下面是小编为大家整理的机械检测，本文共5篇，供大家参考借鉴，希望可以帮助您。本文原稿由网友“maikwei”提供。
篇1：中外合作班机械精度设计与检测课程初探
中外合作班机械精度设计与检测课程初探
顾苏怡 陶亦亦 陆春元
笔者所在学校机电系与澳大利亚启思蒙学院建立了合作关系，成立了机电一体化中外合作班，学生毕业后获得本校毕业证书以及澳大利亚政府承认的资格证书。而资格认可标准――培训包，由澳大利亚政府颁布，是一整套国家认可的能力标准、评估指导方针，是为特定的工业、工业部门或企事业单位制定的一系列资格证书。每一个培训包都为培训、认证和评估学生的技巧提供一系列内容，使得学生通过直接的评估或者工作场所表现出的能力获得国家承认的资格。培训包是由工业技能委员会或者企业根据特定工业和工业分支部门确认的培训需要制定的，为了使培训包得到全国的认可，制定者必须提供在工业领域及企业进行广泛研究、专家咨询及获得支持的证据。
按照培训包的要求，为获得澳大利亚政府承认的资格证书，该中外合作班在专业设置、培养目标、课程结构、能力标准、教学模式等方面，都有新的要求和内容。笔者承担了该班的机械精度设计与检测课程，开展了初步探索。
一、教学大纲
1.定位与课程目标
按照培训包要求，机械产品精度设计课程的定位是：培养具有扎实的互换性理论基础知识，理解常用零部件的几何精度设计原则与方法，在机电产品精度设计中能够灵活运用所学知识，具备精度测量基本技能，具有一定的开拓创新精神、良好的社会适应能力和团结协作精神的应用型机械工程人才。
本课程具有学科交叉性强、实践性强、综合应用性强的特点。课程旨在使学生掌握互换性生产原则、公差的规律及标准选用、圆柱结合的精度设计原则及检测技术、零件的形位公差标准及其选用原则、检测技术等相关知识和技能，理解常用零部件的几何精度设计原则与方法，并灵活运用于机电产品设计中。
由于培训包是在工业领域及企业进行广泛研究、咨询行业专家并获得支持后得到的，所以该课程目标必须反映行业需求。课程教学应注重培养学生理论联系实际、关联相关课程知识的能力，让学生熟悉相关学科最新研究成果，具有一定的科技创新意识和能力，为今后解决实际工程问题、开展科学研究及应用奠定坚实的基础。
2.先修与后续课程
本课程是机电一体化专业中必修的主干技术基础课程，在机械工程专业课程体系中起着承上启下的作用。该课程是联系基础课及其他技术基础课与专业课的桥梁，是联系机械设计类课程与制造工艺类课程的纽带，与许多课程诸如机械制图、机械工程材料、机械设计、机械制造基础等有着密切关系。学生在学习本课程之前，应具有识图和制图能力，懂得机械的一般机构原理，掌握机械制造的初步知识。因此，必须将本课程安排在机械制图、机械制造基础、机械设计等课程和教学环节之后。课程的测量技术基础部分涉及到概率的有关知识，因此工程数学也是本课程的先修课。
通过本课程的学习，可以提升学生对理论知识的综合运用能力，使学生掌握公差标准、表面粗糙度的选用原则，并能进行精度设计。将该门课程的内容融入到机械设计课程中，可让学生在设计机器零件的过程中，理论联系实际，真正理解课程的基本概念、理论、原理和方法；能够根据需要，合理地提出零件的尺寸精度、形位精度、表面粗糙度，为后续的机械制造工艺学等制造课程的学习，以及课程设计、综合实训、毕业设计打下基础。
3.课程的重点（即能力单元）以及解决方法
根据培训包要求，每个能力单元确认了一个分离的工作场合要求，包括了除语言、文字、计算能力之外的作为能力基础的知识和技能，以及职业健康和安全要求。能力单元必须和教学以及评估一致，以保证结果的一致性。本课程的能力单元包含以下部分：
（1）孔、轴尺寸精度标准及配合的选用，孔、轴公差与配合的正确标注；
（2）形位公差标准、公差带的特点以及公差原则，零件形位公差的选择、正确标注；
（3）表面粗糙度的标准、选用及标注；
（4）精度设计原则与方法在光滑极限量规、滚动轴承、键和花键、螺纹、圆柱齿轮中的具体应用；
（5）常用精密测量仪器的应用。
根据培训包要求，以上内容需在教学中利用各种教学途径加以解决，具体方法如下：
一是通过来源于工程的实例，讲清精度设计的原则；
二是多种教学手段并用，利用多媒体教学真实感强的特点，进行多彩多维的形象描述与展示，讲清形状公差带和位置公差带的形状、尺寸公差与位置公差间的关系，使学生能够正确理解形位公差与公差原则；
三是通过课内实验、开放性实验，充分激发学生的自主性、积极性，使某些重点难点问题在实际操作、科技创新的过程中得到有效解决。
4.教学内容
本课程包括理论教学、实验教学两部分，其中理论教学32学时，实验教学（包括课内基础及综合实验）16学时。另外，作为本课程的重要补充，增加一周三坐标测量仪的实训，作为开放性实验环节。
（1）基本理论及基础国标，23学时。内容包括极限与配合、形位公差、微观表面质量基本理论、相关国家标准及标准选择原则和方法，测量器具的原理与测量方法。
（2）精度设计原则与方法应用，9学时。内容包括精度设计原则与方法在光滑极限量规中的具体应用。
（3）实践部分，包含随课实验16学时、一周三坐标测量实训24课时以及毕业实训和毕业设计。
以上内容课时的分配，均与培训包的能力单元一一对应。
二、教材和教学参考资料
1.选用教材
教材是教学目标实现的主要载体， 选择优秀教材是课程教学质量的基本保证。为适应中外合作班的人才培养要求，本着“强调基础、注重能力、突出应用”的原则，根据培训包能力单元要求自编教材。在自编教材的过程中，注重理论与实践的结合，反映学科最新发展水平，采用国家最新标准，语言深入浅出、简明扼要，内容少而精，重点突出，又具有良好的系统性、完整性，而且注意了与先修课程、后续课程相关内容的.衔接。
另外，为配合教学、扩大学生的知识面，教师向学生及学校图书馆推荐了多种教学参考书籍。为了促进学生的研究性学习和自主学习，了解学科最新发展状况，教师注重在教学过程中向学生介绍与教学内容密切相关的最新国家标准。
2.配套的实验教材
培训包的教学，尤其注重实践环节，强调在工作现场解决实际问题，完成某个具体的工作任务。完备的实验教材为此提供了有力的支撑。笔者学校选择了一些综合性强、设计性强、工程背景较强的实验进行重新设计，自编《机械产品精度设计测量实训指导讲义》，由学校教材科负责印制。自编讲义将课程实验内容分为基础实验和开放式综合实验两部分，基础实验包含传统的实验教学内容，意在强化学生对基础知识的掌握；在综合实验模块中，将机械产品精度设计与技术测量的相关教学内容以及关联课程的内容结合起来，建立综合实验平台，意在培养学生综合应用知识的能力。自编讲义将理论教学与实验室装备紧密结合起来，具有很强的针对性和实用性。
三、教学方法
教学方法的多样性，是澳大利亚职业教育的一大特点，中外合作班的教学也秉承了这一特点，具体表现为以下三个方面。
1.注重职业能力培养，改革实验教学
突出能力本位，以培养学生实际测量操作能力、实验数据处理能力和对国家公差标准的实际应用能力为目标，打造实验室实习、企业岗位实习相互衔接的特色实践教学体系。通过安排学生去专业设计制造检具的企业实训、在毕业设计中进行精度设计等环节，达到学习与实际应用及开发环境的完全接轨。
2.应用现代化教学技术手段
在教学过程中，笔者对单一的讲授式教学法进行了改革和创新。在课堂教学中，较多地利用了多媒体教学设备和课件，加大了授课信息量，精简了课时，提高了教学的直观性、趣味性。这样，知识更为直观地展现在学生面前，学生更易接受。沿袭澳大利亚相对宽松的课堂环境，采用启发式、小组讨论式、演讲式、3～5分钟小测试等多种教学方式，实现教师与学生的双向互动，引导学生主动思考，培养学生的质疑精神。
3.遵循多科目融合的教学规律
本课程涉及产品的设计、制造、检测、质量控制等诸多方面。在生产实际中，机电产品能否满足功能要求，能否在保证产品质量的前提下实现低成本生产制造，这对产品零部件的精度制造起着举足轻重的作用。正确合理的精度应用是企业获得最佳技术经济效益、增强市场竞争能力的关键所在。因此，在教学内容的安排上，应注重机械类各门课程知识的融入，培养学生的实际动手能力。笔者讲授的课程还有机械制造基础和三坐标测量仪实训，因此笔者经常将这些课程相互联系起来，使学生对整个零件的设计、制造、检测过程有明确的认识和总体的把握。
四、考核评估方法
培训包对每个能力单元所需要达到的知识和技能标准都有详细的说明，对于要求提供的证据材料也逐一进行了描述。评估可以在课堂上、实验中进行，或者在实训、工作模拟等场合进行。比如教师在学生课堂讨论时进行直接观察或者借助于摄像机、照相机进行间接观察，观察学生在参与讨论、团队合作中的表现。也可将学生分组，对每组中个别学生进行面对面的交流评估，以检验其知识掌握的程度。实训中可借助具体的任务进行评估，比如让学生测量指定零件的某个几何量，并对测量结果进行表达，或者已知某个零件的具体要求，请学生提出其尺寸精度、形位精度和表面质量要求，这就是通过设置任务来检验学生的设计能力和解决实际问题的能力。还可开展学生的自我评估，采用问卷调查等方式进行评估等。总的来说，应灵活运用各种评估方法，对学生的技能、知识、解决问题的能力、价值观和态度等各个方面进行综合评估，以保证考核评估结果公正、真实、有效。
如何将中国已有的职业教育经验与澳大利亚多年来以行业为主导的职业教育特点相结合，将我国的职业教育办得更有特色，使学生更能适应职业发展需要，是一个长期而艰巨的任务，必须在不断的实践探索中积累经验，反思创新，才能实现职业教育新的突破。
（作者单位：苏州市职业大学）
篇2：微机械惯性传感器检测平台的设计与应用
微机械惯性传感器检测平台的设计与应用
摘要：一种用于微机械惯性传感器研制与开发的检测平台，介绍电容式惯性传感器微电容信号的检测原理、该系统的总体结构、各个组成部分的工作原理及自动检测方法。关键词：微机电系统（MEMS）微机械陀螺（MMG）检测
随着科学技术的发展，许多新的科学领域相继涌现，其中微米/纳米技术就是诸多领域中引人注目的一项前沿技术。20世纪90年代以来，继微米/纳米技术成功应用于大规模集成电路制作后，以集成电路工艺和微机械加工工艺为基础的各种微传感器和微机电系统（MEMS）脱颖而出，平均年增长率达到30%。微机械陀螺是其中的一个重要组成部分。目前，世界各个先进工业国家都十分重视对MMG的研究及开发，投入了大量人力物力，低精度的产品已经问世，正在向高精度发展。
1微机械振动陀螺仪的简要工作原理
陀螺系统组成见图1，它由敏感元件、驱动电路、检测电路和力反馈电路等组成。在梳状静电驱动器的差动电路上分别施加带有直流偏置但相位相反的交流电压，由于交变的静电驱动力矩的作用，质量片在平行于衬底的平面内产生绕驱动轴Z轴的简谐角振动。当在振动平面内沿垂直于检测轴的方向（X方向）有空间角速度Ω输入时，在哥氏力的作用下，检测质量片便绕检测轴（Y轴）上下振动。这种振动幅度非常小，可以由位于质量片下方、淀积在衬底上的电容极板检测，并通过电荷放大器、相敏检波电路和解调电路进行处理，得到与空间角速度成正比的电压信号。
在科研及加工过程中，一个重要的内容就是检测陀螺仪的特性，如工作状态谐振频率、带宽增益、Q值等，于是就提出了微机械惯性传感器检测平台的研制任务。根据陀螺仪的工作原理，整个仪器包括两大部分：驱动信号发生部分和表头的输出信号检测部分。驱动信号发生部分对待测的惯性传感器给予适当的驱劝信号，使传感器处于工作状态。信号检测部分要求检测出微小电容变化，经过放大、解调处理后，将模拟量转换成数字量采集到PC机中，分析输出信号，以确定惯性表的特性。
2微电容检测技术
在MMG检测技术中，利用电容传感器敏感试验质量片在哥氏力作用下的振动角位移，获取输入角速率信号。由于陀螺仪的尺寸微小，为了得到10°/h的中等精度，要求电容测量分辨率达到（0.01×10-15）～(1×10-18)法拉。因此，对于微机械加速度计和向机械陀螺仪来说，检测试验质量和基片之间的电容变化是一个关键技术。目前在MMG中采用的微电容检测方案有三种：开关电容前在MMG中采用的微电容检测方案有三种：开关电容电路、单位增益放大电路和电荷放大电路。
2.1开关电容电路
其基本原理是利用电容的充放电将未知电容变化转换为电压输出。该测量电路包括一个电荷放大器、一个采样保持电路以及控制开关的时序，如图2所示。
在测量过程中，先将未知电容（C1、C2）充电至已知电压Vref，然后让其放电。充、放电过程由一定时序控制，不断重复，使未知电容总处于动态的充放电过程。C1、C2连续地放电，电流脉冲经过电荷放大器转换为电压。再经过采样保持器，得到输出Vc。将公式ΔC=2C0・x/d0代入，可得电容检测电路的传递函数为：
Vc/x=-[2VrefC0/Cfd0]
2.2单位增益放大器电路
AD公司与U.C.Berkeley联合开发的ADXL50（5g的微机械加速度计）采用了单位增益放大电路。
图3是单位增益放大器的等效电路。图3中，Cp为分布电容，Cgs为前置级输入电容，Rgs为输入电阻。当载波频率在放大器的通频带以内时，前置级输入电阻可忽略不计。由图3可午，前置级有用信号输出为：
（Vs-Vout）jω（C0+ΔC）+(-Vs-Vout)jω（C0-ΔC）
=Voutjω(Cp+Cgs)+Vout/Rgs
∵Rgs→∞
∴Vout=(2ΔC/2C0+Cp+Cgs)Vs
分布电容Cp约为10pF，输入电容Cgs约为1～10pF，一般都大于传感器标称电容C0(1pF左右)。可以看出，它们的存在都极大地降低了电容检测灵敏度。要提高电路灵敏度，就必须消除Cp、Cgs的影响，通常采用的措施等电位屏蔽。
2.3电荷放大器电路
电荷放大器电路如图4所示。它采用具有低输入阻抗的反相输入运算放大器。其中Cp表示分布电容，Cf为标准反馈电容，Rf用来为放大器提供直流通道，保持电路正常工作。应选取Rf，使时间常数RfCf远大于载波周期，以避免输出波形畸变。但Rf过大为今后电路集成带来不便。可以使用小阻值的电阻组成T型网络，替代大阻值电阻。
若运算放大器具有足够的开环增益，反相输入端为很好的虚地，那么，两输入端点之间的电位差为零。因此，反相输入端对地的分布电容Cp和放大器的输入电容Cgs对电路测量不会造成影响。电荷放大电路相对于单位增益放大电路来说，结构要简单，不需考虑等电位屏蔽问题；只需将杂散电容的影响转化为对地的分布电容，即进行合理的对地屏蔽，就能获得较好的效果。
尽管在电荷放大电路中，可以忽略掉输入电容及反相输入端对地的分布电容，但是在检测微小电容变化时，输出还是有很大的衰。这是由放大器输入输出端分布电容Cio造成的。当载波电压频率大于1/（2πRfCf）和小于放大器的截止频率时，输出电压Vout应该表示为：
Vout=-[(C1-C2)/（Cio+Cf）]Vs=-[(2ΔC)/Cio+Cf]]Vs
3检测平台的系统构成及工作原理
该系统的工作原理如图5所示。对惯性传感器施以适当的激励信号后，传感器的动片即处于振动状态，上下极板间的电容发生周期变化，采用电荷放大器电路将该信号提取出来，经交流放大、解调后通过A/D转换变成数字量采集到微机中，观察传感器的输出响应，为下一步利用软件方法分析微机械惯性传感器的时域、频域特性打下基础。
3.1激励信号发生器
根据微机械轮式振动陀螺仪的工作原理，最多需要4路激励信号。激励信号为正弦波，每两路相位相反。为了测量陀螺仪的频率特性，需要不断改变激励信号的频率。目前不同设计的陀螺仪谐振频率在几百赫兹到10千赫兹之间，激励信号也需要在这个范围内进行调节。另外，陀螺仪的驱动力矩等于驱动信号的交流分量与直流分量的乘积，所以还要施加正或负的直流偏置，使陀螺能处于正常工作状态。交流相位和直流偏置组合见表1。
表1交流相位和直流偏置组合
直流偏置：++--交流信号：+-+-
一般的RC振荡电路生成的.正弦波频率靠改变R、C值来调节，不能连续大范围调节。所以，设计中采用数字方法合成模拟波形，其原理见图6。图6中8254为软件可编程计数器。其包含3个独立的16位计数器，计数最高频率可达8MHz，设计中输入3MHz的时钟，将2个计数器串连使用，这样可以增加频率控制范围。8254产生的方波信号作为后面并行计数器的计数脉冲输入。并行计数器由2片74LS161组成8位二进制循环计数器。74LS161计数到最大值时会自动清零，重新开始计数，其输出可作为E2PROM2817A的地址信号（即每个正弦周期内采样点数为256个）。2817A的数据读取时间为150ns。设计电路时将它的片选和读信号均设为有效，以提高数据读取速度。D/A转换采用DAC-08电流输出型D/A转换器。电路输出时间85ns，放大器采用高速高精度运放OP-37，同理，D/A转换器的片选和转换开始信号总为有效，其输出跟随输入变化，提高转换速度。实验结果表明，此信号发生器完全可以生成10kHz以内可调频的正弦波。而且使用可编程计数器8254，输出正弦波的频率可以用软件方法调节。如果想输出非正弦波形，只要修改E2PROM的数据，就可以输出任意形状的周期波形。
3.2低通跟踪滤波器
数字信号发生器具有控制灵活的优点，但是输出信号不够平滑，其中会有台阶波。在对信号要求比较高的场合，还需要进行滤波。本设计中信号的频率变化范围很大：几百赫兹到10千赫兹。为了进一步提高信号质量，采用AD633模拟乘法器构成低通跟踪滤波器，其原理如图7。
通带的截止频率是由电压Ec控制的，输出是OUTPUTA，截止频率：
fc=Ec/[(20V)πRC]
OUTPUTB处是乘法器的直接输出端，截止频率与RC滤波器相同：
f1=1/(2πRC)
这种滤波器结构简单，没有开关电容，噪声小，一般采用数模转换器控制Ec，控制通带频率也比较容易。
3.3交流放大器
微机械惯性传感器在施加激励信号后，即处于振动状态。传感器有差动微电容量变化C0+ΔC和C0-ΔC。采用电荷放大器电路提取出ΔC，此电压信号仍然很弹，需要进一步放大处理，于是采用图8所示的交流放大器。
交流放大器由4个放大倍数为-1、-2、-5、-10的运算放大器级联组成，进一步放大被测信号，同时调整幅值以便适应解调器的输入。图8中的开关选用ADG211模拟开关，通过控制模拟开关的开合，可以任意选择某级或某几级放大器参加工作，实现对放大倍数正负1、2、5、10、20、50、100的整倍数调整。例如，将模拟开关S0、S2、S8、S13闭合，其他开关全部打开，交流放大器的总放大器数即为：（-1）×（-2）×（-10）=-20。
3.4数据采集系统
使用计算机总线，与外设之间必须有接口。本系统采用双端口RAM作为数据缓存。先将信号采样并存储其中，然后成组地向主机传送，从而有效地发挥了主、从、资源的效率，且设计也相对简单。
3.4.1系统工作原理
系统基本组成原理如图9。主要有双端口RAM、逻辑控制模块、A/D转换器组、计算机接口。机通过接口启动逻辑控制模块后，CPU资源向其他请求开放，逻辑控制模块发控制信号启动A/D转换器并进行采样，并将转换结果存入双端口RAM。当RAM中的数据达到一定数量时，逻辑控制模块向计算机发出中断请求。主机接到请求后进入中断服务程序，向逻辑控制模块发出命令，决定是否继续采样，并将RAM内的数据读入内存。
3.4.2硬件设计
本设计使用Cypress公司的CY7C136（2k×8bit）双端口RAM。其两个端口都有独立的控制信号、片选CE、输出允许OE和读写控制R/W。这组控制信号使得两个端口可以像独立的存储器一样使用。使用这种器件要注意当两个端口访问同一个单元时，有可能导致数据读出结果不正确。解决这个问题的方法有两个：一种是监测busy信号输出，当检测到busy信号有效，就使访问周期拉长，这是从硬件上解决；另一种方法是软件上保证两个端口不同时访问一个单元，即将双端口RAM进行分块。本系统采用后者，将busy信号输出通过上拉电阻接到电源正极。
在系统中，逻辑控制模块的作用非同小可，是控制采样、存储、与计算机接口的核心。本系统为方便对采样速率等参数进行设置，在该模块中采用了MCS-51单片机。这样可以通过编程设定采样速率。
与主机的信息交换包括：
（1）接收主机控制信号，以决定是否开始采样；
（2）在存储区满后，向主机发中断请求。
本系统使用AT89C51的地址总线来选通RAM的存储单元，对其进行写操作，将采样结果存入相应的单元。
3.4.3软件设计
系统软件包括主机程序和逻辑控制模块中89C51程序。软件的关键是单片机控制A/D转换器和存储器部分，软件流程见图10。
至于系统的采样速率，一般通过调用定时中断来实现。
微机械惯性通用检测系统针对性强（专用于微机械陀螺仪和加速度计），可实现敏感元件的自动测试，自动扫频测出传感器的谐振频率、Q值等，并且还可以在一定程度上实现硬件功能再调整，在实际检测中取得了较好的效果。
篇3：双电容接口式微机械陀螺的信号检测方法
双电容接口式微机械陀螺的信号检测方法
在研究双电容接口式微机械陀螺结构与分析传统差分电容检测方法对其驱动力的影响的基础上,提出了一种适合于该陀螺的新型信号检测方法,此方法具有两个显著特点:第一,能够使公共电容极板偏置到零电压,消除其对驱动力的影响,进而提高微机械陀螺的.系统灵敏度;第二,能够消除直流电压的不匹配以及失调电压对输出信号的影响.最后,通过HSPICE软件仿真验证了该方法的可行性.
作 者：莫冰 刘晓为 谭晓昀 尹亮 丁学伟 汤佳郁 MO Bing LIU Xiao-wei TAN Xiao-yun YIN Liang DING Xue-wei TANG Jia-yu 作者单位：哈尔滨工业大学MEMS中心,哈尔滨,150001 刊 名：传感技术学报 ISTIC PKU英文刊名：CHINESE JOURNAL OF SENSORS AND ACTUATORS 年，卷(期)： 19(5) 分类号：V2 关键词：微机械陀螺 驱动力 双电容接口 信号检测篇4：电厂机械小径管座角焊缝超声波检测方法
电厂机械小径管座角焊缝超声波检测方法
摘要：通过在发电厂的在役超声波检测的经验积累，并根据对比试验，总结出一些非全焊透小口径管座角焊缝超声波检测的方法。
关键词：小口径;焊缝;超声波检测;试块;集箱
1.小径管座角焊缝超声波检测的技术要求
在焊缝产生的各种缺陷中，面积型缺陷的应力集中程度要远大于体积型缺陷。因此要首先将裂纹、未焊透、未熔合等危险性的面积型缺陷检出并及时消除。这些面积型缺陷利用超声波探伤时灵敏度比较高。角焊缝超声波探伤技术的要求是所采用的工艺能使超声波主声束扫查到整个管座角焊缝截面，并能明显区分缺陷波与结构波，同时要求操作简便，易于现场使用。
2.小径接管座角焊缝超声波检测探头的选用分析
单纯采用小径管斜探头从接管座一侧对角焊缝进行检测， 存在部分漏检区;单纯采用普通斜探头从集箱一侧对角焊缝进行检测也无法实现。在本次试验中，选用小角度纵波探头和小径管横波斜探头对小径接管座角焊缝进行综合检测。
由于受到集箱结构影响，超声波检测只能在管座侧以接管为检验面进行单侧扫查，依据DL/T 820— 《管道焊接接头超声波检验技术规程》规定，管壁厚度为 8～14 mm， 推荐折 射 角 为 63°～70°(对应的K值分别为2和2.7)， 选取实测 K 值为 2.7， 晶片尺寸准 6 mm，频率5 MHz， 探头前沿为 5 mm 的斜探头进行检测。 仪器选择以色列生产的 ISONIC ，由于该仪器具有 B 扫描功能，对于显示缺陷能够进行 B 扫描成像分析，便于缺陷记录和分析，选用甘油为耦合剂，在小直径管焊接接头超声波检验专用试块DL-1上制作准1 mm孔 的'DAC 曲线。
3.对比试块的设计制作
3.1小角度纵波对比试块的制作要求和设计指标
分别选取一定曲面、壁厚的材料模拟集箱管材，并在轴向及周向管座开孔部位制作 1 mm 和 2 mm深的切割槽模拟缺陷， 在对比试块中间不同深度做!1 mm×6 mm 横孔进行灵敏度比较试验。
3.2小径管与横波斜探头对比试块制作要求和设计指标
用对比试块的切割槽模拟不同深度的未焊透缺陷。该试块分别切有 1 mm、1.6 mm、2 mm、3 mm、4mm、6 mm、8mm 深的水平线切割槽， 用以模拟管座。
侧未焊透缺陷; 在 1.6 mm 线切割槽后集箱侧焊缝熔合线位置分别切有 1 mm、2 mm、3 mm、4 mm、6 mm深的切割槽， 模拟不同深度集箱侧坡口未熔合缺陷。
篇5：微机械惯性传感器检测平台的设计与应用
微机械惯性传感器检测平台的设计与应用
摘要：一种用于微机械惯性传感器研制与开发的检测平台，介绍电容式惯性传感器微电容信号的检测原理、该系统的总体结构、各个组成部分的工作原理及自动检测方法。关键词：微机电系统（MEMS） 微机械陀螺（MMG） 检测
随着科学技术的发展，许多新的科学领域相继涌现，其中微米/纳米技术就是诸多领域中引人注目的一项前沿技术。20世纪90年代以来，继微米/纳米技术成功应用于大规模集成电路制作后，以集成电路工艺和微机械加工工艺为基础的各种微传感器和微机电系统（MEMS）脱颖而出，平均年增长率达到30%。微机械陀螺是其中的一个重要组成部分。目前，世界各个先进工业国家都十分重视对MMG的研究及开发，投入了大量人力物力，低精度的产品已经问世，正在向高精度发展。
1 微机械振动陀螺仪的简要工作原理
陀螺系统组成见图1，它由敏感元件、驱动电路、检测电路和力反馈电路等组成。在梳状静电驱动器的差动电路上分别施加带有直流偏置但相位相反的交流电压，由于交变的静电驱动力矩的作用，质量片在平行于衬底的平面内产生绕驱动轴Z轴的简谐角振动。当在振动平面内沿垂直于检测轴的方向（X方向）有空间角速度Ω输入时，在哥氏力的作用下，检测质量片便绕检测轴（Y轴）上下振动。这种振动幅度非常小，可以由位于质量片下方、淀积在衬底上的电容极板检测，并通过电荷放大器、相敏检波电路和解调电路进行处理，得到与空间角速度成正比的电压信号。
在科研及加工过程中，一个重要的内容就是检测陀螺仪的`特性，如工作状态谐振频率、带宽增益、Q值等，于是就提出了微机械惯性传感器检测平台的研制任务。根据陀螺仪的工作原理，整个仪器包括两大部分：驱动信号发生部分和表头的输出信号检测部分。驱动信号发生部分对待测的惯性传感器给予适当的驱劝信号，使传感器处于工作状态。信号检测部分要求检测出微小电容变化，经过放大、解调处理后，将模拟量转换成数字量采集到PC机中，分析输出信号，以确定惯性表的特性。
2 微电容检测技术
在MMG检测技术中，利用电容传感器敏感试验质量片在哥氏力作用下的振动角位移，获取输入角速率信号。由于陀螺仪的尺寸微小，为了得到10°/h的中等精度，要求电容测量分辨率达到（0.01×10 -15）～(1×10 -18)法拉。因此，对于微机械加速度计和向机械陀螺仪来说，检测试验质量和基片之间的电容变化是一个关键技术。目前在MMG中采用的微电容检测方案有三种：开关电容前在MMG中采用的微电容检测方案有三种：开关电容电路、单位增益放大电路和电荷放大电路。
2.1 开关电容电路
其基本原理是利用电容的充放电将未知电容变化转换为电压输出。该测量电路包括一个电荷放大器、一个采样保持电路以及控制开关的时序，如图2所示。
在测量过程中，先将未知电容（C1、C2）充电至已知电压Vref，然后让其放电。充、放电过程由一定时序控制，不断重复，使未知电容总处于动态的充放电过程。C1、C2连续地放电，电流脉冲经过电荷放大器转换为电压。再经过采样保持器，得到输出Vc。将公式ΔC=2C0・x/d0代入，可得电容检测电路的传递函数为：
Vc/x=-[2VrefC0/Cfd0]
2.2 单位增益放大器电路
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