《工程测试技术》教学大纲

1、工程测试技术教学大纲一、课程基本情况英文名称：Engineering Testing Technology课程编号：F071730006032总 学 时：32 讲课学时：26 实践学时：6总 学 分：2课程性质：必修考核方式：考查适用对象：机械设计制造及其自动化专业先修课程：高等数学、大学物理、电工学参考文献：1 贾民平 张洪亭.测试技术M（第3版）. 北京：高等教育出版社，2016.2 韩建海.机械工程测试技术M（第2版）. 北京：清华大学出版社，2018.3 陈花玲.机械工程测试技术M（第3版）. 北京：机械工业出版社，2018.二、课程简介与目标工程测试技术课程是高等工科院校本科机械类专

2、业的一门专业技术基础课，涉及高等数学、大学物理、电工学、计算机技术等相关知识。主要研究信号描述与频谱分析、测试系统的基本特性、常用的传感器及检测原理、信号调理与显示、信号分析与处理以及测试技术在机械测量中的应用与分析。主要目的是掌握机械工程中常用信号的检测与分析的基本知识、基本理论和常用的测量、检测及分析方法，能够分析和解决工程实际问题，具备应用有关技术资料设计机械工程中的测试系统、实施相关实验，获得准确实验数据的能力。结合课程实验教学环节，进行机械工程技术人员所需的基本技能训练，为进一步学习有关专业课程和日后从事机械工程测试工作，直接服务于社会奠定良好的基础。通过本课程的学习，达到如下目标：

3、目标1：掌握测试技术原理与方法等专业知识，能够将相关知识和数学模型方法用于复杂机械工程问题解决方案的比较与综合。目标2：能够运用工程知识，考虑影响设计目标和技术方案的各种因素，提出机械产品测试技术全生命周期的设计方案。目标3：能够应用测试系统的特性、针对工程实际问题选择合适的传感器及测量装置，设计基本的测量方案，实施机械工程领域相关实验，获得准确的实验数据。课程教学目标与毕业要求关系矩阵 课程目标毕业要求目标1目标2目标3指标点5-2 能够开发、选择与使用机械工程实践中所需的现代仪器、信息技术工具、工程工具和模拟软件，对复杂工程问题进行分析、计算与设计。指标点3-1 掌握机械结构、制造工艺及控

4、制系统的设计、开发方法和技术，了解影响设计目标和技术方案的各种因素，能够提出满足特定需求的合理解决方案，并体现创新意识。指标点 4-3 能够根据实验方案，构建实验系统，安全地开展实验，正确的采集实验数据。四、教学内容、教学方法和手段、学时分配（一）教学内容知识单元1：课程导论（支撑课程目标1）（建议1学时）教与学要求：了解课程目标、内容体系和要求、测试技术的发展趋势；能说明测量和测试的概念及一般测试系统的组成。教学内容：1-1课程内容、性质和任务介绍。1-2一般测试系统的组成，测试技术的作用与应用。1-3测试技术的研究现状与发展趋势。重点：测量和测试的概念及一般测试系统的组成。难点：一般测试系

5、统的组成。知识单元2：信号描述与频谱分析（支撑课程目标1）（建议5学时）教与学要求：能够辨析信号的种类、阐明周期信号和一般非周期信号的描述方法；掌握周期信号和一般非周期信号频谱的计算与特点；熟悉典型信号的特征及其频谱。教学内容：2-1信号的分类与描述。2-2周期信号与离散频谱。2-3瞬变非周期信号与连续频谱。2-4典型信号的频谱。重点：信号的描述方法；周期信号频谱的计算与特点；一般非周期信号频谱的计算与特点。难点：信号的频谱计算与分析。知识单元3：信号的分析与处理（支撑课程目标1）（建议4学时）教与学要求：能够对测试信号进行相关分析求解、自谱和互谱函数求解；能阐明数字信号的处理方法和步骤；能解

6、释采样的实质及采样定理；掌握自相关函数和互相关函数及自谱和互谱的特点及用途。教学内容：3-1.信号的相关分析。3-2.信号的频域分析。 3-3.数字信号处理基础 。重点：相关分析的计算与应用；数字信号处理的基本步骤与方法。难点：相关分析的计算与分析。知识单元4：测试系统的特性（支撑课程目标1）（建议5学时）教与学要求：能够说明线性系统及其主要性质、线性系统静态特性的评价方法；能阐明线性系统动态特性描述方法并利用给定条件求解一阶、二阶系统的传递函数、频率响应函数等及输入或输出信号表达式。教学内容：4-1.线性系统及其主要性质，测试系统的静态特性。4-2.测试系统的动态特性。 4-3.测试系统的响

7、应、参数测定，负载效应及不失真测试的条件。重点：线性系统的概念、线性系统的主要性质；测试系统静态特性与评价方法；测试系统动态特性的描述方法、相互关系及计算。难点：测试系统动态特性相关内容的计算。知识单元5：常用传感器（支撑课程目标2、3）（建议10学时）教与学要求：能够复述传感器的定义和主要类型；能阐明常用传感器的工作原理及用途，并会利用相关原理公式进行计算求解；了解各种传感器的使用要求和应用场合。教学内容：5-1.传感器的分类、应用、发展趋势。5-2.常用传感器（电阻式、电感式、电容式、压电式、磁电式、光电式、光纤式、气敏式等）的变换原理、特点及用途。 5-3电容式传感器特性测试实验。5-4

8、.差动变压器特性测试实验。重点：电阻式、电感式、电容式、压电式、磁电式传感器的工作原理、类型及应用。难点：电感式传感器的工作原理。知识单元6：信号的调理与记录（支撑课程目标2、3）（建议6学时）教与学要求：了解常用的记录装置；了解常用放大器的工作原理；能够复述电桥种类、平衡条件、各种电桥的工作原理及应用；掌握调制与解调及相敏检波的工作原理、滤波器的作用、滤波器的分类及幅频特性、滤波器主要参数、恒带宽比滤波器及相关计算。教学内容：6-1.电桥、信号的放大与隔离。6-2.电桥和差特性测试实验6-3.调制与解调6-4.滤波器、信号记录装置重点：电桥的连接形式与测量原理；测试信号的调制与解调的工作原理

9、与方法；滤波器的作用、分类及幅频特性、滤波器主要参数。难点：电桥的测量原理，信号的调制与解调的工作原理。知识单元7：现代测试系统（支撑课程目标1）（建议1学时）教与学要求：了解计算机测试系统的基本组成、虚拟仪器、网络化测试仪器；了解D/A转换与A/D转换的目的、原理和方法。教学内容：7-1.计算机测试系统。7-2虚拟仪器重点：计算机测试系统的基本组成及A/D转换和D/A转换的目的、原理和方法。难点：A/D转换和D/A转换原理和方法。（二）学时分配教学内容学时课堂教学学时自主学习教与学方式、方法讲授实验上机作业知识单元111案例式教学、多媒体课件结合板书知识单元25511讲授、多媒体课件结合板书

10、知识单元34411案例式教学，多媒体课件结合板书、作业知识单元45522案例式教学，多媒体课件结合板书、作业知识单元51064案例式教学，多媒体课件结合板书、实验操作知识单元6642案例式教学，多媒体课件结合板书、实验操作知识单元711讲授、多媒体课件学时合计3226644五、实践教学环节实验目的：认识检测系统中传感元件的工作原理及物理信号的检测方法，设计不同电桥方案，自行连接实验电路、调整实验参数。具备测试方案设计能力，同时具有正确处理实验数据、分析和综合实验结果以及撰写实验报告的能力。实验内容与要求见下表：（建议6学时）序号实验项目名称实验目的主要内容实验学时实验类型开出要求支撑课程目标1

11、电容式传感器特性测试实验掌握电容式传感器的基本原理，能够设计简单的测量电路。通过实验采集实验数据；分析并计算系统灵敏度S，并建立位移与输出电压之间函数关系；作出 Vx曲线。1.根据实验目的，以及电容式传感器的基本原理和方法设计实验方案，构成实验系统；2.通过改变振动台上电容动片的位置，来改变差动式电容器的有效面积，将两组电容板接入电桥，测出振动台位移变化与输出电压的变化，记录、分析实验数据。2综合必做32差动变压器特性测试实验能够应用电感式传感器工作原理实现位移与输出电压之间函数关系的建立；通过实验采集输入输出量数据，能够分析得到灵敏度，并指出该传感器的线性工作范围。1.根据实验目的及测试技术

12、的基本原理和方法设计实验方案，构成实验系统；2.通过改变差动变压器式传感器铁芯位移，测出两个二次线圈输出电压的差值，记录、分析实验数据。2综合必做33电桥和差特性测试实验能够分析实验数据之间关系及不同电桥搭接方式之间的差异；能够应用合适的电桥，设计数据采集方案；能对实验数据进行误差分析。1.通过搭接不同电桥以验证电桥的和差特性；将悬臂梁上的应变片搭接于不同的桥路，观察各种电桥输出电压值之间的关系，同时考虑温度影响因素，分析实验数据。2.领会信号处理的基本原理，能够分析误差产生的原因，并采取措施减小误差，能对数据进行分析、整理、得出结论。2验证必做3六、成绩构成和评价方法（一）考核方式说明1.以

13、试卷、作业、实验等形式考核。2.采用闭卷考试，试卷成绩占总成绩60%；平时成绩（作业）占总成绩20%：课内实验（含报告）占20%。（二）考核权重分配 考核方式及权重教学内容考试作业实验备注60%20%20%知识单元1知识单元2知识单元3知识单元4知识单元5知识单元6知识单元7七、成绩评价标准1.平时成绩（即作业）评价标准基本要求评价标准完成情况得分课程目标1：掌握测试技术原理与方法等专业知识，能够将相关知识和数学模型方法用于复杂机械工程问题解决方案的比较与综合。毕业要求指标点5-2能准确运用测试技术的基础知识解答相关问题，公式准确；计算步骤完整，结果正确；准时上交；作业整洁、书写工整。9010

14、0能较准确运用测试技术的基础知识解答相关问题，公式准确；计算步骤较完整，结果正确；按时上交、作业书写较工整。8089能较准确运用测试技术的基础知识解答相关问题，公式准确；计算步骤较完整，结果较正确；按时上交、作业书写一般。7079所表述的知识、公式基本正确，个别有误；计算步骤较完整，结果基本正确；按时上交、作业书写潦草。6069所表述的知识、公式错误较多；结果不正确；未准时上交、书写潦草。0592.实验成绩评价标准（具体评价标准见工程测试技术实验报告）实验成绩占总成绩比例20%。基本要求评价标准实际完成情况得分实验报告课程目标3：能够应用测试系统的特性、针对工程实际问题选择合适的传感器及测量装

15、置，设计基本的测量方案，实施机械工程领域相关实验，获得准确的实验数据。能够对实验数据进行正确处理，得出对能够对实验数据进行正确处理，得出对应结论。毕业要求指标点4-3能够根据实际测得数据进行正确的数据处理，能够根据处理结果得出正确结论，数据处理结果和结论一致。90100能够根据实际测得数据进行数据处理，处理结果基本正确，能够根据处理结果得出对应结论，数据处理结果和结论基本一致。8089能够根据实际测得数据进行数据处理，处理结果存在少量错误，数据处理结果与结论基本对应，数据处理结果和所得结论基本一致。7079能够根据实际测得数据进行数据处理，处理结果有部分错误，数据处理结果与结论存在偏差。606

16、9不能够根据实际测得数据进行数据处理，处理结果错误，数据处理结果与所得结论不一致。0593.期末考试评价与评分标准期末考试试卷的评分标准和评价标准的制定见下表，其中评价标准决定评分标准，依据评价标准制定的详细评分标准见考试试卷“标准答案及评分标准”。基本要求评价标准知识掌握情况得分课程目标1：掌握测试技术原理与方法等专业知识，能够将相关知识和数学模型方法用于复杂机械工程问题解决方案的比较与综合。毕业要求指标点5-2对所学的工程测试技术的概念、理论、公式等基本知识认知清晰，理解正确；计算步骤完整，计算结果正确。90100对所学的工程测试技术的概念、理论、公式等基本知识认知较清晰，理解较正确；计算

17、步骤较完整，计算结果正确。8089对所学的工程测试技术的概念、理论、公式等基本知识认知较清晰，理解较正确；计算步骤较完整，计算结果较正确。7079对所学的工程测试技术的概念、理论、公式等基本知识认知基本清晰，计算步骤不完整，计算结果不正确。6069不能理解和记忆所学工程测试技术的概念、理论、公式等基本知识；计算结果不正确。059课程目标2：能够运用工程知识，考虑影响设计目标和技术方案的各种因素，提出机械产品测试技术全生命周期的设计方案。毕业要求指标点3-1所运用的测试技术有关概念、理论和公式准确，计算步骤完整，结果正确。90100所运用的测试技术有关概念、理论和公式较准确；计算步骤较完整，结果

18、正确。8089所运用的测试技术有关概念、理论和公式基本准确；计算步骤不完整，结果基本正确。7079所运用的测试技术有关概念、理论和公式部分准确，个别有误；计算步骤不完整，结果不完全正确。6069运用的概念、理论和公式不正确，计算步骤不完整，结果不正确。059课程目标3：能够应用测试系统的特性、针对工程实际问题选择合适的传感器及测量装置，设计基本的测量方案，实施机械工程领域相关实验，获得准确的实验数据。毕业要求指标点4-3能够应用测试系统特性及测试技术相关知识针对工程实际问题选择合适的传感器及测量装置，测量方案设计完整合理。90100能够应用测试系统特性及测试技术相关知识针对工程实际问题选择较合适的传感器及测量装置，测量方案设计较完整合理。8089基本能够应用测试系统特性及测试技术相关知识针对工程实际问题选择较合适的传感器及测量装置，测量方案设计不够完整、合理。7079不能很好地应用测试系统特性及测试技术相关知识针对工程实际问题选择合适的传感器及测量装置，测量方案设计不够完整、合理。6069不能应用测试系统特性及测试技术相关知识针对工程实际问题选择合适的传感器及测量装置，测量方案设计不正确。059八、课程目标达成情况分析1.评价方法本课程采用成绩分析法，数据来源为课程教学大纲中支撑课程目标的各考核环节的考核结果，数据