1、測試技術(shù)課程教學(xué)大綱適用專業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化課程類型 專業(yè)基礎(chǔ)課程 學(xué) 時 數(shù) 32 學(xué) 分 數(shù) 1.5 一、編寫說明（一） 本課程的性質(zhì)、地位和教學(xué)目的本課程是面向機(jī)械制造及自動化專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，具有很強(qiáng)的工程實(shí)踐性。該課程以機(jī)械工程中常見機(jī)械量的電測法為出發(fā)點(diǎn)，研究測試技術(shù)基礎(chǔ)理論及信號變換、測量、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法的技術(shù)基礎(chǔ)課，其目的和任務(wù)是使學(xué)生掌握測試系統(tǒng)的設(shè)計和分析方法，能夠根據(jù)工程需要選用合適的傳感器，并能夠?qū)y試系統(tǒng)的性能進(jìn)行分析，對測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，培養(yǎng)學(xué)生具有測試系統(tǒng)的機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、計算機(jī)方面的總體設(shè)計能力，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會選擇與運(yùn)用合適的測試方法的

2、能力，培養(yǎng)學(xué)生從事科學(xué)研究的初步能力。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)能達(dá)到較正確地選用測試裝置并初步掌握進(jìn)行動態(tài)測試所需要的基本知識和技能，為今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)、研究和處理機(jī)械工程技術(shù)問題打下基礎(chǔ)。（二） 大綱制定的依據(jù)本課程教學(xué)大綱是根據(jù)我校2007本科人才培養(yǎng)方案中機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)本科生培養(yǎng)目標(biāo)與教學(xué)計劃要求，結(jié)合本課程的性質(zhì)、教學(xué)的基本任務(wù)和基本要求編寫的。能體現(xiàn)人才培養(yǎng)方案的要求，確保人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。（三） 大綱內(nèi)容選編原則1.本大綱突出機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)本科人才培養(yǎng)特色，體現(xiàn)“以就業(yè)為導(dǎo)向，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合”的辦學(xué)特色，著眼于技能型、應(yīng)用型人才培養(yǎng)。2. 本大綱以學(xué)以致用為原則

3、。在構(gòu)建課程教學(xué)內(nèi)容體系時，體現(xiàn)“以服務(wù)為宗旨，以社會需要為目標(biāo)”的指導(dǎo)思想，以工程實(shí)用性所需知識為原則，兼顧人才的后續(xù)培養(yǎng)與發(fā)展。3. 本大綱體現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生動手能力和創(chuàng)新。根據(jù)本專業(yè)對人才培養(yǎng)的工程性要求，在內(nèi)容安排、理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的要求等方面，體現(xiàn)與工程實(shí)踐相結(jié)合的特點(diǎn)。（四）實(shí)踐環(huán)節(jié)1.實(shí)驗(yàn)（1）名稱：信號頻譜分析實(shí)驗(yàn)（2）主要內(nèi)容與要求：建立信號時域頻域和頻譜分析的概念，了解頻譜分析軟件的原理及應(yīng)用，掌握幅頻、相頻特性曲線、波特圖及奈魁斯特圖的繪制方法和作用。（3）學(xué)時分配：2學(xué)時2.實(shí)驗(yàn)（1）名稱：懸臂梁固有頻率測試實(shí)驗(yàn)（2）主要內(nèi)容與要求：建立信號固有頻率的概念，了解固有頻率的理

4、論含義及工程意義，掌握測試振動信號所用儀器設(shè)備的操作方法，掌握傳感器的安裝使用方法。（3）學(xué)時分配：2學(xué)時（五）教學(xué)時數(shù)分配表章節(jié)序號 教 學(xué) 學(xué) 時 環(huán) 節(jié) 教學(xué)內(nèi)容講 授討 論見習(xí)實(shí) 驗(yàn)其 它小計一緒論22二測試的基礎(chǔ)知識22三信號分析基礎(chǔ)224四測試系統(tǒng)的特性44五傳感器技術(shù)66六信號的調(diào)理、處理和記錄22七信號處理初步2八常見機(jī)械工程量的測試628九計算機(jī)輔助測試及虛擬儀器22總 計28432（六）考核方法與要求1.平時成績與期終成績：平時成績占20%，包括出勤、課堂提問、討論等；期終成績占60%。2.試卷成績與實(shí)踐成績：試卷成績占60%，實(shí)踐成績占20%（實(shí)驗(yàn)報告10%，實(shí)驗(yàn)過程考核

5、10%）。3.綜合考核成績的計算：平時成績20%+實(shí)踐成績占20%+試卷成績占60%=100%（七）教材與主要參考書按使用的重要性程度、順序排列，并注明：1.教材：黃長藝等，機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)，機(jī)械工程出版社，20062.主要參考書：盧文祥等，工程測試與信息處理，華中科大出版社，2005李曉瑩等，傳感器與測試技術(shù)，高等教育出版社，2004Thomas G.Bechwith, MECHANICAL MEASUREMENTS, Addison-Wesley Publishing Company, 1993二、教學(xué)內(nèi)容綱要第一章 緒論一、教學(xué)目標(biāo)： 了解測試技術(shù)的含義及作用；測試技術(shù)的發(fā)展概況；掌

6、握測試系統(tǒng)的組成及各環(huán)節(jié)的作用；掌握動態(tài)測試的含義；了解本課程的特點(diǎn)、學(xué)習(xí)要求和主要內(nèi)容。二、教學(xué)內(nèi)容： 第一節(jié) 本課程任務(wù)、性質(zhì)和研究內(nèi)容一、測試技術(shù)的含義及發(fā)展、測試系統(tǒng)組成。二、動態(tài)測試含義及應(yīng)用意義。三、本課程學(xué)習(xí)要求。四、本課程學(xué)習(xí)主要內(nèi)容。第二節(jié) 測試技術(shù)的發(fā)展動態(tài)及其工程應(yīng)用一、測試技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r二、傳感器技術(shù)的前沿知識三、測試技術(shù)的應(yīng)用第二章 測試的基礎(chǔ)知識一、教學(xué)目標(biāo)： 了解測試的基本概念、測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及組成，掌握測量不確定度的概念及其線性回歸方法在數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用。二、教學(xué)內(nèi)容： 第一節(jié) 測試的基本概念一、測量、計量、測試。二、測試方法的分類，測試系統(tǒng)的組成。第二節(jié)

7、測量誤差及其不確定度一、測量誤差的分類。二、測量不確定度及其評定方法。第三節(jié)測量數(shù)據(jù)處理一、測量數(shù)據(jù)的的表述方法。二、一元線性回歸的方法及應(yīng)用第三章 信號分析基礎(chǔ)一、教學(xué)目標(biāo)掌握信號的含義、信號的分類、信號的時域描述及其頻譜的概念、周期信號的頻域描述傅立葉級數(shù)和離散頻譜、瞬態(tài)非周期信號的頻域描述傅立葉變換和連續(xù)頻譜、傅立葉變換的性質(zhì)及典型信號的頻譜；理解隨機(jī)信號的特性及分析方法；學(xué)會信號的頻譜分析實(shí)驗(yàn)方法。二、教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)信號的分類與描述一、信號的含義及研究意義二、信號的分類及應(yīng)用三、信號的描述方法第二節(jié) 周期信號與離散頻譜一、傅立葉級數(shù)與周期信號的分解二、周期信號頻域描述三、離散頻譜的特性

8、第三節(jié) 非周期信號與連續(xù)頻譜一、傅立葉變換與非周期信號頻域描述二、傅立葉變換的基本性質(zhì)三、典型非周期信號的頻譜第四節(jié) 隨機(jī)信號一、隨即信號的含義二、隨機(jī)信號的特性及分析方法三、隨機(jī)信號的強(qiáng)度指標(biāo)四、隨機(jī)信號的概率密度函數(shù)、相關(guān)函數(shù)；功率譜密度函數(shù)第四章 測試系統(tǒng)的特性一、教學(xué)目標(biāo)理解測試系統(tǒng)的構(gòu)成及其基本要求；掌握測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性與動態(tài)特性的含義和評價方法；掌握測試系統(tǒng)的傳遞函數(shù)與頻率響應(yīng)函數(shù)的定義及一、二階系統(tǒng)對典型輸入的響應(yīng)；了解理想的頻率響應(yīng)函數(shù)不失真測試條件；了解測試裝置的動態(tài)特性的測定及負(fù)載效應(yīng)。二、教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)測試系統(tǒng)與線性系統(tǒng)一、測試系統(tǒng)的基本要求二、線性系統(tǒng)及其主要特性三、

9、測試系統(tǒng)的傳輸特性第二節(jié)測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性一、靜態(tài)特性指標(biāo)二、靜態(tài)特性參數(shù)的標(biāo)定方法第三節(jié)測試系統(tǒng)的動態(tài)特性一、動態(tài)特性的數(shù)學(xué)描述傳遞函數(shù)、頻率響應(yīng)函數(shù)、脈沖響應(yīng)函數(shù)二、測試系統(tǒng)動態(tài)特性參數(shù)的標(biāo)定方法三、測試裝置對任意輸入的響應(yīng)四、測試裝置動態(tài)特性的測定方法第四節(jié)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)不失真測試的條件及負(fù)載效應(yīng)一、實(shí)現(xiàn)不失真測試的條件及意義二、負(fù)載效應(yīng)的含義三、減輕負(fù)載效應(yīng)的措施第五章 傳感器技術(shù)一、教學(xué)目標(biāo)掌握傳感器的定義、理解傳感器的分類方法和要求，理解彈性敏感元件的基本特性及結(jié)構(gòu)性能；了解傳感器的應(yīng)用及發(fā)展趨勢。理解電阻應(yīng)變式傳感器的工作原理及其性能特點(diǎn)，掌握測量電路及溫度補(bǔ)償方法，理解電阻應(yīng)變片的布

10、置及接橋方式，了解其常用結(jié)構(gòu)形式及應(yīng)用；理解自感式、差動變壓器式、渦流式傳感器的工作原理，掌握其性能特點(diǎn)及測量電路，了解其應(yīng)用；理解各種形式電容式傳感器的工作原理，掌握其性能特點(diǎn)，了解其應(yīng)用；了解壓電式傳感器的工作原理及常用壓電材料，掌握其性能特點(diǎn)，理解其轉(zhuǎn)換電路；理解磁敏式傳感器的工作原理，轉(zhuǎn)換電路，掌握其性能性點(diǎn)，了解其應(yīng)用；掌握光電器件的原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及基本特性，了解光電傳感器的典型應(yīng)用；了解熱電式傳感器的種類，掌握熱電偶式傳感器的原理、結(jié)構(gòu)、特性及測量電路，了解新型熱電式傳感器等發(fā)展趨勢；理解四種數(shù)字式傳感器的的原理、結(jié)構(gòu)、特性及測量電路，了解其典型應(yīng)用。二、教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)傳感器概述一

11、、傳感器的基本概念：定義、組成及分類；常用技術(shù)性能指標(biāo)二、彈性敏感元件：基本特性；材料及其結(jié)構(gòu)型式三、傳感器的應(yīng)用及發(fā)展趨勢第二節(jié)電阻應(yīng)變式傳感器一、工作原理、特性、結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)二、測量電路及溫度補(bǔ)償三、電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用力、壓力等機(jī)械量的測量第三節(jié) 電感式傳感器一、自感式電感傳感器：工作原理、特性、結(jié)構(gòu)形式、測量電路二、互感式傳感器：工作原理、特性、結(jié)構(gòu)形式、測量電路三、電渦流式傳感器：工作原理、特性、結(jié)構(gòu)形式、測量電路四、電感式傳感器的應(yīng)用位移、加速度等測量應(yīng)用第四節(jié) 電容式傳感器一、工作原理與特性二、測量電路三、電容式傳感器的應(yīng)用第五節(jié) 壓電式傳感器一、壓電效應(yīng)及壓電材料二、測量電

12、路：等效電路及測量電路（電壓、電荷放大器）三、壓電式傳感器的應(yīng)用加速度等測量應(yīng)用第六節(jié) 磁敏式傳感器一、霍爾傳感器：原理、特性、材料及結(jié)構(gòu)形式、轉(zhuǎn)換電路及溫度誤差補(bǔ)償、應(yīng)用二、磁敏電阻：原理、結(jié)構(gòu)與特性、應(yīng)用三、磁敏二極管和磁敏三極管：原理、結(jié)構(gòu)與特性、應(yīng)用第七節(jié)光電式傳感器一、光電效應(yīng)二、光電管及光電倍增管：原理、結(jié)構(gòu)及特性三、光敏電阻：原理、結(jié)構(gòu)及特性四、光電池：原理、結(jié)構(gòu)及特性五、光敏二極管和光敏三極管：原理、結(jié)構(gòu)及特性六、光電式傳感器及其應(yīng)用第八節(jié) 熱電式傳感器一、概述：測溫方法、熱電式傳感器的分類二、熱電阻：原理、特性三、熱電偶：原理、結(jié)構(gòu)、性能；熱電勢的測量電路及冷端溫度補(bǔ)償四、新

13、型熱電式傳感器：PN結(jié)溫度傳感器、壓電型溫度傳感器、磁熱敏傳感器第九節(jié) 數(shù)字式傳感器一、光柵數(shù)字傳感器：原理、結(jié)構(gòu)、特性、辨向與細(xì)分電路、應(yīng)用二、感應(yīng)同步器：原理、結(jié)構(gòu)、特性、處理電路、應(yīng)用三、光電編碼器：原理、結(jié)構(gòu)、特性、應(yīng)用四、容柵傳感器：原理、結(jié)構(gòu)、特性、測量電路、應(yīng)用第十節(jié) 其它類型傳感器技術(shù)一、微型傳感器原理及應(yīng)用二、智能式傳感器原理及應(yīng)用三、紅外傳感器原理及應(yīng)用四、氣體傳感器原理及應(yīng)用五、濕度傳感器原理及應(yīng)用微波傳感器原理及應(yīng)用六、超導(dǎo)傳感器原理及應(yīng)用七、生物傳感器原理及應(yīng)用八、機(jī)器人傳感器原理及應(yīng)用第十一節(jié) 傳感器選用原則一、傳感器選用考慮的因素二、傳感器選用的原則第六章 信號的

14、調(diào)理、處理和記錄一、教學(xué)目標(biāo)掌握電橋電路特性及應(yīng)用；了解調(diào)制與解調(diào)的作用、類型、工作原理及特點(diǎn)；了解濾波器，理想濾波器及實(shí)際濾波器的特性；掌握記錄儀器的作用、類型、特性及使用范圍；了解顯示記錄儀器主要介紹動圈式磁電指示機(jī)構(gòu)、光線示波器、伺服式函數(shù)記錄儀、采用陰極射線管的信號記錄裝置和數(shù)字式波形存儲記錄儀的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。了解隱式記錄儀器、介紹磁帶記錄儀的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和記錄方式。二、教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 電橋一、電橋電路類型二、電橋電路特性三、電橋電路應(yīng)用方法第二節(jié) 調(diào)制與解調(diào)一、調(diào)制與解調(diào)的含義二、調(diào)制與解調(diào)的作用、類型、工作原理及特點(diǎn)第三節(jié) 濾波器一、濾波器的含義及類型二、理想濾波器及實(shí)

15、際濾波器的特性第四節(jié) 信號的指示和記錄裝置一、動圈式磁電指示機(jī)構(gòu)的原理及應(yīng)用二、光線示波器、伺服式函數(shù)記錄儀的原理及應(yīng)用三、陰極射線管的信號記錄裝置和數(shù)字式波形存儲記錄儀的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)四、磁帶記錄儀的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和記錄方式第七章 信號處理初步一、教學(xué)目標(biāo)了解信號處理的作用；了解數(shù)字信號處理的步驟；掌握信號數(shù)字化過程出現(xiàn)的問題及解決辦法；掌握信號的相關(guān)分析、功率譜分析的實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用。二、教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 數(shù)字信號處理的基本步驟一、信號數(shù)字化的含義及應(yīng)用意義二、數(shù)字信號處理的基本步驟第二節(jié) 信號數(shù)字化出現(xiàn)的問題一、信號數(shù)字化出現(xiàn)的問題二、時域采樣和混疊的含義三、采樣定理的內(nèi)容四、信號量化和

16、量化誤差的含義五、信號截斷、泄漏和窗函數(shù)的含義六、頻域采樣、時域周期延拓和柵欄效應(yīng)的含義七、頻率分辨力和整周期截斷的含義八、常用窗函數(shù)的類型及特點(diǎn)第三節(jié) 相關(guān)分析及其應(yīng)用一、兩隨機(jī)變量的相關(guān)系數(shù)含義二、信號的自相關(guān)函數(shù)含義及意義三、信號的互相關(guān)函數(shù)含義及意義第四節(jié) 功率譜分析及其應(yīng)用一、自功率譜密度函數(shù)的含義及應(yīng)用二、互功率譜密度函數(shù)的含義及應(yīng)用第八章 常見機(jī)械工程量的測試一、教學(xué)目標(biāo)掌握位移、速度、振動、力和壓力、流體參量、噪聲等機(jī)械量的測試要求及測試方法，了解需要采用的儀器，學(xué)會組成測試系統(tǒng)解決工程實(shí)際問題。二、教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 位移的測量一、常用位移傳感器的類型和要求二、位移測量應(yīng)用實(shí)例第

17、二節(jié) 振動測量一、振動的概述二、單自由度系統(tǒng)的受迫振動的理論三、振動的激勵及激振器四、振動測量方法及測振傳感器五、振動的分析方法與儀器六、機(jī)械系統(tǒng)振動的參數(shù)估計七、測振裝置的校準(zhǔn)第三節(jié) 應(yīng)變與應(yīng)力的測量一、應(yīng)變應(yīng)力的測量方法二、力的測量方法三、扭矩的測量方法第四節(jié) 流體參量的測量一、流體壓力的測量方法二、流體流量測量方法第五節(jié) 噪聲測量一、噪聲概述二、噪聲評價指標(biāo)三、噪聲的測量方法第六節(jié) 溫度的測量一、溫度概述二、溫標(biāo)的復(fù)制三、溫度的測量方法第九章 計算機(jī)輔助測試及虛擬儀器一、教學(xué)目標(biāo)了解計算機(jī)輔助測試的含義；了解應(yīng)用微處理機(jī)、單片機(jī)和個人計算機(jī)的智能化測試方法和儀器；了解虛擬儀器的含義及發(fā)展?fàn)顩r。二、教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 計算機(jī)的模擬信號輸入和輸出子系統(tǒng)一、概述二、多路模擬開關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換器、采樣保持電路和D/A