伺服控制系统中的传感器

伺服控制系统中的传感器 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:机械工业出版社
作者:曲家骐
出品人:
页数:267
译者:
出版时间:1998-05
价格:17.00
装帧:平装
isbn号码:9787111061144
丛书系列:
图书标签:
  • 伺服相关
  • 伺服控制
  • 传感器
  • 控制系统
  • 自动化
  • 电机控制
  • 反馈控制
  • 工业控制
  • 测量技术
  • 电子技术
  • 嵌入式系统
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具体描述

传感技术越来越显示出特殊的意义,传感器的水平往往成为

控制系统性能好坏的关键。但是由于传感技术涉及的技术领域很

宽,因此往往不易被人们熟悉和掌握。

本书完整、系统地介绍了伺服控制系统中传感器(包括电磁

感应的、光电的、磁电的以及利用其他原理的传感器)的原理、

性能和使用,内容上着重介绍应用最广泛的传感器,同时注意到

近年来极有前途的科技新成果,在原理、性能上给出清楚概念的

基础上,用较多篇幅介绍了应用方面的知识,使读者得到实在的

收获,并完全可以应用于工作实践。

本书是作者长期从事这方面的科研设计、生产和使用等实践

的工作总结,写作中也参阅了大量的文献资料,内容全面、新

颖、信息量大。

本书可供从事伺服控制系统方面工作的科技人员和大专院校

有关专业师生阅读参考。

《运动之魂:精密的传感器如何驱动现代伺服控制》 在现代工业与科技的宏大舞台上,精确的运动控制是无数复杂系统得以高效运作的基石。从精密制造的机械臂到航空航天领域的高精度导航,再到医疗设备中的微创手术机器人,这一切的精准与流畅,都离不开一个核心的驱动力——伺服控制系统。而在这个精密运作的链条中,传感器扮演着不可或缺的“眼睛”和“触角”的角色,它们不断感知、捕捉、传递着最细微的物理量信息,为伺服系统提供实时、准确的反馈,从而实现对运动的精准控制。 本书旨在深入剖析各类先进传感器在伺服控制系统中的关键作用及其工作原理,为读者构建一幅关于“运动之魂”的全景图。我们并非仅仅罗列传感器种类,而是力求从更深层次探究它们如何与伺服系统深度融合,共同塑造出我们今天所见的智能化、自动化世界的卓越表现。 第一篇:伺服控制系统的基石——传感器的核心价值 在进入具体传感器类型的探索之前,我们首先需要理解传感器在伺服控制体系中的根本重要性。本篇将从以下几个方面展开: 伺服控制的内在逻辑: 简要介绍伺服控制系统的基本构成——指令源、控制器、执行器和反馈环节。重点阐述反馈环节的必要性,以及传感器如何构成了这一反馈环节的“感知端”。没有准确的反馈,伺服系统将如同失去方向的船只,无法实现期望的运动轨迹。 从模拟到数字:传感器信号的转换与处理: 探讨不同类型的传感器输出信号(如电压、电流、电阻、频率等)如何被采集、放大、滤波,并最终转换为控制器能够识别和处理的数字信号。我们将涉及模数转换(ADC)等关键技术,强调信号的保真度对控制精度的影响。 精度、响应速度与鲁棒性:传感器性能的关键考量: 深入分析影响传感器性能的关键指标,如测量精度、分辨率、重复性、线性度、响应时间、零漂移、温度特性以及抗干扰能力等。我们将讨论这些指标如何在实际伺服应用中直接影响控制系统的性能,例如,低精度传感器可能导致振荡或控制死区,而响应迟缓的传感器则无法捕捉快速的动态变化。 第二篇:精密运动的“眼睛”——各类传感器的深度解读 本篇将是本书的重点,我们将详细介绍在伺服控制领域发挥关键作用的各类传感器,并结合其在实际应用中的典型案例进行说明: 位置测量传感器: 编码器(Encoders): 增量式编码器: 详细介绍其工作原理(光学、磁性),输出脉冲信号如何表示运动的距离和方向。探讨其在伺服电机中的广泛应用,以及如何通过倍频和差分信号提高分辨率和抗干扰能力。 绝对式编码器: 阐述其如何通过唯一编码来确定绝对位置,即使断电也不会丢失位置信息。分析其在需要高可靠性、无需回零的伺服系统中的优势,如机器人关节、自动化生产线。 线性位移传感器: 线性编码器/线性尺: 介绍其在直线运动控制中的应用,如CNC机床、坐标测量仪。讲解其工作原理(光学、磁栅、电感)及与旋转编码器的区别。 线性可变差动变压器(LVDTs): 详细解析其基于电磁感应原理测量直线位移的方法。强调其高精度、高可靠性、以及在恶劣环境下的适应性,如航空电子设备、工业自动化。 磁致伸缩传感器: 探讨其测量长距离直线位移的能力,及其在液压缸、模具制造等领域的应用。 测角传感器: 旋转变压器(Resolvers): 介绍其作为一种坚固耐用的位置传感器,特别适用于高温、高振动等恶劣环境。解析其通过正余弦励磁线圈感应出与转子角度相关的电压信号的原理。 霍尔传感器: 讲解其基于霍尔效应测量磁场强度,进而推算位置或角度。分析其在无接触、低成本应用中的优势,如电机换向、位置检测。 速度测量传感器: 测速发电机(Tachometers): 介绍其将转速转换为电压信号的原理,以及在早期伺服系统中的应用。 编码器的速度估算: 强调如何通过连续测量编码器的位置变化,在控制器端估算出精确的速度。这是现代伺服系统中更为主流的速度反馈方式。 力/扭矩测量传感器: 应变片式力/扭矩传感器: 深入解析应变片粘贴在弹性体上的原理,应变片的形变引起电阻变化,进而测量力或扭矩。探讨其在机器人末端执行器、精密装配中的应用。 压电传感器: 介绍其基于压电效应,在受力时产生电荷的原理。分析其在冲击测量、动态力反馈中的优势。 其他辅助传感器: 加速度计: 讲解其如何测量物体的加速度,在伺服系统中可用于抑制振动、改善动态响应,或作为惯性测量单元(IMU)的一部分。 温度传感器: 讨论温度对伺服系统性能的影响,以及如何使用温度传感器来监测电机、驱动器等关键部件的工作状态,实现过温保护。 电流传感器: 强调在伺服驱动器中,电流反馈是实现精确力矩控制(FOC)等高级控制算法的关键。 第三篇:传感器的集成与应用——优化伺服控制性能 本篇将从更宏观的视角,探讨传感器在实际伺服系统设计中的集成策略,以及如何利用多传感器融合来提升整体性能: 传感器选型策略: 根据具体的伺服应用场景、性能要求、成本预算和环境条件,提供选择合适传感器的指导性原则。例如,在对成本敏感的低精度应用中,可能选择霍尔传感器;而在追求极致精度的机床中,则会选择光学线性编码器。 传感器信号的滤波与补偿: 探讨如何在控制器端对传感器信号进行滤波处理,以消除噪声和干扰,提高测量精度。同时,介绍常见的传感器补偿技术,如线性度补偿、零点漂移补偿等,以应对传感器本身的非理想特性。 多传感器融合(Sensor Fusion): 阐述如何结合多种传感器的信息,取长补短,获得比单一传感器更全面、更准确的运动状态信息。例如,将编码器的位置信息与加速度计的速度信息融合,可以更有效地估计系统的状态,提高控制器的鲁棒性。 传感器的故障检测与诊断: 讨论在伺服系统中,如何通过对传感器数据的监测和分析,及时发现传感器本身的故障或异常,并采取相应的保护措施,避免系统发生危险。 本书力求以严谨的科学态度,结合丰富的实践案例,为读者提供一个全面而深入的视角,理解传感器在驱动现代伺服控制系统飞速发展中所扮演的至关重要的角色。无论您是伺服控制领域的初学者,还是有经验的工程师,都能从中获得宝贵的知识与启发,共同探索精密运动的无限可能。

作者简介

目录信息

目 录
《电气自动化新技术丛书》序言
前言
第1章 绪论
1.1传感器的作用和意义
1.2传感器的分类
1.2.1按被测量分类
1.2.2按输出电信号的形式分类
1.2.3按信号转换的原理分类
1.3传感器的发展
1.3.1原有传感器技术的改进和提高
1.3.2新材料、新原理的利用
1.3.3与微处理器的结合
1.4伺服控制系统中传感器的性能指标
1.4.1传感器的静态特性
1.4.2传感器的动态特性
第2章 自整角机及旋转变压器
2.1自整角机
2.1.1自整角机的基本类型
2.1.2自整角机的结构
2.1.3自整角机的基本工作原理
2.1.4自整角机的基本参数和性能指标
2.1.5自整角机的选择和故障分析
2.2旋转变压器
2.2.1旋转变压器的基本类型
2.2.2旋转变压器的结构特点
2.2.3旋转变压器的基本工作原理
2.2.4旋转变压器的基本参数和性能指标
2.3无刷自整角机和无刷旋转变压器
2.3.1复合磁路的无刷自整角机和旋转变压器
2.3.2变压器耦台的自整角机和旋转变压器
2.3.3无刷旋转变压器和有刷旋转变压器的比较
2.4多极旋转变压器、多极自整角机和多极感应移相器
2.4.1双通道系统的工作原理
2.4.2转换区和偏置电压
2.4.3多极旋转变压器 多极自整角机和多极感应移相
器的若干问题
2.5磁阻式多极旋转变压器
2.5.1磁阻式多极旋转变压器的结构和类型
2.5.2磁阻式旋转变压器的工作原理及电气误差
2.5.3磁阻式多极旋转变压器的参数和特点
2.6感应同步器
2.6.1感应同步器的结构和类型
2.6.2感应同步器的工作原理
2.6.3感应同步器的电气参数和特点
2.6.4感应同步器的安装和调整
2.7应用和有关电路
2.7.1应用
2.7.2有关电路
2.7.3自整角机/旋转变压器-数字转换器
2.7.4数字-自整角机/旋变转换器
2.7.5SSC T和SSC DX 电路
第3章 速度传感器和加速度传感器
3.1速度传感器的工作原理、类型和特点
3.1.1测速发电机的工作原理、类型和特点
3.1.2桥式速度传感器和测速电路
3.1.3数字式速度传感器
3.2速度传感器的功能、特性和应用
3.2.1模拟式速度传感器的功能、特性和应用
3.2.2数字式速度传感器的性能和应用
3.3加速度传感器及其应用
3.3.1压阻式加速度传感器
3.3.2压电式加速度传感器
第4章 光栅传感器
4.1光栅传感器的工作原理
4.1.1光栅和光栅光学系统
4.1.2光栅式测量的原理
4.1.3光栅的细分技术
4.1.4零位光栅
4.2光栅传感器的结构、分类和误差
4.2.1光栅传感器的结构
4.2.2光栅传感器的分类
4.2.3影响精度的诸因素
4.2.4参数
4.3若干应用问题
4.3.1循环二进制码向标准二进制码的转换
4.3.2方向数字脉冲电路
4.3.3光栅编码器在永磁交流伺服电动机中的应用
4.3.4光栅测速电路
第5章 磁性编码器
5.1强磁金属磁敏电阻磁性编码器
5.1.1强磁金属低饱和磁场特性和磁阻效应
5.1.2强磁金属磁敏电阻磁性编码器的结构和工作原理
5.1.3强磁金属磁敏电阻磁性编码器的基本技术参数
5.1.4强磁金属磁敏电阻磁性编码器的特点
5.2半导体磁敏电阻磁性编码器
5.2.1半导体磁阻效应
5.2.2半导体磁敏电阻磁性编码器的结构和原理
5.2.3半导体磁敏电阻磁性编码器的性能特点
5.3励磁磁环式磁性编码器
5.3.1励磁磁环式磁性编码器的结构和工作原理
5.3.2扫描问题
5.3.3励磁磁环式磁性编码器的性能特点
第6章 速度―角度传感器
6.1速度一角度传感器的结构
6.1.1结构的一般介绍
6.1.2电路结构
6.2工作原理和信号处理电路
6.2.1速度―角度传感器的电压方程式
6.2.2信号拾取原理和处理电路
6.3特性和参数
6.3.1角度位置传感信号
6.3.2速度传感信号
第7章 磁敏元件及其传感器
7.1霍尔元件和霍尔传感器
7.1.1霍尔元件的工作原理和结构
7.1.2霍尔元件的类型和特点
7.1.3霍尔元件的主要性能参数
7.1.4霍尔元件和霍尔传感器的应用
7.2霍尔电流传感器和霍尔功率传感器
7.2.1霍尔电流传感器
7.2.2霍尔功率传感器
参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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拿到这本《伺服控制系统中的传感器》,我脑海中浮现的第一个画面,便是那些充满未来感的智能工厂。想象一下,在一条高度自动化的生产线上,无数个机械臂在精准地重复着同样的动作,它们高效、稳定、几乎没有失误。而在这背后,如果没有极其灵敏和可靠的传感器,这一切都将是天方夜谭。我一直觉得,传感器就像是整个自动化系统的“触角”,它们接收来自物理世界的各种信息,比如位置、速度、力矩、温度等等,并将这些信息转化为电信号,传递给控制系统进行处理。而伺服控制系统,又是实现精确运动控制的关键。因此,将这两者结合起来研究,绝对是一件非常有意义的事情。我特别好奇的是,在这本书里,作者会如何深入地剖析不同种类的传感器,例如光学编码器、磁编码器、雷达传感器,它们各自的优势和劣势是什么?在面对不同的工况和精度要求时,又该如何进行合理的选择?我希望这本书能够给我提供一套清晰的选型思路和设计方法,让我能够不仅仅停留在“知道有”传感器的层面,而是能够真正“理解其原理”、“掌握其应用”。

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坦白说,我一开始是被朋友强烈推荐而入手这本书的,他是个自动化工程师,在我面前夸了这本书无数次,说它“实在”、“有料”、“写到了点子上”。作为一名对技术细节略显“小白”但又对实际应用场景充满好奇的业余爱好者,我总是对那些能够真正解决实际问题、提供清晰思路的专业书籍情有独钟。这本《伺服控制系统中的传感器》听起来就非常接地气,它没有空泛的理论,而是聚焦于伺服控制这个具体而重要的领域,并且强调了“传感器”这个核心要素。我一直觉得,很多理论知识虽然重要,但如果不和实际应用结合,就显得有些“空中楼阁”。所以,当我看到这本书的标题时,我立刻就觉得它可能正是我一直在寻找的那种,能够帮助我理解“为什么”和“怎么做”的书。我设想,书里会详细介绍各种传感器的原理、选择标准、安装注意事项,以及它们在不同伺服系统中的具体应用案例。比如,在机器人手臂的关节控制中,需要什么样的编码器来精确测量角度?在高速运行的机床上,又要用什么样的位移传感器来保证加工精度?我非常期待这本书能够解答这些我脑海中闪过的具体问题,让我能用更直观、更深刻的方式去理解伺服控制的奥秘,也能对实际工程项目有更清晰的认识。

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这本书的封面设计给我一种严谨又充满科技感的印象,深邃的蓝色背景搭配着复杂的电路图和精密的机械臂剪影,一下子就抓住了我的眼球。我一直对工业自动化领域有着浓厚的兴趣,特别是那些看不见的“大脑”和“神经系统”是如何驱动庞大而精密的机器运作的。想象一下,一个巨大的工厂,成千上万的机器人手臂在流水线上协同工作,它们是如何精准地完成每一个动作,又如何在毫秒之间调整自己的位置和速度的?这背后一定隐藏着极其精妙的设计和技术。虽然我还没来得及深入阅读,但仅仅是书名《伺服控制系统中的传感器》就已经让我充满了好奇。我知道传感器是整个控制系统的“眼睛”和“耳朵”,它们感知外部世界并将信息传递给控制核心。那么,在如此复杂的伺服控制系统中,究竟需要哪些类型的传感器?它们又是如何工作的?如何克服各种干扰和不确定性,确保信号的准确和稳定?这些问题在我脑海中盘旋,我期待着在这本书中找到答案,了解那些默默无闻却又至关重要的元件。我对这本书的内容充满了期待,相信它能为我打开一扇通往更深层次工业自动化理解的大门,让我能更清晰地看到那些驱动现代工业进步的底层技术。

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我是一名工程专业的学生,在学习过程中,我越来越意识到理论知识和实际应用之间的巨大鸿沟。很多时候,课本上的知识似乎遥不可及,无法与现实世界中的复杂问题联系起来。而《伺服控制系统中的传感器》这本书的标题,立刻吸引了我,因为它直接点出了一个具体且至关重要的技术领域。我一直觉得,在复杂的工程系统中,传感器扮演着不可或缺的角色,它们如同系统的“感官”,将物理世界的各种信息捕捉并传递给“大脑”——也就是控制系统。而伺服控制系统,更是对精度和响应速度有着极高要求的领域。因此,我对这本书充满期待,希望它能够为我打开一扇通往实际工程应用的大门。我设想,这本书会详细介绍各种常用的传感器,比如编码器、测速发电机、力矩传感器等等,并深入剖析它们的工作原理、技术特点以及在不同伺服控制应用中的具体部署。我渴望从中学习到如何根据实际需求选择合适的传感器,以及如何优化传感器的使用,从而提升整个伺服系统的性能。这本书的出现,对我而言,无疑是一份宝贵的学习资料。

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我对技术类书籍的评判标准,很大程度上取决于它是否能够引发我的深度思考,并且在阅读过程中不断地“啊哈!”时刻。这本书的名字《伺服控制系统中的传感器》,恰好击中了我在这个领域的一处知识盲区。虽然我对伺服系统有初步的了解,知道它在精度要求极高的场合扮演着重要角色,但对于支撑这一切的“传感器”部分,我感觉自己掌握的信息还比较零散。我设想,这本书应该会从传感器的工作原理、分类、技术指标入手,然后逐步深入到它们在各种伺服系统中的具体应用,比如工业机器人、数控机床、印刷设备等等。我尤其关心的是,在实际的工程应用中,如何解决传感器可能遇到的各种挑战,比如环境干扰、信号漂移、噪声抑制等问题,以及如何进行传感器的标定和校准。我希望能在这本书中找到一些实用的技巧和解决方案,能够帮助我更好地理解和掌握伺服控制系统中传感器这一关键环节。这本书的出现,对我来说,就像是在一片迷雾中点亮了一盏灯,让我对伺服控制有了更清晰、更深入的认识。

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