仪器仪表工程课程教学大纲

（工程建筑套表）仪器仪表

工程

20XX年XX月

目录

仪器仪表工程

《专业英语》课程教学大纲1

《计算机技术及应用》课程教学大纲3

《工业工程》课程教学大纲8

《工程光学》课程教学大纲16

《传感器技术》课程教学大纲21

《误差理论和数据处理》课程教学大纲25

《信号处理技术》课程教学大纲29

《测控技术及系统》课程教学大纲34

《专业英语》课程教学大纲

课程名称（中文）：专业英语学分数：2学分

课程名称（英文）：ProfessionalEnglishformechanicalengineering

课内学时数：32（最低要求）上机（实验）时数：0小时

课外学时数：4（最低要求）

教学方式：课堂授课+（上机、实验）

教学要求：

1.了解先进的工程材料

2.了解机械加工方法和设备

3.了解公差和夹具

4.了踊E传统加工方法

5.了解计算机技术和数控技术

6.了解计算机辅助设计和制造的知识

7.了解虚拟制造和网络化制造和快速成形技术

8.了解快速成形制造技术

9.了解纳米和微机械制造技术

10.了解智能制造技术

课程内容简介（500字以内）：

本教材共分俩大部分，每部分有16个单元。第壹部分为机械制造基础，内容包括工程材料及

其处理、机械加工方法、公差和夹具、非传统加工方法等；第二部分为先进制造技术，内容涉及制

造领域的先进科学技术，如计算机技术、数控技术、工业机器人、计算机辅助设计和制造、柔性制

造、计算机集成制造、虚拟制造和网络化制造、快速成形、纳米和微机械制造、半导体制造、机械

测量和反求工程，以及计算机质量控制等方面的内容。目介绍了壹些常用的机械工程技术应用文体

范例，有产品说明书、广告、报价单、售货合同及科技论文写作指南等。

课程大纲（具体到章、节、小节）：

PartIFUNDAMENTALOFMANUFACTURINGENGINEERING

第壹章制造工程基础

UnitlAdvancedEngineeringMaterials（第壹单元先进工程材料）

Unit6InjectionMolding（第六单元注塑成型）

Unit7MetalCutting（第七单元金属切削）

Unit8Grinding（第八单元磨削加工）

UnitllLatheandTurning（第十壹单元车床和车削）

Unitl2DrillingandMilling（第十二单元钻削和铳削）

Unitl3JigsandFixtures（第十三单元钻模和夹具）

Unitl4LimitsandTolerances（第十四单元极限和公差）

Unitl5UnconventionalMachiningProcesses（第十五单元非力口工方法）

PartnADVANCEDMANUFACTURINGTECHNOLOGIES

第二章先进制造技术

UnitlComputerTechnologies（第壹单元计算机技术）

Unit2NumericalControlofProduction（Equipment第二单元力口工设备）

Unit7CAD/CAM/CAPP（第七单元计算机辅助设计/制造/工艺规划）

UnitlOVirtualManufacturingandNetworkedManufacturing（第十单元虚拟和网络制造）

UnitllRapidPrototypingandManufacturingTechnologies（第十壹单元快速成形制造技术）

Unitl2NanomaterialandMicro-Machine（第十二单元纳米材料和微加工）

Unitl3IntelligentManufacturing（第十三单元智能制造）

参考教材名称：叶邦彦，陈统坚编：《机械工程英语》北京：机械工业出版社，2006年

主要参考书：

1）唐壹平主编：《先进制造技术》北京：机械工业出版社，2004;

2）卢秉恒主编：《机械制造技术基础》北京：机械工业出版社，2005。.

预修课程（最低要求）：工程材料基础，机械设计基础，装备和制造技术基础

适用专业：机械工程

《计算机技术及应用》课程教学大纲

课程名称（中文）：计算机技术及应用学分数：2学分

课程名称（英文）：computertechnologyandapplication

课内学时数：60（最低要求）上机（实验）时数：12小时

课外学时数：20（最低要求）教学方式：课堂授课+上机、实验

教学要求：本课程适用于机械工程类、仪器类、测控类工程硕士研究生学习计算机技术之需要，要

求学生了解计算机原理、输入输出系统、掌握计算机通信、计算机数据采集、测控技术等知识，为

解决工程实际问题、进行硕士论文研究打好基础。

课程内容简介（500字以内）：

第1章介绍微型计算机硬件和系统，学习微机的处理器及其发展技术、总线技术、存储技术、

BIOS,中断技术、各类流行的操作系统、输入输出设备等。第2章介绍计算机测控系统，学习单

片机、DSP、ARM等处理器为核心的嵌入式系统、工业控制计算机、可编程逻辑控制器PLC、数

控机床等。第3章介绍计算机通信技术，学习近程通信常用的USB和RS232通信协议、中远程通

信常用的RS422、RS485通信协议以及485组网技术、RS232和RS485电平转换技术、TTL和

RS232电平转换技术、且行通信技术、网络通信的基础知识等。第4章介绍计算机数据采集技术，

学习信号放大电路、滤波电路、滤波技术、模数转换器和转换技术、数模转换器和转换技术。第5

章介绍计算机测控应用技术，学习PID控制技术、PWM控制技术、变频调速技术、虚拟仪器设计、

分布式控制系统设计、设备状态监测和诊断系统设计等。第6章介绍单片微机原理和应用技术，主

要是目前仍在大量使用且高速发展的单片机原理和应用技术。

课程大纲（具体到章、节、小节）：

第1章微型计算机硬件和系统

1.1微型计算机的处理器

1.2微型计算机总线

1.3存储器

1.3.1存储器类型和存储体系结构

1.3.2随机主存储器（RAM）

1.3.3辅助存储器

1.4微机基本输入输出系统（BIOS）

1.5中断系统

1.6操作系统（OS）

1.6.1Windows95

1.6.2WindowsCE

1.6.3WindowsNT（工作站）

1.6.4Windows98

1.6.5WindowsME

1.6.6Windows2000

1.6.7WindowsXP

1.6.8WINDOWS2003

1.6.9LINUX

1.6.10|jC/OS-n

1.7常用输入输出设备

1.7.1输入输出设备

1.7.2键盘

1.7.3显示器

174打印机

第2章计算机测控系统

2.1单机嵌入式系统

2.1.1基于单片机的嵌入式系统

2.1.2基于DSP的嵌入式系统

2.1.3基于ARM的嵌入式系统

2.2工业控制计算机

2.2.1工控机概述

222compactPQ总线工控机

2.2.3STD总线工控机

2.2.4PC104总线工业控制计算机

2.3可编程控制器(PLC)

2.3.1PLC的应用特点

2.3.2PLC的基本结构

2.3.3PLC的工作原理

2.3.4PLC编程技术

2.4数控机床

第3章计算机通信技术

3.1USB接口

3.1.1USB概述

3.1.2USB系统

3.1.3USB总线拓朴

3.1.4USB通信端点和管道

3.1.5USB总线协议

3.1.6USB接口器件介绍

3.1.7USB接口在数据采集系统中的应用

3.2RS-232c接口

3.2.1RS-232C传递信息的格式标准

3.2.2RS-232C标准的信号线定义

323信号线的连接和使用

3.2.4RS-232C电气特性

3.2.5机械特性

3.3RS-423A/422A/485接口

3.3.1RS-423A接口

3.3.2RS-422A接口

3.3.3RS-485接口

3.3.4RS-232C和RS-422A的转换

3.3.5RS-423A/422A/485接口性能比较

3.4CAN总线接口

3.4.1CAN总线特点

3.4.2标准CAN总线和扩展CAN总线的关系

3.4.3总线仲裁

3.4.4出错处理

3.4.5内置俩路CAN控制器的微处理器DS80C590

3.5且行接口

3.5.1且行接口原理

3.5.2PC兼容且行打印机接口

3.5.3IEEE488总线

3.6计算机网络和TCP/IP协议

3.6.1Internet

3.6.2TCP/IP协议

3.6.3Internet的传输原理和服务功能

3.6.4Internet在中国

第4章计算机数据采集技术

4.1集成运算放大器和信号调理

4.1.1运算放大器主要参数

4.1.2虚地概念

4.1.3集成运放的典型应用线路

4.2采样保持电路

4.3采样过程和采样定理

4.4采样偏差的校正技术

4.5信号隔离和选通技术

4.6数据采集中的抗干扰技术

4.6.1干扰因素和抗干扰基本方法

4.6.2若干特殊滤波技术

4.6.3A/D转换过程中的抗干扰技术

4.7D/A转换技术和应用电路

4.7.1R-2RT形电阻网络型DAC的工作原理

4.7.2权电阻型DAC的工作原理

4.7.3DAC的性能指标

4.7.4DAC0832及其和计算机的接口

4.7.58位之上DAC及其和微机的连接

4.8A/D转换技术和应用电路

4.8.1逐位逼近式ADC的结构及工作原理

4.8.2双积分式ADC的结构及工作原理

483”△模数转换器结构及工作原理

4.8.4AD574系列A/D转换器及其和计算机接口技术

4.8.512位A/D转螺MAX186/MAX188

第5章控制系统应用技术

5.1控制系统概述

5.2PID控制技术

5.2.1常规PID控制

5.2.2自适应PID控制

5.2.3智能PID控制

5.3步进电机的PWM控制技术

5.3.1PWM控制的基本原理

5.3.2步进电机概述

5.3.3步进电机细分驱动原理

5.3.4恒力矩均匀细分驱动技术

5.3.5全数字PWM逆变驱动技术

5.4变频调速技术

5.4.1异步电动机概述

5.4.2异步电动机调速

5.4.3异步电动机变频调速

5.4.4变压变频协调控制

5.4.5我国变频调速技术的发展概况

5.5虚拟仪器设计

5.5.1虚拟仪器基本概念

5.5.2LabVIEW虚拟仪器开发系统

5.5.3虚拟仪器设计举例

5.6分布式计算机控制系统设计

5.6.1概述

5.6.2基于串行总线配料控制系统

5.6.3基于Profibus现场总线玻璃生产线原料配料控制系统

5.7设备状态监测和诊断系统设计

5.7.1设备状态监测的意义

5.7.2设备状态监测和诊断的分析方法

5.7.3设备状态监测和诊断系统的网络化设计

第6章单片微型计算机

6.18位单片机系列产品

6.28051单片机

6.2.18051的基本结构和功能

6228051封装和弓|脚功能

6.2.3时钟电路

624复位和复位电路

6.2.5存储器结构

6.2.6指令部件

6.2.7特殊功能寄存器区

6.2.8布尔处理器

6.2.98051单片机程序执行方式

6.2.108051单片机低功耗操作方式

6.2.118051单片机编程和校验方式

6.2.128051的机器周期和指令周期

6.2.138051访问片外存储器的时序

6.2.148051的系统扩展

6.2.158051的中断系统

6.2.168051的定时器/计数器

6.2.178051的串行接口

6.3单片机在冲床自动控制中的应用

6.4多功能单片机C8051F

6.4.1C8051F特性简介

6.4.2指令集

6.43中断系统

6.4.4电源管理方式

参考教材名称：毕宏彦主编：《计算机测控技术》西安：西安交通大学出版。

主要参考书：

1）刘乐善等《微型计算机接口技术及应用》，武汉：华中科技大学出版社，2001.

2）薛钧义等《微机控制系统及应用》，西安：西安交通大学出版社,2004.

预修课程（最低要求）：IBMPC微型计算机原理，模拟电路，数字电路。

适用专业：机械工程；仪器科学；自动控制工程；

《工业工程》课程教学大纲

课程名称（中文）：工业工程学分数：2学分

课程名称（英文）：IndustriaEngineer课内学时数：40

教学方式：课堂授课

课程内容简介（500字以内）：

现代工业工程是以大规模工业生产及社会经济系统为研究对象，在制造工程学、管

理科学和系统工程学等学科基础上逐步形成和发展起来的壹门综合性很强的交叉工程

领域。工业工程是壹门工程技术和管理技术相结合的综合性工程领域，它以降低成本,

提高质量和生产率为导向，采用系统化、专业化和科学化的方法，综合运用多种学科

的知识，对人员，物料、设备、能源和信息所组成的集成系统进行规划、设计、评价、

创新和决策等工作，使之成为更有效、更合理的综合优化系统。工业工程领域的特点

是强调“系统观念"和"工程意识"，重视研究对象的"统筹规划、整体优化和综合

原理"。因此，工业工程领域涉及的主要学科领域有系统科学、现代管理科学、计算

机科学、运筹学、人因工程等。

尽管工业工程是壹门工程学科,但它和机械、电子、化工等这些工程性学科具有完全

不同的特征。它不是研究如何设计开发新产品、新工艺、新设备，而是研究怎样将这些

新工艺、新技术、新产品转化为现实生产力且有效利用企业的材料、能源、人力、环

境等当下资源的工程技术。能够说它的技术特征最突出表现为着眼于系统性、整体性

和技术和管理的有机结合。

课程大纲

第壹篇工业工程的发展史

1.1工业工程的概念

1.1.1工业工程的定义

1.1.2工业工程的内容

1.2工业工程的产生和发展趋势

1.2.1发展

1.2.2发展趋势

第二篇工业工程的方法论

2.1方法论的概念

2.1.2工业工程的思想和原则

2.1.3基本方法

2.2业工程系统分析方法

2.2.1系统的概念

221.1系统的定义

2.2.1.2系统的特性

2.2.1.3系统的描述

2.2.1,4系统分析

2.2.2系统分析基本原理

2.2.2.1系统分析的内容

2.2.2.2系统环境分析

2.2.23系统目标分析

222.4方案汇总

2.2.2.S模型建立

2.2.3系统评价方法

2.2.3.1系统评价

2.23.2系统评价原则

2.2.33系统评价的指标体系

2.2.3.4关联矩阵法

2.23.5层次分析法

2.23.6费用一事分析

2.23.7案例分析

2.3工作设计和工作研究

2.3.1工作设计

2.3.1.1工作方法研究

2.3.1.2工作专业化

2.3.2工作研究

2.321概述

23.2.2方法研究

2.3.23动作研究

2.3.3作业测定

2.3.3.1工时定额

2.33.2时间研究的具体方法

2.33.3模特法及其应用

23.3.4案例分析

2.4工效学

241概述

2.4.1.1工效学的研究内容

2.4.1.2人机系统及其设计阐述

2.4.1.3人机系统分析和评价

2.4.2人的特性因素

2.4.2.1人的总体特征

2A2.2人的信息感觉.处理.输出特性

2A2.3人体尺寸和劳动姿态

2.4.3人机界面设计

2.4.3.1人机系统设计思路

2.43.2显示器的选择和设计

2A3.3控制器选择和设计

2A3.4工作空间和工作地设计

2.4.4工作环境的影响及改善

2.441工作环境分类

2.442环境因素对操作者的影响

244.3环境改善的壹般设计方法

2.4.5劳动安全和事故预防

245.1概述

2A5.2不注意和事故的关系

2A5.3事故产生的根本原因

2.5.1设施选址

2.5.1.1设施设计和物流分析概述

2.5.1.2设施设计和物流分析的内容

2.5.1.3设施设计和物流分析的目标及基本原则

251.4设施选址的影响因素

2.5.2物质系统的布置

2.5.2.1布置的基本问题及布置决策的依据

2.5.2.2布置的基本原则

2.5.23基本布置系统的形式

2.S.2.4工艺原则布置的方法

2.S.2.5案例分析

第三篇先进制造模式

3.1精益生产

3.1.1产生背景

3.1.2准时生产制

3.1.3丰田式生产系统

3.1.4精益生产

3.1.5精益生产应用实例

3.2敏捷制造

3.2.1产生背景

3.2.2敏捷制造的基本思想

3.2.3敏捷制造的特征

3.2.4敏捷制造的管理思想和方法

3.2.5敏捷制造应用实例

3.3CIMS和IMS

3.3.1CIMS的产生背景

3.3.2CIM的基本思想

3.3.3CIMS系统的组成

3.3.4IMS简介

3.3.5QMS应用实例

3.4先进制造模式在企业的实施

3.4.1各种模式比较

3.4.2网络化制造模式

3.4.3在企业的实施策略和步骤

3.4.4案例分析

第四篇企业资源计划和运作管理

4.1工业企业生产概述

4.1.1生产系统和生产过程

4.1.2生产类型和生产方式

4.1.3企业生产管理的内容

4.1.4企业资源分类

4.2ERP基础知识

4.2.1ERP的发展过程

421.1订货点法

4.2.L2MRP/闭环MRP

4.2.1.3MRPII/ERP

4.2.1.4ERP未来的发展

4.2.2ERP计划的分类和作用

422.1计划的作用和目标

4.2.2.2计划和控制的层次

4.2.2.3ERP中的计划分类和计划相互之间的关系

4.2.3ERP基本信息单元

423.1信息标识和编码

423.2制造标准

4.2,3.2.1物料清单（BOM）

423.2.2工艺分工路线

4.3物料需求计划

4.3.1物料需求计划的基本概念

4.3.2独立需求和相关需求

433MRP的算法

4.3.3.1毛需求

4.33.2净需求

43.3.3提前期对计划的影响

4.3.3.4批量对计划和生产过程的影响

4.4能力需求计划

4.4.1生产能力需求计划

4.4.1.1有限能力和无限能力

4.4.1.2能力计划层次

4.4.1.3粗能力计划

4.4.1.4细能力计划

4.4.2约束理论（TOC）

4.4.3JIT拉式生产控制模式

4.4.4推式生产控制方式

4.4.5高级计划和排产（APS）

4.5生产作业计划和车间生产调度

4.6库存管理

4.6.1仓库和货位

4.6.2库存控制

4.6.3库存盘点

4.6.4库存ABC分类

4.6.5库存控制策略

4.7供销管理

4.7.1采购模式

4.7.2采购计划

4.7.3供应商筛选

4.7.4采购决策

4.8成本管理

4.8.1管理会计

4.8.2产品成本构成

4.8.3产品成本计算

4.8.4作业成本法

4.8.5成本差异分析

4.9ERP系统体系结构和基本功能

4.10ERP实施后的评价指标体系

第五篇质量工程

5.1质量工程总论

5.1.1质量工程及其发展

5.1.2质量工程的技术体系

5.1.3质量管理和质量保证国际标准——IS09000族标准

5.1.4产品质量工程支持的质量控制模型

5.1.5信息时代的产品质量工程及二十壹世纪的质量观

5.2设计质量工程方法和应用

521质量功能配置(QFD)

521.1质量功能配置概述

5.2.1.2质量功能配置方法和步骤

5.2.1.3QFD中用户需求的提取和分析技术

521.4质量屋的建立

5.2.1.5计算机支持的QFD系统

5.2.L6QFD应用案例

522健壮性设计

5.2.2.1健壮设计的基本概念

5.2.2.2Taguchi健壮设计法

5.2.23计算机辅助健计工具(CARD)简介

5.2.3系统可靠性设计

5.2.3.1系统可靠性设计概述

5.23.2系统可靠性主要特征量

5.2.3.3系统可靠性模型的建立

5.23.4系统可靠怅页计

5.23.5系统可靠性分配

5.2.3.6系统故障模式、影响及危害度分析（FMECA）

5.23.7计算机辅助可靠性设计系统

5.3制造质量工程方法和应用

5.3.1质量检验

53.1.1检验方法论

5.3.1.2接触和非接触检验技术

53.1.3量具检验技术

5.3.L4坐标测量技术

5.3.1.5表面测量技术

5.3.L6机器视觉

53.1.7光测量技术

5.3.1.8检验数据分析

5.3.2质量分析

53.2.1流程图

53.2.2因果图

53.2.3数据记录表

5.324帕累托图

53.2.5直方图

5.326散点图

53.2.7试验设计

5.3.3统计过程控制

5.3.3.1过程变化和过程能力

5.3.3.2控制图

5.3.3.3统计过程控制的应用

5.4计算机集成质量系统

5.5.1计算机集成质量系统的概论

5.4.2计算机集成质量系统总体结构

5.4.3计算机集成质量系统中的质量信息和集成空间

5.4.4计算机集成质量系统的设计、开发和实施

5.4.5计算机集成质量系统实例

5.5敏捷制造环境下的集成质量系统

5.5.1敏捷制造及虚拟企业

5.5.2敏捷制造环境下的集成质量系统需求分析

5.5.3虚拟企业集成质量系统概念模型

5.5.4工作流管理技术的引入

5.5.5虚拟企业集成质量系统体系结构

5.5.6虚拟企业集成质量系统支撑平台

参考教材名称：

王应洛编：《工业工程》，机械工业出版社，1993年

主要参考书：

1）罗振壁编：《工业工程导论》，北京：机械工业出版社，2003年

2）王应洛编：《系统工程及应用》，北京：北京科学出版社，1990年

预修课程（最低要求）：高等数学、概率论

适用专业：工业工程、仪器科学和技术、机械工程

《工程光学》课程教学大纲

课程名称（中文）：工程光学学分数：2学分

课程名称（英文）：engineeringoptics

课内学时数：40（最低要求）上机（实验）时数：0小时

课外学时数：20（最低要求）教学方式：课堂授课教学要求：通过本课程的学习，掌握光学基础

知识，包括几何光学中的基本原理、理想光学系统和球面光学系统成像、像差基本认识以及典型光

学系统，物理光学中的光的电磁波性质、在界面的反射和透射、干涉和衍射以及它们的基本应用、

光的偏振性及常用波片和光学晶体。

课程内容简介（500字以内）：

该课程主要由几何光学和物理光学俩部分组成。系统地介绍了几何光学的基本定律和成像理

论，理想光学系统的光学参数和成像特性、平面和平面镜成像系统、光学系统中的成像光束限制、

像差基本概念、典型光学系统的成像特性；光的电磁性质、光的传播规律和叠加、干涉衍射及其应

用、光的偏振及元件。

课程大纲（具体到章、节、小节）：

第1章几何光学基本定律和成像概念

1.1几何光学的基本定律

1.1.1光波和光线

1.1.2几何光学的基本定律

1.2成像的基本概念和完善成像条件

1.2.1光学系统和成像概念

1.2.2完善成像条件

123物、像的虚实

1.3光路计算和近轴光学系统

1.3.1基本概念和符号规则

1.3.2实际光线的光路计算

1.3.3近轴光线的光路计算

1.4球面光学成像系统

1.4.1单个折射面成像

1.4.2球面反射镜成像

1.4.3共轴球面系统

第2章理想光学系统

2.1理想光学系统和共线成像理论

2.2理想光学系统的基点和基面

2.2.1无限远的轴上物点和它对应的像点

2.2.2无限远轴上像点对应的物点

2.2.3物方主平面和像方主平面间的关系

2.2.4实际光学系统的基点位置和焦距的计算

2.3理想光学系统的物象关系

2.3.1图解法求像

2.3.2解析法求像

2.3.3由多个光组组成的理想光学系统的成像

2.3.4理想光学系统俩焦距之间的关系

2.3.5理想光学系统的放大率

2.4理想光学系统的组合

2.4.1俩个光组组合分析

2.4.2多光组组合计算

2.5透镜

第3章平面和平面系统

3.1平面镜成像及平行平板

3.1.1平面镜成像

3.1.2双平面镜成像

3.1.3平行平板

3.2反射棱镜和折射棱镜

3.2.1反射棱镜

3.2.2折射棱镜和光楔

3.3光学材料

第4章光学系统中的光束限制

4.1孔径光阑入射光瞳出射光瞳

4.2视场光阑入射窗出射窗

4.3壹些典型光学系统中的光束限制和分析

4.3.1照相系统和光阑

4.3.2望远系统中的光束限制

4.3.3显微系统中的光束限制

4.4光学系统的景深

第5章光线的光路计算和像差概念

5.1概述

5.2光线光路计算

521子午面内的光线光路计算

5.3轴上点球差

5.4正弦差和慧差

5.5像散和场曲

5.6畸变

5.7色差

5.7.1位置色差

5.7.2倍率色差

第6章典型光学系统

6.1眼睛及其光学系统

6.1.1眼睛的结构——成像光学系统

6.1.2眼睛的调节和校正

6.1.3分辨率和景深

6.2放大镜

6.2.1视觉放大率

6.2.2光束限制和线视场

6.3显微镜系统

6.3.1显微镜的视觉放大率

6.3.2显微镜的线视场

6.3.3显微镜的出瞳直径

6.3.4显微镜的分辨率和有效放大率

6.4望远镜系统

6.4.1望远系统的视觉放大率

6.4.2望远系统的分辩率和工作放大率

6.4.3望远镜的视场

6.5摄影和投影系统

6.5.1摄影系统

6.5.2投影系统

第7章光的电磁理论基础

7.1光的电磁性质

7.1.1电磁场的波动性

7.1.2平面电磁波及其性质

7.1.3球面波和柱面波

7.1.4对实际光波的基本认识

7.2光在电介质分界面上的反射和折射

7.2.1菲涅耳公式及其讨论

7.3光波的叠加

7.3.1波的叠加原理

7.3.2俩个频率相同、振动方向相同的单色光波的叠加

7.3.3驻波

7.3.4俩个频率相同、振动方向互相垂直的单色光波的叠加

7.3.7俩个不同频率的单色光波的叠加

第8章光的干涉和干涉系统

8.1光波干涉的条件

8.2杨氏干涉实验

8.3干涉条纹的可见度

8.3.1俩相干光束振幅比的影响

8.3.2光源大小的影响和空间相干性

8.3.3光源三鹿色性的影响和时间相干性

8.4平板的双干涉

8.4.1干涉条纹的定域

8.4.2平行平板产生的等顷干涉

8.4.3楔形平板产生的等厚干涉

8.5典型的双光束干涉系统及其应用

8.5.1斐索干涉仪

8.5.2迈克尔逊干涉仪

8.5.3马赫泽得干涉仪

8.6平行平板的多光束干涉及其应用

8.6.1平行平板的多光束干涉

8.6.2法布里-波罗干涉仪

8.6.3光学薄膜和干涉滤光片

第9章光的衍射

9.1光波的标量衍射理论

9.1.1惠更斯-菲涅耳原理

9.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式

9.1.3基尔霍夫衍射公式的近似

9.2典型孔径的夫朗和费衍射

9.2.1矩孔衍射

9.2.2单缝衍射

9.2.3圆孔的夫朗和费衍射

9.3夫朗和费衍射和傅立叶变换

9.3.1夫朗和费衍射的意义

9.3.2夫朗和费衍射图样的特点

9.4光学成像系统的衍射分辩本领

9.4.1在像面观察的夫朗和费衍射

9.4.2成像系统的分辨率

9.5多缝的夫朗和费衍射

9.5.1强度分布公式

9.5.2多缝衍射图样

9.6衍射光栅

961光栅的分光性能

9.6.2正弦光栅

第10章光的偏振性和典型晶体光学元件

10.1偏振光概述

10.1.1偏振光和自然光

10.1.2产生偏振光的方法

10.1.3马吕斯定律和消光比

10.2光在晶体中的传播

10.2.1晶体的双折射现象

10.2.2单色平面波在单轴晶体中的传播

10.3光波在晶体表面的折射和反射

10.3.1光在晶体表面的折射和反射定律

10.3.2光在单轴晶体中传播方向的确定

10.4晶体偏振器件

10.4.1偏振棱镜

10.4.2波片

10.5磁光、电光和声光效应

参考教材名称：郁道银，谈恒英主编：《工程光学》北京：机械工业出版设。

主要参考书：

1）赵凯华,钟锡华编：《光学》北京：北京大学出版社,2003年;

2）游璞,于国萍：《光学》北京：高等教育出版社，2003年；

预修课程（最低要求）：高等数学，普通物理

适用专业：高等学校仪器仪表类、光电信息工程、测控技术及仪器等

《传感器技术》课程教学大纲

课程名称（中文）：传感器技术学分数：2学分

课程名称（英文）：TechnologyofSensors课内学时数：32（最低要求）上机（实验）时数：4小

时

课外学时数：4（最低要求）教学方式：课堂授课+（上机、实验）

教学要求：

传感器技术为机械类、机电类以及电气类专业技术基础课程，在学习该课程前，应完成或选修

完工程力学、机械原理、电子技术基础等基础课程的学习任务。

课程内容简介（500字以内）：

讲述传感器基本定义和组成、传感器主要静态特性分析、动态特性分析方法（时域和频域动态

特性、传感器材料和弹性元件设计、传感器制作工艺技术、应变式传感器、新型压力传感器技术

和原理（包括高过载技术、高频响技术以及耐高温技术等'MEMS加速度传感器设计、惯性测量

单元中的微陀螺结构和原理、常用多传感器集成技术、微力微位移传感器技术。

课程大纲（具体到章、节、小节）：

第一章传感器定义及发展趋势2学时

1.1传感器定义及在工程技术中的地位和作用

1.1.1传感器定义

1.1.2传感器的地位和作用

1.2新型传感器技术及发展趋势

1.2.1新型传感器技术

1.2.2传感器发展趋势

第二章传感器基本特性4学时

2.1传感器静态特性

2.1.1传感器线性度、重复性、迟滞、零位误差

2.1.2静态特性数据处理技术

2.2传感器动态特性

2.2.1时域内动态数据处理

2.2.2频域内动态处理技术。

2.2.3传感器的冲击响应、阶跃响应以及频率响应的特征。

第三章传感器材料和弹性元件结构2学时

3.1常用传感器的材料

3.2传感器弹性元件设计

第四章应变式传感器4学时

4.1应变效应及应变式传感器的原理

4.1.1应变^Z

4.1.2应变式传感器的原理

4.2应变式传感器和弹性元件设计

4.2.1应变式加速度计

4.2.2位移传感器

4.2.3力学量传感器的设计的基本要求。

第五章压阻式传感器4学时

5.1压阻效应及压阻式传感器的组成

5.1.1

5.1.2压阻传感器组成

5.2MEMS压力传感器的加工、封装及测量技术

5.2.1压力传感器工艺

5.2.2封装和测试技术

523soi压力传感器技术

第六章MEMS加速度传感器设计4学时

6.1MEMS加速度传感器

6.1.1MEMS加速度传感器原理

6.1.2MEMS加速度传感器组成

6.2压电式加速度传感器结构原理

6.2.1压电传感器原理

6.2.2压电传感器组成

6.3加速度传感器高过载技术和高g值测量技术和方法

6.3.1高过载加速度技术

6.3.2高过载加速度计常用方法和技术

第七章微陀螺结构和原理4学时

7.1角位移测量技术和原理

7.1.1陀螺雌

7.1.2陀螺传感器原理

7.1.3陀螺传感器组成

7.2微陀螺传感器的设计和制作工艺技术

7.2.1微陀螺传感器设计

7.2.2陀螺制造工艺

7.3IMU单元测量电路分析

7.3.1惯性测量的定义

7.3.2惯性测量单元组成

7.3.3常用惯性测量电路

第八章传感器集成技术4学时

8.1传感器集成技术中结构特征设计

8.1.1多传感器集成意义和趋势

8.1.2多传感器集成技术

8.2多参数测量和耦合分析

8.3常用多传感器集成芯片设计和举例（包括压力、温度、加速度和湿度等传感器的典型

结构设计和方法）

第九章微力微位移传感器技术4学时

9.1微牛级力学量传感器结构和原理

9.1.1常用微力传感器原理

9.1.2微力传感器结构和方法

9.2微纳米级位移量传感器结构和原理

9.2.1微位移传感器原理

9.2.2微位移传感器结构和组成

参考教材名称：陶家渠主编：《硅微机械传感器》北京：宇航出版社。

主要参考书：

1）李科杰，《新编传感器技术手册》，北京，国防工业出版社，2000年;

2）,宋文续，杨帆，传感器和检测技术，北京，高等教育出版社，2004;

3）代课老师正在着手编写《传感器技术》，2007年出版。

预修课程（最低要求）：工程力学（或理论力学、材料力学），机械原理，电子技术基础。

适用专业：机械工程、机械电子工程、测控仪器工程以及电子工程等。

《误差理论和数据处理》课程教学大纲

课程名称（中文）：误差理论和数据处理学分数：2学分

课程名称（3SX）:ErrorTheroyandDataProcessing

课内学时数：40教学方式：课堂授课

课程内容简介（500字以内）：

"误差理论和数据处理"是仪器仪表类各专业必修的壹门工程科学课。学习本课程的目

的是使学生掌握几何量、机械量以及其他有关物理量的静态测量和动态测量的误差理论

和数据处理的方法。通过学习，可使学生掌握误差理论和静态、动态测试数据处理的基

本方法，为培养各类高级工程技术人才在科学研究方面奠定理论基础。

课程大纲

第一章绪论

1.1误差的基本概念

1.1.1误差的定义

1.1.2误差的来源

1.1.3误差的分类

1.2精度的基本概念及数据运算规则

1.2.1精度

1.2.2数据舍入规则

第二章误差的基本性质和处理

2.1随机误差

2.1.1随机误差产生的原因

2.1.2随机误差的数据处理

2.2系统误差

2.2.1系统误差产生的原因

2.2.2系统误差的特征

2.2.3系统误差减少或消除的方法

2.3粗大误差

2.3.1粗大误差产生的原因

2.3.2粗大误差的判别准则

2.4测量结果的数据处理

2.4.1等精度直接测量列测量结果的数据处理

2.4.2不等精度直接测量列测量结果的数据处理

第三章误差的合成和分配

3.1测量不确定度的基本概念

3.1.1不确定度的估计

3.1.2不确定度合成的基本问题

3.2函数误差

3.2.1函数系统误差的计算

3.2.1函数随机误差的计算

3.2.3误差间的相关关系和相关系数

3.3随机误差的合成

3.3.1标准差的合成

3.3.2极限误差的合成

3.4系统误差的合成

3.4.1已定系统误差的合成

3.4.2未定系统误差的合成

3.5误差分配

351按等作用原则分配误差

3.5.2按可能性调整误差

3.5.3验算调整后的总误差

3.6最佳方案的确定

3.6.1选择最佳函数误差公式

3.6.2使误差传递系数等于零或最小

第四章线性参数的最小二乘法处理

4.1概述

4.1.1最小二乘法原理

4.2正规方程

4.2.1等精度测量线性参数最小二乘法处理的正规方程

4.2.2不等精度测量线性参数最小二乘法处理的正规方程

4.2.3非线性参数最小二乘法处理的正规方程

4.3精度估计

431测量数据的精度估计

4.3.2最小二乘估计量的精度估计

第五章回归分析

5.1回归分析的基本概念

5.1.1函数和相关

5.1.2回归分析的主要内容

5.2壹元线性回归

5.2.1壹元线性回归方程

5.2.2回归方程的方差分析及显著性检验

5.3壹元非线性回归

5.3.1回归曲线函数类型的选取和检验

5.3.2化曲线回归为直线回归问题

5.4多元线性回归

5.4.1多元线性回归方程

5.4.2多元线性回归方程的显著性和精度

第六章动态测试数据处理的基本方法

6.1动态测试基本概念

6.1.1动态测试

6.1.2动态测试数据的分类

6.2动态测试数据处理的基本步骤

6.2.1数据的获得

6.2.2数据分析

参考教材名称：

费业泰编：《误差理论和数据处理》，机械工业出版社，2003年

主要参考书：

1）丁振良编：《误差理论和数据处理》哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2002年

2）杨惠连编：《误差理论和数据处理》天津：天津大学出版社，1992年

预修课程（最低要求）：高等数学、概率论

适用专业：仪器科学和技术、机械工程、工业工程

《信号处理技术》课程教学大纲

课程名称（中文）：信号处理技术学分数：2学分

课程名称（英文）：SignalProcessingTechniques课内学时数：32（最低要求）实险时数：4小时

课外学时数：4（最低要求）

教学方式：课堂授课+（实验、讲座）

教学要求：

全部课程共40学时，课程结束后进行考试记分。

课程内容简介（500字以内）：

本课程讲授现代平稳和非平稳信号处理技术的基本原理和工程应用。内容包括信号的时域分

析、频域分析、全息谱分析、循环平稳信号分析、时频分析、小波及第二代小波变换、经验模式分

解等。开设齿轮、轴承、旋转机械、裂纹梁的动态分析和故障诊断实验。目的在于使学生掌握信号

处理领域中多种前沿方法的原理，了解这些方法在工程领域中的应用。通过实验和案例介绍，使学

生加深理解且尽快掌握对各种方法的运用技能，培养科学研究创新能力。

课程大纲（具体到章、节、小节）：

第壹章绪论

1.1现代信号处理的内容和意义

1.2信号的获取和分类

1.2.1确定性信号

1.2.2随机信号

1.3非平稳信号处理和信号的正交分解

1.3.1非平稳信号处理

1.3.2信号的正交分解

L4信号处理的内积和基函数

1.5现代信号处理的应用现状和进展

第二章信号的时域分析

2.1信号的预处理

2.1.1信号的滤波处理

2.2信号的采样

2.2.1采样和混频

2.2.2量化和误差

2.2.3函数或泄漏

2.2.4采样长度和分辩率

2.3时域统计分析

2.3.1时域指标参数

2.3.2参数指标的应用

2.4相关分析及应用

2.4.1相关的概念

2.4.2自相关函数及其应用

2.4.3互相关函数及其应用

第三章信号的频域分析

3.1频谱信号的频谱和FFT算法（及应用）（含高精度FFT）

3.1.1傅里叶级数和离散频谱

3.1.2傅里叶变换和连续频谱

3.1.3离散傅里叶变换（DFT）

3.1.4快速傅里叶变换

3.1.5FFT的校正算法

3.1.6确定性信号的傅里叶谱分析

3.1.7功率谱密度函数

3.1.8频谱分析的工程应用

3.2相干分析及应用

3.2.1相干函数的概念

3.2.2相干函数的工程应用

3.3频谱细化分析(ZOOM-FFT)

3.3.1频谱细化的概念

3.3.2复调制细化分析的原理

3.3.3复调制细化分析的应用

3.4倒频谱(Cepstrum)分析及应用

3.4.1倒频谱的数学描述

3.4.2倒频谱和解卷积

3.43倒频谱的应用

3.5信号调制和解调分析

3.5.1实信号的复信号表示

3.5.2Hilbert变换

3.5.3Hilbert解调原理

3.5.4离散信号的Hilbert变换及解调

3.5.5信号解调分析的应用

3.6时间序列建模和自回归谱分析

3.6.1谱估计原理及常见的参数模型

362AR模型的建立

3.6.3AR模型阶次的确定

3.6.4AR谱估计及应用

第四章循环平稳信号分析

4.1循环平稳信号的定义

4.2信号的循环统计量

4.2.1循环统计量定义

4.2.2壹阶循环统计量——循环均值

4.2.3二阶循环统计量——循环自相关函数

424功率谱密度函数

4.3基于二阶循环统计量的仿真信号解调分析

4.3.1信号的解调分析

4.3.2载波调频信号的解调

4.3.3多调制源调幅信号的解调

4.3.4多载波调幅信号的解调

4.3.5循环相关解调法识别信号有用信息和混频信息的规律

4.4循环平稳信号处理的工程应用

4.4.1齿轮箱摩擦故障分析和诊断

4.4.2滚动轴承损伤故障分析和诊断

4.4.3往复机械的运行状态特征提取

第五章非平稳信号处理方法

5.1短时傅里叶变换

5.2小波变换

5.2.1多分辨分析及其工程意义

5.2.2正交小波基的构造和信息独立化的提取

5.3小波包信号分解和频带能量监测

5.4工程应用

5.4.1轧钢机振动分析

5.4.2大型矿山电铲提升系统振动分析

5.4.3压缩机齿轮箱轴瓦监测诊断

5.4.4汽轮发电机组轴瓦松动故障诊断

5.4.5高压透平蒸汽激振分析

第六章连续小波变换及其工程应用

6.1谐波小波变换及其工程应用

6.1.1谐波小波的定义及正交性

6.1.2Newland快速算法

6.1.3谐波小波时频图

6.1.4谐波小波滤波

6.1.5谐波小波应用举例

6.1.6小波分形技术原理

6.1.7离散信号盒维数的计算

6.1.8谐波小波轴心轨迹阵列的实现及其不规则度描述

6.2Laplace小波特征波形相关滤波

6.2.1Laplace小波及其特性

6.2.2Laplace小波基函数相关滤波

6.2.3应用实例

6.3Hermitian连续小波变换和信号奇异性识别

6.3.1机械故障诊断中的奇异性

6.3.2小波变换对信号奇异性检测的基本原理

6.3.3Hermitian小波的定义及特性研究

634Hermitian连续小波变换及分解结果的表达方式

6.3.5模拟信号分析-含有微弱准脉冲的正弦信号奇异性识别

6.3.6应用实例-齿轮箱止推夹板端面摩擦故障分析

第七章基于第二代小波变换的信号处理

7.1第二代小波变换原理

7.2预测器和更新器

7.2.1预测器系数计算方法

7.2.2更新器系数计算方法

7.2.3预测器和更新器系数特性

7.2.4第二代小波尺度函数和小波函数特性

7.3第二代小波包分析

7.3.1第二代小波分解和重构算法

7.3.2滚动轴承损伤定量识别方法

7.3.3工侬用

7.4冗余第二代小波变换

7.4.1冗余预测器和更新器的设计算法

7.4.2冗余第二代小波分解和重构过程构造

7.4.3降噪阈值选取

7.4.4工程应用

第八章基于EMD的时频分析方法及其应用

8.1基于EMD的时频分析方法基本理论和算法

8.1.1基本概念

8.1.2EMD方法的基本原理