机电一体化专业知识题库

机电一体化专业知识题库（277题）（注*的不适于中、初级职称）

1、什么是机电一体化？

机电一体化技术是由机械技术、计算机技术、信息处理技术、自动控制技术、检测技术、电力电子技术、接口技术及系统总体技术等群体技术，有机融合而成的一种综合性技术。

2、什么是机械设计技术？

机械设计技术是机电一体化的基础。机电一体化产品中的主功能和构造功能，往往是以机械技术为主实现的。

3、什么是计算机与信息处理技术？

信息处理技术包括信息的输入、识别、变换、运算、存储和输出技术，它们大都倚靠计算机来进行，因此，计算机技术和信息处理技术是密且相关的。计算机技术包括计算机硬件技术和软件技术、网络通信技术、数据库技术等。机电一体化系统中主要用工业控制机（包括PLC，单片机等）进行信息处理。机电一体化产品中，计算机和信息处理装置指挥整个产品的运行。

4、什么是自动控制技术？

自动控制技术就是通过控制器使被控对象或过程自动地按照预定规律运行。自动控制技术的范围很广，包括自动控制理论、控制系统设计、系统仿真、现场调试、可靠运行等从理论到实践的整个过程。机电一体化系统中的自动控制技术主要包括位置控制、速度控制、最优控制、模糊控制、自适应控制等，在实际运用中越来越多地与计算机控制技术联系在一起，成为机电一体化中十分重要的关键技术。

5、什么是传感与检测技术？

传感与检测技术是机电一体化的关键技术，他将所测得的各种参数如：位移、位置、速度、加速度、力、温度等和其他形式的信号等 转换为统一规格的电信号输入到信息处理系统中，并由此产生出相应的控制信号，以决定执行机构的运动形式和动作幅度。传感器检测的精度、灵敏度和可靠性将直接影响到机电一体化的性能。

6、什么是执行与驱动技术？

执行与驱动技术的主要研究对象是执行元件及其驱动装置。执行元件分为电动、气动、液压等多种类型，机电一体化产品中多采用电动执行元件；驱动装置主要指各种电动机的驱动电源电路，目前多采用电力电子器件及集成化的功能电路构成。

执行原件一方面通过电器接口与微型机相连，以接收微型机的控制指令；另一方面又通过机械接口与机械传动和执行机构相连，以实现规定的动作。因此，执行与驱动技术是直接执行操作的技术，对机电一体化产品的动态性能，稳态精度、控制质量等具有决定性的影响。

7、什么是机电一体化总体设计技术？

系统总体技术是一种从整体目标出发，用系统工程的观点和方法，将系统总体分解成相互有机联系的若干功能单元，并以功能单元为子系统继续分解，直至找到可实现的技术方案，然后再把功能和技术方案组合成总体设计方案，形成经过分析、评价和优选的综合应用技术。

系统总体设计技术包含内容很多，其中接口技术是重要内容之一。接口技术将机电一体化产品的各个部分有机连成一体。

8、什么是温度传感器？分为几类？

温度传感器是一种将温度变化转换为电学量变化的装置，用于测量温度和热量，也叫做热电式传感器。一般分为两大类：接触式和非接触式。

9、什么是光栅？常见的光栅有几种？

光栅是一种高精度的直线位移传感器，光栅是通过在玻璃或金属基体上均匀刻划很多等节距的线纹而制成的。常见的光栅种类有透射光栅、反射光栅和定向光栅。

10、什么是电阻应变计？

电阻式应变计是根据应变——电阻效应，将被测件的应变量转换成电阻变化量的敏感元件，除直接作为应力、应变测量传感器外，还可以与弹性元件组合构成力、压力、称重、位移、扭矩、振动、加速度等多种专用式传感器。

1

11、什么是霍尔效应线位移传感器？有什么特点？分为几个种类？

霍尔效应线位移传感器是利用霍尔效应实现磁电转换的一种线位移传感器。霍尔效应线位移传感器具有灵敏度高、线性度好、稳定性高、体积小和耐高温等特点。分为接触式、差动式、非接触式和位移式等类型。

12、什么是超声波传感器？

利用超声波来测量距离的传感器。

13、什么是信号调制？

为了解决缓变信号的放大和传输问题，需要对此信号进行调制与解调。先将微弱的缓变信号加载到高频振荡信号中，利用缓变信号控制、调解高频振荡信号的某个参数（幅值、频率、相位），是其按照缓变信号的规律变化，这个过程就是调制。该缓变信号成为调制信号，高频振荡信号成为载波。载波被缓变信号调制后成为已调波。

14、什么是信号解调？

为了解决缓变信号的放大和传输问题，需要对此信号进行调制与解调。从调制后的已调波中取出缓变信号的过程就是解调。

15、机电一体化中接口是什么？

机电一体化系统通常都是由许多要素和子系统构成，为了确保各个要素与系统间能够顺利地进行信息、物质能量的传输与转换，必须在他们之间建立一定的联系条件，这些联系条件统称为接口。 16、什么是总线？

任何一个微处理器都要与一定数量的部件和外围设备连接，为了简化硬件电路设计和系统连接，常用一组线路，配置以适当的接口电路，与各部件和外围设备连接，这组共用的连接线路被称为总线。

17、什么是内部总线？

微机内部外围芯片与处理器之间的总线，成为内部总线，用于芯片一级的互连。 18、什么是系统总线？

微机内部各个功能部件间相互连接的总线，称为系统总线。 19、什么是外部总线？

计算机系统间相互连接的通信总线，成为外部总线。

20、什么是机电接口？

机电接口是指机电一体化产品中机械装置与控制微机之间的接口。

21、什么是人机接口？

人机接口是操作者与机电一体化系统间进行信息交换的接口，是检测与仪器系统不可缺少的重要组成部分。

22、什么是机电一体化中的伺服系统？

伺服系统是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度或力输出的自动控制及驱动系统，也叫随动系统。

23、什么是计算机网路？

计算机网络就是将不同地理位置上的具有独立工作能力的计算机、终端及其附属设备用通讯信备和通信线路连接起来，并配置网络软件，以实现计算机资源共享的系统。

24、什么是共模干扰？

共模干扰往往是指同时加载在各个输入信号接口断的共有的信号干扰。如图7-3所示检测信号输入A/D转换器的两个输入端上的公有的电压干扰

25、什么是屏蔽技术及其分类？

屏蔽是利用导电或导磁材料制成的盒状或壳状屏蔽体，将干扰源或干扰对象包围起来从而割断或削弱干扰场的空间耦合通道，阻止其电磁能量的传输。按需屏蔽的干扰场的性质不同，可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。 26

2

工频干扰是各类工控测量系统中最常见的一种干扰信号，对有用信号的检测起着极大的妨碍作用。

27、什么是数控机床NCT？

数控机床（Numerical Control Tools）是采用数字化信号，通过可编程的自动控制工作方式，实现对设备运行及其加工过程产生的位置、角度、速度、力等信号进行控制的新型自动化机床。 28、什么是步进电机？

步进电机又称电脉冲马达，是伺服电机的一种，可按照输入的脉冲指令一步步地旋转，即可将输入的数字脉冲信号转换为相应的角位移。步进电机成本低，易于采用计算机控制，广泛应用于开环控制的伺服系统中。

29、什么是PLC？

PLC是可编程逻辑控制器的英文缩写，是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境而设计，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。 30、什么是光电耦合器?

光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件。它由发光源和受光器两部分组成。把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离。发光源的引脚为输入端，受光器的引脚为输出端，常见的发光源为发光二极管，受光器为光敏二极管、光敏三极管等。 31、什么是行程开关？

行程开关又称为限位开关，用于机械设备的行程控制及限位保护，是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器，其作用原理与按钮相似。

32、什么是接近开关？

接近快关是一种无须与运动部件进行机械接触而可以操作的位置快关，当物体接近到开关的动作距离时，不需要机械接触及施加任何压力即可以使开关动作，从而驱动交流或直流电器或给计算机装置提供控制命令。

33、什么是LED数码显示器？

LED数码显示器也称为LED数码管，由多只条状半导体发光二级管按照一定的连接方式组合而形成数字。

34、什么是液晶显示器（LCD）？

液晶显示器属于被动型显示器件，是利用液晶的光电效应、通过交流电场控制环境光在显示部位的反射或投射来显示的。它本身不发光，不能在光线黑暗的环境下显示。 35、什么是智能传感器？

将传统的传感器和微处理器及相关电路组成一体的结构就是智能传感器。

36、何为数字滤波？

通过一定的计算机程序对采样信号进行平滑加工，以便减少干扰在有用信号中的比重，提高信号的真实性，以保证计算机系统的可靠性。

37、电桥

电桥适用于电参量式传感器中的转换电路，作用是将被测物理量的变化引起的敏感元件电阻、电感或电容等参数的变化，转换为电量（电压、电流、电荷等）。

38、放大电路

放大电路通常由运算放大器、晶体管组成，用来放大来自传感器的微弱信号。为得到高质量的模拟信号，放大电路要求具有抗干扰、高输入阻抗等性能。

39、A/D与D/A转换电路

在机电一体化系统中，传感器输出信号如果是连续变化的模拟量，为了满足系统信息传输、运算处理、显示和控制需要，应将模拟量转化为数字量（A/D转换），或将数字量转换为模拟量（D/A转换）。

40、什么是数学模型？

数学模型是描述元素之间、子系统之间、层次之间相互作用以及系统与环境之间相互作用的数学表达式。

3

41、计算机网络的延迟

延迟表示从用户发送分组开始到接收方用户接收到该分组所花费时间，包括主机延迟和网络延迟。

42、计算机网络的主机延迟

网络主机处理数据过程带来的延迟，分为在缓冲区队列等待延迟和CPU处理延迟。 43、计算机网络的缓冲区队列等待延迟

表现在缓冲区的不足而使得发送过程无法进行下去；

44、计算机网络的CPU处理延迟

包括CPU速度太低或CPU调度的非实时性可造成数据帧的准备时间过长或接收时间过长，还包括对协议识别以及帧的划分和重组等带来的延迟。

45、计算机网络的传输延迟

数据在计算机网中传输产生的延迟，分为线路延迟、介质访问延迟和路由交换延迟。 45、 计算机网络的介质访问延迟

由网络接口卡上的访问控制协议引起的延迟。

46、计算机网络的线路延迟

线路本身的传输所需要时间及由于线路质量不好造成的数据帧重传等延迟；

47、 计算机网络的路由交换延迟

在网络路由和分组交换设备中因为路由、管理、信息过滤及包交换等带来的延迟时间。 48、计算机网络的吞吐率

单位时间内网络传输的数据量，一般用b/s表示。

49、计算机网络的丢失率

数据经源地址到达目的地址的过程中单位时间内丢失的数据。 50、计算机网络的抖动

表示发送和接收数据时吞吐率的变化，是吞吐率函数的导数。 51、计算机网络的同步

两种以上的多媒体数据流在传输时的时间关系。

52、计算机网络协议

要实现多机网络的通信，必须满足网络通信协议。计算机网络通信协议主要是对信息传输的速率、传输代码、传输控制步骤、出错控制等做出规定，并规定出相应的标准。 53、网络拓扑

网络中通过传输线互连的点称为站点或节点，节点间的物理连接结构称为拓扑。 54、局域网中的线交换技术

在发送源节点和接收目的节点间建立一条固定的物理通道，该通道一直保持到通话结束。 55、局域网中的报文交换技术

把目的站名附加在报文上，从一个转换节点传送到另一个转换节点，直到目的站。源节点和目的节点间无固定的物理通道。若某节点出现故障，则通过通过其他通道把保温送到目的节点。 56、局域网中的分组交换技术

把报文分成若干个报文段并在每个报文段上附加传送时所必需的控制信息。这些报文段经过不同的路径分别传送到目的节点后，再拼装成一个完整的报文。这些报文段称为报文分组，是分组交换中的基本单位。

57、构成机电一体化系统的5大要素？

计算机、动力源、传感器、执行元件、机械机构。

58、机电一体化系统的5大要素对应的5个功能？

计算机——控制及信息处理功能、动力——动力功能、传感器——传感测试功能、 执行元件——操作功能、机械结构——构造功能。

4

59、机电一体化关键技术的6大关键技术

机械设计技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、传感与检测技术、执行与驱动技术、机电一体化总体设计技术

60、机电一体化的智能化趋势体现在哪些方面

（1）诊断过程的智能化、（2）人一机接口的智能化、（3）自动编程的智能化、（4）加工过程的智能化

61、机电一体化系统中的接口的作用

接口主要完成电平转换、信号隔离、放大、滤波、速度匹配等

62、试简述机电一体化系统的设计方法

机电一体化系统的设计过程中，一直要坚持贯彻机电一体化技术的系统思维方法，要从系统整体的角度出发分析研究各个组成要素间的有机联系，从而确定系统各环节的设计方法，并用自动控制理论的相关手段，进行系统的静态特性和动态特性分析，实现机电一体化系统的优化设计。 63、机电一体化技术与自动控制技术的区别

自动控制技术的侧重点是讨论控制原理、控制规律、分析方法和自动系统的构造等。机电一体化技术是将自动控制原理及方法作为重要支撑技术，将自控部件作为重要控制部件。它应用自控原理和方法，对机电一体化装置进行系统分析和性能测算。

64、机电一体化技术与计算机应用技术的区别

机电一体化技术只是将计算机作为核心部件应用，目的是提高和改善系统性能。计算机在机电一体化系统中的应用仅仅是计算机应用技术中一部分，它还可以作为办公、管理及图象处理等广泛应用。机电一体化技术研究的是机电一体化系统，而不是计算机应用本身。

65、试简述机电一体化技术与并行工程的区别。

机电一体化技术将机械技术、微电子技术、计算机技术、控制技术和检测技术在设计和制造阶段就有机结合在一起，十分注意机械和其他部件之间的相互作用。而并行工程是将上述各种技术尽量在各自范围内齐头并进，只在不同技术内部进行设计制造，最后通过简单叠加完成整体装置。 66、试简述机电一体化系统的设计步骤。

计步骤通常如下：设计预测一→信号分析一→科学类比一→系统分析设计一→创造设计一→选择各种具体的现代设计方法（如相似设计法、模拟设计法、有限元法、可靠性设计法、动态分析法、优化设计法、模糊设计法等）一→机电一体化系统设计质量的综合评价。 67、如何保证机电一体化系统的高性能？

高性能化一般包含高速化、高精度、高效率和高可靠性。

68、机电一体化对机械系统的基本要求是什么？

机电一体化系统的机械系统与一般的机械系统相比，除要求较高的制造精度外，还应具有良好的动态响应特性，即快速响应和良好的稳定性。 69、机电一体化机械系统的三大主要机构是什么？ （1）传动机构、（2）导向机构、（3）执行机构

70、机电一体化机械系统具有良好的伺服性能体现在哪几方面？

1）精度高 2）快速响应性好 3）稳定性好

71、为实现机械系统的良好伺服性能，传动机构应满足那几个条件？

1）转动惯量小 2）刚度大 3）阻尼合适 4）摩擦力小 5）抗振性好 6）间隙小 7）动态特性要与伺服电机等其他环节的动态特性相匹配 72、传动部件的主要功能

主要功能是传递转矩和转速

73、机电一体化的机械传动部件设计上应注意哪些？

机械传动部件对伺服系统的伺服性能有很大影响，特别是其传动类型、传动方式、传动刚性及传动可靠性，对机电一体化系统的精度、稳定性和快速响应性有重大影响，因此，应设计和选择传动间隙小、精度高、体积小、质量轻、运动平稳、传递转矩大的传动部件。 74、机电系统的支撑部件包括哪些？

5

1）导向支撑部件 2）轴系支撑部件 3）旋转支撑部件 4）机座机架 75、试述机械性能参数对机械系统性能的影响

（1）阻尼的影响、（2）摩擦的影响、（3）弹性变形的影响（4）惯量的影响

76、如何理解质量最小原则

质量方面的限制常常是伺服系统设计应考虑的重要问题，特别是用于航空、航天的传动装置，按“质量最小”的原则来确定各级传动比就显得十分必要。 77、简析机电一体化中机械系统的制动的主要参考因素

(1) 制动力矩 (2) 制动时间 (3) 制动距离（制动转角）

78、机械系统的稳定性是什么含义？

机电一体化系统要求其机械装置在温度、振动等外界干扰的作用下依然能够正常稳定的工作。既系统抵御外界环境的影响和抗干扰能力强。

79、简述在机电一体化系统设计中，系统模型建立的意义。

机械系统的数学模型分析的是输入（如电机转子运动）和输出（如工作台运动）之间的相对关系。等效折算过程是将复杂结构关系的机械系统的惯量、弹性模量和阻尼（或阻尼比）等机械性能参数归一处理，从而通过数学模型来反映各环节的机械参数对系统整体的影响。

80、 滑动螺旋齿轮有那些传动形式，各有什么特点?

1）螺母固定，螺杆转动并移动。

这种传动型式的螺母本身就起着支承作用，从而简化了结构，消除了螺杆与轴承之间可能产生的轴向窜动，容易获得较高的传动精度。缺点是所占轴向尺寸较大（螺杆行程的两倍加上螺母高度），刚性较差。因此仅适用于行程短的情况；

2）螺杆转动，螺母移动:。

这种传动型式的特点是结构紧凑（所占轴向尺寸取决于螺母高度及行程大小），刚度较大。适用于工作行程较长的情况。

81、常见的螺旋副零件与滑板连接结构主要有那些类型，各有什么特点和应用？

1）螺母固定，螺杆转动并移动

这种传动型式的螺母本身就起着支承作用，从而简化了结构，消除了螺杆与轴承之间可能产生的轴向窜动，容易获得较高的传动精度。缺点是所占轴向尺寸较大（螺杆行程的两倍加上螺母高度），刚性较差。因此仅适用于行程短的情况。

2）螺杆转动，螺母移动

这种传动型式的特点是结构紧凑（所占轴向尺寸取决于螺母高度及行程大小），刚度较大。适用于工作行程较长的情况。

3）差动螺旋传动。

通过设计两段螺纹的旋向，形成微动行程或快速螺旋，常用于各种微动装置以及要求快速夹紧的夹具或锁紧装置中。

82、影响螺旋传动精度的主要因素主要有那些？如何提高传动精度？

1）螺纹参数误差：螺纹的各项参数误差中，影响传动精度的主要是螺距误差、中径误差以及牙型半角误差；

2）螺杆轴向窜动误差、偏斜误差、温度误差。

为了提高传动精度，应尽可能减小或消除这些误差。可以通过提高螺旋副零件的制造精度来达到，但单纯提高制造精度会使成本提高。因此，对于传动精度要求较高的精密螺旋传动，除了根据有关标准或具体情况规定合理的制造精度以外，可采取某些结构措施提高其传动精度。

由于螺杆的螺距误差是造成螺旋传动误差的最主要因素，因此采用螺距误差校正装置是提高螺旋传动精度的有效措施之一。

83、驱动力和温度对导轨间隙有什么影响？

设计导轨时，必须合理确定驱动力的方向和作用点，使导轨的倾复力矩尽可能小。否则，将使导轨中的摩擦力增大，磨损加剧，从而降低导轨运动灵便性和导向精度，严重时以至使导轨卡住而不能正常工作滑动摩擦导轨对温度变化比较敏感。由于温度的变化，可能使自封式导轨卡住或造成不能允许的过大间隙。

84、滑动摩擦导轨在工作时由于摩擦等原因要产生磨损，进而影响加工精度。试简述提高导轨耐磨性的常用方法？

6

1）合理选择导轨的材料及热处理 2）减小导轨面压强 3）保证导轨良好的润滑 4）提高导轨的精度

85、与滑动摩擦导轨相比，滚动摩擦导轨有什么样的特点？

与滑动摩擦导轨比较，滚动导轨的特点是：①摩擦系数小，并且静、动摩擦系数之差很小，故运动灵便，不易出现爬行现象；②定位精度高，一般滚动导轨的重复定位误差约为0.1～0.2μm，而滑动导轨的定位误差一般为10～20μm。因此，当要求运动件产生精确微量的移动时，通常采用滚动导轨；③磨损较小，寿命长，润滑简便；④结构较为复杂，加工比较困难，成本较高；⑤对脏物及导轨面的误差比较敏感。

86、传感器的组成?

通常传感器由敏感元件、转换元件和基本转换电路三部分组成。

87、传感器按被测物理量分为几类？

按被测物理量可以分为：位移、速度、加速度、力和压力、温度、湿度和光度传感器等。 88、传感器按工作原理分为几类？

按工作原理分为：电阻式、电感式、磁电式、压电式、电容式、光电式、热电式、气电式、机械式传感器。

89、传感器按输出信号特征分为几类？

分为：模拟式传感器和数字式传感器。 90、传感器按信号变换效应分为几类？

分为：物理型、化学型和生物型。

91、传感器的性能指标

1）静态特性：测量范围（量程）、满量程输出、线性范围、线性度、灵敏度； 2）动态特性：精确度、分辨力、迟滞、稳定性、幅频特性、相频特性等； 3）环境温度： 4）可靠性。 92、模拟式传感器信号处理过程包括哪些环节？

对转换后的电信号进行测量，并进行放大、运算、转换、记录、指示、显示等处理。

93、试简述光电式转速传感器的测量原理 光电式转速传感器是一种角位移传感器，由装在被测轴(或与被测轴相连接的输入轴)上的带缝隙圆盘、光源、光电器件和指示缝隙盘组成。光源发生的光通过缝隙圆盘和指示缝隙照射到光电器件上。当缝隙圆盘随被测轴转动时，由于圆盘上的缝隙间距与指示缝隙的间距相同，因此圆盘每转一周，光电器件输出与圆盘缝隙数相等的电脉冲，根据测量单位时间内的脉冲数N，则可测出转速。 94、试简述加速度传感器的测量原理

工作原理都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，间接度量被测加速度。最常用的有应变式、压电式、电磁感应式等。

95、描述传感器静态特性的主要技术指标是什么？

传感器变换的被测量的数值处在稳定状态时，传感器的输入/输出关系称为传感器的静态特性。描述传感器静态特性的主要技术指标是：线性度、灵敏度、迟滞、重复性、分辨率和零漂。 40、检测系统由哪几部分组成？说明各部分的作用？

敏感元件：是一种能够将被测量转换成易于测量的物理量的预变换装置

传感元件：是将敏感元件输出的非电物理量转换成电信号（如电阻、电感、电容等）形式。 基本转换电路：将电信号量转换成便于测量的电量，如电压、电流、频率等。 96、简述温度检测的主要性能指标以及常用的温度测量设备方式？

范围、精度和响应时间是温度检测的主要性能指标。常用的测量设备方式有热电偶、热敏电阻、红外线和机械式等。

97、热电偶的特点？

1）构造简单；2）温度测量范围宽；3）使用方便；4）性能稳定、准确可靠； 5）信号可以远

7

传和记录；6）响应速度快；7）承受热、机械冲击能力强。

98、简述热电偶的主要参数？

热电偶的主要参数有热响应时间、公称压力和热电偶最小置入深度。

热响应时间是指在温度出现阶跃变化时，热电偶的输出变化至阶跃变化值的50%所需要的时间。 公称压力一般是指在工作温度下保护管所能承受的静态外压而不破裂； 热电偶最小植入深度应不小于其保护管外景的8至10倍。 99、半导体热敏电阻按温度特性可分为哪两类？简要说明。

可分为正温度系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻。

正温度系数热敏电阻当温度低时，电阻值较小；当温度升高到居里点温度时，表现为电阻值的急剧增加。因为这种元件具有未达到居里点前电阻随温度变化非常缓慢，具有恒温、调温和自动控温的功能，使用寿命长，非常适用于电动机等电气装置的过热探测；

负温度系统热敏电阻的类型很多，使用区分低温、中温和高温三种，有灵敏度高、稳定性好、相应快、寿命长、价格低等优点，广泛应用于需要定点测温的温度自动控制电路，如冰箱、空调等。 100、机电一体化系统中，需要测试的常见物理量有哪些？举例说明。

机电一体化系统中，检测系统所测试的物理量一般包括：温度、流量、功率、位移、速度、加速度、力等。

101、行程开关按结构可分为几类？ 1）直动式；2）滚轮式；3）微动式。 102、简述微动开关的工作原理？

微动开关是一种施压促动的快速开关，又叫灵敏开关。工作原理是外部的机械作用力通过传动元件（按销、按钮、杠杆和滚轮等）将力作用于动作弹簧片上，并将能量积聚到临界点后，产生瞬时动作，使弹簧片末端的动触点与定触点快速接通或断开。当传动元件上的作用力移去后，动作弹簧片产生反作用力，当传动元件反向行程达到簧片的动作临界点后，瞬时完成反向动作。 103、简述接近开关的特点？

接近开关是种开关型传感器，既有行程开关、微动开关的特性，同时具有传感型能，主要特点是：使用寿命长、工作可靠、重复定位精度高、无机械磨损、无火花、无噪声、抗振动能力强等。 104、接近开关按工作原理可以分为几种？用途如何？

接近开关按工作原理可以分为以下几种类型： 1）高频振荡型接近开关：用于检测各种金属体；

2）电容性接近开关：用于检测各种导电或不导电的液体或固体； 3）光敏型接近开关：用于检测所有不透光物质；

4）超声波接近开关：用于检测不透过超声波的物质； 5）电磁感应型接近开关：用于检测导磁或不导磁金属。

105、简述常用的几种位移测量传感器的特点？

1）绝对式电阻线位移传感器：一种新型的能够提供直线移动部件任意位置的动、静态绝对唯一信息的传感器。可以进行位移量的绝对或相对测量、以及位置控制。应用于印刷机、折弯机等工况复杂的机械设备上；

2）柔性铰链容栅位移传感器：将容栅位移传感器和柔性铰链机械结构巧妙结合的一种组合型传感器构件。现已广泛用于数字显示卡尺百分表等计量器具上；

3）光栅位移数字测量：一种测量精度很高的位移测量方法，特点是高精度、高速度。

4）静磁栅位移传感器：磁敏传感技术在位移传感器领域的应用之一，具有绝对编码特性，有特别适用于恶劣工业环境。

106、电阻应变计的结构由哪几部分组成？

电阻式应变计主要由电阻敏感栅、基底和面胶（或覆盖层）、黏合剂、引出线等5部分组成。 107、霍尔效应线位移传感器有什么特点？

霍尔效应线位移传感器具有灵敏度高、线性度好、稳定性高、体积小和耐高温等特点。 108、霍尔效应线位移传感器分为几个种类？

霍尔效应线位移传感器分为接触式、差动式、非接触式和位移式等类型。 109、激光测距仪的基本原理？

8

激光测距仪的基本原理可以归结为测量光往返目标所需的时间，然后通过光速和大气折射率计算出距离。由于直接测量时间比较困难，通常是测量连续波的相位，称为测相式测距仪，也有脉冲式测距仪。

110、简述共阳极LED数码管的工作原理？

共阳极LED数码管中各发光二极管的正极均连接在一起，作为公共阳极与电源正极相连，当笔段电极加驱动低电平时，相应的笔段会发光。 111、简述共阴极LED数码管的工作原理？

共阳极LED数码管中各发光二极管的负极均连接在一起，作为公共阴极与电源负极相连，当笔段电极加驱动高电平时，相应的笔段会发光。 112、LED数码管分几类？

按发光和颜色分为：红色、橙色、黄色和绿色等多种； 按发光强度分为：普通亮度LED数码管和高亮度LED数码管；

按显示位数分为：一位LED数码管、双位LED数码管和多位LED数码管。 113

PLC PC 总线工控机

114、机电一体化对伺服系统的技术要求是什么？

机电一体化伺服系统要求具有精度高、响应速度快、稳定性好、负载能力强和工作频率范围大等基本要求，同时还要求体积小、重量轻、可靠性高和成本低等。

115、直流伺服电机与交流伺服电机在控制上有什么不同？

直流伺服电机具有良好的调速特性，较大的启动转矩和相对功率，易于控制及响应快等优点。尽管其结构复杂，成本较高，在机电一体化控制系统中还是具有较广泛的应用。 116、变流技术有哪几种应用形式？举出各种变流器的应用实例。

变流技术按其功能应用可分成下列几种变流器类型： 整流器——把交流电变为固定的（或可调的）直流电。 逆变器——把固定直流电变成固定的（或可调的）交流电。 斩波器——把固定的直流电压变成可调的直流电压。 交流调压器——把固定交流电压变成可调的交流电压。

周波变流器——把固定的交流电压和频率变成可调的交流电压和频率。 117、简述干扰的三个组成要素。

干扰的形成包括三个要素：干扰源、传播途径和接受载体. 118、简述电磁干扰的种类。

1）静电干扰 2）磁场耦合干扰 3）漏电耦合干扰 4）共阻抗干扰 5）电磁辐射干扰

119、简述干扰对机电一体化系统的影响。

在机电一体化系统的工作环境中，存在大量的电磁信号，如电网的波动、强电设备的启停、高压设备和开关的电磁辐射等，当它们在系统中产生电磁感应和干扰冲击时，往往就会扰乱系统的正常运行，轻者造成系统的不稳定，降低了系统的精度；重者会引起控制系统死机或误动作，造成设备损坏或人身伤亡。

120、分析在机电一体化系统中常用的抗干扰措施。

抑制干扰的措施很多，主要包括屏蔽、隔离、滤波、接地和软件处理等方法 121、机电一体化中隔离方法有哪些？

隔离方法有光电隔离、变压器隔离和继电器隔离等方法 122、什么是接地？

9

将电路、设备机壳等与作为零电位的一个公共参考点（大地）实现低阻抗的连接，称之谓接地。 123、接地的目的是什么？

接地的目的有两个：一是为了安全，例如把电子设备的机壳、机座等与大地相接，当设备中存在漏电时，不致影响人身安全，称为安全接地；二是为了给系统提供一个基准电位，例如脉冲数字电路的零电位点等，或为了抑制干扰，如屏蔽接地等。称为工作接地。

124、在机电一体化系统中怎样利用软件进行抗干扰？

用软件来识别有用信号和干扰信号，并滤除干扰信号的方法，称为软件滤波。识别信号的原则有两种：

（1）时间原则 （2）空间原则 （3）属性原则

125、简述在机电一体化系统中提高抗干扰的措施有哪些？

一、逻辑设计力求简单可靠

二、硬件自检测和软件自恢复的设计

三、从安装和工艺等方面采取措施以消除干扰

126、请解释收音机（或电台）的频道（信号）接收工作原理。

选择性电路的输出是选出某个电台的高频调幅信号，利用它直接推动耳机（电声器）是不行的，还必须把它恢复成原来的音频信号，这种还原电路称为解调，把解调的音频信号送到耳机，就可以收到广播。

127、什么是工频干扰？工频滤波原理是什么？

工频干扰是各类工控测量系统中最常见的一种干扰信号，对有用信号的检测起着极大的妨碍作用。滤除工频干扰的原理采用自适应相干模板法，是根据工频干扰的特点，从原始信号中得到工频干扰的模板，再从原始信号中减去该模板，达到滤除工频干扰的目的。

128、计算机控制系统中，如何用软件进行干扰的防护?

“看门狗”（WATCHDOG）就是用硬件（或软件）的办法要求使用监控定时器定时检查某段程序或接口，当超过一定时间系统没有检查这段程序或接口时，可以认定系统运行出错（干扰发生），可通过软件进行系统复位或按事先预定方式运行 。“看门狗”，是工业控制机普遍采用的一种软件抗干扰措施。当侵入的尖锋电磁干扰使计算机“飞程序”时，WATCHDOG能够帮助系统自动恢复正常运行。

129、智能传感器分为几类？

具有判断能力的传感器、具有学习能力的传感器、具有创造能力的传感器。

130、智能传感器具有哪些功能？

1）具有自校准功能。操作者输入零值或某一标准量值后，自校准软件可以自动地对传感器进行在线校准；

2）具有自补偿功能。智能传感器在工作中可以通过软件对传感器的非线性、温度漂移、相应时间等进行自动补偿；

3）具有自诊断功能。接通电源后，可以对传感器进行自检，内部出现操作问题时，立即通知系统，通过输出信号表明传感器发生故障，并可诊断发生故障的部件；

4）具有数据处理功能。可以根据内部的程序自动处理数据；

5）具有双向通信功能。智能传感器的微处理器与传感器间形成闭环，微处理器不但接收、处理传感器的数据，还可以将信息反馈给传感器，对测量过程进行调节和控制；

6）具有信息存储和记忆功能； 7）具有数字信号输出功能。 131、智能传感器按结构分为几种？

1）模块式智能传感器 2）混合式智能传感器 3）集成式智能传感器

132、简述模块式智能传感器的结构和特点？

模块式智能传感器是初级的智能传感器，由许多相互独立的模块组成，将微型计算机、信号处理电路模块、输出电路模块、显示电路模块和传感器装配在同一个壳体内。

特点：集成度不高，体积较大，但较为实用。 133、简述混合型智能传感器的结构和特点。

10

混合型传感器将传感器、微处理器和信号信号处理电路制作在不同的芯片上。目前，混合型智能传感器作为智能传感器的主要类型而被广泛应用。

134、简述集成式智能传感器的结构和特点。

集成式智能传感器是将一个或多个敏感元件与微处理器、信号处理电路集成在同一芯片上，结构一般为三维器件。这种传感器的智能化程度是随着集成化程度提高而不断提高的。

135、简述检测信号的处理过程。

从传感器信号（检测数据）中提取有用信息，即检测信号的处理，一般需要经过两个处理过程。1）对传感器的输出信号进行模拟信号的处理：放大、运算、变换等；

2）通过A/D转换将模拟信号转换为数字信号，进行频谱分析及相关分析等数字信号处理。 136、简述传感信号的采样/保持过程。

传感器材及的数据需要进行模/数转换，从一次变换的启动到结束时数字量的输出，需要一定的时间，即A/D转换气的孔径时间。当输入信号的频率增大时，由于孔径时间的存在，会造成很大的转化误差。为了防止此误差，必须在A/D转换的开始将信号的电平保持住，而在转换后又能跟踪数字信号的变化，对输入信号进行采样保持。

137、简述数字信号处理的步骤及内容。

1）预处理：解调、输入放大（或衰减）、抗频混滤波、隔直流分量；

2）信号采集：将预处理后的模拟信号变为数字信号，并存入到指定位置，核心是A/D转换器； 3）分析计算：对采集到的数字信号进行分析和计算；

4）显示记录：在屏幕上显示、打印机打印、绘图仪绘图、转存在磁盘等。 138、常用的数字滤波方法及适用情况。

1）算术平均值法：适用于具有周期性干扰噪声的信号； 2）加权平均值法：适用于纯延迟较大的被控制对象；

2）中位值滤波法：特别适用于变化缓慢过程中的参数采集，不适用于变化较快的情况；

3）限幅滤波法：适用于有大的随机干扰或采样器不稳定造成采样数据偏离实际值太远的情况； 4）惯性滤波法：适用于高频和低频的干扰信号。 139、简述信号调幅与解调的原理和目的。

调幅是将一个高频简谐信号（载波信号）与测试信号（调制信号）相乘，使载波信号随测试信号的变化而变化。其目的是为了便于缓变信号的放大和传送，然后再通过解调，从放大的调制波中取出有用的信号。解调的目的是为了恢复被调制的信号。

140、简述调频与解调的原理和目的。

调频是利用调制信号的幅值变化，控制和调节载波的频率。通常，调频可由一个振荡来完成。振荡器输出一个振荡频率与调制信号幅值成正比的等幅波，即调制波。当调制信号为零时，调制波的频率等于中心频率。当调制信号为正值时，调频波频率升高，为负值时降低。

141、简述A/D转换器的技术指标

1）量化误差与分辨率 2）转换精度 3）转换时间与转换速率 4）失调（零点）温度系数和增益温度系数 5）对电源电压变化的抑制比

142、简述A/D转换器的选择原则

1）确定A/D转换器的位数 2）根据信号对象的变化率及转换精度要求，确定A/D转换速率，以保证系统的实时性要求。 3）考虑成本、资源、芯片是否流行等因素。

143、简述机电一体化中接口设计的主要任务。

1）信号电平的转换：系统总线与外设的电气规范不一定一致，需要接口来完成点评的转换； 2）数据传输：外设的工作速度通常远远小于控制主机CPU的运行速度，需要接口来完成数据缓冲，使两者间的数据传输成为可能；

3）信号类型的转换：系统采集的信号类型与控制信号不一定匹配，需要接口对原始信号进行放大、A/D转换等处理，才能送到控制系统；

4）数据格式转换：控制系统总线所传送的数据代码格式和数据长度不一定与外设一致，需要接口在两者之间执行转换功能。

144、简述接口设计按照接口的变换和调整功能的特征分类。

1）零接口：不进行参数变换和调整的直接接口，如插座等；

11

2）被动接口：只对被动要素的参数进行变换和调整，如变压器等；

3）主动接口：含有主动要素并能与被动要素进行匹配的接口，如放大器等；

4）智能接口：含有微处理器，可进行程序编制或适应条件变化的接口，如RS232串行接口等。 145、简述接口设计按照接口的输入输出功能性质分类。

1）信息接口（软件接口）：受规格、标准、语言、符号等逻辑和软件的约束，如ISA等； 2）机械接口：根据输入输出部位的形状、尺寸、精度等进行机械连接，如轴承等； 3）物理接口：受接口部位物质、能量与信息的具体形态和物理条件约束的接口；

4）环境接口：对周围环境条件（温度、水、电磁场等）具有保护或隔离作用的接口，如防火开关等。

146、简述接口设计中的硬件设计和软件设计间的关系。

机电一体化系统的接口通常由接口电路（硬件）与配套驱动程序（软件）组成。硬件是接口的骨架，用于实现被传输数据和信息在电气上、时间上的匹配。接口程序是接口的中枢，完成接口数据的输入输出，传送可编程接口器件的方式设定、中断设定等控制信息，两者是融为一体的。 147、简述机电一体化中对接口设计的要求。

1）信息采集（信号输入）：传感器接口要求传感器与被测非电量信号源有直接关系，要使信号转换和数学建模精确、可行；

2）驱动控制（信号输出）：驱动控制接口要求应满足接口的输入端与主机系统的后向通道在电平上一致，接口的输出端与功率驱动单元的输入端电平匹配，同时阻抗也要匹配。

3）变送单元：变送接口应满足传感器输出信号与主机前向通道电气参数的匹配及远距离信号传输的要求，接口的信号传输要求准确、可靠，抗干扰能力强，具有较低的噪声容限。接口的输入阻抗与传感器的输出阻抗相匹配。接口的输出电平应与主机的电平相一致。接口的输入信号与输出信号的关系应为线性关系。

148、简述总线的技术指标

1）总线宽度：总线一次能同时传送的数据位数，总线宽度越宽，数据传送能力越强； 2）总线频率：每秒钟传送数据的次数，总线频率越高，总线的传送速度就越快； 3）总线带宽：总线在单位时间能够传送的数据量，又称为总线速度传输率。 149、简述总线的三个技术指标间的关系

总线的三个技术指标：宽度（位）、频率（MHz）、带宽（B/s）之间的关系： 总线带宽=（总线宽度÷8）×总线频率 （B/s） 总线宽度越宽、频率越高，带宽就越大。

150、简述人机接口设计中应考虑的因素

1）根据机电一体化系统的具体情况设计。系统越复杂、资源就越庞大，适用操作起来就越困难，对人机接口的要求就越高；

2）充分考虑到微机与接口设备的速度匹配问题； 3）硬件与软件相结合，二者缺一不可； 4）尽量利用计算机系统成熟的人机接口； 5）逐渐实现智能化；

6）在满足系统功能的基础上，设计时要以小型、廉价为原则，提高整体的性价比。 151、当开关电路采用带机械触点的开关时，接口设计为什么要注意开关抖动问题

当开关电路使用带机械触点的开关时，在开关进行开、闭的瞬间，由于开关簧片的反弹会导致输出信号的抖动，造成输出信号产生不规则的波动，抖动时间的长短与机械特性有关。按钮的稳定闭合期由操作员的按键动作决定，如果CPU在读取开关状态时正好发生开关的抖动，就可能导致数据的读取错误，因此在接口设计时应考虑开关的抖动问题。 152、简述解决开关抖动问题的方法

1）硬件去抖：通过设计硬件电路去除抖动；

2）软件去抖：通过程序对输入的开关信号进行处理。

153、键盘输入接口设计时，应解决哪些问题？解决方法如何。

1）键码的识别：通常有两种方法，一是通过硬件电路来识别，称为编码键盘；二是通过软件方法识别，称为非编码键盘。目前的计算机控制系统非编码键盘较为普遍；

2）消除键盘的抖动：两种方法，一是通过硬件电路实现；二是通过软件方法解决。

12

154、简述LED显示器的结构和原理

LED显示器（LED数码管）由若干个发光二极管组成，当发光二极管导通时，相应的一个点或一个笔画发亮，控制不同组合的二极管导通，就能显示出各种字符。

155、简述7段LED显示器的结构和种类

七段LED显示器在系统中比较常用。它由8个发光二极管组成，也称为八段显示器，其中7个发光二极管构成7笔字形“8”，一个发光二极管构成小数点。

七段LED显示器分为共阴极和共阳极两种。 156、机电接口按照信息的传递方向可以分为哪几类？

1）信息采集接口（传感器接口） 2）控制量输出接口

157、简述机电接口设计中信息采集接口的任务和特点

机电一体化产品中，控制微机要对机械装置进行有效地控制，使其按照预定的规律运行，完成预定任务，就必须随时对机械系统的运行状态进行监控，随时监测各种工作和运行参数，如位置、速度、转矩等，因此在设计时，必须选用相应的传感器将这些物理量转换为电量，在经过信息采集接口的整形、放大、匹配、转换，变成微机可以接收的信号传递给微机。针对传感器不同的输出信号，信息采集接口要对其进行不同的处理。同时，也要考虑抗干扰的设计。

158、简述机电接口设计中控制输出接口的任务和特点

控制微机通过信息接口采集接口检测机械系统的状态，经过运算处理，发出有关控制信息，经过控制输出接口的匹配、转换、功率放大、驱动执行元件去调节机械系统的运行状态，使其按设计要求运行。执行元件的需求不同，控制接口的任务也不同，同时抗干扰设计也是应考虑的重要问题。 159、简述D/ A转换器的技术指标

1）分辨率 2）转换时间 3）精度 4）线性度

160、机电一体化控制系统设计的目的

1）对整个操作过程进行自动检测和自动控制，提高控系统的性能，从而准确地实现规定的目的和功能；

2）根据操作条件的变化，根据目前常用的控制系统的性能特点，制定最佳的空置方案。 161、简述控制系统的组成

控制系统一般是由控制装置、执行装置、被测对象、传感与检测装置所构成的一个整体。 162、简述控制系统按输入量的特征分为几类？各类的特点。

1）恒值控制系统：系统输入量为恒定值。控制任务是保证在任何扰动作用下系统的输出量为恒值。

2）程序控制系统：输入量的变化规律预先确知，根据输入的变化规律，发出控制指令，使被控制对象按照指令内容要求而运动。

3）随动系统（伺服系统）：输入量的变化规律不能预先确知，其控制要求是输出量迅速、平稳地跟随输入量变化，并能排除各种干扰因素的影响，准确的复现输入信号的变化规律。

163、简述控制系统按系统中传递的信号性质分为几类？各类的特点。

1）连续控制系统：系统中各部分传递的信号为随时间变化的信号。通常采用微分方程描述； 2）离散（数字）控制系统：系统中某一处或多处的信号为脉冲序列或数字量传递的系统。通常采用差分方程描述。

164、简述控制系统按系统构成分为几类？各类的特点

1）开环系统：当一个系统以所需要的方框图表示而没有反馈回路时，成为开环系统；优点是简单、稳定、可靠。

2）闭环系统：当一个系统以所需要的方框图表示而存在反馈回路时，成为闭环系统；优点是精度高、对外部扰动和系统参数变化不敏感。

3）半闭环系统：反馈信号通过系统内部的中间信号获得的系统。 165、简述控制系统按控制元件的特性分为几类？各类的特点

1）线性控制系统：控制系统的各元件的输入输出特性是线性特性时，控制系统的动态过程可以用线性微分方程（或线性差分方程）来描述。

2）非线性控制系统：当控制系统中有一个或多个以上的非线性元件时，系统的特性就要用非线性方程来描述。

13

166、控制系统的设计步骤

1）目的分析 2）系统分析 3）系统最佳化 4）系统仿真

167、简述在机电一体化的控制系统设计是为什么要建立数学模型？

控制系统的数学模型在控制系统的设计中有着相当重要的地位，要对系统进行仿真处理，首先要知道系统的数学模型，然后才可以对系统进行模拟。同样，只有知道了系统的模型，才可以在此基础上设计一个合适的控制器，是的系统响应达到预期的效果，从而符合工程实际需要。 168、建立输入输出模型的基本步骤

1）确定系统或各元件的输入量、输出量。

2）按照信号的传递顺序，从系统的输入端开始，根据各变量所遵循的运动规律（电学规律、力学规律等），写出在运动过程中各个环节的动态微分方程；

3）消除所列各微分方程的中间变量，得到描述熊输入量、输出量之间的关系的微分方程； 4）整理所得微分方程。 169、在机电一体化的设计过程中为什么采用方框图？

为了比较简单、明确地显示出系统中各变量之间的相互关系，常常采用方框图这种有效地方法。方框图可以有效、直观地描述系统中各元件之间的相互关系及其功能，以及信号在系统中的传递、变化过程。

170、典型的机电一体化计算机控制系统有哪几部分组成？

典型的机电一体化计算机控制系统有硬件和软件组成，硬件一般包括微型机、外围设备、输入输出通道和操作台等。

171、计算机控制系统的特点

1）能够实现复杂的控制规律，从而达到较高的控制质量。 2）具有实时控制功能； 3）具有很强的灵活性；

4）可靠性高，对控制环境有很强的适应性，能够在不同的环境条件下满足控制要求； 5）由于计算机有监控、报警、自诊断等功能，使计算机控制系统有很强的可维护性。 172、计算机控制系统的基本功能

1）对信息进行实时转换和控制功能； 2）人机交互功能；

3）接口功能和可扩展性。

173、计算机控制系统的基本组成

1）中央处理单元(CPU) 2）存储器 3）I/O子系统 4）人机接口 5）系统支持功能：监控定时器（看门狗）、计算机控制系统对安全性能要求严格。

174、简述微处理机在控制系统中的作用

1）接收上位机的指令； 2）采集传感器的反馈信号 3）运算控制规律 4）生成并输出控制信号。

175、简述工业控制机的特点

可靠性高、可维修性好、环境适应性强、控制实时性好、完善的输入输出通道、丰富的软件、适当的计算精度和运算速度。

176、计算机控制系统中I/O接口的主要功能

1）完成外设与计算机间的信息交换 ； 2）完成计算机与外设间的传输速度匹配； 3）在计算机与外设间对传输速度进行缓冲。

177、简述I/O接口总线标准分为几类，传输方式如何。

1）并行通信：把一个字符的各数位用几条线同时进行传输； 2）串行通信：把数据按位进行传输。

178、 简述异步串行通信的几种方式？

1）全双工方式：数据信息能同时沿相反两个方向传送；

2）半双工方式：数据信息可沿着数据传输线的两个相反方向传送，但同一时刻只能沿一个方向传送；

14

179、简述同步通信的过程

在一组字符的前后加同步字符，标志一组数据块的开始和结束，接收装置接收到同步字符而开始接收数据，知道接收到后一个同步字符，一帧数据接收结束。在并行同步系统中，一个选通或控制脉冲一起并行传送；在串行同步系统中，以时钟速率作为基准。

180、简述异步通信的过程

要传送的字符代码前加一个起始位，以表示该字符代码开始，在字符代码后面加一个停止位，以表示该字符代码结束。并行系统需要两根联络线用以实现“握手”操作；而串行一部系统中则用字符的起始位和停止位实现异步“握手”。

181、伺服系统的基本组成

1）比较元件 2）调节元件 3）驱动元件 4）被控对象 5）测量、反馈元件 182、机电控制系统对执行元件的要求

1）能够实现系统所需的运动； 2）传递必要的运动；

3）保证系统具有良好的动态品质。

183、机电一体化系统的执行元件应满足的性能要求

1）惯量小、动力大； 2）体积小、质量轻；

3）快速性好、加减速扭矩大，频率特性好；

4）位置控制精度高，调速范围宽，低速运行平稳，分辨率高。 5）适应启停频繁的工作要求，振动和噪声小，可靠性高，寿命长。 184、伺服系统对驱动元件的要求

1）位置控制精度高、调速范围宽，低速运行时稳定性好，振动噪声小； 2）具有良好地负载特性，即使在低速时，夜莺有足够的负载能力； 3）快速性好，即加速转矩大，具有快速响应性； 4）能够频繁启动、停转和换向的工作要求；

5）成本低、可靠性好，寿命长，便于安装和维修。

185、直流伺服电机的特点

直流伺服电机通过电刷和换向器产生的整流作用，使磁场磁动势和电枢电流磁动势正交，从而产生转矩，器电枢大多为永磁铁。

与交流伺服电机相比，直流伺服电机启动转矩大，调速广且不受频率及极对数限制，机械特性线性度好，从零转速至额定转速具备可提供额定转矩的性能，功率损耗小，具有较高的响应速度、精度和频率，优良的控制特性。但电刷和换向器的存在，增大了摩擦转矩，换向火花带来了无线干扰，使用维修较为麻烦。

186、直流伺服电机的驱动方式

为了直流供电和调节电动机转向和转速，需要将其直流电压的大小和方向进行控制。目前常用晶体管脉宽调速驱动和晶闸直流调速驱动两种方式。

187、交流同步伺服电机的特点

采用永久磁铁磁场的同步电机不需要磁化电流控制，比异步型伺服电机容易控制，具有十分优良的低速性能，可实现弱磁高速控制，拓宽了系统的调速范围，适应了高性能伺服驱动的要求。 188、交流异步伺服电机的特点

交流异步电动机即感应式伺服电动机，结构坚固，制造容易，价格低廉，具有很好地发展前景。但由于该系统采用矢量变换控制 ，相对永磁同步电机伺服系统来说控制比较复杂，而且电动机低速运行时还存在效率低、发热严重等技术问题。

189、交流伺服电动机的控制方法

1）幅值控制 2）相位控制 3）幅相控制 4）双相控制 190、计算机网络按网络拓扑划分为几类

总线型、星型、环形、网型、树状和星环型。 191、计算机网络按网络的覆盖范围划分为几类

1）局域网 2）城域网 3）广域网

15

192、计算机网络按数据传输所用的结构和技术划分为几类

交换网和广播网 193、计算机网络按通讯介质划分为几类

双绞线网、同轴电缆网、光纤网和卫星网 194、计算机网络按信号频带占用方式划分为几类

基带网和宽带网 195、评价一个计算机网络的性能参数和指标

1）延迟 2）吞吐率 3）丢失率 4）抖动 5）同步

196、计算机网络通信协议如何实现？

计算机网络通信协议既可以在硬件上实现，也可以在软件上实现，有时候需要硬件和软件综合工作才能实现。一般而言，硬件上实现下层协议，而软件上实现上层协议。

197、简述网络协议在多机网络通信中的重要作用

无论采用何种连接方式，都需要相应的网络协议支持，如果没有网络协议，资源共享就无法实现，网络连接就失去意义。 198、常见的工业控制网的结构

星型结构、总线结构和环形结构

199、简述星型网络结构的特点

星型网络结构有中心节点，网络上其他节点都与中心节点相连接。通信有中心节点管理，任何两个节点间的通信都要经过中心节点中继转发。这种结构控制方式简单，但可靠性较低，一旦中心节点发生故障，整个系统就会瘫痪。

200、简述总线型网络结构的特点

所有节点连接到一条公共通信总线上，任何节点都可以在总线上传送数据，并且能被总线上任一节点接收。这种结构简单灵活，容易加新节点。节点间通过总线直接通信，速度快、延迟小，可靠性高。但由于所有节点共用一条总线，总线上传送的信息容易发生冲突和碰撞，出现争用总线控制权、降低传输效率等问题。

201、简述环型网络结构的特点

所有节点按顺序连接，形成一个环形。在换上数据按事先规定好的一个方向从源节点传送到目的节点，路径选择控制方式简单。但由于从源节点到目的节点要经过环路上的各个中间节点，某个节点故障都会堵塞信息通道，可靠性差。

202、常用的通信介质有哪些？特点如何？

1）双绞线：成本低、安装简单，RS-485口常用此电缆； 2）多股屏蔽线：RS-232C,RS-422口要用此电缆；

3）同轴电缆：可用于基带（50Ω电缆）传输，也可用于宽带（75Ω电缆）传输。与双绞线相比，具有速率高、距离远，但成本相对高。

4）光纤电缆：与电缆相比，价格较高，维修复杂，但抗干扰能力强，传输距离远。 203、局域网的介质访问控制有哪三种方式？

1）冲突检测的载波侦听多路访问 2)令牌环 3）令牌总线

*204、简述局域网的介质访问控制方式——冲突检测的载波侦听多路访问

主要用于总线型网络，当一个站点要发送信息时，首先要侦听总线是否空闲，若空闲立即发送，并在发送过程中继续侦听是否有冲突，如发现冲突，则发送人为干扰信号，放弃发送，延时一定时间后，继续发送。

205、简述局域网的介质访问控制方式——令牌环

适用于环形网络。在这种方式中，令牌是控制标志，网中只设一张令牌，令牌依次沿每个节点循环发送，每个节点都有平等获得令牌发送数据的机会。只有得到令牌的节点才有权发送数据。令牌有“空”和“忙”两个状态。令牌环在站点间转发还要做检查，工作较为可靠，而且转发的速度也很快，令牌传递维护的算法也较为简单，故可实现对多站点、大数据吞吐量的管理。 206、简述局域网的介质访问控制方式——令牌总线

16

令牌总线方式适用于总线型网络。受令牌环的影响，它把总线上的各个节点形成一个逻辑环，即人为地给节点规定一个顺序。逻辑环中控制方式类似于令牌环，那个节点拥有令牌就可以占有总线，可以发送数据。

207、简述网络常用的通道利用方式有几种，各有何特点？

1）基带方式：利用通信介质的整个带宽进行信号传送。优点是价格低、设备简单、可靠性高，缺点是通道利用率低，长距离传送衰减大。

2）频带方式：把通信通道以不同的载频划分为若干通道，在同一通信介质上同时传送多路信号。优点是通道利用率高，缺点是需要加调制解调器，成本较高。

208、通信协议为什么采用分层设计的方法

分层设计便于实现网络间互联，因为只需要修改相应的某层协议及接口，而不影响其他的各层。各层相互独立，通过接口发生联系。对某层协议的修改不会影响其他各层。 209、OSI模型定义的7各功能层都是什么？

1）物理层 2）链路层 3）网络层 4）传输层 5）会话层 6）表示层 7）应用层

210、解释OSI模型定义的物理层？

物理层在信道上传输未经处理的信息。该层协议涉及通信双方的机械、电气和连接规程。如接插件型号，每根线的定义，“1”“0”电平规定，bit脉宽，传输方向规定等。RS-232C、RS-422、RS-485等均为物理层协议。

211、解释OSI模型定义的链路层？

链路层的任务是将可能有差错的物理链路改造成对于网络层来说是无差错的差错的传输线路。它把输入的数据组成数据帧，并在接收端检验传输的正确性。若正确，则发送确认信息；若不正确，抛弃该帧，等待发送端超时重发。异步串行数据链路控制协议属于此范围。

212、解释OSI模型定义的网络层？

网络层也称分组层。任务是是网络传输分组。规定了分组在网络中是如何传输的。网络层控制网络上信息的切换和路由选择，因此，本层要为数据从源点到终点建立物理和逻辑的连接。 213、解释OSI模型定义的传输层？

传输层的基本功能是从会话层接收数据，把它们传道网络层，并保证这些数据正确地到达目的地。该层控制端到端数据的完整性，确保高质量的网络服务，起到网络层和会话层间接口的作用。 214、解释OSI模型定义的会话层？

会话层控制一个通信会话进程的建立和结束。这一层检查并确认一个正常的通信是否正在发生。如果没有发生，该层必须在不丢失数据的情况下恢复会话，或根据规定，在会话不能发生的情况下终止会话。

用户（两个表示层进程）之间的连接称为会话。为了建立会话，用户必须规定其希望连接的远程地址（会话地址）。会话双方必须彼此确认，然后双方按照共同约定的方式开始传输数据。 215、解释OSI模型定义的表示层？

表示层实现不同信息格式和编码之间的转换。常用的转换有：正文压缩、提供加密、解密等。 216、解释OSI模型定义的应用层？

应用层的内容要根据对系统的不同要求而定。它规定了在不同应用情况下所允许的报文集合和对每一个报文所应采取的动作。这一层负责与其他高级功能的通信，如分布式数据库和文件传输。 217、工业控制网络设计的一般内容

1）确定网络的体系结构；

2）网络设备的配置方案和选型； 3）网络布线设计；

4）网络系统的软件配置。

218、机电一体化总体设计过程中，应逐步形成那些技术文件和图纸？

1）系统工作原理简图；

2）控制器、驱动器、执行器、传感器工作原理图等 3）总体设计报告； 4)总体装配图 5）部件装配图

17

219、机电一体化设计过程中总体设计与具体设计的关系

总体设计的目的是设计出综合性能最优或较优的总体方案，作为进一步详细设计的依据。总体设计给具体设计提出了基本原则和布局，指导具体设计的开展，相反，具体设计是在总体设计基础上的具体化，在具体设计中可对总体设计不断完善和改进，两者相互结合，交错进行。 220、机电一体化总体方案设计的一般步骤？

1）详尽收集用户对所设计产品的需求； 2）设计对象工作原理的设计； 3）主要结构方案的选择 4）摩擦形式的选择 5）系统简图的绘制 6）总体布局和环境设计 7）总体精度分配 8）总体设计报告

221、机电一体化系统设计类型

1）开发性设计：没有参照的设计，在不知道具体方俺的情况下，仅根据抽象的设计原理和要求，设计出在质量和性能上满足要求的产品或系统。

2）适应性设计：在总的方案原理基本保持不变的情况下，对现有产品进行局部更改，以使产品的性能和质量提高并增加某些附加值。

3）变异性设计：在设计方案和功能结构不变的情况下，仅改变产品的规格尺寸，使其适用于量的方面有多改变的要求。

222、机电一体化总体设计的原则

1）机电互补的原则； 2）功能优化原则 3）自动化、省力化原则 4）效益最大化原则 5）开放性原则

223、机电一体化总体设计的方法

1）机电互补法 2）机电结合法 3）组合法 224、机电一体化总体设计中的关键因素

原理方案设计是机电一体化总体设计的关键因素。

225、简述机电一体化总体设计中原理方案设计方法

从系统的功能出发，通过技术过程的分析，确定技术系统的效应，然后寻找解决的途径。具体方法如下：

1）设计任务抽象化；2）功能结构分解；3）建立功能结构图；4）选择系统原理方案 226、机电一体化设计中要考虑的产品的适用要求和性能指标包括哪些 1）功能性要求

从设计的角度分析，可用以下指标表达：功能范围、精度指标、可靠性指标、维修性指标。 2）经济性要求

包括：购置费用、使用费用、安全性要求等 227、机电一体化系统设计过程

1）市场调查与预测 2）构思比较 3）方案评价

4）根据目的功能确定产品规格、性能指标 5）详细设计 6）综合评价 7）可靠性复查 8）试制与调试

228、机电一体化技术与传统机电技术的区别

传统机电技术的操作控制主要以电磁学原理的各种电器来实现，如继电器、接触器等，在设计中不考虑或很少考虑彼此间的内在联系。机械本体和电气驱动界限分明，整个装置是刚性的，不涉及软件和计算机控制。机电一体化技术以计算机为控制中心，在设计过程中强调机械部件和电器部件间的相互作用和影响，整个装置在计算机控制下具有一定的智能性。

18

229、 一个典型的机电一体化系统，应包含哪几个基本要素？ 机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。这些组成要素内部及其之间，形成通过接口耦合来实现运动传递、信息控制、能量转换等有机融合的一个完整系统。

230、机电一体化产品的分类

按产品的功能分为以下几类：

1）数控机械类：主要产品为数控机床、工业机器人、发动机自动控制系统等，特点是执行机构为机械装置；

2）电子设备类：主要产品线切割加工机床等，特点是执行机构为电子装置； 3）机电结合类：特点是执行机构是机械和电子装置的有机结合；

4）电液伺服类：主要产品为机电一体化的伺服装置，控制机构是接收电信号的液压伺服阀； 5）信息控制类：主要产品为复印机、传真机等办公自动化设备，特点为执行机构的动作完全由所接收的信息控制。

231、机电一体化技术的发展趋势

1）智能化：智能化是21世纪机电一体化技术发展的主要方向。“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，以获得更高的控制目标。

2）模块化：机电一体化产品种类和厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品是一项十分复杂但又很重要的工程。制定机电一体化产品的各项标准，利用标准单元迅速开发新的产品，扩大生产规模，将给机电一体化企业带来美好前景。

3）网络化：随着计算机网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备就是机电一体化产品。

4）微型化：指的是机电一体化向微型化和微观领域发展的趋势。 5）绿色化：主要是指使用时不污染生态环境。

6）人性化：未来机电一体化产品更加注重产品与人的关系，机电一体化产品的最终适用对象是人，富裕机电一体化产品以人的智慧、情感、人性将变得愈加重要。

232、机电一体化系统中常见的机械参数有哪些？ 1）刚度：是机械零件和构件抵抗变形的能力；

2）惯量：惯量对机械传动系统的启停特性、控制的响应速度、控制偏差等有一定的影响。在传动机构的设计中，惯量的大小一般取决于机构各部件的质量和尺寸； 3）摩擦：摩察力影响系统的传动精度和运动平稳性。 4）传动误差：机械系统中传动误差较大时，系统会产生低频振荡，因此机电一体化机械系统中，应采用齿侧间隙小、精度较高的机械构件。

5）谐振频率：当外界传来的振动的激振频率接近或等于固有频率时，就会产生谐振，机械系统就会不稳定。

233、机械一体化系统中伺服机构的作用是什么？

伺服控制系统是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度及动力输出的自动控制系统。机械传动是一种把动力机产生的运动和动力传递给执行机构的中间装置，是一种扭矩和转速的变换器，其目的是在动力机与负载之间使扭矩得到合理的匹配，并可通过机构变换实现对输出的速度调节。在机电一体化系统中，伺服电动机的伺服变速功能在很大程度上代替了传统机械传动中的变速机构，只有当伺服电机的转速范围满足不了系统要求时，才通过传动装置变速。由于机电一体化系统对快速响应指标要求很高，因此机电一体化系统中的机械传动装置不仅仅是解决伺服电机与负载间的力矩匹配问题。而更重要的是为了提高系统的伺服性能。为了提高机械系统的伺服性能，要求机械传动部件转动惯量小、摩擦小、阻尼合理、刚度大、抗振性好、间隙小，并满足小型、轻量、高速、低噪声和高可靠性等要求。

*234、机电一体化传动系统有哪几种类型？各有什么作用？

(1) 齿轮传动是机电一体化系统中常用的传动装置，它在伺服运动中的主要作用是实现伺服电机与执行机构间的力矩匹配和速度匹配，还可以实现直线运动与旋转运动的转换。

(2) 螺旋传动是机电一体化系统中常用的一种传动形式。它是利用螺杆与螺母的相对运动，将旋转运动变为直线运动；

(3) 滑动摩擦导轨：直线运动导轨的作用是用来支承和引导运动部件按给定的方向作往复直线运动；

19

(4) 滚动摩擦导轨是在运动件和承导件之间放置滚动体（滚珠、滚柱、滚动轴承等），使导轨运动时处于滚动摩擦状态。

235、机电一体化系统中，机械传动的功能是什么？在设计中应该如何考虑？

机电一体化机械系统是由计算机信息网络协调与控制的，用于完成包括机械力、运动和能量流等动力学任务的机械及机电部件相互联系的系统。其核心是由计算机控制的，包括机械、电力、电子、液压、光学等技术的伺服系统。它的主要功能是完成一系列机械运动，每一个机械运动可单独由控制电动机、传动机构和执行机构组成的子系统来完成，而这些子系统要由计算机协调和控制，以完成其系统功能要求。机电一体化机械系统的设计要从系统的角度进行合理化和最优化设计。机电一体化系统的机械结构主要包括执行机构、传动机构和支承部件。在机械系统设计时，除考虑一般机械设计要求外，还必须考虑机械结构因素与整个伺服系统的性能参数、电气参数的匹配，以获得良好的伺服性能。

236、导向机构都有哪几种类型？各有什么特点？

1）滑动摩擦导轨：运动件与承导件直接接触。

其优点是结构简单、接触刚度大；缺点是摩擦阻力大、磨损快、低速运动时易产生爬行现象。 2）滚动摩擦导轨：在运动件和承导件之间放置滚动体（滚珠、滚柱、滚动轴承等），使导轨运动时处于滚动摩擦状态。

特点是：①摩擦系数小，并且静、动摩擦系数之差很小，故运动灵便，不易出现爬行现象；②定位精度高，因此，当要求运动件产生精确微量的移动时，通常采用滚动导轨；③磨损较小，寿命长，润滑简便；④结构较为复杂，加工比较困难，成本较高；⑤对脏物及导轨面的误差比较敏感。

3）液体静压导轨。

优点是：①摩擦系数很小（起动摩擦系数可小至0.0005），可使驱动功率大大降低，运动轻便灵活，低速时无爬行现象；②导轨工作表面不直接接触，基本上没有磨损，能长期保持原始精度，寿命长；③承载能力大，刚度好；④摩擦发热小，导轨温升小；⑤油液具有吸振作用，抗振性好。

缺点是：结构较复杂，需要一套供油设备，油膜厚度不易掌握，调整较困难，这些都影响静压导轨的广泛使用。

4）气体静压导轨：由外界供压设备供给一定压力的气体将运动件与承导件分开，运动件运动时只存在很小的气体层之间的摩擦，摩擦系数极小，适用于精密、轻载、高速的场合，在精密机械中的应用愈来愈广。

*237、 试比较液体和气体静压装置的特点。

液体静压导轨的优点是：①摩擦系数很小（起动摩擦系数可小至0.0005），可使驱动功率大大降低，运动轻便灵活，低速时无爬行现象；②导轨工作表面不直接接触，基本上没有磨损，能长期保持原始精度，寿命长；③承载能力大，刚度好；④摩擦发热小，导轨温升小；⑤油液具有吸振作用，抗振性好。静压导轨的缺点是：结构较复杂，需要一套供油设备，油膜厚度不易掌握，调整较困难，这些都影响静压导轨的广泛使用

气体静压导轨是由外界供压设备供给一定压力的气体将运动件与承导件分开，运动件运动时只存在很小的气体层之间的摩擦，摩擦系数极小，适用于精密、轻载、高速的场合，在精密机械中的应用愈来愈广。

*238、滑动摩擦中采用导轨有什么作用，对导轨有什么具体要求？

滑动摩擦导轨的运动件与承导件直接接触。其优点是结构简单、接触刚度大；缺点是摩擦阻力大、磨损快、低速运动时易产生爬行现象。

(1) 导向精度高。导向精度是指运动件按给定方向作直线运动的准确程度，它主要取决于导轨本身的几何精度及导轨配合间隙。

(2) 运动轻便、平稳、低速时无爬行现象。导轨运动的不平稳性主要表现在低速运动时导轨速度的不均匀，使运动件出现时快时慢、时动时停的爬行现象。

(3) 耐磨性好。导轨的初始精度由制造保证，而导轨在使用过程中的精度保持性则与导轨面的耐磨性密切相关。导轨的耐磨性主要取决于导轨的类型、材料?导轨表面的粗糙度及硬度、润滑状况和导轨表面压强的大小。

(4) 对温度变化的不敏感性。即导轨在温度变化的情况下仍能正常工作。 (5)足够的刚度。在载荷的作用下，导轨的变形不应超过允许值。刚度不足不仅会降低导向精度，还会加快导轨面的磨损。刚度主要与导轨的类型、尺寸以及导轨材料等有关。

（6）结构工艺性好。导轨的结构应力求简单、便于制造、检验和调整，从而降低成本。 239、何谓I/O接口？计算机控制过程中为什么需要I/O

20

I/O接口与I/O通道是计算机主机与外部连接的桥梁，常用的I/O接口有并行接口和串行接口。I/O通道有模拟量I/O通道和数字量I/O通道。其中模拟量I/O通道的作用是，一方面将经由传感器得到的工业对象的生产过程参数变换成二进制代码传送给计算机；另一方面将计算机输出的数字控制量变换为控制操作执行机构的模拟信号，以实现对生产过程的控制。数字量通道的作用是，除完成编码数字输入输出外，还可将各种继电器、限位开关等的状态通过输入接口传送给计算机，或将计算机发出的开关动作逻辑信号经由输出接口传送给生产机械中的各个电子开关或电磁开关。 240、计算机的I/O过程中的编址方式有哪些?各有什么特点？ 1）I/O接口独立编址方式

这种编址方式是将存储器地址空间和I/O接口地址空间分开设置，互不影响。设有专门的输入指令（IN）和输出指令（OUT）来完成I/O操作， 2）I/O接口与存储器统一编址方式

这种编址方式不区分存储器地址空间和I/O接口地址空间，把所有的I/O接口的端口都当作是存储器的一个单元对待，每个接口芯片都安排一个或几个与存储器统一编号的地址号。也不设专门的输入/输出指令，所有传送和访问存储器的指令都可用来对I/O接口操作。

两种编址方式有各自的优缺点，独立编址方式的主要优点是内存地址空间与I/O接口地址空间分开，互不影响，译码电路较简单，并设有专门的I/O指令，所编程序易于区分，且执行时间短，快速性好。其缺点是只用I/O指令访问I/O端口，功能有限且要采用专用I/O周期和专用的I/O控制线，使微处理器复杂化。统一编址方式的主要优点是访问内存的指令都可用于I/O操作，数据处理功能强；同时I/O接口可与存储器部分公用译码和控制电路。其缺点是：I/O接口要占用存储器地址空间的一部分；因不用专门的I/O指令，程序中较难区分I/O操作。

241、中断和查询是计算机控制中的主要I/O方式，试论述其优、缺点。

一个微机系统中有多个外围设备采用查询式I/O方式交换信息时，CPU应采用分时控制方式，逐一查询，逐一服务，其工作原理如下：每个外围设备提供一个或多个状态信息，CPU逐次读入并测试各个外围设备的状态信息，若该外围设备请求服务(请求交换信息)，则为之服务，然后清除该状态信息。否则，跳过，查询下一个外围设备的状态。各外围设备查询完一遍后，再返回从头查询起，直到发出停止命令为止。但是在查询式I/O方式下，CPU要不断地读取状态字和检测状态字，不管那个外围设备是否有服务请求，都必须一一查询，许多次的重复查询，可能都是无用的，而又占去了CPU的时间，效率较低。

为了提高CPU的效率和使系统具有良好的实时性，可以采用中断控制I/O方式。采用中断方式CPU就不必花费大量时间去查询各外围设备的状态了。而是当外围设备需要请求服务时，向CPU发出中断请求，CPU响应外围设备中断，停止执行当前程序，转去执行一个外围设备服务的程序，此服务程序称为中断服务处理程序，或称中断服务子程序。中断处理完毕，CPU又返回来执行原来的程序。

242、计算机的输入/输出通道中通常设置有缓冲器，请问该通道中的缓冲器通常起到哪些作用?

缓冲器主要是是用于把一些需要输入或输出的数据由于CPU或外设来不及处理的数据传送到缓冲器保存起来。

243、机电一体化系统的伺服驱动有哪几种形式?各有什么特点？ 1）按被控量参数特性分类

按被控量不同，机电一体化系统可分为位移、速度、力矩等各种伺服系统。其它系统还有温度、湿度、磁场、光等各种参数的伺服系统 2）按驱动元件的类型分类

按驱动元件的不同可分为电气伺服系统、液压伺服系统、气动伺服系统。电气伺服系统根据电机类型的不同又可分为直流伺服系统、交流伺服系统和步进电机控制伺服系统。 3）按控制原理分类

按自动控制原理，伺服系统又可分为开环控制伺服系统、闭环控制伺服系统和半闭环控制伺服系统。

*244、比较直流伺服电动机和交流伺服电动机的适用环境差别。

直流伺服电机具有良好的调速特性，较大的启动转矩和相对功率，易于控制及响应快等优点。尽管其结构复杂，成本较高，在机电一体化控制系统中还是具有较广泛的应用。

与直流伺服电动机比较，交流伺服电动机不需要电刷和换向器，因而维护方便和对环境无要求；此外，交流电动机还具有转动惯量、体积和重量较小，结构简单、价格便宜等优点；尤其是交流电动机调速技术的快速发展，使它得到了更广泛的应用。

21

245、常用的滤波器有哪些并分析他们的适用场合?

滤波是抑制干扰传导的一种重要方法。由于干扰源发出的电磁干扰的频谱往往比要接收的信号的频谱宽得多，因此，当接受器接收有用信号时，也会接收到那些不希望有的干扰。这时，可以采用滤波的方法，只让所需要的频率成分通过，而将干扰频率成分加以抑制。

常用滤波器根据其频率特性又可分为低通、高通、带通、带阻等滤波器。低通滤波器只让低频成分通过，而高于截止频率的成分则受抑制、衰减，不让通过。高通滤波器只通过高频成分，而低于截止频率的成分则受抑制、衰减，不让通过。带通滤波器只让某一频带范围内的频率成分通过，而低于下截止和高于上截止频率的成分均受抑制，不让通过。带阻滤波器只抑制某一频率范围内的频率成分，不让其通过，而低于下截止和高于上截止频率的频率成分则可通过。

*246、常用的工作接地方法有哪些？各有什么优缺点？

工作接地包括一点接地和多点接地两种方式。 1）一点接地

如图所示为串联一点接地，由于地电阻r1，r2和r3，是串联的，所以各电路间相互发生干扰，虽然这种接地方式很不合理，但由于比较简单，用的地方仍然很多。当各电路的电平相差不大时还可勉强使用；但当各电路的电平相差很大时就不能使用，因为高电平将会产生很大的地电流并干扰到低电平电路中去。

2）多点接地

多点接地所需地线较多，一般适用于低频信号。若电路工作频率较高，电感分量大，各地线间的互感耦合会增加干扰。如图所示，各接地点就近接于接地汇流排或底座、外壳等金属构件上。

247 光电隔离是以光作媒介在隔离的两端间进行信号传输的，所用的器件是光电耦合器。由于光电耦合器在传输信息时，不是将其输入和输出的电信号进行直接耦合，而是借助于光作介物进行耦合，因而具有较强的隔离和抗干扰的能力。在控制系统中，它既可以用作一般输入/输出的隔离，也可以代替脉冲变压器起线路隔离与脉冲放大作用。由于光电耦合器具有二极管、三极管的电气特性，使它能方便地组合成各种电路。又由于它靠光耦合传输信息，使它具有很强的抗电磁干扰的能力，从而在机电一体化产品中获得了极其广泛的应用.

248、控制系统接地通常要注意哪些事项？

机电一体化系统设计时要综合考虑各种地线的布局和接地方法。

1） 信号接地通道，将所有小信号、逻辑电路的信号、灵敏度高的信号的接地点都接到信号地

通道上；

22

2） 功率接地通道，将所有大电流、大功率部件、晶闸管、继电器、指示灯、强电部分的接地

点都接到这一地线上；

3）机械接地通道，将机柜、底座、面板、风扇外壳、电动机底座等接地点都接到这一地线上，此地线又称安全地线通道。

将这三个通道再接到总的公共接地点上，公共接地点要与大地接触良好。

*249、试分析机电一体化技术在打印机中的应用

打印机是典型的光机电一体化产品，材料、电子、光学、机械等领域的新技术都会很快地反映在打印机产品中，并推动打印机向自动化、人性化、多样化及更好地满足用户多种需求的方向发展。平推式走纸通道技术减少了由于纸张弯曲、卡纸造成的打印偏差，也使打印存折等复杂介质成为可能；平推式走纸还使纸张的进退纸速度加快，提高了柜台业务处理速度；而利用传感器判断纸张边界的纸张定位技术使打印内容的定位更加准确，使用户只需将纸张放入打印机即可，不必再调整纸张进纸位置——这些技术促进了平推式票据打印机的发展。

引入LCD显示技术使打印机面板不再单调，液晶屏可以显示打印机状态、版本信息等内容，便于进行参数设置，使人机交流更加轻松，操作更加简单；Flash下载技术使打印机可以直接通过主机下载升级程序，改变了以往需要专业工程师拆机更换芯片的麻烦，升级更加方便、快捷，甚至用户都可以自己动手过一把“下载升级”的瘾；一些打印机厂商还根据用户的需要开发出了双用户模式，使打印机可以同时使用串口和并口进行打印，达到一机多用、一机多联的功能；部分高档的存折打印机还配备有磁条读写模块，使打印机不仅能够打印，还具有自动读取存折磁条信息的功能——存折进入打印机后，读写磁条信息、打印存折内容一气呵成，使柜台打印业务处理更高效，且保密性更好。

借助磁码打印技术（需特殊色带和打印装置）可使打印输出既具有可读性，又具有防伪、机读等特性，加强了系统的安全性、保密性、高效性。

安装了网卡的打印机可以实现多机共享、远程控制、远程管理、远程诊断功能；安装了无线网卡就可实现无线操作；再加上自动翻页装置就可实现自助补登功能。

安装了扫描头的打印机可以同时进行扫描工作，使打印机具有了输入设备的功能，而配备IC卡读写器的打印机还可以同时进行IC卡的读写工作，这就大大节省了柜台的宝贵空间。

250、从系统的动态特性角度来分析：产品的组成零部件和装配精度高，但系统的精度并不一定就高的原因。

产品的组成零部件和装配精度高，是静态的，由于阻尼的影响、摩擦的影响、弹性变形的影响以及惯量的影响在动态响应上存在滞后或超前的影响，使得整个系统的动态精度不高。

*251、为什么机电一体化系统中的测试过程往往要进行非线性补偿？试分析非线性补偿通常使用的几种方法的原理？

很多检测元件如热敏电阻、光敏管、应变片等具有不同程度的非线性特性，这使较大范围的动态检测存在着很大的误差。方法有三种：计算法、查表法和插值法。计算法：当输出电信号与传感器的参数之间有确定的数字表达式时，就可采用计算法进行非线性补偿。即在软件中编制一段完成数字表达式计算的程序，被测参数经过采样、滤波和标度变换后直接进入计算机程序进行计算，计算后的数值即为经过线性化处理的输出参数。查表法：所谓查表法，就是把事先计算或测得的数据按一定顺序编制成表格，查表程序的任务就是根据被测参数的值或者中间结果，查出最终所需要的结果。

252、分析电容传感器的工作原理及其主要应用

设两极板相互覆盖的有效面积为A，两极板间的距离为d，极板间介质的介电常数为ε，在忽略极板边缘影响的条件下，平板电容器的电容C为：

C?

?Ad 23

电容式传感器分为三种：改变极板面积的变面积式；改变极板距离的变间隙式；改变介电常数的变介电常数

它结构简单、灵敏度高，动态响应特性好、适应性强、抗过载能力大、价格便宜，一般可用于测量压力、力、位移、振动、液位等。

253、试分析检测系统干扰的形成条件，以及干扰的扰制技术

干扰必须通过一定的耦合通道或传输途径才能对检测装置的正常工作造成不良的影响。造成系统不能正常工作的干扰形成需要具备三个条件：①干扰源；②对干扰敏感的接收电路；③干扰源到接收电路之间的传输途径。

抑制技术：屏蔽技术；接地技术；浮空技术；隔离技术；滤波器；软件干扰抑制技术。 254、微机控制系统中的输入与输出通道一般包括哪几种？

模拟量输入通道 模拟量输出通道、数字量输入通道 数字量输出通道 255、一般来说，伺服系统的执行元件主要分为哪几类？ 电磁式 液压式 气压式和其它 等四大类型

256、根据计算机在控制中的应用方式，把计算机控制系统分为哪几类？

1）操作指导控制系统 2）直接控制系统 3）监督计算机控制系统 4）分级计算机控制系统 257、应用于工业控制的计算机主要有哪些？ 1）单片机 2）PLC，3）总线工控机等类型。 258、抑制电磁干扰的常用方法

屏蔽、隔离 滤波 接地合理布局和软件抗干扰技术。

259、根据频率特性解释低通滤波器的作用？

只让低频成分通过，而高于截止频率成分受到抑制、衰减，不让通过。

260、根据频率特性解释带通滤波器的作用？ 只让某一频带内的成分 通过，而低于上截止频率成分和高于_下截止频率成分的抑制,不让通过。 261、试简述光电式转速传感器的测量原理 光电式转速传感器是一种角位移传感器，由装在被测轴(或与被测轴相连接的输入轴)上的带缝隙圆盘、光源、光电器件和指示缝隙盘组成。光源发生的光通过缝隙圆盘和指示缝隙照射到光电器件上。当缝隙圆盘随被测轴转动时，由于圆盘上的缝隙间距与指示缝隙的间距相同，因此圆盘每转一周，光电器件输出与圆盘缝隙数相等的电脉冲，根据测量单位时间内的脉冲数N，则可测出转速为

式中 Z——圆盘上的缝隙数；

n——转速(r／min)； t——测量时间(s)。

262、试述可编程控制器的工作原可编程控制器有两种基本的工状态。不管是在哪种状态，PLC都在每次循环中，若处于运行（RUN）

24

理

作状态，即运行（RUN）和停止（STOP）是反复不断地重复进行，直至PLC停机。状态，可编程控制器完成5个阶断，如图

所示。若处于停止（STOP）状态，PLC也要循环进行内部处理和通信服务。

263、什么是变频器？

变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因素以及过流/过压/过载保护等功能。 264、为什么说接触器自锁线路具有欠压和失压的保护作用？

当失压和欠压时，接触器线圈的电磁吸引力消失或不足，接触器触点释放，断开控制线路，从而使电动机主电路断开。

265、简述PLC系统与继电器接触器控制系统的区别。

1）控制方式：继电器控制系统的控制是采用硬件接线实现的，是利用继电器机械触点的串联或并联极延时继电器的滞后动作等组合形成控制逻辑，只能完成既定的逻辑控制。PLC控制系统采用存储逻辑，其控制逻辑是以程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑，只需改变程序即可，称软接线。

2）工作方式：继电器控制系统采用并行的工作方式，PLC控制系统采用串行工作方式。

3）控制速度：继电器控制系统控制逻辑是依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，毫秒级，机械触点有抖动现象。PLC控制系统是由程序指令控制半导体电路来实现控制，速度快，微秒级，严格同步，无抖动。

4）定时与计数控制：继电器控制系统是靠时间继电器的滞后动作实现延时控制，而时间继电器定时精度不高，受环境影响大，调整时间困难。继电器控制系统不具备计数功能。PLC控制系统用半导体集成电路作定时器，时钟脉冲由晶体振荡器产生，精度高，调整时间方便，不受环境影响。另外PLC系统具备计数功能。

5）可靠性和维护性：继电器控制系统可靠性较差，线路复杂，维护工作量大，PLC控制系统可靠性较高，外部线路简单，维护工作量小。

266、PLC交流开关量输入模块和直流开关量输入模块分别适用什么场合？

由于交流输入模块电路中增加了限流、滤波和整流三个环节，因此，输入信号的延迟时间要比直流输入电路的要长，但由于其输入端是高电压，因此输入信号的可靠性要比直流输入电路要高。一般来说，交流输入方式用于有油雾、粉尘等恶劣环境，对系统响应要求不高的场合，而直流输入模块用于环境较好，电磁干扰轻，对系统响应要求较高的场合。

267、PLC开关量输出模块有哪几种类型？各能驱动何种负载？

PLC的输出模块有三种：继电器输出、晶体管输出、晶闸管输出。继电器输出型既可用于交流输出，也用于直流输出。晶体管输出型用于直流输出。双向晶闸管输出型用于控制外部交流负载 268、为什么采用机电一体化技术可以提高系统的精度?

机电一体化技术使机械传动部分减少，因而使机械磨损，配合间隙及受力变形等所引起的误差大大减少，同时由于采用电子技术实现自动检测，控制，补偿和校正因各种干扰因素造成的误差，从而提高精度。

269、什么是自动化制造系统？

自动化制造系统是指在较少的人工直接或间接干预下，将原材料加工成零件或将零件组装成产品，在加工过程中实现管理过程和工艺过程自动化。管理过程包括产品的优化设计；程序的编制及工艺的生成；设备的组织及协调；材料的计划与分配；环境的监控等。工艺过程包括工件的装卸、储存和输送；刀具的装配、调整、输送和更换；工件的切削加工、排屑、清洗和测量；切屑的输送、切削液的净化处理等。

270、什么是刚性自动化生产

自动化制造系统包括刚性制造和柔性制造，“刚性”的含义是指该生产线只能生产某种或生

25

产工艺相近的某类产品，表现为生产产品的单一性. 1、刚性半自动化单机 2、刚性自动化单机 3、刚性自动化生产线

刚性自动线生产率高，但柔性较差，当加工工件变化时，需要停机、停线并对机床、夹具、刀具等工装设备进行调整或更换（如更换主轴箱、刀具、夹具等），通常调整工作量大，停产时间较长。 271、什么是刚性自动化单机及刚性自动化生产线？

刚性自动化单机它是在刚性半自动化单机的基础上增加自动上、下料等辅助装置而形成的自动化机床。辅助装置包括自动工件输送、上料，下料、自动夹具、升降装置和转位装置等；切屑处理一般由刮板器和螺旋传送装置完成。这种机床实现的也是单个工艺过程的全部加工循环。

刚性自动化生产线是多工位生产过程，用工件输送系统将各种自动化加工设备和辅助设备按一定的顺序连接起来，在控制系统的作用下完成单个零件加工的复杂大系统。

272、系统和柔性制造单元的本质区别是什么？

柔性制造系统的主要特点有：①柔性高，适应多品种中小批量生产；②系统内的机床工艺能力上是相互补充和相互替代的；③可混流加工不同的零件；④系统局部调整或维修不中断整个系统的运作；⑤多层计算机控制，可以和上层计算机联网；⑥可进行三班无人干预生产。

柔性制造单元（Flexible Manufacturing Cell）是由单台数控机床、加工中心、工件自动输送及更换系统等组成。它是实现单工序加工的可变加工单元，单元内的机床在工艺能力上通常是相互补充的，可混流加工不同的零件。系统对外设有接口，可与其它单元组成柔性制造系统

*273、什么是柔性制造系统及其基本组成部分？

柔性制造系统（Flexible Manufacturing System）是由两台或两台以上加工中心或数控机床组成，并在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化，其基本组成部分有：自动化加工设备，工件储运系统，刀具储运系统，多层计算机控制系统等。

1、自动化加工设备 2、工件储运系统 3、刀具储运系统 4、辅助设备

5、多层计算机控制系统 274、什么是计算机集成制造系统。

计算机集成制造系统（Computer Intergrated Manufacturing System）是一种集市场分析、产品设计、加工制造、经营管理、售后服务与一体，借助于计算机的的控制与信息处理功能，使企业运作的信息流、物质流、价值流和人力资源有机融合，实现产品快速更新、生产率大幅提高、质量稳定、资金有效利用、损耗降低、人员合理配置、市场快速反馈和良好服务的全新的企业生产模式。 *275、一般的数控机床有哪些？有什么特点？

一般数控机床通常是指数控车床、数控铣床、数控镗铣床等，它们的下述特点对其组成自动化制造系统是非常重要

特点: 1、柔性高 2、自动化程度高

3、加工精度高、质量稳定 4、生产效率较高

5、具有刀具寿命管理功能 6、具有通信功能

*276、什么是加工中心？

加工中心的系统基本组成与一般数控机床一样，只是在此基础上增加刀库和自动换刀装置而形成的一类更复杂，但用途更广，效率更高的数控机床。加工中心配置有刀库和自动换刀装置，所以能在一台机床上完成车、铣、镗、钻、铰、攻螺纹、轮廓加工等多个工序的加工。加工中心机床具有工序集中、可以有效缩短调整时间和搬运时间，减少在制品库存，加工质量高等优点，因此常用于零件比较复杂，需要多工序加工，且生产批量中等的生产场合。 *277、什么是电火花加工技术？

电火花加工设备属于数控机床的范畴，电火花加工是在一定的液体介质中，利用脉冲放电对导体材料的电蚀现象来蚀除材料，从而使零件的尺寸、形状和表面质量达到预定技术要求的一种加工方法。

26

在机械加工中，电火花加工的应用非常广泛，尤其在模具制造业、航空航天等领域有着极为重要的地位。

其他相关专业知识和通用法规（23题）

1、目前，我国强制进行机电产品的“3C”认证。“3C”认证的含义是什么？有什么意义？

根据中国入世承诺和体现国民待遇的原则，国家对强制性产品认证使用统一的标志。新的国家强制性认证标志名称为\中国强制认证\，英文名称为\Compulsory Certification\，英文缩写为\。

作为国际通行做法，它主要对涉及人类健康和安全、动植物生命和健康以及环境保护与公共安全的产品实施强制性认证，确定统一适用的国家标准、技术规则和实施程序，制定和发布统一的标志，规定统一的收费标准。

2、为什么国家严令禁止个人和集体私自使用大功率无绳电话？

为保障民航飞行安全，避免民航无线电专用频率受到干扰，信息产业部要求，严查非法生产、销售大功率无绳电话机。 保护民航飞行安全是无线电管理的重要工作之一，因此，信息产业部正与相关部门密切配合，加强无线电发射设备的市场管理，严禁大功率无绳电话的生产销售。目前已收缴了大量大功率无绳电话机，并清理规范了无线寻呼发射机、广播电视发射机、校园调频广播的设置与使用。

3、在电子电路中常用的电阻器有哪几种？

|固定式电阻器和电位器，

4、按制作材料和工艺不同，固定 式电阻器可分为哪几种？

1）膜式电阻（碳膜 RT、金属膜 RJ、合成膜 RH 和氧化膜 RY）； 2）实芯电 阻（有机 RS 和无机 RN） 3）金属线绕电阻（RX）；

4）特殊电阻（MG 型光敏电阻、MF 型热 敏电阻）。

5、电容器在电路中的作用？

电容器是一种储能元件，在电路中用于调谐、滤波、耦合、旁路、能量转换和延时。电容器通常叫做电容。

6、常用的二极管有几种？

1）稳压二极管 2）整流二极管 3）检波二极管 4）开关二极管 5）变容二极管

7、PLC的特点

1）抗干扰性强、可靠性高；

2）控制系统结构简单、通用性强； 3）编程方便，易于使用； 4）功能完善

5）施工、设计、调试周期短； 6）体积小，维护操作方便。

8、按I/O电容量分类，PLC可分为哪几种？适用范围？

1）小型机：适用于控制单台设备和开发机电一体化产品

2）中型机：适用于复杂的逻辑控制系统以及连续生产线的过程控制场合； 3）大型机：适用于设备自动化控制、过程自动化控制和过程监控系统。 9、按结构分类，PLC可分为哪几种？

1）整体式结构。2）模块式结构。 10、PLC的结构

27

主要由中央处理单元（CPU）、存储器、输入/输出单元组成。

11、简述激光加工的优点？

①生产效率高，容易自动化；②激光加工没有工具磨损问题；③激光束能量密度高，热量集中，对材质性能影响小；④激光不直接接触工件，加工清洁，污染小；⑤激光加工灵活性好，如与机器人相配合，将使机械制造业大为改观；⑥特别适于加工极硬，极脆或熔点极高的各种材料及极度薄的微型器件。

12、什么是计算机辅助设计（CAD）？

CAD是指设计人员借助于计算机进行设计的一项专门技术，即在人的设计思想指导下，由计算机协助来完成部分或大部分的设计任务

13、人机工程学研究的目的？

①在设计机器、设备和劳动用具时，考虑人的各种因素，使之符合人的生理、心理特点；②使人员在操作过程中能够简便、省力、准确、安全，符合人的操作习惯；③使人的工作、生活环境舒适、安全；④提高工作效率和效益。

14、公差：

尺寸公差（简称公差）是允许尺寸的变动量。公差等于最大极限尺寸与最小极限尺寸之代数差的绝对值，也等于上偏差与下偏差之代数差的绝对值。

15、机械效率：

机器对能量的有效利用程度可以用输出功与输入功的比值η来衡量，比值η称为机械效率。 16、疲劳强度：

材料在无数次交变载荷作用下而不破坏的最大应力值称为疲劳强度。 17、硬度：

材料抵抗局部变形特别是塑性变形压痕或划痕的能力称为硬度。 18、配合有哪几种？

过盈配合、间隙配合、过渡配合。

19、为了避免根切，齿轮的最少齿数应不少于多少个齿？ 短齿轮 Z＝14、标准齿轮 Z＝17。

20、钻孔时，钻头往往容易产生偏移，试述其产生的主要原因。 ①切削刃的顶角刃磨不对称；

②钻削时钻头在工件端面上没有定位好； ③工件端面与机体主轴轴线不垂直。

21、退火的主要目的是什么？

提高钢的塑性和韧性、降低硬度、细化晶粒、消除工件加热后的内应力。

22、对金属材料表面淬火的主要目的是什么？

表面淬火的目的在于获得高硬度的表面层和有利的残余应力分布，以提高工件的耐磨性或疲劳强度。

23、回火的目的有哪些？回火分为哪几种？

回火的目的是为了消除淬火时因冷却过快而产生的内应力，降低淬火钢的脆性，使它具有一定的韧性。回火可分为低温回火、中温回火和高温回火。

28

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/azeo.html