研究生课程教学大纲-测试技术.doc

燕山大学研究生课程教学大纲 机械工程测试技术机械工程测试技术英文名称Mechanical Engineering Testing Technology课程编号课程性质公共学位课 公共选修课学科（专业）基础课 学科（专业）选修课学科专业课（专业主干课） 必修环节课程层次博士研究生学术型硕士专业学位硕士开课学期二总学时1周实验学时1周学分1考核方式考试 考查任课教师谢红飙等开课学院机械工程学院先修课程适用学科机械工程一、教学目标与要求本课程属于实践教学环节，按照学生所选择的专业方向，由各专业安排本专业中典型参数测试的实验内容，使学生在实践中掌握测试技术的相关知识，具体目标：1. 掌握常用传感器的工作原理及选用；2. 掌握测试系统组成及仪器设备选用；3. 掌握信号分析和处理技术；4. 具备独立完成测试实验工作的能力。二、课程主要内容 本课程为实践教学环节，为期1周各专业方向指派1名教师全面负责，根据自身的具体情况，在实验室人员的配合下，完成如下实验内容：1. 在本专业领域所涉及的测试参数中选取典型参数，完成用于该典型参数测试传感器的设计、制作、标定和实测工作；2. 掌握本专业领域中常用传感器的工作原理和使用方法，并进行典型参数测试，通过分析测试系统的输出信号，对所测试的典型参数进行评估；3. 利用虚拟实验室软件进行测试系统设计，利用软件提供的虚拟信号作为输入，获取系统输出，对系统特性进行分析。如有条件，最好进行一次利用虚拟系统测试实际信号。各专业方向具体实施内容：1. 冶金机械方向实验分组进行，35人为一个小组，小组成员分工合作，完成以下三部分实验任务，并提交实验报告。1）虚拟实验室软件应用利用虚拟实验室软件进行测试系统设计，利用软件提供的虚拟信号作为输入，获取系统输出，对系统特性进行分析。2）传感器设计制作自行设计、制作轧制力和轧制力矩传感器，利用实验室现有的测试仪器组建测试系统，利用Labview软件编写信号采集和处理程序，完成对传感器的标定；并将传感器安装在实验轧机上，进行轧制实验实测。3）成品传感器应用利用实验室提供的成品传感器及其它测试仪器组建轧机振动测试系统，利用Labview软件编写信号采集和处理程序，进行实验轧机的振动测试。2. 机械电子方向1） 移动机器人关键测试方法研究移动机器人是机器人研究领域的一个重要分支，随着传感器技术的发展，自主移动机器人成为当今研究的热点。避障是自主移动机器人应具备的功能。在本实践环节中，要求学生做出移动机器人的路径规划，设计机器人的寻迹与避障系统、测速与测距系统，结合实验室现有条件，完成上述功能的试验研究，并提交实验报告。2）多维力传感器设计与标定多维力传感器是广泛用于机器人控制的重要组成部分，本实践环节要求设计一款2维以上的力传感器，实现力的解耦，完成传感器的标定，并提交实验报告。3）多功能秤重系统设计；多功能电子称是生产与生活不可缺少的重要工具，学生可根据实验室现有条件，自行设计一种多功能电子称。4）机械设备动力学参数实验研究机械设备动力学参数实验是研究设备动态特性的重要手段，要求学生根据实验室现有条件，选择一种机械设备，对其进行动力学分析与测试，实现对机械设备的模态及谐响应分析。5）燕大环境噪声监测环境噪声是环境监测的主要指标之一，通过对燕山大学主校区噪声测量与评价，对燕大的噪声污染做出评价。6）学生自选课题研究生可根据指导教师提出的要求，结合实验室条件，自行设计教学实践课题。3. 机械制造方向1）自行设计切削力的信号测试系统。包括：设计电桥、并粘贴应变片、输入动态应变仪后用数据采集卡将信息输入计算机。 2）自行设计切削力的信号测试系统。可采用应变片或加速度传感器采集振动信号，输入动态应变仪或电荷放大器，用数据采集卡将信息输入计算机，编译数据采集软件。3）设计切削热的信号测试系统。用热敏测试传感器采集数据并进行处理。（暂时不能做） 4）设计数据处理方案，需要采集那些参数实验数据，如何进行数据处理。5）处理实验中出现的问题，测试系统的调试。6）对实验数据进行分析，通过实验数据分析加工过程，解释加工质量或缺陷的现象，并按要求撰写实验报告。4. 摩擦学方向1）低速重载或高速轻载自润滑衬垫摩擦磨损试验机测控系统设计方案、传感器选择、数据采集及处理介绍，要求掌握相关基础知识。2）低速重载或高速轻载自润滑衬垫摩擦磨损试验机操作培训，要求掌握试验机操作方法并能进行数据处理。3）低速重载或高速轻载自润滑衬垫摩擦磨损试验，包括试样准备、试验监控、试样显微观察及实验报告。5. 材料加工方向1） 设计制作100KN测力传感器。2） 设计制作50mm位移传感器。3） 对传感器进行静态标定。6. 机械设计方向1）单自由度系统、两自由度系统以及多自由度系统模型参数的测试实验。掌握较为系统的系统动力学建模理论与方法、数值分析方法，掌握动力学检测中转速、振幅、相位、位移的检测、采集和分析方法。掌握振动过程中基本物理量如位移、速度、加速度的测试。2）主动隔振、被动隔振实验。了解并掌握信号调理、信号采集、信号分析的机理和工作过程，并能综合应用到实际的研究生课题中。学习隔振的基本知识，学习隔振的基本原理，了解主动隔振效果的测量；学习阻尼的物理特性，学习阻尼材料的基本原理，了解被动隔振效果的测量。3）索力测试实验。通过索力测试实验掌握结合现代悬拉索大桥的拉力测试。4）转子临界转速的测量实验、转子结构对临界转速的影响实验、轴承座及台体振动测量实验、滑动轴承油膜涡动和油膜振荡实验。通过以上基于INV1612型多功能柔性转子综合实验台的实验使学生掌握临界转速的概念，比较转子结构变化对临界速度的影响情况，认识滑动轴承发生油膜涡动、油膜振荡的现象。观察转子发生油膜涡动、油膜振荡振动幅值和相位以及轴心轨迹的变化情况。分析转子系统发生油膜涡动、油膜振荡的规律及特点。认识系统发生油膜涡动、油膜振荡的危害。5）转子启停机三维彩色谱阵分析实验。通过本实验使学生学会从三维谱阵图形中识别振动系统的特性。6）转子动平衡实验。使学生掌握并理解引发转子不平衡的机理。理解转子进行动平衡的原理。学习单面、多面转子动平衡的方法。认识系统不平衡引起的危害。7. 机电控制方向根据研究生的研究方向分散到其他方向完成实践任务。三、建议使用教材四、主要参考书1 现代测试技术 洪水棕 上海交通大学出版社 1999年2 工程测试与信息处理 卢文祥等 华中理工大学出版社 1992年3 机械工程测试技术基础 李讯波 电子科技大学出版社 1998年4 测试技术及其应用 刘经燕 华南理工大学出版社 2000年5 机械工程测量与试验技术