《检测技术与控制工程》课程教学大纲（本科）

1、检测技术与控制工程(Detection technology and control engineering)课程代码：07410110学分：2学时：32 （其中：课堂教学学时：28实验学时：4上机学时：0课程实践学时：0 ）先修课程：物理化学、热力学、金属学、电工电子学、自动控制原理等适用专业与版本：材料成型及控制工程专业2016版培养计划教材：热加工测控技术石德全，高桂丽 主编北京大学出版社2010.8一、课程性质与课程目标（-）课程性质（需说明课程对人才培养方面的贡献）检测技术与控制工程课程是材料成型及控制工程专业及相关材料类其它专业的选修课程。 在电工电子学、材料科学基础等课程的基础上

2、，结合工程应用，介绍了非电量测量的基础知识、传 感器基本原理及作用、温度测量及控制技术、检测误差分析、工程控制等方面的知识。课程的基本任务：通过本课程的学习可以使学生了解检测系统的组成、检测系统的基本要求及 检测方法的应用；初步了解控制理论在热加工过程中的应用。使学生具备运用现代工具将自然科学、 工程基础和专业知识用于解决材料成型及控制工程领域的复杂工程问题能力的专业人才。能够胜任 新材料开发与材料检测、检验和管理工作。（二）课程目标（根据课程特点和对毕业要求的贡献，确定课程目标。应包括知识目标和能力 目标。）课程目标1: 了解和掌握检测系统的基本单元构建，检测系统的基本技术要求，具 有基本检

3、测系统的构建能力；课程目标2： 了解和掌握传感器的基本原理和作用以及传感器的基本性能指标；具备 选择传感器类型以及技术指标的能力；课程目标3： 了解力、速度、位移、温度及物位等物理参数的检测方法，具备力、速 度、位移、温度等参数检测的能力；课程目标4： 了解实验数据误差类型、误差原因及误差分析方法，具备数据误差类型 鉴别以及数据误差分析的能力；课程目标5： 了解工程控制系统的基本原理以及控制方法，具备对工业过程的控制提 出基本的思路的能力；注：工程类专业通识课程的课程目标应覆盖相应的工程教育认证毕业要求通用标准；（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系（认证专业专业必修课程填写）本课程支撑

4、专业培养计划中毕业要求指标点14、3-1、4-2和5-2。.毕业要求1-4：掌握材料成型原理、材料成型工艺、材料成型设备等专业知识，为解决铸造/ 焊接/锻压复杂工程问题奠定基础。2毕业要求3-1.通过课程学习，熟悉工艺技术开发的基本工艺流程，设计/开发铸造/焊接/锻 压复杂工程问题的解决方案，并能在设计环节中体现创新意识。3.毕业要求4-2.能够运用科学原理进行分析，并采用科学方法对加工对象制定合理的实验方 案。4毕业要求5-2.针对材料成型及控制工程领域复杂工程问题的解决方案，选择和使用恰当的 现代工程工具进行材料结构表征、性能测试。毕业要求指标点课程目标指标点1-4指标点3-1指标点4-2

5、指标点5-2课程目标1V课程目标27d课程目标3q课程目标4V课程目标57注：课程目标与毕业要求指标点对接的单元格中可输入二、课程内容与教学要求第一章绪论（一）课程内容（1）知识方面：本课程的意义与作用；检测系统的基本组成；检测系统组成单元 的作用；检测系统的基本要求；检测系统的静态特性。本课程的主要内容。（2）能力与素质方面：本课程的学习方法。（二）教学要求（1）知识方面：使学生了解检测技术在科学研究及在加工工程中的重要意义， 对本课程的教学内容有清楚的认识。了解检测系统的基本组成；了解检测系统组成单元 的作用；了解检测系统的基本要求；（2）能力与素质方面：掌握学习本课程的基本方法。掌握检测

6、系统的组成、使用 及要求。（三）重点与难点（若不单独列出，需在教学要求中适当注明）（1）重点：检测系统的组成；（2）难点：测系统的使用及要求。第二章传感器（一）课程内容（1）知识方面：传感器的基本原理及作用。传感器的分类及基本技术要求；电阻 式传感器、电容式传感器、电感式传感器及其他类型传感器原理及应用。（2）能力与素质方面：具有传感器检测应用的基本能力。（-）教学要求（1）知识方面：了解和传感器的基本类型；了解常用传感器的工作原理；传感器 使用性能指标；（2）能力与素质方面：掌握传感器的原理及传感器的应用选择。（三）重点与难点（1）重点：传感器的原理及应用。（2）难点：传感器的应用选择及应用

7、范围。第三章温度检测（-）课程内容1）知识方面：温度测量技术概述、温度计标定、热电偶测温技术及温度补偿、其 他测温方法、测温仪表。（2）能力与素质方面：温度测试方法，热电偶的冷端温度补偿方法；热电偶测温的 基本定律的应用。(二)教学要求(1)知识方面：了解和掌握测温的基本方法；了解和掌握热电偶测温原理及使用; 了解温度测量的补偿方法；(2)能力与素质方面：具备正确选用测温方法选择的能力；具备采用热电偶进行 单点及多点温度检测的能力；(三)重点与难点(1)重点：热电偶测温原理及基本定律、热电偶温度检测及温度补偿方法。(2)难点：热电偶温度补偿方法；第四章物位和流量的测量(-)课程内容(1)知识方

8、面：物位定义、分类方法；各种工况条件下的液位和料位检测方法。 掌握流量的定义、流体的性质、管流基础知识与流量测量分类方法；(2)能力与素质方面：物位及流量检测的基本方法选择及应用；(二)教学要求(1)知识方面：液位和料位检测测量仪器和系统的结构组成、工作原理与应用特 点。学习适合某些工况条件的流量测量方法，这些方法与对应的常见和先进的流量测量 仪器的结构组成、工作原理与应用特点，学习了解流量的标准装置工作原理与应用特点。(2)能力与素质方面：物位及流量检测方法的选择以及检测系统的选择。(三)重点与难点(1)重点：物位和流量检测原理、应用；(2)难点：物位和流量检测方法的选择及检测系统的设计。第

9、五章测量电路和显示记录(一)课程内容(1)知识方面：电桥、载波放大和相敏检波、滤波电路、数模和模数转换原理。磁电 动圈式仪表、电位差计、函数记录仪、光线示波器、电阻应变仪、数字式仪表特点及应 用。(2)能力与素质方面：了解测量电路的作用以及电路转换原理。显示记录仪表的 特点及应用。(二)教学要求(1)知识方面：了解电桥、载波放大和相敏检波、滤波电路特点和作用；各种显 示记录仪表的使用特点。(2)能力与素质方面：电桥特点的应用，显示记录仪表的选用。（三）重点与难点（1）重点：电桥电路、记录显示仪表使用特点；（2）难点：使用电桥特点提高检测性能，根据信号特征选择显示记录仪表。第六章检测数据误差分析

10、（-）课程内容（1）知识方面：概述、误差的形成及分类、误差分析（2）能力与素质方面：了解误差的类型，数据误差的基本判别能力。（二）教学要求（1）知识方面：了解不同类型误差的形成原因；了解误差的分析方法。（2）能力与素质方面：具备解决误差形成原因的基本思路；掌握误差分析的处理 能力。.（三）重点与难点（1）重点：检测数据误差的形成原因；误差的分析处理方法；（2）难点：误差形成原因分析与判别；间接误差的分析处理方法。第七章工程过程控制（-）课程内容（1）知识方面：简单控制系统、复杂控制系统、先进控制技术、智能控制技术的 特点及使用。（2）能力与素质方面：具备过程控制方法选择的基本思路，具有被控参数

11、和被控 内容的判断的基本能力。（二）教学要求（1）知识方面：过程控制的概念、主要内容及工业过程中常用被控参数；了解过 程控制的应用范畴。（2）能力与素质方面：了解过程控制原理和控制方法的特点应用，被控参数和被 控内容的判断的基本能力。.（三）重点与难点（1）重点：控制系统的原理、结构及特点和控制方法；（2）难点：控制系统方法的实施方案设计。三 本课程开设的实验项目（如课程不含实验，该项可不填）编号实验项目名称学时类型要求支撑的课程目标1热电偶选用与测温结果比较2验证性必做1、3、42电阻式传感器半桥和全桥比较实验2验证性选做1、 2、 3、 53热电偶冷端补偿实验2验证性选做1、 2、 3、

12、5注：1. “类型”填验证性、综合性、设计性等；2. “要求”填必做、选做。.实验L热电偶选用与测温结果比较实验目标：了解热电偶的组成、分类和使用范围；观察比较不同热电偶的测温特点;实验要求：简述实验过程及数据采集过程；将实验数据及结果以表格列出；比较分 析不同热电偶测温热电势的数据及误差。实验2：电阻式传感器半桥和全桥的比较实验实验目标：了解电阻应变式传感器的基本结构及使用，掌握传感器放大电路的调试 方法，掌握半桥和全桥电路的工作原理和性能。实验要求：掌握半桥和全桥测量电路的构建；根据输入/特性曲线计算灵敏度和非线 性度；比较分析半桥和全桥灵敏度和非线性度；除了采用不同桥路形式外，可以采用石

13、 墨方法提高系统的灵敏度。实验2：热电偶冷端补偿实验实验目标：了解热电偶冷端温度补偿的基本原理和补偿方法；实验要求：通过补偿前后温度检测数据，比较补偿前后温度检测数据的差异，掌握 温度补偿的方法使用。四、学时分配及教学方法注：1.课程实践学时按相关专业培养计划列入表格;章节内容教学方式与学时支撑课程目 标课 量 教 学实验上机课 程实践作 业讨 论第1 章绪论：本课程的意义与作用；检测系 统的基本组成；检测系统组成单元的作 用；检测系统的基本要求；检测系统的 静态特性31, 3第2 章传感器：传感器的分类及基本技术要 求；电阻式传感器、电容式传感器、电 感式传感器及其他类型传感器原理及应 用4

14、V2, 3第3 章温度检测：温度测量技术概述、温度 计标定、热电偶测温技术、其他测温方 法、测温仪表54VV2, 3第4 章物位和流量的测量：的液位和料位检测 方法；管流基础知识与流量测量分类方 法5V1, 2, 3第5 章测量电路和显示记录：电桥、载波放大 和相敏检波、滤波电路;磁电动圈式仪 表、电位差计、函数记录仪等仪表特点 及应用。41, 3第6 章检测数据误差分析：误差的形成及分 类、误差分析3V4第7 章工程过程控制：简单控制系统、复杂控 制系统、先进控制技术、智能控制45合 计284五、课程考核考核形式考核要求考核权重课程目标平时成绩点名及课堂提问15%1-4, 3-1, 4-2作

15、业成绩从检测方法的选择与应用的思路0% 15%1-4, 3-1, 4-2实验成绩实验操作和结果进行分析的能力20% 25%1-4, 3-1, 4-2, 5-2课程考试课程考试卷面成绩50% 60%1-4, 3-1, 4-2, 5-2注：1.分学期设置和考核的课程应按学期分别填写上表。.考核形式主要包括课堂表现、平时作业、阶段测试、期中考试、期末考试、大作业、小 论文、项目设计和作品等。.考核要求包括作业次数、考试方式（开卷、闭卷）、项目设计要求等。.考核权重指该考核方式或途径在总成绩中所占比重。六、参考书目及学习资料（书名，主编，出版社，出版时间及版次）.郑华耀.检测技术M.北京:化学工业出版社.2010.戴连奎过程控制工程M.北京：化学工业出版社2012.云 璐