《测试技术》教学大纲.doc

测试与检测技术基础教学大纲1课程名称：测试与检测技术基础2课程性质本课程属专业基础课，为机械工程学院的平台课，课程学习安排在大三年级。本课程不但可作为机类专业高年级学生的一门必修的专业基础课，也可作为其它类专业本科生学习测试技术的一门选修课。3课程教学目的：本课程讲授基本测试理论、测试手段和测试技术。学生在学习本课程之后能达到以下目的：（1） 掌握测试与检测系统的组成及基本原理；（2） 掌握测试与检测中有关的共同性理论问题，实际测试与检测系统的环 节和建造；（3） 掌握测试与检测中所获数据、信号的分析与处理方法；（4） 掌握常见物理量的测试与检测理论、方法及实验技术。4先修课程：工程数学、力学、电工、电子学、控制工程基础5学时：486开课学期：春季7教材：王伯雄，测试技术基础，清华大学出版社，2003.4 王伯雄、王雪 工程测试技术，清华大学出版社，2006.1 严普强，黄长艺. 机械工程测试技术基础，机械工业出版社 吴正毅，测试技术与测试信号处理，清华大学出版社 T. G. Beckwith et al. Mechanical Measurements, Addison-Wesley Publishing Co.9各章节内容本课程安排在大三年级，为清华大学机械工程学院的平台课，专业基础课。课程分64学时和48学时2种教学大纲安排，48学时主要安排前7章的课程内容学习，64学时教学大纲的安排如下：第一部分 测试技术的理论基础第一章 绪论（1学时）1.1 测试技术的发展与研究的内容1.2 测量的本质和基本前提1.3 标准及其系统 1.3.1国际单位制及其基本单位 1.3.2国际单位制的导出单位 1.3.3单位的十进制倍数和小数第二章 测试信号分析与处理（12学时）2.1信号与测试系统2.2信号描述 2.2.1信号的定义 2.2.2信号的分类 2.2.3信号的时域和频域描述方法 2.2.4周期信号的频域描述 2.2.5周期信号的功率 2.2.6非周期信号的频域描述 2.2.7随机信号描述2.3数字信号处理：2.3.1离散傅里叶变换2.3.2离散傅里叶变换的性质2.3.3采样定理2.3.4泄漏与加窗处理，2.3.5栅栏效应2.3.6快速傅里叶变换第三章 测试系统特性分析（8学时）3.1概述3.2测量误差；3.3测试系统的静态特性3.4测试系统的动态特性； 3.4.1线性系统的数学描述3.4.2用传递函数或频率响应函数描述系统的传递特性3.5测试系统实现精确测量的条件3.6测试系统的负载效应3.6.1负载效应3.6.2一阶系统的互联3.6.3一阶系统的互联第四章 被测量的获取（8学时）4.1被测量获取的基本概念；4.2传感器的分类；4.3电阻式传感器；4.3.1工作原理4.3.2滑动触点式变阻器4.3.3应变式传感器4.4电阻式温度计4.5热敏电阻4.6电感式传感器4.6.1自感式4.6.2互感式4.6.3磁弹性测力传感器4.6.4压磁式互感传感器4.7电容式传感器；4.7.1间隙变化型4.7.2面积变化型4.7.3介质变化型4.8压电传感器4.8.1压电效应4.8.2压电传感器工作原理及测量电路4.8.3压电传感器的应用4.9磁电式传感器4.9.1动圈式和动铁式传感器4.9.2磁阻式传感器4.9.3涡流磁电式相对加速度传感器4.10光电传感器4.10.1外光电效应4.10.2内光电效应4.10.3光生伏打效应4.10.4光电器件的应用4.11气敏传感器4.12红外辐射检测4.12.1红外辐射4.12.2红外探测器4.12.3红外检测应用4.13固态图像传感器4.14霍尔传感器4.14.1作用原理4.14.2霍尔效应的应用4.15光纤传感器4.16微型传感器4.16.1MEMS技术与微型传感器4.16.2压阻式微型传感器4.16.3电容式微型传感器4.16.4电感式微型传感器4.16.5热敏电阻式微型传感器4.16.6隧道效应式传感器第五章 测试信号的转换与调理（6学时）5.1电桥5.1.1直流电桥5.1.2交流电桥5.1.3变压器式电桥5.1.4电桥使用中应注意的问题5.2调制与解调5.2.1幅值调制与解调5.2.2频率调制与解调5.3滤波5.3.1概述5.3.2滤波器的一般特性5.3.3滤波器类型5.3.4滤波器的综合运用5.3.5其他种类的滤波5.4模拟/数字转换器；5.4.1量化5.4.2 A/D转换器5.4.3抗混滤波器；5.4.4数字/模拟（D/A）转换器第六章 信号的输出（3学时）6.1概述6.2信号输出的形式及分类6.3显示和指示类信号输出6.3.1模拟指示6.3.2数码显示6.3.3图视显示6.4记录类信号输出6.4.1硬拷贝记录6.4.2模拟记录6.4.3数字记录第七章 虚拟测试系统（2学时）7.1概述7.2虚拟仪器的概念7.3虚拟仪器的演变与发展7.3.1计算机是动力7.3.2软件是关键7.4 VI的构成7.5虚拟仪器图形化语言LabVIEW7.5.1 LabVIEW应用程序7.5.2 LabVIEW操作模板7.6基于Web的虚拟仪器7.6.1基于Web的VI概述7.6.2主要软件技术7.6.3Web服务器7.6.4实例*第二部分 典型测试技术的应用第八章 力及其导出量的测量8.1概述8.2基本测力方法8.3测力传感器8.3.1弹性力传感器8.3.2应变片力传感器8.3.3电感式力传感器8.3.4电容式力传感器8.3.5磁弹性力传感器8.3.6压电式力传感器8.3.7振弦式力传感器8.4转矩测量8.4.1应变片转矩传感器8.4.2电感式转矩传感器8.4.3振弦式转矩传感器第九章 振动测量9.1概述9.2机械振动的电测法及测试系统的构成9.3单自由度系统的受迫振动9.3.1作用在系统质量块上的力引起的受迫振动9.3.2由系统的基础运动引起的受迫振动9.4测振传感器9.4.1磁电式速度传感器9.4.2涡流位移传感器9.4.3电感式振动传感器9.4.4电阻式振动传感器9.4.5电容式加速度传感器9.4.6压电加速度传感器9.4.7磁致伸缩式振动传感器9.4.8激光速度传感器9.4.9频闪测速法9.5激振器9.5.1力锤9.5.2机械惯性式激振器9.5.3电动力式激振器9.5.4液压式激振台9.6测振仪器的校准9.6.1绝对校准法9.6.2相对校准法第十章 温度测量10.1温标的定义10.2温标的复制10.2.1水的冰点10.2.2水的三态点10.2.3水的沸点10.3温度传感器10.3.1接触式温度计10.3.2辐射式温度计第十一章 流量的测量11.1流体特征11.2不同的流量测量方法及仪器11.2.1节流式流量计11.2.2可变面积式流量计（转子流量计）11.2.3涡轮式流量计11.2.4磁流量计11.2.5椭圆轮流量计11.2.6旋转活塞式气体流量计11.2.7叶轮流量计11.2.8涡流式流量计（卡尔曼涡街，涡频流量计）11.2.9流速的测量11.2.10超声波流量测量11.2.11哥氏力质量流量测量第十二章 声学的测量12.1概述12.2声音的特征12.3基本声学参数12.3.1声压12.3.2声压级12.3.3声功率、声强和声功率级12.3.4声压级的合成12.4心理声学关系12.5声音的测量12.5.1传声器（麦克风）12.5.2声级计12.5.3声音信号的频谱分析12.6工业和环境噪声的测量与分析12.6.1等效声级 12.6.2声强的测量12.6.3声压的测量12.7声学测量中应注意的几个问题12.8声学测量仪器的标定*注：第二部分内容根据不同专业选取，其所用学时包括在第一部分教学内容中，不再另外安排学时。 实验（9学时）本课程强调理论与实践结合，实验在本科程中占有重要地位，实验内容紧密结合课堂讲授学习内容。目前总共能提供20个实验项目，其中学生必修的有：（1） 信号谐波分析（2） FFT（3