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1、机械工程测试技术(Measurement Technology of Mechanical Engineering)课程编号：03410090学 分：2学 时：32 （其中：讲课学时：26实验学时：6 上机学时：0）先修课程：电工学、大学物理、材料力学适用专业：机械设计制造及其自动化、模具、机械电子工程专业教 材：机械工程测试技术基础，熊诗波、黄长艺等主编，机械工业出版社，2011年 6月第3版一、课程性质与课程目标（一）课程性质本课程是一门专业（方向）必修课，围绕从被测对象中提取有用信息的测试目的和实现不失真测 试的基本要求，以学习非电量电测法技术的理论和方法为主。研究的对象是机械工程动态测
2、试中 常用的传感器、信号变换电路的工作原理及静、动态特性的评价方法和测试信号的分析与处理。通过本课程学习，使学生能够掌握一、二阶系统静、动态特性的描述及测定方法；了解常用传 感器的基本原理、中间变换电路基本原理，初步掌握机械工程参数的测试方法及信号处理方法，建 立与机械量相关的测试系统及装置，使学生初步掌握进行测试所需要的基本知识和技能，获得机械 参数测试的基本知识和基本技能。（二）课程目标课程目标1:能解释相关的专业术语，可对一、二阶系统特性进行描述，能解释常用机械量测 量传感器的原理及信号调理电路原理，能确定基本的机械工程参数的测定方法，建立测试系统和 装置。课程目标2：能根据要求正确地进
3、行实验，对实验和测量结果进行正确的分析和处理，正确表 达测量结果。（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系1 .本课程支撑专业培养计划中毕业要求4中的指标点3：能够根据实验方案构建实验系统, 进行实验。占该指标点达成度的10%；2 .本课程支撑专业培养计划中毕业要求4中的指标点4：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。占该指标点达成度的40%o程目标 毕业要求指装课程目标1课程目标2毕业要求4-3V毕业要求4-4V三、课程内容与教学要求第0章绪论1 .课程内容介绍测试技术在各领域的应用。计量、测量、试验和测试的基本概念。测试系统和测试信号， 测试系统的组成。测试
4、技术的发展趋势。课程的任务及学习方法。2 .教学要求(1)理解测试的基本概念(2) 了解测试系统的组成及功用(3) 了解测试技术的发展趋势3 .重点和难点(1)测试系统的组成及功用。(2)计量、测量、试验和测试的基本概念。第1章信号及其描述1 .课程内容信号分类。时域描述与频域描述。周期信号与傅氏级数。周期信号的离散频谱。周期信号的强 度表达：峰值、平均值、有效值、平均功率。非周期信号与傅氏变换。非周期信号的连续频谱。傅氏变换的几个主要性质。几个典型信号(例如脉冲、脉冲序列、矩形窗函数、三角窗函数) 的函数。随机信号。随机信号的主要特征参数：均值、均方根值、概率密度函数。宽带随机信号。窄带 随
5、机信号。2 .教学要求(1)掌握信号频谱的特点及典型周期信号及非周期信号的频谱。(2) 了解各态历经随机过程的特点及各态历经随机信号的主要特征参数：均值、均方根值、方 差、概率密度函数。(3)能对周期信号进行傅氏级数展开，对非周期信号的傅氏变换(4)周期信号包含的谐波分析，在工程中如何利用该方面的知识求周期信号的平均值及各次谐 波分量。3 .重点和难点周期信号傅氏级数展开及其物理意义；非周期信号的傅氏变换。第2章测试装置的基本特性1 .课程内容线性系统及其主要特性。静态特性：灵敏度、线性度、精度。动态特性。信号经测量环节后的 输出与测量环节特性间的关系。不失真测量的条件。一、二阶系统对典型输入
6、(如脉冲、阶跃、正弦)响应及其在典型测试装置中反映的举例。测 试装置动态特性的测定。测试系统及对其基本要求、负载效应；掌握测试系统的静态传递特性、测试系统的动态传递特 性。2 .教学要求(1)掌握测试装置静态特性及求取方法。(2)掌握一、二阶测试装置的频率响应特性。(3)掌握测试装置在时域及频域下的不失真测试条件具备确定测试装置的静态特性的能力。3 .重点与难点(1)测试系统的静、动态特性；时、频域不失真测试条件。(2)线性度的确定。第3章常用传感器1 .课程内容传感器的分类及其主要技术要求。机械敏感元件。常用的传感器的变换原理及性能，其应用特点和典型结构。包括：电阻传感器、电感传感器、 电容
7、传感器、磁电式传感器、压电传感器及其并联电路。磁阻式传感器；光学传感器、半导体传感 器等应用。传感器的选用原则及举例。2 .教学要求(1)掌握常用传感器的变换原理(2) 了解常用传感器的主要特点及应用具备工程测试技术中正确选用传感器及对简单结构的传感器可自行设计的能力。3 .重点与难点电阻、电感、电容、压电传感器第4章 信号的调理与记录1 .课程内容测试信号的中间变换处理。电桥、调制器与解调器的功用和类型。调幅与相敏检波、调频与鉴 频。滤波器：理想滤波器及其实现的条件。低通、高通、带通、带阻滤波器以及跟踪滤波器技术。 了解基本显示及记录装置的基本原理。2 .教学要求(1)掌握电桥电路的输出特性
8、(2) 了解常用变换电路的特点、应用了解实际滤波器的特性参数通过本章学习应具备机械工程测试中基本信号处理能力。3 .重点与难点(1)电桥电路、调制与解调；(2)相敏检波、滤波器设计。第5章信号处理初步1 .课程内容数字信号处理的概念介绍。信号的截断、频谱泄漏与栅栏效应。窗函数、采样与频率混叠、量 化。相关系数、相关函数(自相关函数、互相关函数及其性质)。周期信号的相关函数、随机信号的 相关函数。相关滤波技术及其在工程测试中的应用。功率谱密度函数、功率谱分析及其应用。谱分析和相关分析的内涵、联系。2 .教学要求掌握信号处理技术基础在工程实际中的应用。3 .重点与难点频谱泄漏与栅栏效应，信号的自相
9、关与互相关。自相关与互相关计算、功率谱分析。三、本课程开设的实验项目编号实验项目名称学时类型要求支撑的课程目标1箔式应变片性能及测量电路2验证性必做课程目标22位移的综合测量I2综合性必做课程目标23位移的综合测量n2综合性选做课程目标2实验1:箔式应变片性能及测量电路本实验为验证实验，主要进行桥路应变片电阻的测量，差动放大电路零点的安排，单臂桥、半 桥及全桥特性试验。通过本实验使学生学会使用数字万用表测量应变片电阻，学会电桥电路的连接, 测试梁变形的应变输出变化，并对三种桥路输出性能进行比较。实验2：位移的综合测量I本实验为综合性实验，主要是用电容式或差动变压器型位移传感器实现位移量的测量，
10、通过电 路的连接及对传感器性能进行实验和对位移量的实际测量，使学生能了解两类传感器的工作原理及 其性能，并能对实际的位移量进行测量。实验3：位移的综合测量II本实验为综合性实验，主要通过涡流传感器及霍尔传感器对位移量的测量实验，让学生能了解 两种传感器的结构构成，所用信号处理电路的工作原理，并对位移量进行测量实验。它是将传感器 与测试电路结合起来的综合性实验。通过实验，使学生了解涡流传感器及霍尔传感器的工作原理及 其性能。四、学时分配及教学方法章（按序填写）教学形式及学时分配主要教学方法支撑的课程目标课堂 教学实 验上 机课程 实践小 计第0章22讲授法目标1第一章44讲授法目标1第二章44讲
11、授法目标1第三章8614讲授法、演示法目标1、2第四章55讲授法目标1第五章33讲授法目标1合计26632五、课程考核考核形式考核要求考核权 重支撑的课 程目标备注课堂表现根据出勤率、听课情况和回答问题情况确定该部分成 绩10%目标1平时作业课后完成15-20个习题，主要考核学生对每章知识点 的复习、理解和掌握程度，计算全部作业的平均成绩。10%目标1期末考试米用闭卷考试，试卷题型包括选择题、填空题、简答 题、计算题等。70%目标1实验完成3个实验，主要考核学生应用机电测控系统基础 知识实施工程测试实验，并对实验结果进行分析与评 价的能力。10%目标2六、参考书目及学习资料（书名，主编，出版社，出版时间及版次）1 .测试技术基础王伯雄主编，清华大学出版社，2003年第1版。2 .传感器，强锡富 主编，哈尔滨工业大学出版社，2000年第3版。七 大纲说明.采用多媒体教学手段，配合例题和习题的讲解，保证讲课进度的同时，注意学生的掌握程度 和课堂的气氛；1 .课后完成适量的习题，以加深学生对所学内容的理解和掌握；.若进行期中考试，该考试成绩占总成绩的10%,则期末考试安排为占总成绩的60%。2017年9月23日