光机电一体化丛书--光机电一体化实用技术

经过数十年发展，早期阶段的机电一体化技术在内涵和外延方面都得到不断地丰富和拓宽，而进入到光机电一体化的阶段。
光机电一体化技术是由光学、光电子学、微电子、信息和机械及其他相关技术交叉与融合而构成的综合性高新技术，也是诸多高新技术产业和高新技术装备的基础。光机电一体化技术扩展了机电一体化技术的应用领域，从加工系统到医疗仪器、从家用电器到军事装备都离不开它。信息、材料、能源、空间、海洋等高科技领域的技术发展和产业化、传统产业的技术改造、武器装备的现代化都要用到光机电一体化技术。
一个机械工程师或机械技术人员如果仅有机械学方面的知识将越来越难以胜任本职工作，技术的发展要求他们必须要不断地了解和掌握足够的光机电一体化方面的综合知识。因此，培养和培训尽可能多的光机电一体化技术人员以满足日益增长的需求将是今后长期和大量的工作。《光机电一体化技术丛书》编写的目的就在于，适时推出一套侧重普及和应用，综合了光机电一体化技术基础理论和实例的科技书以满足上述需求。
 本书是该丛书的一册，全书共分8章，各章节的顺序安排便于读者学习和掌握，并且这些章节的内容基本上涵盖了光机电一体化技术的各个主要方面。其中，第1章对光机电一体化技术的基本内容和方法做了概述；第2章介绍了光机电一体化技术系统通用的典型传感器技术，以便于设计选型；第3章介绍了光电探测器技术的基本理论、主要探测器的工作原理和结构，以及一些典型应用电路；第4章介绍了传感器接口电路与基于微型计算机的数据采集技术，本章偏重于介绍对模拟量的数据采集技术；第5章介绍了基于单片机、PLC和工业控制PC机的信息处理技术；第6章伺服系统设计和选型介绍了光机电一体化技术系统常用的几种典型伺服控制系统的原理和选型设计的基本计算方法；第7章介绍了光机电一体化系统机械本体技术等方面的内容；第8章介绍了光机电一体化系统构建方法，并分析了一些光机电一体化系统应用实例。本书偏重普及性、实用性和新颖性，并配有大量说明图表。
本书尽量避免出现无益的、且过于繁复冗长的公式导出过程，在内容深度和语言叙述方面力求面向不同层次的读者。
本书可作为从事机械工程领域，或其他工程领域中光机电一体化技术应用和开发人员的技术参考书，以及大专院校机械工程类相关专业本科学生的教材和学习参考书。
本书第2章、第3章、第4章和第8章的821和822由殷际英编写，第1章、第7章，第8章的81和823、824由林宋编写，第5章和第6章由方建军编写，全书由殷际英统稿。
参加编写的还有何广平、徐宏海、田建君、张超英、谢富春、李余江、侯艳丽、韩秀梅、赖锡煌、胡春江、白传栋、孟荣光、张若青、吴壮志。
由于编者水平所限，敬请读者对书中的缺点错误提出宝贵批评和意见。

编者2003年3月

本书内容涉及光机电一体化技术中的各主要方面，包括通用的传感器技术、基于光电子学原理的光电探测器技术、传感器接口电路与基于微型计算机的数据采集技术、基于各种微型计算机的信息处理技术、伺服系统设计方法和机械本体技术，并分析了一些光机电一体化系统应用实例。本书理论与实际密切结合，既有普及性和实用性，又具有一定深度，逻辑性强，配有大量图表，易于掌握和使用。

第1章光机电一体化技术概述
11光机电一体化基本概念
12光机电一体化的相关技术
121机械技术
122计算机与信息处理技术
123检测与传感技术
124自动控制技术
125伺服驱动技术
13光机电一体化技术的运用
131设计中的运用
132制造中的运用
14国内外光电子技术的发展概况
141光电子技术是21世纪最尖端科学技术
142光电子技术是最先进的技术
143光电子技术是军事上的主流技术
144光电子产业是高新技术的支柱产业
15光机电一体化技术领域的优先发展产品 
16光机电一体化技术的发展方向
第2章传感器技术
21概述
211传感器概念及分类
212传感器检测系统的基本组成
213传感器在光机电一体化系统中的作用
214传感器的静态特性
215传感器的动态特性
22角位移传感器
221线绕电位器式角位移传感器
222电感式角位移传感器
223电容式角位移传感器
224编码盘式角位移传感器
23转速传感器
231直流测速发电机
232电容式转速传感器
233光电式转速传感器
24线位移传感器
241电阻式线位移传感器
242电感式线位移传感器
243电容式线位移传感器
244光栅式线位移传感器
245霍尔效应式线位移传感器
25线速度传感器
251电磁式线速度传感器
252多普勒雷达测速
26加速度传感器
261压电式加速度传感器
262压电式振动加速度传感器
263倾斜镜式光纤加速计
27接近传感器
28力传感器
281电阻应变片传感器
282转矩传感器
29感压导电橡胶
210酸度传感器
2101溶液pＨ值传感器 
2102pH值传感器的应用
211机器人传感器
第3章光电探测器技术
31光电子学基础
311辐射度学基本概念
312光度学基本物理量
313晶体半导体能带模型
314热平衡下的载流子浓度
315半导体中的非平衡载流子
316载流子的扩散与漂移
317半导体的光电效应
32光电导探测器——光敏电阻
321光敏电阻的工作原理
322光敏电阻的主要特性参数
323光敏电阻的基本偏置电路
324光敏电阻应用实例
33光生伏特探测器——光电池和光电二极管
331光伏探测器的工作模式
332光伏探测器的伏安特性
333光电池
334光电二极管
335光电变换电路
34发光二极管与光电耦合器
341发光二极管
342发光二极管的特性
343数码显示管的结构与工作原理
344光电耦合器的结构与工作原理
35半导体色敏器件及应用
351半导体色敏器件的工作原理
352双色硅色敏器件测色电路
36红外探测器
361红外辐射的基本知识
362红外探测器分类
37固体电荷耦合成像器件（CCD）
371CCD工作的基本原理简介
372CCD的特性参数
373电荷耦合摄像器件（CCID）
374CCD技术应用举例
第4章数据采集技术
41概述
42传感器接口电路
421电桥电路
422放大电路
423滤波电路
43模拟数据采集系统
431模拟多路转换器
432采样保持器
433模数（A/D）转换器
434模拟数据采集接口板
44数字信号的采集
第5章信息处理技术
51概述
52计算机控制系统设计
521控制器选型
522控制系统设计内容和步骤
53工业控制计算机
531总线技术
532PC总线工控机
533PC工控机的应用
54单片机
541MCS５１单片机组成测控系统
542单片机测控系统前向通道设计
543单片机测控系统后向通道设计
544单片机测控系统人机界面设计
545单片机应用
55可编程逻辑控制器
551PLC工作原理
552PLC应用举例
56光机电一体化系统的软件技术
561软件工程方法
562嵌入式操作系统和组态软件
第6章伺服系统设计
61伺服系统及其构成
62伺服系统的基本要求和设计方法
621伺服系统的基本要求
622伺服系统设计方法
63步进电机驱动及其控制
631步进电机
632步进电机驱动电源
633步进电机的升、降速控制
634步进电机选型
64直流伺服驱动及其控制
641直流伺服电机
642直流伺服电机的PWM控制
643直流伺服电机选型
65交流伺服驱动
651交流伺服电机变频调速
652交流伺服电机的矢量控制
653交流伺服电机的选型
66开环伺服系统设计
661开环伺服系统设计方法和步骤
662开环系统设计实例
67闭环伺服系统设计
671闭环伺服系统的构成
672闭环伺服系统设计
673闭环伺服系统设计举例
第7章光机电一体化系统的机械结构
71概述
72机械结构因素对伺服系统性能的影响
721摩擦的影响
722传动间隙的影响
723结构弹性变形的影响
724质量与转动惯量的影响
73机械传动
731同步带传动
732谐波齿轮传动
733精密齿轮传动
734滚珠丝杠副传动
735微动传动
74导轨
741导轨的功用与要求
742导轨的类型
75支承件
751支承件应满足的基本要求
752支承件的材料
753支承件的设计原则
第8章光机电一体化系统设计方法和实例
81光机电一体化系统设计方法
811概述
812系统设计方案的评价与分析方法
813光机电有机结合的方法
814制作与调试
815改进设计阶段
82光机电一体化技术应用实例
821CDROM光盘驱动器
822环柱式自动旋转门系统
823便携式隧道断面激光测量仪
824活塞外轮廓测量仪
参考文献