間隙時應(yīng)留意以下兩點：〔1〕預(yù)緊力大小必需適宜，過小不能保證無隙傳動；過大將使驅(qū)動力矩增大，效率降低，壽命縮短。預(yù)緊力應(yīng)不超越最大軸向負載的1/3。〔2〕要特別留意減小絲杠安裝部分和驅(qū)動部分的間隙，這些間隙用預(yù)緊的方法是無法消除的，而它對傳動精度有直接影響。小結(jié)：4.滾珠絲杠副的安裝

絲杠的軸承組合及軸承座、螺母座以及其它零件的銜接剛性，對滾珠絲杠副傳動系統(tǒng)的剛度和精度都有很大影響，需在設(shè)計、安裝時仔細思索。為了提高軸向剛度，絲杠支承常用推力軸承為主的軸承組合，以以下出了四種典型支承方式及其特點。1．軸向剛度較高；2．預(yù)拉伸安裝時，須加載荷較大，軸承壽命較低；3．適宜中速、精度高，并可用雙推—單推組合。方案一：單推—單推

方案二：雙推—雙推

1．軸向剛度最高。2．預(yù)拉伸安裝時，須加載荷較小，軸承壽命較高。3．適宜高速、高剛度、高精度。方案三：雙推—簡支

1．軸向剛度不高，與螺母位置有關(guān)。2．雙推端可預(yù)拉伸安裝。3．適宜中速、精度較高的長絲杠。方案四：雙推—自在

1．軸向剛度低，與螺母位置有關(guān)；2．雙推端可預(yù)拉伸安裝；3．適宜中小載荷與低速，更適宜垂直安裝，短絲杠。第二節(jié)機電一體化執(zhí)行安裝2.1執(zhí)行安裝概述

1.執(zhí)行安裝概念及其分類執(zhí)行安裝就是“按照電信號的指令，未來自電、液壓和氣壓等各種能源的能量轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動、直線運動等方式的機械能的安裝〞。按利用的能源分類，可將執(zhí)行安裝分為電動、液壓和氣動執(zhí)行安裝。2.執(zhí)行安裝的特點

(1)電動執(zhí)行安裝[優(yōu)點]以電源為能源，在大多數(shù)情況下容易得到；容易控制；可靠性、穩(wěn)定性和環(huán)境順應(yīng)性好；與計算機等控制安裝的接口簡單。[缺陷]在多數(shù)情況下，為了實現(xiàn)一定的旋轉(zhuǎn)運動或者直線運動，必需運用齒輪等運動傳送和變換機構(gòu)；容易受載荷的影響；獲得大功率比較困難。國內(nèi)外第一臺陸地用12000米交流變頻電驅(qū)動鉆機，也是目前全球技術(shù)最先進的特深井陸地石油鉆機(2)液壓執(zhí)行安裝[優(yōu)點]容易獲得大功率；功率／分量比大，可以減小執(zhí)行安裝的體積；剛度高，可以實現(xiàn)高速、高精度的位置控制；經(jīng)過流量控制可以實現(xiàn)無級變速。[缺陷]必需對油的溫度污染進展控制，穩(wěn)定性較差；有因漏油而發(fā)生火災(zāi)的危險；液壓油源和進油、回油管路等附屬設(shè)備占空間較大。工程機械半潛式鉆井平臺自升式鉆井平臺(3)氣動執(zhí)行安裝[優(yōu)點]利用汽缸可以實現(xiàn)高速直線運動；利用空氣的可緊縮性容易實現(xiàn)力控制和緩沖控制；無火災(zāi)危險和環(huán)境污染；系統(tǒng)構(gòu)造簡單，價錢低。[缺陷]由于空氣的可緊縮性，高精度的位置控制和速度控制都比較困難；雖然撞停等簡單動作速度較高，但在恣意位置上停頓的動作速度很慢，能量效率較低。在開發(fā)和改良執(zhí)行安裝時要思索的問題有：①功率／分量比；②體積和分量；③呼應(yīng)速度和操作力；④能源及本身檢測功能；⑤本錢及壽命；⑥能量的效率等。2.2電動執(zhí)行安裝

1.直流伺服電機(1)特點直流伺服電機，只需接上直流電源就可以運轉(zhuǎn)，這是直流電機的一大優(yōu)點。而且，直流伺服電機作為控制電機，具有起動轉(zhuǎn)矩大、體積小、分量輕、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速容易控制、效率高等許多突出的優(yōu)點。

它的缺陷是，由于轉(zhuǎn)子上安裝了具有機械運動的電刷和換向器，需求定時維護、改換電刷，因此存在運用壽命短和噪聲大等問題。此外，直流電機與步進電機不同，在位置控制和速度控制時，必需運用角度傳感器來實現(xiàn)閉環(huán)控制。(2)構(gòu)造與任務(wù)原理直流伺服電機由永磁體定子、線圈轉(zhuǎn)子(電樞)、電刷和換向器構(gòu)成。為了得到延續(xù)的旋轉(zhuǎn)運動，就必需隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動角度不斷改動電流方向，因此，必需有電刷和換向器。利用晶體管放大器的線性驅(qū)動方式利用晶體管放大器的開關(guān)驅(qū)動方式〔脈寬調(diào)制PWM〕占空比是高電平所占周期時間與整個周期時間的比值。脈寬調(diào)制PWM速度控制型伺服放大器2.交流伺服電機

(1)特性交流伺服電機的最大優(yōu)點是因沒有電刷和換向器而不需求維護，也沒有產(chǎn)生火花的危險；缺陷是與直流電機相比驅(qū)動電路復(fù)雜、價錢高。隨著機電一體化技術(shù)的開展，逐漸攻克了許多技術(shù)難題。交流伺服電機在工業(yè)機器人和NC機床等許多領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛的運用。特別是用電子轉(zhuǎn)換向器替代機械換向器的無刷電機，由于承繼了有刷電機的良好控制性能，因此，在機電一體化領(lǐng)域已成為非常有用的電動執(zhí)行安裝。(2)種類與任務(wù)原理交流伺服電機按構(gòu)造可分為同步電機和異步電機。轉(zhuǎn)子是由永磁體構(gòu)成的為同步電機，轉(zhuǎn)子是由繞組構(gòu)成的電磁鐵構(gòu)成的為異步電機。此外還有無刷電機。同步電機將永磁體裝在轉(zhuǎn)子上，定子上裝有繞組。單相或者三相交流電流經(jīng)過定子繞組，在定子上產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子磁場相互作用驅(qū)動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。這種電機體積小，主要運用在要求呼應(yīng)速度快的中等功率以下的工業(yè)機器人和機床領(lǐng)域。異步電機的轉(zhuǎn)子和定子都裝有繞組，定子繞組叫做一次繞組，轉(zhuǎn)子繞組叫做二次繞組。定子繞組通入交流電→旋轉(zhuǎn)磁場→切割轉(zhuǎn)子繞組→轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流→電磁轉(zhuǎn)矩〔與旋轉(zhuǎn)磁場同向〕。異步電機的轉(zhuǎn)子慣性矩可以做得很小，所以呼應(yīng)速度很快，主要運用于中等功率以上的伺服系統(tǒng)。無刷直流電機的構(gòu)造與同步電機一樣。無刷伺服電機用磁極檢測傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器和晶體管換向器組成電子式換向安裝。無刷電機的任務(wù)原理與同步電機一樣，其特性與直流電機一樣。由于沒有電刷上的電壓降和摩擦損耗，而且轉(zhuǎn)子慣量小，所以具有穩(wěn)定、可靠、效率高、呼應(yīng)速度快等直流電機和交流電機共同的優(yōu)點，在各種伺服系統(tǒng)中運用范圍很廣。圖4-53交流伺服系統(tǒng)構(gòu)造圖

1—交流伺服驅(qū)動器，2—交流伺服電動機，3—位置和速度檢測安裝圖4-54交流伺服驅(qū)動器構(gòu)造圖3步進電機

(1)特點步進電機也叫做脈沖電機，每當(dāng)輸入一個脈沖時，電機就旋轉(zhuǎn)一個固定的角度(這個固定的角度稱為步距角)。電機轉(zhuǎn)過的角度與輸入的脈沖總數(shù)成正比，電機的轉(zhuǎn)速與輸入脈沖的頻率成正比。這種電機的最大優(yōu)點是不需求傳感器，不需求反響，可以實現(xiàn)開環(huán)控制；由于可以直接用數(shù)字信號控制，所以與計算機的接口比較容易；由于沒有電刷，所以維護方便、壽命長；此外，它還具有啟動、停頓、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)容易控制等許多優(yōu)點。步進電機的缺陷是能量效率較低，失步(輸入脈沖而電機未轉(zhuǎn)動)等。(2)種類與任務(wù)原理步進電機按產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的方式可以分為永磁體式、可變磁阻式(也稱為反響式)和混合式。PM式步進電機用沿圓周方向磁化的圓柱形永磁體作轉(zhuǎn)子，周圍是定子，在定子電磁鐵和轉(zhuǎn)子永磁體之間的排斥力和吸引力的作用下，驅(qū)動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。VR式步進電機用齒輪狀的鐵心作轉(zhuǎn)子，周圍是電磁鐵定子。定子電磁鐵與轉(zhuǎn)子鐵心之間的吸引力驅(qū)動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。在定子磁場中，轉(zhuǎn)子一直轉(zhuǎn)向磁阻最小的位置。選擇適當(dāng)?shù)亩ㄗ雍娃D(zhuǎn)子的齒數(shù)差可以減小步距角，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)。HD式步進電機是PM式和VR式的復(fù)合方式。在永磁體轉(zhuǎn)子和電磁鐵定子的外表上加工出許多軸向齒槽，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的原理與PM式一樣，轉(zhuǎn)子和定子的外形與VR式類似，所以稱為混合式。為了減小步距角，可以在構(gòu)造上添加轉(zhuǎn)子和定子的齒數(shù)。(3)特性與驅(qū)動方式(3)特性與驅(qū)動方式啟動轉(zhuǎn)矩是電機從停頓形狀迅速到達設(shè)定轉(zhuǎn)速時，所能驅(qū)動的最大負載扭矩。當(dāng)輸入脈沖頻率一定，負荷扭矩逐漸增大，或者負荷扭矩一定，脈沖頻率逐漸添加時步進電機不失步的極限轉(zhuǎn)矩稱為動轉(zhuǎn)矩(失步轉(zhuǎn)矩)。起動轉(zhuǎn)矩與動轉(zhuǎn)矩之間的區(qū)間稱為過渡區(qū)。在這個輸出轉(zhuǎn)矩區(qū)間，步進電機啟動時的脈沖頻率必需緩慢添加。步進電機轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時的電磁轉(zhuǎn)矩稱為靜轉(zhuǎn)矩，這是步進電機所能產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩。在空載靜止形狀下，可以使電機瞬時啟動的最大輸入脈沖頻率稱為最大空載啟動頻率。輸入脈沖頻率緩慢上升時，步進電機可以不失步運轉(zhuǎn)的極限頻率稱為空載運轉(zhuǎn)頻率(也稱為最大呼應(yīng)頻率)。【四相步進電機】信號發(fā)生電路輸出旋轉(zhuǎn)方向、旋轉(zhuǎn)角度和轉(zhuǎn)速脈沖信號，經(jīng)環(huán)形分配電路進展判別分配，再經(jīng)過功率放大電路放大，按勵磁順序?qū)Ω鱾€線圈進展勵磁。單相勵磁方式按φ1→φ2→φ3→φ4→φ1→…的順序一相一相的勵磁。這種勵磁方式能耗低，每一步的轉(zhuǎn)角精度高，但是由于轉(zhuǎn)子的慣性存在，容易產(chǎn)生失步。雙相勵磁方式按φ1φ2→φ2φ3→φ3φ4→φ4φ1→φ1φ2→…的順序依次對相鄰兩相向時進展勵磁。這種勵磁方式輸出轉(zhuǎn)矩大，轉(zhuǎn)子的過沖小，所以是一種常用的勵磁方式。但這種勵磁方式存在電效率低的缺陷。單雙相勵磁方式按φ1→φ1φ2→φ2→φ2φ3→φ3→φ3φ4→φ4→φ4φ1→φ1→…的順序，單相、雙相交替的方式進展勵磁。具有分辨率高和運轉(zhuǎn)平穩(wěn)的優(yōu)點。環(huán)形分配器

實現(xiàn)環(huán)形分配有三種方法：軟件、小規(guī)模集成電路搭接、公用器件。交流伺服系統(tǒng)與步進伺服系統(tǒng)的比較在目前國內(nèi)的機電一體化設(shè)備中，步進電動機伺服系統(tǒng)以其高的性／價比獲得了廣泛的運用，全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)也以其高的伺服性能而倍受青睞。現(xiàn)就二者的運用性能作一比較，供選用時參考?！?〕控制精度由于制造本錢低，步進電動機的步距角通常做得比較大。兩相混合式普通為1.8°/0.9°，五相混合式普通為0.72°/0.36°，三相反響式多為1.5°/0.75°。要想減小步距角，方法有兩個，一是采用減速傳動，二是采用細分型驅(qū)動電源。交流伺服電動機的控制精度由電動機軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器來保證。對于帶2500線規(guī)范型編碼器的電動機而言，由于驅(qū)動器內(nèi)部采用了四倍頻技術(shù)，其轉(zhuǎn)角分辨率為360°/〔2500×4〕=0.036°；對于帶17位編碼器的電動機而言，每轉(zhuǎn)一圈，驅(qū)動器接納到217=131072個脈沖，其轉(zhuǎn)角分辨率為360°/131072≈9.89“，是步距角為1.8°的步進電動機轉(zhuǎn)角分辨率的1/655。〔2〕低頻特性步進電動機在低速時易出現(xiàn)低頻振動景象，其振動頻率與負載的情況和驅(qū)動電源的性能有關(guān)。處理低頻振動有兩種方法，一種是在電動機軸上加裝阻尼器，另一種是在驅(qū)動電源上采用繞組電流細分的技術(shù)。交流伺服電動機運轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時也不會出現(xiàn)振動景象，且具有共振抑制功能，系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機能〔FFT〕，可檢測出機械的共振點，便于系統(tǒng)調(diào)整?！?〕矩頻特性步進電動機的輸出轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時會急劇下降，所以其最高任務(wù)轉(zhuǎn)速普通不超越1000r/min。交流伺服電動機為恒轉(zhuǎn)矩輸出，其額定轉(zhuǎn)速普通為2000r/min或3000r/min，在額定轉(zhuǎn)速以下都能輸出額定轉(zhuǎn)矩，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出，最高轉(zhuǎn)速通?？蛇_5000r/min。〔4〕過載才干交流伺服電動機具有較強的過載才干，可用于抑制慣性負載在起動瞬間的慣性轉(zhuǎn)矩。步進電動機由于沒有這種過載才干，在選型時為了抑制慣性轉(zhuǎn)矩，往往需求選取較大轉(zhuǎn)矩的電動機，而在正常任務(wù)期間又不需求那么大的轉(zhuǎn)矩，便出現(xiàn)了轉(zhuǎn)矩浪費的景象。〔5〕運轉(zhuǎn)性能步進伺服系統(tǒng)通常為開環(huán)控制，起動頻率過高或負載過大時，容易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的景象，停頓時假設(shè)處置不當(dāng)也易出現(xiàn)過沖。所以為了保證其控制精度，應(yīng)處置好升降速問題。交流伺服系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動器可直接對電動機編碼器的反響信號進展采樣，在內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，普通不會出現(xiàn)步進電動機的丟步或過沖景象，控制性能可靠。〔6〕速度呼應(yīng)性能步進電動機從靜止加速到任務(wù)轉(zhuǎn)速通常需求200～400ms的時間。交流伺服電動機的加速性能那么要好得多，以臺達ASDA-400W交流伺服電動機為例，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速〔3000r/min〕僅需幾毫秒。綜上所述，交流伺服系統(tǒng)在性能上明顯優(yōu)于步進伺服系統(tǒng)，但其價錢卻要高得多，而且構(gòu)造復(fù)雜，維修本錢較高。步進伺服系統(tǒng)雖然性能差一些，但其價錢低，性/價比高，構(gòu)造簡單，維修本錢較低。因此，在設(shè)計選擇伺服控制系統(tǒng)的方案過程中要綜合思索各方面的要素，妥善進展分析確定。2.3液壓與氣動執(zhí)行安裝1.液壓執(zhí)行安裝液壓系統(tǒng)由液壓泵、溢流閥、管路、控制閥、執(zhí)行安裝等組成。典型液壓執(zhí)行安裝包括油缸、液壓馬達、擺動油缸〔280deg〕。液壓油缸液壓油缸有僅在活塞的單端遭到液壓作用的單作用油缸和活塞兩端都遭到液壓作用的雙作用油缸。單作用油缸的回程運動是由載荷、重力或者彈簧力來驅(qū)動。在液壓伺服系統(tǒng)中，普通都采用控制性能好的往復(fù)雙作用油缸。液壓馬達液壓馬達與液壓泵的輸入、輸出關(guān)系相反，構(gòu)造根本一樣。液壓馬達可以大致分為葉片馬達、齒輪馬達和活塞式馬達等。葉片馬達的構(gòu)造是在轉(zhuǎn)子徑向上插入假設(shè)干葉片，葉片懸伸部分在液壓作用下產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。葉片馬達具有輸出轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)、噪音低、轉(zhuǎn)矩／分量比高等優(yōu)點。齒輪馬達的構(gòu)造與齒輪泵一樣，都是由兩個齒輪和殼體構(gòu)成，由左右兩個口的壓力差來決議旋轉(zhuǎn)方向。齒輪馬達具有構(gòu)造簡單、分量輕、價錢廉價、抗振動等優(yōu)點?；钊今R達分為徑向活塞式馬達和軸向活塞式馬達。圖中所示是徑向活塞式馬達，各活塞與曲軸之間經(jīng)過連桿銜接，與曲軸連為一體的旋轉(zhuǎn)閥控制各個油缸按順序供油，使曲軸可以延續(xù)轉(zhuǎn)動?；钊今R達雖然構(gòu)造復(fù)雜，但效率較高。2.驅(qū)動方式與液壓控制閥

為了使液壓執(zhí)行安裝正常任務(wù)，必需控制任務(wù)油的壓力、流量和流動方向?？刂品绞接袃煞N：一種是改動泵轉(zhuǎn)速或者斜板角度來控制出口流量的泵控制方式；另一種是泵出口流量一定，用液壓閥來調(diào)理油路的面積，從而控制執(zhí)行安裝的流量、壓力等的閥控制方式。泵控制方式具有系統(tǒng)構(gòu)造簡單，能量效率高等優(yōu)點。從呼應(yīng)速度、控制精度和價錢等方面來看，閥控制方式更優(yōu)越。常用的控制閥是模擬型的電液伺服閥(簡稱伺服閥)和開關(guān)型的電磁換向閥(簡稱電磁閥)。電液伺服閥由力矩電機、噴嘴擋板機構(gòu)、四個進油出油口構(gòu)成。電液伺服閥的最大優(yōu)點是可以用小功率的電機快速、高精度地控制大功率的液壓能。由于伺服閥的精度要求很高，價錢很貴，而且對任務(wù)油的清潔程度和濕度都要求很高，這是它的缺陷。2.4執(zhí)行安裝的運用實例

【飛行模擬器】【工件保送系統(tǒng)】6-DOF擺動安裝6-DOF座椅【6自在度擺動安裝】油缸由伺服閥控制，在5-10t載荷的條件下，前后、左右、上下運動速度±60cm／s以上，加速度±0.6g以上；轉(zhuǎn)動、螺旋、擺動運動角速度±200／s以上，角加速度600／s2以上。這種機構(gòu)叫做并行桿機構(gòu)〔也稱作并聯(lián)機器人〕?！咀駝影l(fā)生安裝】

利用油缸和伺服閥控制，可以產(chǎn)生擺動安裝無法產(chǎn)生的、極限到達40Hz的高頻率振動。在G坐椅安裝中，經(jīng)過坐席底板和靠背底板上的液壓油缸以及坐席墊和靠背墊內(nèi)的氣功氣囊，控制接觸面積和受壓的覺得來實現(xiàn)體感和振動模擬。【工件保送系統(tǒng)】

氣動執(zhí)行安裝常用于加工、檢查和裝配等消費線上的保送或夾緊操作中。圖示是快速上、下料保送單元。上料端和下料端的兩個可升降送料安裝由一個汽缸驅(qū)動，采用同步齒形帶銜接，從構(gòu)造上實現(xiàn)了上料下料同步和高效率。工件由上料端的升降氣缸提起，在同一個電磁閥控制下，下料端的升降氣缸將加工后的工件提起。在將待加工工件送上加工工位的同時，將加工后的工件送到下料的滾動保送線上。這套系統(tǒng)中采用了三個氣缸，兩個電磁閥，構(gòu)造簡單，可以進展質(zhì)量小于1kg(300×300×30mm)的上下料操作，動作節(jié)拍可以到達7s。第三節(jié)機電一體化檢測安裝要使機電一體化系統(tǒng)有效地發(fā)揚功能，必需首先獲得各種各樣的信息。其中檢測起著重要的作用。本章將學(xué)習(xí)檢測的概念，特別要學(xué)習(xí)機電一體化系統(tǒng)中涉及到的諸如位移、角度、間隔、速度、加速度、力和扭矩等重要機械量的根本檢測原理，還要了解利用視覺信息的高級檢測技術(shù)以及檢測數(shù)據(jù)的處置方法。3.1檢測的概念

在像機器人的機電一體化系統(tǒng)中，動作控制是先經(jīng)過傳感器接受外界信息，經(jīng)過計算機對這些信息進展處置，再經(jīng)過執(zhí)行安裝使機器人手臂有目的地挪動并實現(xiàn)操作。從外界獲得信息，并從中提取有用信息的過程稱為檢測。3.2位移、角度、間隔的丈量1.電位器分為直線型和旋轉(zhuǎn)型。經(jīng)過電刷的滑動，可以得到與電刷所在角度(位置)相對應(yīng)的電壓。轉(zhuǎn)過θ角時，經(jīng)過電刷的滑動部分阻值為輸出電壓輸出電壓與阻值無關(guān)，所以溫度變化對輸出電壓沒有影響。2.旋轉(zhuǎn)編碼器

將旋轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的傳感器稱為旋轉(zhuǎn)編碼器。旋轉(zhuǎn)編碼器分為增量型和絕對型兩種。增量編碼器有A相、B相、Z相三條光柵，A相與B相的相位差為90度。利用B相的上升沿觸發(fā)檢測A相的形狀，以此判別旋轉(zhuǎn)方向。絕對式碼盤不透光區(qū)零位標志透光區(qū)絕對編碼器光柵盤如下圖，與位數(shù)(4，8，12，16)相對位置有柵格，光敏二極管的個數(shù)也與位數(shù)對應(yīng)。用光敏二極管輸出的二進制碼可以檢測轉(zhuǎn)動的絕對角度。分辨力角度3、直線光柵(1)構(gòu)造及任務(wù)原理直線光柵主要用來丈量直線位移，具有丈量精度高、呼應(yīng)速度快、信號處置方便等優(yōu)點。直線光柵分為透射式和反射式兩類，如圖4-45所示。透射式光柵是在透明的光學(xué)玻璃上刻制平行且等間隔的密集線紋，利用光的透射景象構(gòu)成光柵；反射式光柵是在不透明的金屬資料上刻制平行等距的密集線紋，利用光的全反射或漫反射構(gòu)成光柵。圖直線光柵的構(gòu)造

a〕透射式光柵b〕反射式光柵

1-光電元件2、6-透鏡3-狹縫4-指示光柵5-標尺光柵7-光源圖直線光柵的外形

1-標尺光柵2-光柵讀數(shù)頭3-電纜線直線光柵的外形如下圖。其中長的一根稱為主光柵或標尺光柵，短的一根稱為讀數(shù)頭，讀數(shù)頭由指示光柵、光源、透鏡和光電元件等封裝組成。下面以莫爾條紋式透射光柵為例引見其任務(wù)原理。如下圖，光柵尺上相鄰兩條線紋間的間隔稱為柵距或節(jié)距ω。安裝時，應(yīng)保證標尺光柵與指示光柵相距0.05～0.1mm間隙，并使兩者的線紋相互傾斜一個很小的角度θ。當(dāng)光源照射時，在線紋的相交處出現(xiàn)莫爾條紋，兩條莫爾條紋間的間隔稱為紋距Ｗ。知柵距為ω，那么有近似公式：Ｗ＝ω/θ。θ通常很小，這樣Ｗ就較大。當(dāng)標尺光柵向右或向左挪動一個柵距ω時，莫爾條紋就向上或向下挪動一個紋距W。標尺光柵右移時，莫爾條紋上移；

標尺光柵左移時，莫爾條紋下移

圖光柵莫爾條紋的構(gòu)成莫爾條紋在挪動一個紋距W的過程中，其光強的變化近似正弦波形，經(jīng)過光電元件可將光強變化轉(zhuǎn)變成電信號。假設(shè)僅用一個光電元件，只能產(chǎn)生一個正弦波信號用作計數(shù)，還不能分辨運動的方向。為了區(qū)分光柵挪動的方向，需沿著莫爾條紋的挪動方向間隔1/4紋距布置A、B兩個光電元件，由于莫爾條紋經(jīng)過兩個光電元件的時間不同，A、B兩個輸出信號將有90°或1/4周期的相位差〔如圖4-51所示〕，它們經(jīng)過放大整形與電子判向后，即可作為直線位移的計數(shù)脈沖。與旋轉(zhuǎn)編碼器一樣，直線光柵尺也有零位信號，且根據(jù)需求可以設(shè)置多個零位標志。四倍頻電路為了提高增量式旋轉(zhuǎn)編碼器和直線光柵的分辨率，需求添加刻線的密度，但過密的刻線會使制造困難，而且本錢也會提高。為此，常采用電子細分的方法來提高精度，電子細分又稱倍頻電路。光柵輸出信號的一個周期代表光柵移過一個柵距，如能把它的一個周期分成假設(shè)干個等份，就能得到倍頻信號。常用的電子細分方式有四倍頻、五倍頻、八倍頻、十倍頻和二十倍頻等。最常用的是四倍頻處置，電路如圖4-50所示。由增量式旋轉(zhuǎn)編碼器或直線光柵輸出的相位差為90°的A、B置信號，經(jīng)4049芯片整形后變成A、B方波，經(jīng)過對A、B方波反相可得C、D方波，然后對A、B、C、D四路方波進展微分，在每路方波信號的上升沿處構(gòu)成微分脈沖，再經(jīng)整形和合并，最后得到正反向的四倍頻脈沖。詳細的數(shù)字化波形如圖4-51所示。實現(xiàn)四倍頻處置也可以選擇公用芯片，如QA740210四倍頻集成電路。該芯片可將兩路正交的方波信號進展四倍頻處置，輸出兩路加、減計數(shù)信號，可送到雙時鐘可逆計數(shù)器進展加、減計數(shù)，也可直接送到微型計算機〔包括單片機〕進展數(shù)據(jù)處置。QA740210的典型接線如圖4-52所示，圖中0°和90°兩個引腳為兩路正交方波信號的引入端，+CP和-CP為正反向脈沖的輸出腳。圖4-50四倍頻電路原理圖圖4-51四倍頻電路數(shù)字化波形圖

圖4-52QA740210四倍頻集成芯片的典型接線3.超聲波傳感器

用超聲波來丈量間隔，在機器人上用于檢測妨礙物。原理與蝙蝠經(jīng)過覺得本人所發(fā)出的超聲波來測定間隔的道理一樣。發(fā)射器發(fā)出的超聲波碰到檢測物體后反射回來，由接納器接納，同時測定從發(fā)射到接納的時間T,設(shè)超聲波的傳播速度為v，那么從超聲波傳感器到被測物體的間隔可以用下式計算超聲波在空氣中的傳播速度與溫度有關(guān)，所以會產(chǎn)生誤差。此外，還由于定向性不是很好，反射效果受被測對象的外表形狀和材質(zhì)的影響，所以丈量精度不是很高。超聲波頻率高于20000赫茲，方向性好，穿透力強，在水中傳播間隔遠，可用于測距，測速，清洗，焊接，碎石、殺菌消毒等。因其頻率下限大約等于人的聽覺上限而得名。3.3速度和加速度的丈量

1.測速發(fā)電機利用發(fā)電機的原理丈量旋轉(zhuǎn)速度。當(dāng)位于磁場中的線圈旋轉(zhuǎn)時，在線圈兩端將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，根據(jù)法拉第定律E與旋轉(zhuǎn)速度成正比，這種原理可以用于角速度傳感器。假設(shè)將測速發(fā)電機的轉(zhuǎn)子軸與伺服電機的轉(zhuǎn)子軸直接連在一同，那么測速發(fā)電機就成為伺服電機的速度反響傳感器。這種方法運用廣泛。2.加速度傳感器〔地震儀式拾振器〕安裝在被測物體上，多用于機器人、飛機、車輛等設(shè)備上。用彈簧和阻尼器將質(zhì)量塊銜接到被測物體殼體內(nèi)，這種構(gòu)造稱為地震儀系統(tǒng)。系統(tǒng)運動方程式為用相對位移表示得到變換為規(guī)范方式得到傳送函數(shù)為用s＝j(luò)ω代入得到頻率傳送函數(shù)增益和相位分別為在ζ=0.7附近，λ<1(振動頻率遠遠小于固有頻率)，增益為1／ωn2，相位差近似為180度。檢測到的相對