伺服控製係統中的傳感器

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出版者:機械工業齣版社
作者:麯傢騏
出品人:
頁數:267
译者:
出版時間:1998-05
價格:17.00
裝幀:平裝
isbn號碼:9787111061144
叢書系列:
圖書標籤:
  • 伺服相關
  • 伺服控製
  • 傳感器
  • 控製係統
  • 自動化
  • 電機控製
  • 反饋控製
  • 工業控製
  • 測量技術
  • 電子技術
  • 嵌入式係統
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具體描述

傳感技術越來越顯示齣特殊的意義,傳感器的水平往往成為

控製係統性能好壞的關鍵。但是由於傳感技術涉及的技術領域很

寬,因此往往不易被人們熟悉和掌握。

本書完整、係統地介紹瞭伺服控製係統中傳感器(包括電磁

感應的、光電的、磁電的以及利用其他原理的傳感器)的原理、

性能和使用,內容上著重介紹應用最廣泛的傳感器,同時注意到

近年來極有前途的科技新成果,在原理、性能上給齣清楚概念的

基礎上,用較多篇幅介紹瞭應用方麵的知識,使讀者得到實在的

收獲,並完全可以應用於工作實踐。

本書是作者長期從事這方麵的科研設計、生産和使用等實踐

的工作總結,寫作中也參閱瞭大量的文獻資料,內容全麵、新

穎、信息量大。

本書可供從事伺服控製係統方麵工作的科技人員和大專院校

有關專業師生閱讀參考。

《運動之魂:精密的傳感器如何驅動現代伺服控製》 在現代工業與科技的宏大舞颱上,精確的運動控製是無數復雜係統得以高效運作的基石。從精密製造的機械臂到航空航天領域的高精度導航,再到醫療設備中的微創手術機器人,這一切的精準與流暢,都離不開一個核心的驅動力——伺服控製係統。而在這個精密運作的鏈條中,傳感器扮演著不可或缺的“眼睛”和“觸角”的角色,它們不斷感知、捕捉、傳遞著最細微的物理量信息,為伺服係統提供實時、準確的反饋,從而實現對運動的精準控製。 本書旨在深入剖析各類先進傳感器在伺服控製係統中的關鍵作用及其工作原理,為讀者構建一幅關於“運動之魂”的全景圖。我們並非僅僅羅列傳感器種類,而是力求從更深層次探究它們如何與伺服係統深度融閤,共同塑造齣我們今天所見的智能化、自動化世界的卓越錶現。 第一篇:伺服控製係統的基石——傳感器的核心價值 在進入具體傳感器類型的探索之前,我們首先需要理解傳感器在伺服控製體係中的根本重要性。本篇將從以下幾個方麵展開: 伺服控製的內在邏輯: 簡要介紹伺服控製係統的基本構成——指令源、控製器、執行器和反饋環節。重點闡述反饋環節的必要性,以及傳感器如何構成瞭這一反饋環節的“感知端”。沒有準確的反饋,伺服係統將如同失去方嚮的船隻,無法實現期望的運動軌跡。 從模擬到數字:傳感器信號的轉換與處理: 探討不同類型的傳感器輸齣信號(如電壓、電流、電阻、頻率等)如何被采集、放大、濾波,並最終轉換為控製器能夠識彆和處理的數字信號。我們將涉及模數轉換(ADC)等關鍵技術,強調信號的保真度對控製精度的影響。 精度、響應速度與魯棒性:傳感器性能的關鍵考量: 深入分析影響傳感器性能的關鍵指標,如測量精度、分辨率、重復性、綫性度、響應時間、零漂移、溫度特性以及抗乾擾能力等。我們將討論這些指標如何在實際伺服應用中直接影響控製係統的性能,例如,低精度傳感器可能導緻振蕩或控製死區,而響應遲緩的傳感器則無法捕捉快速的動態變化。 第二篇:精密運動的“眼睛”——各類傳感器的深度解讀 本篇將是本書的重點,我們將詳細介紹在伺服控製領域發揮關鍵作用的各類傳感器,並結閤其在實際應用中的典型案例進行說明: 位置測量傳感器: 編碼器(Encoders): 增量式編碼器: 詳細介紹其工作原理(光學、磁性),輸齣脈衝信號如何錶示運動的距離和方嚮。探討其在伺服電機中的廣泛應用,以及如何通過倍頻和差分信號提高分辨率和抗乾擾能力。 絕對式編碼器: 闡述其如何通過唯一編碼來確定絕對位置,即使斷電也不會丟失位置信息。分析其在需要高可靠性、無需迴零的伺服係統中的優勢,如機器人關節、自動化生産綫。 綫性位移傳感器: 綫性編碼器/綫性尺: 介紹其在直綫運動控製中的應用,如CNC機床、坐標測量儀。講解其工作原理(光學、磁柵、電感)及與鏇轉編碼器的區彆。 綫性可變差動變壓器(LVDTs): 詳細解析其基於電磁感應原理測量直綫位移的方法。強調其高精度、高可靠性、以及在惡劣環境下的適應性,如航空電子設備、工業自動化。 磁緻伸縮傳感器: 探討其測量長距離直綫位移的能力,及其在液壓缸、模具製造等領域的應用。 測角傳感器: 鏇轉變壓器(Resolvers): 介紹其作為一種堅固耐用的位置傳感器,特彆適用於高溫、高振動等惡劣環境。解析其通過正餘弦勵磁綫圈感應齣與轉子角度相關的電壓信號的原理。 霍爾傳感器: 講解其基於霍爾效應測量磁場強度,進而推算位置或角度。分析其在無接觸、低成本應用中的優勢,如電機換嚮、位置檢測。 速度測量傳感器: 測速發電機(Tachometers): 介紹其將轉速轉換為電壓信號的原理,以及在早期伺服係統中的應用。 編碼器的速度估算: 強調如何通過連續測量編碼器的位置變化,在控製器端估算齣精確的速度。這是現代伺服係統中更為主流的速度反饋方式。 力/扭矩測量傳感器: 應變片式力/扭矩傳感器: 深入解析應變片粘貼在彈性體上的原理,應變片的形變引起電阻變化,進而測量力或扭矩。探討其在機器人末端執行器、精密裝配中的應用。 壓電傳感器: 介紹其基於壓電效應,在受力時産生電荷的原理。分析其在衝擊測量、動態力反饋中的優勢。 其他輔助傳感器: 加速度計: 講解其如何測量物體的加速度,在伺服係統中可用於抑製振動、改善動態響應,或作為慣性測量單元(IMU)的一部分。 溫度傳感器: 討論溫度對伺服係統性能的影響,以及如何使用溫度傳感器來監測電機、驅動器等關鍵部件的工作狀態,實現過溫保護。 電流傳感器: 強調在伺服驅動器中,電流反饋是實現精確力矩控製(FOC)等高級控製算法的關鍵。 第三篇:傳感器的集成與應用——優化伺服控製性能 本篇將從更宏觀的視角,探討傳感器在實際伺服係統設計中的集成策略,以及如何利用多傳感器融閤來提升整體性能: 傳感器選型策略: 根據具體的伺服應用場景、性能要求、成本預算和環境條件,提供選擇閤適傳感器的指導性原則。例如,在對成本敏感的低精度應用中,可能選擇霍爾傳感器;而在追求極緻精度的機床中,則會選擇光學綫性編碼器。 傳感器信號的濾波與補償: 探討如何在控製器端對傳感器信號進行濾波處理,以消除噪聲和乾擾,提高測量精度。同時,介紹常見的傳感器補償技術,如綫性度補償、零點漂移補償等,以應對傳感器本身的非理想特性。 多傳感器融閤(Sensor Fusion): 闡述如何結閤多種傳感器的信息,取長補短,獲得比單一傳感器更全麵、更準確的運動狀態信息。例如,將編碼器的位置信息與加速度計的速度信息融閤,可以更有效地估計係統的狀態,提高控製器的魯棒性。 傳感器的故障檢測與診斷: 討論在伺服係統中,如何通過對傳感器數據的監測和分析,及時發現傳感器本身的故障或異常,並采取相應的保護措施,避免係統發生危險。 本書力求以嚴謹的科學態度,結閤豐富的實踐案例,為讀者提供一個全麵而深入的視角,理解傳感器在驅動現代伺服控製係統飛速發展中所扮演的至關重要的角色。無論您是伺服控製領域的初學者,還是有經驗的工程師,都能從中獲得寶貴的知識與啓發,共同探索精密運動的無限可能。

作者簡介

目錄資訊

目 錄
《電氣自動化新技術叢書》序言
前言
第1章 緒論
1.1傳感器的作用和意義
1.2傳感器的分類
1.2.1按被測量分類
1.2.2按輸齣電信號的形式分類
1.2.3按信號轉換的原理分類
1.3傳感器的發展
1.3.1原有傳感器技術的改進和提高
1.3.2新材料、新原理的利用
1.3.3與微處理器的結閤
1.4伺服控製係統中傳感器的性能指標
1.4.1傳感器的靜態特性
1.4.2傳感器的動態特性
第2章 自整角機及鏇轉變壓器
2.1自整角機
2.1.1自整角機的基本類型
2.1.2自整角機的結構
2.1.3自整角機的基本工作原理
2.1.4自整角機的基本參數和性能指標
2.1.5自整角機的選擇和故障分析
2.2鏇轉變壓器
2.2.1鏇轉變壓器的基本類型
2.2.2鏇轉變壓器的結構特點
2.2.3鏇轉變壓器的基本工作原理
2.2.4鏇轉變壓器的基本參數和性能指標
2.3無刷自整角機和無刷鏇轉變壓器
2.3.1復閤磁路的無刷自整角機和鏇轉變壓器
2.3.2變壓器耦颱的自整角機和鏇轉變壓器
2.3.3無刷鏇轉變壓器和有刷鏇轉變壓器的比較
2.4多極鏇轉變壓器、多極自整角機和多極感應移相器
2.4.1雙通道係統的工作原理
2.4.2轉換區和偏置電壓
2.4.3多極鏇轉變壓器 多極自整角機和多極感應移相
器的若乾問題
2.5磁阻式多極鏇轉變壓器
2.5.1磁阻式多極鏇轉變壓器的結構和類型
2.5.2磁阻式鏇轉變壓器的工作原理及電氣誤差
2.5.3磁阻式多極鏇轉變壓器的參數和特點
2.6感應同步器
2.6.1感應同步器的結構和類型
2.6.2感應同步器的工作原理
2.6.3感應同步器的電氣參數和特點
2.6.4感應同步器的安裝和調整
2.7應用和有關電路
2.7.1應用
2.7.2有關電路
2.7.3自整角機/鏇轉變壓器-數字轉換器
2.7.4數字-自整角機/鏇變轉換器
2.7.5SSC T和SSC DX 電路
第3章 速度傳感器和加速度傳感器
3.1速度傳感器的工作原理、類型和特點
3.1.1測速發電機的工作原理、類型和特點
3.1.2橋式速度傳感器和測速電路
3.1.3數字式速度傳感器
3.2速度傳感器的功能、特性和應用
3.2.1模擬式速度傳感器的功能、特性和應用
3.2.2數字式速度傳感器的性能和應用
3.3加速度傳感器及其應用
3.3.1壓阻式加速度傳感器
3.3.2壓電式加速度傳感器
第4章 光柵傳感器
4.1光柵傳感器的工作原理
4.1.1光柵和光柵光學係統
4.1.2光柵式測量的原理
4.1.3光柵的細分技術
4.1.4零位光柵
4.2光柵傳感器的結構、分類和誤差
4.2.1光柵傳感器的結構
4.2.2光柵傳感器的分類
4.2.3影響精度的諸因素
4.2.4參數
4.3若乾應用問題
4.3.1循環二進製碼嚮標準二進製碼的轉換
4.3.2方嚮數字脈衝電路
4.3.3光柵編碼器在永磁交流伺服電動機中的應用
4.3.4光柵測速電路
第5章 磁性編碼器
5.1強磁金屬磁敏電阻磁性編碼器
5.1.1強磁金屬低飽和磁場特性和磁阻效應
5.1.2強磁金屬磁敏電阻磁性編碼器的結構和工作原理
5.1.3強磁金屬磁敏電阻磁性編碼器的基本技術參數
5.1.4強磁金屬磁敏電阻磁性編碼器的特點
5.2半導體磁敏電阻磁性編碼器
5.2.1半導體磁阻效應
5.2.2半導體磁敏電阻磁性編碼器的結構和原理
5.2.3半導體磁敏電阻磁性編碼器的性能特點
5.3勵磁磁環式磁性編碼器
5.3.1勵磁磁環式磁性編碼器的結構和工作原理
5.3.2掃描問題
5.3.3勵磁磁環式磁性編碼器的性能特點
第6章 速度―角度傳感器
6.1速度一角度傳感器的結構
6.1.1結構的一般介紹
6.1.2電路結構
6.2工作原理和信號處理電路
6.2.1速度―角度傳感器的電壓方程式
6.2.2信號拾取原理和處理電路
6.3特性和參數
6.3.1角度位置傳感信號
6.3.2速度傳感信號
第7章 磁敏元件及其傳感器
7.1霍爾元件和霍爾傳感器
7.1.1霍爾元件的工作原理和結構
7.1.2霍爾元件的類型和特點
7.1.3霍爾元件的主要性能參數
7.1.4霍爾元件和霍爾傳感器的應用
7.2霍爾電流傳感器和霍爾功率傳感器
7.2.1霍爾電流傳感器
7.2.2霍爾功率傳感器
參考文獻
· · · · · · (收起)

讀後感

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用戶評價

评分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計給我一種嚴謹又充滿科技感的印象,深邃的藍色背景搭配著復雜的電路圖和精密的機械臂剪影,一下子就抓住瞭我的眼球。我一直對工業自動化領域有著濃厚的興趣,特彆是那些看不見的“大腦”和“神經係統”是如何驅動龐大而精密的機器運作的。想象一下,一個巨大的工廠,成韆上萬的機器人手臂在流水綫上協同工作,它們是如何精準地完成每一個動作,又如何在毫秒之間調整自己的位置和速度的?這背後一定隱藏著極其精妙的設計和技術。雖然我還沒來得及深入閱讀,但僅僅是書名《伺服控製係統中的傳感器》就已經讓我充滿瞭好奇。我知道傳感器是整個控製係統的“眼睛”和“耳朵”,它們感知外部世界並將信息傳遞給控製核心。那麼,在如此復雜的伺服控製係統中,究竟需要哪些類型的傳感器?它們又是如何工作的?如何剋服各種乾擾和不確定性,確保信號的準確和穩定?這些問題在我腦海中盤鏇,我期待著在這本書中找到答案,瞭解那些默默無聞卻又至關重要的元件。我對這本書的內容充滿瞭期待,相信它能為我打開一扇通往更深層次工業自動化理解的大門,讓我能更清晰地看到那些驅動現代工業進步的底層技術。

评分☆☆☆☆☆

拿到這本《伺服控製係統中的傳感器》,我腦海中浮現的第一個畫麵,便是那些充滿未來感的智能工廠。想象一下,在一條高度自動化的生産綫上,無數個機械臂在精準地重復著同樣的動作,它們高效、穩定、幾乎沒有失誤。而在這背後,如果沒有極其靈敏和可靠的傳感器,這一切都將是天方夜譚。我一直覺得,傳感器就像是整個自動化係統的“觸角”,它們接收來自物理世界的各種信息,比如位置、速度、力矩、溫度等等,並將這些信息轉化為電信號,傳遞給控製係統進行處理。而伺服控製係統,又是實現精確運動控製的關鍵。因此,將這兩者結閤起來研究,絕對是一件非常有意義的事情。我特彆好奇的是,在這本書裏,作者會如何深入地剖析不同種類的傳感器,例如光學編碼器、磁編碼器、雷達傳感器,它們各自的優勢和劣勢是什麼?在麵對不同的工況和精度要求時,又該如何進行閤理的選擇?我希望這本書能夠給我提供一套清晰的選型思路和設計方法,讓我能夠不僅僅停留在“知道有”傳感器的層麵,而是能夠真正“理解其原理”、“掌握其應用”。

评分☆☆☆☆☆

坦白說,我一開始是被朋友強烈推薦而入手這本書的,他是個自動化工程師,在我麵前誇瞭這本書無數次,說它“實在”、“有料”、“寫到瞭點子上”。作為一名對技術細節略顯“小白”但又對實際應用場景充滿好奇的業餘愛好者,我總是對那些能夠真正解決實際問題、提供清晰思路的專業書籍情有獨鍾。這本《伺服控製係統中的傳感器》聽起來就非常接地氣,它沒有空泛的理論,而是聚焦於伺服控製這個具體而重要的領域,並且強調瞭“傳感器”這個核心要素。我一直覺得,很多理論知識雖然重要,但如果不和實際應用結閤,就顯得有些“空中樓閣”。所以,當我看到這本書的標題時,我立刻就覺得它可能正是我一直在尋找的那種,能夠幫助我理解“為什麼”和“怎麼做”的書。我設想,書裏會詳細介紹各種傳感器的原理、選擇標準、安裝注意事項,以及它們在不同伺服係統中的具體應用案例。比如,在機器人手臂的關節控製中,需要什麼樣的編碼器來精確測量角度?在高速運行的機床上,又要用什麼樣的位移傳感器來保證加工精度?我非常期待這本書能夠解答這些我腦海中閃過的具體問題,讓我能用更直觀、更深刻的方式去理解伺服控製的奧秘,也能對實際工程項目有更清晰的認識。

评分☆☆☆☆☆

我是一名工程專業的學生,在學習過程中,我越來越意識到理論知識和實際應用之間的巨大鴻溝。很多時候,課本上的知識似乎遙不可及,無法與現實世界中的復雜問題聯係起來。而《伺服控製係統中的傳感器》這本書的標題,立刻吸引瞭我,因為它直接點齣瞭一個具體且至關重要的技術領域。我一直覺得,在復雜的工程係統中,傳感器扮演著不可或缺的角色,它們如同係統的“感官”,將物理世界的各種信息捕捉並傳遞給“大腦”——也就是控製係統。而伺服控製係統,更是對精度和響應速度有著極高要求的領域。因此,我對這本書充滿期待,希望它能夠為我打開一扇通往實際工程應用的大門。我設想,這本書會詳細介紹各種常用的傳感器,比如編碼器、測速發電機、力矩傳感器等等,並深入剖析它們的工作原理、技術特點以及在不同伺服控製應用中的具體部署。我渴望從中學習到如何根據實際需求選擇閤適的傳感器,以及如何優化傳感器的使用,從而提升整個伺服係統的性能。這本書的齣現,對我而言,無疑是一份寶貴的學習資料。

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我對技術類書籍的評判標準,很大程度上取決於它是否能夠引發我的深度思考,並且在閱讀過程中不斷地“啊哈!”時刻。這本書的名字《伺服控製係統中的傳感器》,恰好擊中瞭我在這個領域的一處知識盲區。雖然我對伺服係統有初步的瞭解,知道它在精度要求極高的場閤扮演著重要角色,但對於支撐這一切的“傳感器”部分,我感覺自己掌握的信息還比較零散。我設想,這本書應該會從傳感器的工作原理、分類、技術指標入手,然後逐步深入到它們在各種伺服係統中的具體應用,比如工業機器人、數控機床、印刷設備等等。我尤其關心的是,在實際的工程應用中,如何解決傳感器可能遇到的各種挑戰,比如環境乾擾、信號漂移、噪聲抑製等問題,以及如何進行傳感器的標定和校準。我希望能在這本書中找到一些實用的技巧和解決方案,能夠幫助我更好地理解和掌握伺服控製係統中傳感器這一關鍵環節。這本書的齣現,對我來說,就像是在一片迷霧中點亮瞭一盞燈,讓我對伺服控製有瞭更清晰、更深入的認識。

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