《现代测试技术》教学大纲

《现代测试技术》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：04150221课程性质：专业选修课学分：2学分学时：32学时（理论24学时，实验8学时）先修课程：大学物理、高等数学、电工与电子技术后续课程：汽车设计适用专业：车辆工程开课单位：车辆与交通工程学院一、课程说明《现代测试技术》是车辆工程的一门专业选修课。本课程涉及汽车工程领域中的非电量测试技术、误差分析与处理等基础知识，通过该课程的学习可以了解传感器测量原理、测量信号处理方法和计算机测量系统等方面的基础知识，并掌握温度、力、压力、振动、速度及加速度等常见物理量的测量和应用方法，提高学生对汽车测试系统的理解能力、分析数据能力、实验研究能力、总结归纳能力，同时为学习后续课程打下必要的基础。本课程注重基本理论知识的深入学习，强调培养运用基础理论知识解决生产实际中问题的能力，兼顾新技术、新工艺及其发展方向的介绍，培养“厚基础、宽口径、高素质、强能力”的人才。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：了解与车辆工程专业相关的测试技术的基本知识，包括误差分析、信号描述、信号拾取中常用传感器的原理及应用、信号调理、信号分析等，熟悉测量技术、误差分析、信号处理等方面的重要思想和思维方法，掌握汽车领域中常见量的多种表述方法。课程目标2：能够依据汽车中常用传感器的基本原理，分析多种类型传感器在汽车领域中的使用方法，从而获得汽车中常见物理量的多种测量方案；能够依据测试技术基础知识，分析汽车中所包含的各个测试系统信号处理的流程以及测试系统特性对信号的影响，从而提出提高信噪比及降低测试系统干扰的方法。 课程目标3：能够对汽车中常见的物理量进行实验测试，并对实验结果进行分析，得出如何提高测量准确性的方法以及这些常见物理量与汽车性能的关系，培养学生动手实践能力和创新能力的同时，通过数据分析与整理，使学生养成严谨认真、实事求是的工作态度。三、课程目标与毕业要求《现代测试技术》课程教学目标对车辆工程专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度1.工程知识1.1掌握数学、物理的基础知识，领会数学、自然科学的重要思想和思维方法，理解工程问题的数理本质及其表述方法。课程目标1：了解与车辆工程专业相关的测试技术的基本知识，包括误差分析、信号描述、信号拾取中常用传感器的原理及应用、信号调理、信号分析等，熟悉测量技术、误差分析、信号处理等方面的重要思想和思维方法，掌握汽车领域中常见量的多种表述方法。M2.问题分析2.2能根据数学、自然科学和工程科学的基本原理分析车辆领域复杂工程问题，获得多种解决方案。课程目标2：能够依据汽车中常用传感器的基本原理，分析多种类型传感器在汽车领域中的使用方法，从而获得汽车中常见物理量的多种测量方案；能够依据测试技术基础知识，分析汽车中所包含的各个测试系统信号处理的流程以及测试系统特性对信号的影响，从而提出提高信噪比及降低测试系统干扰的方法。H4.研究4.3能够根据实验方案构建并开展实验，能够对实验结果进行分析和解释，并通过信息综合得到合理有效的结论。课程目标3：能够对汽车中常见的物理量进行实验测试，并对实验结果进行分析，得出如何提高测量准确性的方法以及这些常见物理量与汽车性能的关系，培养学生动手实践能力和创新能力的同时，通过数据分析与整理，使学生养成严谨认真、实事求是的工作态度。M注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配1.理论部分理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时实验学时对应的课程目标1.绪论1.1测试技术概况1.2测量的基础知识教学要求：理解测试技术的内容、作用和重要性；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等知识点；了解本课程的性质和学习要求；了解我国测试技术的发展概况，培养学生民族自信心和自豪感。重点：测试系统的一般组成；测量方法；误差分类及表示方法。难点：信号与信息、测量与测试的关系及区别。212.常用传感器及应用2.1传感器概述2.2电阻式传感器2.3电容式传感器2.4电感式传感器2.5压电式传感器2.6磁电式传感器2.7霍尔式传感器2.8光电式传感器教学要求：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，培养学生分析解决问题的能力。重点：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。421、2、33.信号的描述3.1概述3.2周期信号及其频谱3.3非周期信号及其频谱3.4典型信号的频谱3.5随机信号教学要求：理解信号的类型及其产生；理解周期信号、非周期信号及随机信号在时域、频域和幅值域中的描述及其特点；理解傅里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：傅里叶变换的基本原理。21、24.测试系统的基本特性4.1测试系统及其主要性质4.2测试系统的静态特性4.3测试系统的动态特性4.4不失真测试条件4.5典型测试系统的动态特性分析4.6测试系统动态特性参数的确定教学要求：理解描述测试系统的指标特性；掌握测试系统的幅频特性、相频特性和常见系统的频率响应特性；掌握理想测试系统的含义和条件；了解测试装置动态特性的测试方法，培养学生的动手实践能力和数据分析处理能力。重点：系统的频率响应特性和理想测试系统的含义和条件。难点：不失真测试条件和测试系统的动态特性分析。421、2、35.信号的调理5.1信号放大5.2电桥5.3调制和解调5.4滤波器5.5模-数转换原理教学要求：理解信号调制和调解的作用、原理及输出；掌握滤波电路的分类、原理及特性；了解A/D转换、D/A转换的原理。重点：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。21、26.信号分析基础6.1信号的相关分析6.2功率谱分析及其应用6.3相干函数分析及其应用6.4倒频谱分析及其应用教学要求：了解信号分析的基本方法；理解测试信号的相关分析；了解信号的功率谱分析、相干函数分析、倒频谱分析及应用。重点：信号的功率谱分析、相干函数分析、倒频谱分析及应用。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。21、27.数字信号处理基础7.1信号数字化的基本原理7.2快速傅里叶变换原理7.3快速傅里叶反变换教学要求：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：掌握数字信号处理的基本原理；时域采样、混叠和采样定理。信号数字化出现的量化、量化误差等问题。难点：快速傅里叶变换及反变换运算特点。41、28.汽车常见物理量的测量8.1振动的检测8.2噪声的测量8.3空气流量测量8.4位置测量8.5扭矩测量8.6汽车角速度测量8.7汽车转速测量8.8汽车车速测量8.9车辆周围识别用传感器教学要求：了解与车辆相关的各类测试系统的重要性及主要测试内容；掌握各类测量的方法及原理；了解最新的车用测量技术及相关特性测试作用，使学生明确自身肩负我国汽车工业未来的担当使命。重点：了解与车辆相关的各类测试系统的重要性及主要测试内容；掌握各类测量的方法及原理。难点：最新的车用测量技术及相关特性测试作用。441、2、3合计2482.实验部分实验部分的教学内容、基本要求与学时分配见表3。表3实验项目、实验内容与学时实验项目实验内容和要求实验学时对应的课程目标1.常见空气流量传感器的静态特性检测实验内容：掌握常见的空气流量传感器的测量和使用方法，对其非线性度、灵敏度等进行分析。实验要求：了解各类常见物理量的测量仪器特点、应用场合，掌握测量仪器的功能和使用方法。21、2、32.基于高速纹影/阴影成像的流场测试技术实验实验内容：了解由纹影仪和高速摄影等组成的发动机测试平台配套光学分析系统的基本组成、使用方法及结果分析。实验要求：了解发动机测试用光学测试系统的组成、功能、使用方法及适用范围。21、2、33.常见车速传感器的检测实验内容：掌握汽车转速等参数的测量和应用方法。实验要求：了解常用汽车转速传感器的特点、功能和使用方法，以及对应的应用场合。21、2、34.常见转向盘转角传感器的检测实验内容：掌握汽车转向盘转角测量和调试方法。实验要求：了解常用汽车转向盘转角传感器的特点、功能和使用方法，以及注意事项。21、2、3合计8五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，采用启发式、讨论式、翻转课堂教学等方式，促进学生积极思考，开发学生的潜能，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；以构建广泛知识体系框架为出发点，精选教学内容，使学生比较全面地理解汽车测试分析的基本方法与原理，在掌握相关电路电气与数学运算分析方法基础上，具有进行汽车中常见物理量测量的能力。实验教学着重讲授如何用科学的手段来完成理论的验证；如何组织实验、处理数据和分析实验现象；介绍常用设备和仪器的原理、构造和使用维护方法以及综合实验内容的思路和方案设计等。采用教师讲授和学生动手操作的方法；在实验前学生应复习和掌握与本实验有关的教学内容，认真阅读实验指导书；在实验中要严格遵守实验纪律，按操作规程使用仪器；实验结束后，按规定对仪器进行维护保养；每完成一项实验，要认真完成一份实验报告。六、课程资源1.推荐教材：（1）樊继东.汽车测试技术[M].北京:机械工业出版社.2017.2.参考书：（1）王建.汽车测试技术[M].北京:清华大学出版社.2019.（2）唐岚.汽车测试技术[M].北京:机械工业出版社.2020.（3）麻友良.汽车工程测试技术[M].北京:机械工业出版社.2016.（4）赵文礼.测试技术基础（第二版）[M].北京:高等教育出版社.2019.3.期刊：（1）夏泽斌.多GPS架构下汽车测试数据处理方法[J].汽车工程,2019,39(08):951-954.（2）董晨晨,朱巍巍,陈锋等.新能源汽车减速器传动效率测试不确定度分析[J].中国测试,2021,47(S2):25-30.（3）YeL,FeiL,LuX,etal.Datagenerationforconnectedandautomatedvehicletestsusingdeeplearningmodels[J].AnalysisandPrevention,2021,62(11),190-192.（4）薛文胜.汽车防撞雷达测试方法浅析[J].国外电子测量技术.2019,30(06),125-129.（5）黄嘉智,钟馥鸾,王雄志等.车载毫米波防撞雷达自动化测试系统[J].微波学报,2021,37(S1):125-129.4.网络资源：（1）都来学汽车学习平台./ComputerHome（2）中国大学生MOOC./七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表4。表4课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标123过程性考核课堂表现10（1）根据课堂回答问题情况等进行考核，满分100分；（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√442作业10（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；（2）每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩；（3）以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√55实验20（1）根据每个实验的实验预习、操作过程及结果分析情况单独评分，满分100分；（2）每次实验单独评分，取各次实验成绩的平均值作为此环节的最终成绩；（3）以实验成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√20期末考核60（1）期末考核以课程论文形式进行，成绩100分，以课程论文成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩；（2）主要考核车用传感器的选择原则、应用场合，并能根据测试要求，正确选择传感器；同时应能体现学生对各类测量方法及原理的掌握程度，或是对最新的车用测量技术的了解程度；（3）课程论文主要以课程相关的技术分析报告、测试系统设计或技术展望与解读等内容体现。√√√252510合计：100分343432八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以课堂表现、作业、实验、期末考核等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由期末考核成绩和过程性考核成绩组成。其中：期末考核以课程论文形式进行，成绩为100分（权重60%）；课堂表现、作业、实验等过程性考核成绩为100分（权重40%）；过程性考核分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表5。表5过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100≥x≥9090＞x≥8080＞x≥7070＞x≥60x＜60课堂表现25笔记完整，积极参与教学活动，踊跃回答问题，准确率大于90%。笔记完整，认真参与教学活动，回答问题准确率大于80%。笔记不完整，偶尔参与教学活动，回答问题准确率大于70%。上课不认真，上课不记笔记，偶尔参与教学活动。上课不认真，上课不记笔记，不参与教学活动。作业25按时提交作业，作业答案准确率大于90%。按时提交作业，作业答案准确率大于80%。按时提交作业