测试技术基础课程教学大纲英文名称：FundamentalsofTest&MeasurementTechnology课程编号：64103211学时数：40其中实验学时数：12学分数：2.5适用专业：机械设计制造及其自动化，过程装备与控制工程一、课程的性质、目的和任务测试技术基础是机械设计制造及其自动化专业和过程装备与控制工程专业的学科基础必修课。通过本课程的学习，培养学生能合理地选用测试装置并初步掌握进行动态测试所需的基本知识和技能，为学生进一步学习、研究和处理工程技术问题打下基础。学生在学完本课程后应具有下列几方面的知识：1、掌握信号的时域和频域的描述方法，建立明确的信号的频谱结构的概念；掌握频谱分析和相关分析的基本原理和方法，掌握数字信号分析中的一些基本概念。2、掌握测试装置基本特性的评价方法和不失真测试条件，并能正确地运用于测试装置的分析和选择。掌握一阶、二阶线性系统动态特性及其测定方法，3、了解常用传感器、信号调理电路和记录仪器的工作原理和性能，并能较合理地选用54、对动态测试工作的基本问题有一个比较完整的概念，并能初步运用于工程中某些参量的测试。二、课程教学内容的基本要求、重点和难点掌握测试技术基础知识、熟练掌握频谱分析和测试系统特性分析、信号调理与处理分析，测试装置不失真测试条件和常用传感器。了解测试技术的本质、解决实际问题的基本思想和方法。初步具备应用测试技术解决本专业的一般应用问题的能力。绪言了解测试过程和测试系统的组成和发展第1章信号及其描述1.1信号的分类与描述掌握信号的时域描述和频域描述1.2周期信号与离散频谱掌握傅里叶级数的三角函数展开式和复指数函数展开式1.3瞬变非周期信号与连续频谱掌握傅里叶变换的主要性质和几种典型信号的频谱第2章测试装置的基本特性2.1概述1
1 测试技术基础课程教学大纲 英文名称： Fundamentals of Test & Measurement Technology 课程编号：64103211 学时数：40 其中实验学时数：12 学分数：2.5 适用专业：机械设计制造及其自动化，过程装备与控制工程 一、课程的性质、目的和任务 测试技术基础是机械设计制造及其自动化专业和过程装备与控制工程专业的学科基础 必修课。通过本课程的学习，培养学生能合理地选用测试装置并初步掌握进行动态测试所 需的基本知识和技能，为学生进一步学习、研究和处理工程技术问题打下基础。 学生在学完本课程后应具有下列几方面的知识： 1、掌握信号的时域和频域的描述方法，建立明确的信号的频谱结构的概念；掌握频谱 分析和相关分析的基本原理和方法，掌握数字信号分析中的一些基本概念。 2、掌握测试装置基本特性的评价方法和不失真测试条件，并能正确地运用于测试装置 的分析和选择。掌握一阶、二阶线性系统动态特性及其测定方法。 3、了解常用传感器、信号调理电路和记录仪器的工作原理和性能，并能较合理地选用。 4、对动态测试工作的基本问题有一个比较完整的概念，并能初步运用于工程中某些参 量的测试。 二、课程教学内容的基本要求、重点和难点 掌握测试技术基础知识、熟练掌握频谱分析和测试系统特性分析、信号调理与处理分 析，测试装置不失真测试条件和常用传感器。 了解测试技术的本质、解决实际问题的基本思想和方法。 初步具备应用测试技术解决本专业的一般应用问题的能力。 绪言 了解测试过程和测试系统的组成和发展 第 1 章 信号及其描述 1.1 信号的分类与描述 掌握信号的时域描述和频域描述 1.2 周期信号与离散频谱 掌握傅里叶级数的三角函数展开式和复指数函数展开式 1.3 瞬变非周期信号与连续频谱 掌握傅里叶变换的主要性质和几种典型信号的频谱 第 2 章 测试装置的基本特性 2.1 概述
了解测试装置的基本要求、线性系统及其主要性质和测试装置的特性2.2测试装置的静态特性掌握测试装置的线性度、灵敏度、鉴别力、分辨力回程误差、稳定度和漂移2.3测试装置动态特性的数学描述掌握测试装置的传递函数、频率响应函数、脉冲响应函数和一阶、二阶系统的特性2.4测试装置对任意输入的响应掌握系统对任意输入的响应和系统对单位阶跃输入的响应实现不失真测试的条件2.5掌握测试装置不失真测试的条件第3章常用传感器与敏感元件3.1传感器的分类了解传感器的分类3.2机械式传感器掌握机械式传感器的工作原理及特点电阻式传感器3.3掌握变阻器式传感器和电阻应变式传感器的工作原理及特点3.4电感式传感器与敏感元件掌握自感型和互感型传感器的工作原理及特点3.5压电式传感器掌握压电式传感器的工作原理、特点及应用3.6常用温度、压力、流量传感器掌握常用温度、压力、流量传感器的工作原理、特点及应用第4章信号的调理与记录4.1电桥掌握直流电桥和交流电桥4.2信号的调制与解调掌握调幅及其解调滤波器4.3掌握实际RC调谐式滤波器基本参数和基本特性第5章信号处理初步5.1数字信号处理的基本步骤了解数字信号处理的基本步骤5.2信号数字化出现的问题掌握信号数字化出现的问题5.37相关分析及其应用掌握相关系数、信号的自相关函数和互相关函数注：第3章教学内容根据机械专业和过程装备专业的特点，教学过程中可以调整该章节重点，其它章节内容按本大纲要求执行。2
2 了解测试装置的基本要求、线性系统及其主要性质和测试装置的特性 2.2 测试装置的静态特性 掌握测试装置的线性度、灵敏度、鉴别力阈、分辨力回程误差、稳定度和漂移 2.3 测试装置动态特性的数学描述 掌握测试装置的传递函数、频率响应函数、脉冲响应函数和一阶、二阶系统的 特性 2.4 测试装置对任意输入的响应 掌握系统对任意输入的响应和系统对单位阶跃输入的响应 2.5 实现不失真测试的条件 掌握测试装置不失真测试的条件 第 3 章 常用传感器与敏感元件 3.1 传感器的分类 了解传感器的分类 3.2 机械式传感器 掌握机械式传感器的工作原理及特点 3.3 电阻式传感器 掌握变阻器式传感器和电阻应变式传感器的工作原理及特点 3.4 电感式传感器与敏感元件 掌握自感型和互感型传感器的工作原理及特点 3.5 压电式传感器 掌握压电式传感器的工作原理、特点及应用 3.6 常用温度、压力、流量传感器 掌握常用温度、压力、流量传感器的工作原理、特点及应用 第 4 章 信号的调理与记录 4.1 电桥 掌握直流电桥和交流电桥 4.2 信号的调制与解调 掌握调幅及其解调 4.3 滤波器 掌握实际 RC 调谐式滤波器基本参数和基本特性 第 5 章 信号处理初步 5.1 数字信号处理的基本步骤 了解数字信号处理的基本步骤 5.2 信号数字化出现的问题 掌握信号数字化出现的问题 5.3 相关分析及其应用 掌握相关系数、信号的自相关函数和互相关函数 注：第 3 章教学内容根据机械专业和过程装备专业的特点，教学过程中可以调整该章 节重点，其它章节内容按本大纲要求执行
三、教学方式及学时分配序主要教学方式学时分配主要内容辅导答疑比例号1绪论讲授22: 1讲授62: 12第1章信号及其描述第2章测试装置的基本特性讲授62: 134讲授62:1第3章常用的传感器与敏感元件讲授42: 15第4章信号的调理与记录讲授2: 16第5章信号处理初步4学序号实验名称实验内容选修专业时熟悉典型周期信号的特点实验1机械、装备周期信号频谱分析2学习频谱分析方法、掌握周期信号的频率构成熟悉测试系统的组成、系统特性、掌握测试系统静实验2机械、装备测试系统静态特性态特性的测定方法及标定2曲线的拟合方法、学习数据的处理、分析方法了解动态测试系统的组成及特性、加深对二阶系统实验3动态（冲击）信号的测试与分析机械、装备特性的理解、掌握动态信号测试的基本方法及信号分析处理方法了解电涡流传感器的结构、掌握电涡流传感器的机械实验4电涡流传感器位移特性工作原理、掌握电涡流传2感器的特性了解扩散硅压阻式压力传实验5机械压阻式传感器的压力测量感器测量压力的原理和方2法正确掌握各种组桥方法实验6金属电阻应变片桥路性能比较深入理解电桥工作原理机械、装备比较不同组桥之间关系了解热电阻传感器温度测装备实验7热电阻温度特性2量的原理和应用了解气体流量测量的传感实验8气体流量的测量装备器和测试系统构成原理和应用3
3 三、教学方式及学时分配 序 号 主要内容 主要教学方式 学时分配 辅导答疑比例 1 绪论 讲授 2 2：1 2 第 1 章 信号及其描述 讲授 6 2：1 3 第 2 章 测试装置的基本特性 讲授 6 2：1 4 第 3 章 常用的传感器与敏感元件 讲授 6 2：1 5 第 4 章 信号的调理与记录 讲授 4 2：1 6 第 5 章 信号处理初步 讲授 4 2：1 序 号 实验名称 实验内容 学 时 选修专业 实验 1 周期信号频谱分析 熟悉典型周期信号的特点 学习频谱分析方法、掌握 周期信号的频率构成 2 机械、装备 实验 2 测试系统静态特性 熟悉测试系统的组成、系 统特性、掌握测试系统静 态特性的测定方法及标定 曲线的拟合方法、学习数 据的处理、分析方法 2 机械、装备 实验 3 动态（冲击）信号的测试与分析 了解动态测试系统的组成 及特性、加深对二阶系统 特性的理解、掌握动态信 号测试的基本方法及信号 分析处理方法 2 机械、装备 实验 4 电涡流传感器位移特性 了解电涡流传感器的结 构、掌握电涡流传感器的 工作原理、掌握电涡流传 感器的特性 2 机械 实验 5 压阻式传感器的压力测量 了解扩散硅压阻式压力传 感器测量压力的原理和方 法 2 机械 实验 6 金属电阻应变片桥路性能比较 正确掌握各种组桥方法 深入理解电桥工作原理 比较不同组桥之间关系 2 机械、装备 实验 7 热电阻温度特性 了解热电阻传感器温度测 量的原理和应用 2 装备 实验 8 气体流量的测量 了解气体流量测量的传感 器和测试系统构成原理和 应用 2 装备
四、课程各教学环节的要求完成课堂教学的考勤、听课、作业。按平时成绩考核根据《实验指导书》要求准备实验、完成实验内容、书写实验报告。按实验成绩考核。五、本课程与其它课程的联系本课程是机械设计制造及其自动化专业和过程装备与控制工程专业的一门学科基础必修课，先修课程《高等数学》、《材料力学》和《控制理论》等。六、考核方式本课程是考试课。建议闭卷考试，考试成绩占70%，实验成绩占20%，平时成绩占10%。七、教学参考书目《机械工程测试技术基础》，第3版熊诗波，黄长艺，机械工业出版社，2006《测试技术基础》，王伯雄，清华大学出版社，2006《光电测试技术》，范志刚，电子工业出版社，2004《传感器及应用技术》，沈聿农，化学工业出版社，2005审核：任学平课程负责人：张玉宝执笔：方桂花、任学平、杨文志4
4 四、课程各教学环节的要求 完成课堂教学的考勤、听课、作业。按平时成绩考核。 根据《实验指导书》要求准备实验、完成实验内容、书写实验报告。按实验成绩考核。 五、本课程与其它课程的联系 本课程是机械设计制造及其自动化专业和过程装备与控制工程专业的一门学科基础必 修课，先修课程《高等数学》、《材料力学》和《控制理论》等。 六、考核方式 本课程是考试课。建议闭卷考试，考试成绩占 70%，实验成绩占 20%，平时成绩占 10%。 七、教学参考书目 《机械工程测试技术基础》，第 3 版 熊诗波，黄长艺，机械工业出版社，2006 《测试技术基础》，王伯雄，清华大学出版社，2006 《光电测试技术》，范志刚，电子工业出版社，2004 《传感器及应用技术》，沈聿农，化学工业出版社，2005 课程负责人：张玉宝 执笔：方桂花、任学平、杨文志 审核：任学平