《工程信号处理》课程教学大纲

《工程信号处理》教学大纲课程英文名Engineersignalprocessing课程代码01M0024学分2总学时32理论学时16实验/实践学时16课程类别专业教育课课程性质选修课先修课程高等数学、复变函数、检测技术适用专业机械类专业开课学院机电工程学院一、课程地位与课程目标（一）课程地位随着智能制造概念的兴起，工程信号的处理技术越来越受到人们关注，通过数学方法对传感器获得的数据进行释意，在将来可能会被用于评价在线的加工质量、评价加工系统的健康状态、指导调整工艺策略等方面。《工程信号处理》作为一门专业基础课，着重介绍工程信号处理领域中的基础概念和基本方法，它以培养学生掌握科学测试与信号分析理论技术、提高学生实践能力为主。可以为学生将来从事工业信息化及智能化奠定基础。（二）课程目标1.了解工程信号处理方面的基本概念和术语，具有将机械类专业知识应用于工程信号分析方案的能力。2.了解时域、频域、时频域分析方法，具备从不同角度提取信号中信息的专业技术能力。3.具备使用信号处理工具（以matlab、Python为例）的能力，针对复杂的信号处理任务，能够基于科学原理和先进的方法，设计出合理的信号处理算法；使学生在逻辑思维能力、抽象思维能力以及分析问题与解决问题的能力方面受到初步训练；培养学生辩证唯物主义世界观和科学思维方法。4.能通过互联网、文献资料巩固和拓展所学知识，具备团队合作解决复杂机械系统中关键零部件的故障监控能力；激发学生牢牢把握新一轮科技革命带来的新机遇，增强学生的民族自尊心和责任感。二、课程目标达成的途径与方法采用理论与实践相结合的方法，借助专业的“新工科”实验室内的实验设备，实现学生“做中学”。1.课堂教学主要讲解信号处理方面的概念和术语，卷积、傅里叶变化等经典理论。并通过手机上的一些小程序生动形象的展示理论知识的物理意义，从而在课堂教学中引入互动环节，使同学们能更好地融入课堂教学，提高教学效果。2.实验教学主要通过给定题目由学生所掌握的matlab语言、Python语言知识进行编程、调试并运行，了解常见的工业传感器、例如振动传感器、声音传感器、涡流传感器等信号特点及其物理意义，培养学生熟练运用所学知识的能力、收集和提炼信息的能力以及解决实际问题的能力。三、课程目标与相关毕业要求的对应关系课程目标课程目标对课程归属专业毕业要求的支撑程度毕业要求5毕业要求7毕业要求9课程目标1-H-课程目标2-H-课程目标3LH-课程目标4MLL注：1.支撑强度分别填写H、M或L（其中H表示支撑程度高、M为中等、L为低）；2.毕业要求须根据课程所在专业培养方案进行描述。四、课程主要内容与基本要求知识点主要内容基本要求第一章、绪论测试信号分析与处理技术简介L1信号及其分类L1信号与系统的概念L1第二章、连续时间信号分析信号的时域分析方法L3周期信号的频域分析L3非周期信号的频域分析L3采样定理L3第三章、时频分析方法信号滤波的概念及应用L2信号的小波变化及应用L2其他信号分析方法L2基本要求：L1-理解，L2-掌握，L3-熟练掌握五、课程学时安排章节号教学内容学时分配学生任务对应课程目标作业要求自学要求讨论第一章1.1信号处理技术简介1.2信号及其分类1.3信号与系统的概念2教材第一章课后习题1讨论常见信号的类型11.4Python、matlab、DRVI与科学计算2下载并安装相关软件3第二章2.1信号的时域分析方法2教材第二章课后习题1讨论均值、均方差值等统计参数的物理意义1,22.2信号的时域分析实验2按照要求完成实验报告2,3,42.3周期信号的频域分析2教材第二章课后习题5复习傅里叶变化1,22.4非周期信号的频域分析2教材第二章课后习题61,22.5信号的合成实验2.6电子琴设计实验2.7声音的分析实验4按照实验报告完成思考题2,3,42.8采样定理21,22.9频率混叠和采样实验2.10AD转化中的误差实验2复习采样定理按照实验报告完成思考题2,3,4第三章3.1信号滤波的概念及应用3.2滤波器作用2教材第三章课后习题11,2,3,43.3信号的小波变化及应用2连续小波分解、离散小波分解、小波包分解的区别23.4其他信号分析方法2查找其他信号分析方法方面的文献、并做成PPT2,43.5转子试验台实验6按照实验报告完成思考题1,2,3,4六、实践环节及基本要求序号实验项目名称学时基本要求学生任务实验性质实验类别1Python、matlab、DRVI与科学计算2了解Python科学计算包的安装，DRVI的使用自己下载并安装所有软件环境验证必做2信号的时域分析实验2了解常见波形的时域分析方法、学会使用相关分析分析信号相关分析法测量信号中的周期成分。验证必做3信号的合成实验及电子琴设计实验、声音的分析实验4了解信号合成与分解的概念及方法自己设计出电子琴验证必做4频率混叠和采样实验及AD转化中的误差实验2深入理解采样定理将声卡作为A/D卡，从Linein口或Mic口输入，设计一个双通道信号采集器验证必做5转子试验台实验6了解振动量、噪声、轴心轨迹的测量方法搭建DRVI小程序实现轴心轨迹的测量演示必做注：1.实验性质指演示性、验证性、设计性、综合性等；2.实验类别指必做、选做等。考核方式及成绩评定表1考核方式及成绩评定表考核内容考核方式评定标准（依据）占总成绩比例过程考核线上课程视频观看观看课程视频10%实验报告情况实验指导书及答案20%作业及课堂表现中国计量大学学生课程平时成绩考核细则10%期末考核闭卷试卷参考答案和评分标准60%考核类别考试成绩登记方式百分制表2课程目标考核环节和达成标准课程目标教学环节考核环节合格标准课程目标1讲授平时成绩（课堂表现、作业）A0.6实验报告情况B期末考试成绩C1课程目标2讲授、讨论平时成绩（课堂表现、作业）A0.6实验报告情况B期末考试成绩C2课程目标3讲授、讨论