《工程测试技术》教学大纲.docx

1、工程测试技术课程教学大纲课程代码：MCEN1009课程名称：工程测试技术（EngineeringTestingTechnology）学分/学时：2学分/36学时讲课学时：36；研讨学时：0；实验学时：0；上机学时：0；课外学时：0课程性质：专业选修课程开课学期：第7学期适用对象：机械工程、机械电子工程、材料成型与控制工程四年级先修课程：普通物理、计算机信息技术、理论力学、材料力学、工程材料、电工与电子技术、控制工程基础一、课程目标本课程针对机械类各专业特点，以信号及其描述、测试系统基本特性、传感器原理、信号处理等基础知识为主，针对机械工程所出现的以机械量为主的测试与控制等要求，以实际应用为导向

2、，培养学生运用测试技术解决机械工程实际工程问题的能力。通过本课程的学习，使得学生掌握测试技术的基本理论，包括信号的时域和频域的描述方法、频谱分析和相关分析的原理和方法、信号调理和信号处理基本概念和方法；熟练掌握各类典型传感器、记录仪器的基木原理和适用范围；具有测试系统的机、电、计算机方面的总体设计能力；具有实验数据处理和误差分析能力。本课程的具体教学目标如下：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木原理和方法，掌握数字信号分析的一些基本概念。（支撑毕业要求1-3M）2. 掌握测试装置基本特性的评价方法和不失真测试条件，并能正确的运用于测

3、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。（支撑毕业要求4-3H）3. 了解常用传感器、常用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。（支撑毕业要求4-3H）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的某些参量测试。（支撑毕业要求5-1M）二、课程目标与教学内容和教学环节对应关系表序号课程目标教学内容教学环节课堂教学作业研讨实验上机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，掌握数字信号分析的一些基本概念。1. 数学知识基础理论2. 离散频谱与连续频谱8. 信号

4、处理的相关分析9. 信号处理的相关问题VV2掌握测试装置基本特性的评价方法和不失真测试条件，并能正确的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. 动态特性的数学描述4. 不失真测量5. 测量装置动态特性的测定方法VV3了解常用传感器、常用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。6. 常用传感器及其测量电路7. 信号调理与记录8. 信号处理的相关分析VV4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的某些参量测试。9. 信号处理的相关问题10, 计算机测试系统6.常用传感器及其测量电路5.测量装置动态特性的测定方法三、

5、课程内容3.1课堂教学数学知识基础理论（支撑课程目标1）信号基本表示法的推导；典型周期与非周期信号的定义及性质；傅里叶级数、傅里叶变换、拉普拉斯变换的定义、性质及彼此之间推导关系；信号的时域分解与变换；典型函数的定义、傅里叶级数及傅里叶变换的求解思路；离散频谱与连续频谱（支撑课程目标1）信号的分类；信号的时域描述与频域描述；典型周期与非周期信号的定义、三角函数及指数函数的傅里叶级数三角函数及复指数展开式、幅频及相位图；随机信号主要特征参数；动态特性的数学描述（支撑课程目标2）测量装置的静态特性；传递函数、频率响应函数、脉冲响应函数分别描述动态特性；一阶、二阶系统特性及频域特性曲线：一阶系统、二

6、阶系统分别对单位阶跃输入的响应；不失真测量（支撑课程目标2）实现测试系统不失真测量的条件；测试系统的负载效应及减轻措施；测量装置动态特性的测定方法（支撑课程目标2、4）频率响应发及阶跃响应法分别对测量装置进行动态特性测量；测量装置干扰源及抗干扰措施；常用传感器及其测量电路（支撑课程目标3、4）传感器分类；机械式传感器；电阻、电容与电感式传感器的测量原理；磁电、压电与热电传感器的测量原理；热电偶效应；半导体传感器测量原理；信号调理与记录（支撑课程目标3）直流电桥及交流电桥的连接方式和工作原理、信号的调制与解调工作原理、滤波器及性能分析；信号处理的相关分析（支撑课程目标1、3）相关系数的概念；信号

7、的自相关函数的概念及性质；信号的互相关函数的概念与性质；自功率谱密度函数的定义与物理意义；信号处理相关问题（支撑课程目标1、4）数字信号处理的基本步骤；信号数字化出现的问题；信号的时域采样、混叠与采样定理、信号功率谱分析及应用；计算机测试系统（支撑课程目标4）计算机测试系统的构成及数据总线发展历程、虚拟仪器特点及软件实现；3.2研讨环节3.3实验环节3.3上机环节四、教学安排本课程为课堂理论教学，建议学时分配如下表:序号教学内容课时安排作业研讨实验上机小计1数学知识基础理论772离散频谱与连续频谱223动态特性的数学描述664不失真测量225测量装置动态特性的测定方法226常用传感器及其测量电

8、路667信号调理与记录338信号处理的相关分析229信号处理的相关问题4410计算机测试系统22合计3636五、教学方法在教学方式上，根据具体教学内容，综合运用课堂讲授和演示、课堂讨论、课堂练习、发现学习法和自学指导法，通过引入问题和启发式教学，使学生更加明确教学内容的知识体系，引导学生主动学习，激发内在学习动机，提高课堂的积极性。结合具体教学内容，本课程所采用的教学方法说明如下：1. 信号及其描述模块。教学内容的原理性比较强，所涉及频域分析等知识点较难理解。在教学中采用讲授法、演示法和讨论法相结合,将抽象问题具体化。在讲授原理的基础上，以信号分类为基本要点，强化对频域的理解，促进学生掌握教学

9、内容的知识体系。2. 测试装置的基本特性模块。教学内容涉及对系统的描述。在教学中采用讲授法、演示法和实验练习法相结合。由于机械类学生对系统的理解较为浅显,故重点突出机械系统与基本模块间的对应，使学生们在具体的对象基础上形成抽象总结，强化对测试系统的知识掌握。3. 信号处理模块。教学内容所涉及的难点较大，对于缺乏信号理论的学生而言，内容比较抽象，相应教学效果也可能较差。教学中采用讲授法和发现学习法相结合。开始教学时，只讲授A/D采样和转换的基本原理和过程，给出与A/D转换器相关的功能寄存器，并提出具体实现目标。然后，引导学生在离散信号的基础上，从频域角度强化信号处理的若干理论。4. 传感器及测量

10、系统模块。基于对信号描述与分类、传感器基本原理、测试系统基本特征、信号处理等模块内容己经学习的基础上，结合机械工程常见机械量，适度教授、训练学生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的某些参量测试。六、课程考核与成绩评定课程考核以考核学生对课程目标的达成为主要目的，以检查学生对教学内容的掌握程度为重点。课程成绩包括三个部分：平时成绩、期中考试成绩和期末考试成绩。成绩的评定方式如下表所示：考核环节分值考核/评价细则平时作业与课堂表现10上课点名考评、全部作业成绩与课堂问答的得分按10%计入总成绩期中考试卷面成绩20主要考核典型周期与非周期信号的定义及性质：傅里叶级

11、数、傅里叶变换、拉普拉斯变换的定义、性质；典型函数的定义及傅里叶级数或傅里叶变换的求解：信号的时域描述与频域描述；随机信号主要特征参数；典型周期与非周期信号的定义、三角函数的傅里叶级数三角函数或复指数展开式、幅频及相位图：随机信号主要特征参数。测量装置的静态特性；传递函数、频率响应函数、分别描述动态特性；一阶系统特性及频域特性曲线；按卷面成绩的20%计入总成绩。期末考试卷面成绩70主要考核典型函数的定义及傅里叶级数或傅里叶变换的求解；指数函数的傅里叶级数三角函数或复指数展开式、幅频及相位图；随机信号主要特征参数。测量装置的静态特性：频率响应函数、脉冲响应函数分别描述动态特性；二阶系统特性及频域

12、特性曲线；一阶系统、二阶系统分别对单位阶跃输入的响应：实现测试系统不失真测量的条件；机械式传感器；电阻、电容与电感式传感器的测量原理：磁电、压电与热电传感器的测量原理：热电偶效应；半导体传感器测量原理；直流电桥及交流电桥的连接方式和工作原理、信号的调制与解调工作原理、滤波器及性能分析；相关系数的概念；信号的自相关函数的概念及性质；信号的互相关函数的概念与性质；数字信号处理的基本步骤：信号数字化出现的问题；信号的时域采样、混登与采样定理、信号功率谱分析及应用；按卷面成绩的70%计入总成绩.课程R标与课程考核环节的关系:序号课程目标考核环节合计平时成绩10%期中考试20%期末考试70%1掌握信号的

13、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，掌握数字信号分析的-些基本概念。30%70%20%312掌握测试装置基本特性的评价方法和不失真测试条件，并能正确的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。30%30%30%303了解常用传感器、常用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。20%40%304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的某些参量测试。20%10%9总计100%100%100%100五、教材及参考书目教材：熊诗波，黄长艺，机械工程测试基础，机械工业

14、出版社，2007参考书目：1 贾民平等，测试技术，高等教育出版社，20092 王伯雄，测试技术基础，清华大学出版社，20033 赵文礼，测试技术基础，高等教育出版社，20094J张春华，工程测试技术基础，华中科技大学出版社，2011附件一、作业评分标准表考核内容A(90-100)B(80-89)C(70-79)D(60-69)E(60)知识及概念掌握程度知识及概念掌握全面，运用得当。知识及概念掌握较全面，能正确运用。知识及概念掌握较全面，能运用但未能充分考虑条件。知识及概念掌握一般，能运用但考虑不周全甚至方向性错误。尚未掌握知识及概念，不能能运用。解题过程的正确性、完整性解题过程正确、完整、逻

15、辑性强，答案正确率超过90%；书面表达清晰。解题过程较正确、较完整、逻辑性较强，答案正确率超过80%；书面表达清晰。解题过程基本正确、答案正确率超过70%；书面表达尚清晰。解题过程存在错误，答案正确率超过60%。解题过程错误，答案正确率低于60%。二、课程报告评分标准（无）三、研讨环节考核方案（无）四、实验考核方案（无）五、上机考核方案（无）六、课程试卷设计方案序号课程目标期中1掌握信号的时域和频域的描述方法，建立明确的信号的倾治站构的概念,掌握频诰分析和相关分析的基本原理和方法，掌握数字信号分析的一些基本概念-奥型周期与非周期信号的定义及性质：博里叶级数、傅里叶变换、拉普拉斯变换的定义、性质

16、：典型函数的定义及傅里叶级数或傅里叶变换的求解：信号的时域描述与频域描述:随机信号主要特征参数：典里周期与非周期信号的定义、三角函数的傅里叶级数三角函数或夏指数展开式、幅频及相位图：随机信号主要特征参数.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iE确的运用丁测试装置的分折和迭择.拿拥一阶、二阶线性系统动态特性及其测定方法.测量装置的部态特性：传递函散、频率响应函数、分别描述动态特性；一阶系统特性及频域特性曲线：考核点成绩占比备注期末期中期未舆型函数的定义及博里叶级数或傅里叶变换的求解：指数函数的傅里时级数三伯函数或夏指数展开式、场频及相位图：信号的自相关函数的概念及性质：信号的互

17、相关函数的概念与性质：数字信号处理的基本步骤：70%2(A题型:判断题、填空史、简答题、分析说明题难度分为：易、中、较雄、碓四个箸次，其比例构成近似为10:30:30:30频率响应函数、味冲响应函数分别描述动态特性：二阶系统特性及频域特性曲技：一阶系统、二阶系统分别对单位阶跃输入的响应：实现测试系统不失其测量的条件：30%3(A网型：判断题、地空题、简答题、分析说明题难度分为：易、中、较碓、难四个等次，其比例构成近似为10:20:30:303了解常用山感器、常用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。机械式传感器：电四、电容与电感式传感器的测址原理：磁电、庆电与热电传感器的潮量原理；热电偶效应；半导体传感器测量原理；