《测试技术》教学大纲

1、测试技术教学大纲大纲说明课程代码：3325001总学时：48学时（讲课38学时，实验10学时）总学分：3学分课程类别：学科基础课，必修适用专业：机械设计制造及其自动化专业预修要求：本课程宜在控制工程基础课程之后开设。一、课程的性质、目的、任务：测试技术是进行科学研究、验证科学理论必本可少的技术。本课程是对理论知识的深化和补充，广博的理论性和丰富的实践性是本课程的特点。本课程是机械工程类专业必修的技术基础课之一。本课程的教学目的是培养学生能合理地选用测试装置并初步掌握静、动态测量和常用工程试验所需的基本知识和技能，为学生进一步学习、研究和处理机械工程技术问题打下基础。本课程的基本任务是获取有用的

2、信息，然后将其结果提供给观察者或输入给其他信息处理装置、控制系统。二、课程教学的基本要求：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的条件，并能正确地运用于测试装置的分析和选择。掌握一阶、二阶线性系统特性及其测定方法。3、了解常用传感器、常用信号调理电路和显示、记录仪器的工作原理和性能，并能够较正确地选用。4、对动态测试工作的基本问题有一个比较完整的概念，并能初步运用于机械工程中某些参量的测量和产品的试验。三、教学方法和教学手段的建议：1、本课程的学

3、习中，特别要注意物理概念，建立关于动态测试工作的比较完整的概念。2、本课程教学中应突出理论内容的物理意义和工程应用，可将机械设备的状态监测和故障诊断技术融合在课堂教学中。在主要内容讲解结束后，可考虑安排一次测试技术最新发展趋势（如转子系统运行状态监测及故障诊断技术）的课堂讨论，讨论内容涉及测试技术的基本理论和基本方法的应用。3、本课程具有较强的实践性。学生必须参加必要的实验,从而受到应有的实验能力的训练,获得关于动态测试工作的完整概念，并初步具备处理实际测试工作的能力。实验学时应不少于8学时。实验大纲见附录。4、建议本课程采用多媒体教学，并将内容尽可能利用Matlab进行演示。四、大纲的使用说

4、明：本课程是一门机、电结合较紧密的课程，需要的知识面较广，涉及数学中的“积分变换”、“概率统计”知识；涉及物理中的电、磁、声及振动内容；涉及电工学中的“谐振”、“相敏检波”等典型电路。本课程宜在控制工程基础课程之后开设。大纲正文第一章 绪论 学时：2学时（讲课2学时）本章讲授要点：、理解测试技术的作用、任务、内容和特点、了解测试技术的发展概况、了解本课程的性质和学习要求重点：测试系统的一般组成难点：信号与信息、测量与测试的关系及区别、测试技术的作用和任务、测试系统的一般组成、测试技术的发展概况、课程的性质和学习要求第二章 测量的基础知识 学时：2学时（讲课2学时）本章讲授要点：1、理解直接测量

5、法与间接测量法、接触测量与非接触测量、直接比较测量法与替代测量法2、掌握误差的定义、分类及表示方法，了解精度与不确定度间的关系3、掌握测量结果的表达方式重点：接触测量与非接触测量；误差分类及表示方法难点：概率统计知识的运用第一节 测量方法和测量装置1、测量方法分类2、测量装置及有关的术语第二节 测量误差1、定义2、分类3、表示方法4、测量精度和不确定度第三节 测量数据处理及测量结果的表达方式1、某些概率统计学的概念2、测量数据的概率分布3、测量结果的表达方式 第三章 信号及其描述 学时：6学时（讲课6学时）本章讲授要点：1、理解信号的类型及其产生 2、理解周期信号、非周期信号及随机信号在时域、

6、频域和幅值域中的描述及其特点3、理解傅立叶变换的基本原理和主要性质重点：信号的类型；频谱的概念难点：傅立叶变换的基本原理第一节 数据的分类1、分类2、时域与频域描述第二节 周期信号与离散频谱1、傅立叶级数的三角函数展开式2、傅立叶级数的复指数函数展开式3、周期信号的强度表述第三节 瞬变非周期信号与连续频谱1、傅立叶变换2、傅立叶变换的主要性质3、几种典型信号的频谱第四节 随机信号1、概述2、随机信号的主要特征参数3、样本参数、参数估计和统计采样误差第四章 测试装置的基本特性 学时：6学时（讲课6学时）本章讲授要点：1、理解描述测试系统的灵敏度、线性度和滞后度等三个特性2、掌握测试系统的幅频特性

7、、相频特性和常见系统的频率响应特性3、掌握理想测试系统的含义和条件4、了解测试装置动态特性的测试方法重点：掌握系统的频率响应特性和理想测试系统的含义和条件。难点：理想测试系统条件的应用。第一节 概述1、对测试装置的基本要求2、线性系统的主要性质第二节 测试装置的静态特性1、灵敏度2、线性度3、滞后度4、稳定度和漂移第三节 测试装置动态特性的描述1、传递函数2、频率响应函数3、脉冲响应函数4、一、二节系统的特性第四节 测试装置对任意输入的响应1、系统对任意输入的响应2、系统对单位阶跃输入的响应第五节 实现不失真测试的条件1、不失真测试的含义2、实现不失真测试的条件第六节 测试装置动态特性的测试1

8、、 频率响应法2、 阶跃响应法第七节 负载效应1、 负载效应2、 减轻负载效应的措施第五章 常用传感器 学时：6学时（讲课4学时，实验2学时）本章讲授要点：、理解传感器的转换原理及结构特点、掌握传感器的工作情况、性能指标和分类、掌握传感器的选择原则、应用场合，并能根据测试要求，正确选择传感器重点：掌握传感器的类型和基本原理。难点：如何根据测试要求正确选择传感器。第一节 传感器的构成和分类1、传感器的构成2、传感器的分类第二节 电阻式传感器1、构成与工作原理2、电阻应变片主要特性及其质量等级指标3、应变式传感器的用途第三节 电感式传感器1、构成与工作原理2、特点与用途 第四节 电容式传感器1、构

9、成与工作原理2、特点与用途 第五节 压电式传感器 1、构成与工作原理 2、特点与用途 第六节 磁电式传感器 1、构成与工作原理 2、特点与用途第七节 半导体传感器 第八节 传感器的选用原则第六章 信号的中间转换、显示和记录 学时：8学时（讲课6学时，实验2学时）本章讲授要点：1、理解信号调制和调解的作用、原理及输出2、掌握滤波电路的分类、原理及特性3、了解A/D转换、D/A转换的原理4、了解磁带记录、光盘式记录的工作原理重点：掌握各中间电路的作用和工作原理难点：调制调解电路及信号变化的理解；磁带记录仪的频响互补原理及交流偏置技术 第一节 调制与解调1、电桥调幅与相敏检波2、调频及其解调第二节

10、滤波电路1、滤波电路的分类2、理想滤波器3、滤波电路原理及特性4、恒带宽比和恒带宽滤波器第三节 A/D转换1、D/A转换2、A/D转换第四节 数据的显示、记录与存储1、模拟、数字显示2、磁记录3、光盘式记录 第七章 信号处理初步 学时：8学时（讲课6学时，实验2学时）本章讲授要点：、了解数字信号处理的基本步骤、理解测试信号在时域、频域的描述和处理方法、了解测试信号的采样、量化、截断带来的问题重点：信号分析的目的及方法难点：较多数学公式的理解和记忆，含义及实质；分析方法的应用第一节 数字信号处理的基本步骤 第二节 信号数字化出现的问题1、时域采样、混叠和采样定理2、量化和量化误差3、截断、泄露和

11、窗函数第三节 相关分析及应用1、相关系数2、自相关函数3、互相关函数 第四节 功率谱分析及其应用 1、自功率谱密度函数 2、互功率谱密度函数3、相干函数第八章 几何量及位移的测量 学时：6学时（讲课4学时，实验2学时）本章讲授要点：、理解表面粗糙度的基本概念，了解其测量方法、理解形位误差的基本概念、测量原则，了解其测量方法、了解回转轴运动误差的测量方法重点：几何量及位移测量的基本方法难点：几何量及位移的测量原理第一节 阿贝原理 第二节 表面粗糙度测量第三节 形位误差的测量第四节 回转轴径向运动误差的测量1、回转轴的运动误差2、回转轴运动误差的测量方法第九章 振动测试 学时：4学时（讲课2学时，

12、实验2学时）本章讲授要点：、了解振动测试的重要性及主要测试内容、掌握测振传感器的工作原理、频响特性及工作范围， 以便正确选择测振传感器、掌握测振系统的仪器组成和配置，能正确选择仪器进行测量、了解机械动态特性测试方法及作用重点：测振系统的组成；测振传感器原理及选择难点：测振系统的构建及振动分析第一节 振动测试的力学原理1、质量块受力所引起的受迫振动2、由基础运动 引起的受迫振动第二节 振动测量传感器1、涡流位移传感器2、磁电式速度计 3、压电式加速度计4、测振传感器的合理选择第三节 基本振动参量的测量1、振动量的峰值、有效值和平均值2、总振级的测量与频谱分析本课程对学生自学的要求：常见参量的测量

13、除讲授的位移测量、振动测量外，还有声测量、应变和力的测量、温度测量、流体参量的测量等，受学时限制，可将其它某个量的测量如声测量作为学生自学内容。学时数分配建议表： 序 号内 容课 时讲 课实 验小 计1绪论222测量的基础知识223信号及其描述664测试装置的基本特性665常用传感器4266信号调理、显示和记录6287信号处理初步6288几何量及位移的测量4269振动测量22410合 计381048考核方式与要求：期终闭卷考核。成绩评定采用考试与平时成绩、实验成绩相结合的办法，考试成绩占70，实验考核占10，平时作业成绩占20。推荐教材与参考书目：推荐教材：机械工程测量与试验技术 黄长艺等主编

14、，机械工业出版社，2000年5月第1版参考书目：机械工程测试技术基础（第2版）黄长艺、严普强主编，机械工业出版社机械精度设计与检测基础刘品、徐晓希主编，哈尔滨工业大学出版社信号与系统郑君里等编，人民教育出版社传感器原理及应用王化祥等编，天津大学出版社机械工程测试、信息、信号分析卢文祥等编，华中理工大学出版社数字信号处理及其MATLAB实现美Vinay K.Ingle等著，电子工业出版社测试技术实验大纲一、总则1、本大纲的适用范围1）本大纲相关的课程名称及课程属性课程名称：测试技术课程属性：学科基础课程2）本大纲的适用范围机械设计制造及其自动化专业（本科）3）实验总时数10学时2、本大纲的实验目

15、的和要求了解常用测量与测试系统及其构件的基本原理、结构及使用方法；实验数据及信号处理分析方法。完成各实验项目的实验报告；实验项目四和实验项目五选做其中一个。3、本实验课程的重点和内容1）常用传感器的结构、工作原理，重点是电涡流传感器的结构、工作原理、测量电路、特性和特点；2）信号的中间变换电路，重点是箔式应变片三种桥路性能比较；3）测试信号分析与处理的初步认识，重点是信号合成与分解、采样与窗函数、谱分析；4）测试系统的综合应用，重点是差动变压器的振动测量或电涡流式传感器的振幅测量；5）几何量测量，重点是粗糙度和导轨平直度测量。4、本大纲的所需实验设备传感器实验台、示波器、计算机、频谱分析仪（或

16、具有类似功能的虚拟仪器）、表面粗糙度测量仪、光学平直仪等。二、实验项目及学时安排1、实验项目一 电涡流传感器的静态标定1）实验类型 验证性实验2）实验开设属性 必开实验3）学时数 2学时4）实验目的了解电涡流传感器的结构、原理、工作特性。5）实验要求作出VX曲线，指出线性范围，求出灵敏度。2、实验项目二 箔式应变片三种桥路性能比较1）实验类型 验证性实验2）实验开设属性 必开实验3）学时数 2学时4）实验目的a、 了解箔式应变片的结构及粘贴方式；b、 测试悬臂梁变形的应变输出；c、 比较各桥路间的输出关系。5）实验要求a、 测出半桥和全桥输出电压并列表，计算灵敏度；b、 在同一坐标上描出VX曲

17、线，比较三种桥路的灵敏度，并做出定性的结论。3、实验项目三 信号分析与处理1） 实验类型 设计性实验2） 实验开设属性 必开实验3） 学时数 2学时4） 实验目的建立对测试信号分析与处理的初步认识。10）实验要求图示并分析结果。4、实验项目四 差动变压器的振动测量1）实验类型 综合性实验2）实验开设属性 选开实验3）学时数 2学时4）实验目的a、了解差动变压器的基本结构及原理；b、了解差动变压器的实际应用。5）实验要求根据实验结果做出振动台的振幅频率特性曲线，并指出自振频率。5、实验项目五 电涡流式传感器的振幅测量1）实验类型 综合性实验2）实验开设属性 选开实验3）学时数 2学时4）实验目的通过实验掌握用电涡流传感器测量振幅的原理和方法。5）实验要求变化低频振荡器频率和副值，用示波器观察输出波形，分析结果。6、实验