1、工程測試技術(shù)課程教學(xué)大綱課程代碼：MCEN1009課程名稱：工程測試技術(shù)（EngineeringTestingTechnology）學(xué)分/學(xué)時：2學(xué)分/36學(xué)時講課學(xué)時：36；研討學(xué)時：0；實(shí)驗(yàn)學(xué)時：0；上機(jī)學(xué)時：0；課外學(xué)時：0課程性質(zhì)：專業(yè)選修課程開課學(xué)期：第7學(xué)期適用對象：機(jī)械工程、機(jī)械電子工程、材料成型與控制工程四年級先修課程：普通物理、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、理論力學(xué)、材料力學(xué)、工程材料、電工與電子技術(shù)、控制工程基礎(chǔ)一、課程目標(biāo)本課程針對機(jī)械類各專業(yè)特點(diǎn)，以信號及其描述、測試系統(tǒng)基本特性、傳感器原理、信號處理等基礎(chǔ)知識為主，針對機(jī)械工程所出現(xiàn)的以機(jī)械量為主的測試與控制等要求，以實(shí)際應(yīng)用為導(dǎo)向

2、，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用測試技術(shù)解決機(jī)械工程實(shí)際工程問題的能力。通過本課程的學(xué)習(xí)，使得學(xué)生掌握測試技術(shù)的基本理論，包括信號的時域和頻域的描述方法、頻譜分析和相關(guān)分析的原理和方法、信號調(diào)理和信號處理基本概念和方法；熟練掌握各類典型傳感器、記錄儀器的基木原理和適用范圍；具有測試系統(tǒng)的機(jī)、電、計(jì)算機(jī)方面的總體設(shè)計(jì)能力；具有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和誤差分析能力。本課程的具體教學(xué)目標(biāo)如下：1. 掌握信號的時域和頻域的描述方法，建立明確的信號的頻譜結(jié)構(gòu)的概念，掌握頻譜分析和相關(guān)分析的基木原理和方法，掌握數(shù)字信號分析的一些基本概念。（支撐畢業(yè)要求1-3M）2. 掌握測試裝置基本特性的評價(jià)方法和不失真測試條件，并能正確的運(yùn)用于測

3、試裝置的分析和選擇。掌握一階、二階線性系統(tǒng)動態(tài)特性及其測定方法。（支撐畢業(yè)要求4-3H）3. 了解常用傳感器、常用信號調(diào)理電路和記錄儀器的工作原理和性能，并能較合理地選用。（支撐畢業(yè)要求4-3H）4. 對動態(tài)測試工作的基本問題有一個比較完整的概念，并能初步運(yùn)用于機(jī)械工程中的某些參量測試。（支撐畢業(yè)要求5-1M）二、課程目標(biāo)與教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)環(huán)節(jié)對應(yīng)關(guān)系表序號課程目標(biāo)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)環(huán)節(jié)課堂教學(xué)作業(yè)研討實(shí)驗(yàn)上機(jī)1掌握信號的時域和頻域的描述方法，建立明確的信號的頻譜結(jié)構(gòu)的概念，掌握頻譜分析和相關(guān)分析的基本原理和方法，掌握數(shù)字信號分析的一些基本概念。1. 數(shù)學(xué)知識基礎(chǔ)理論2. 離散頻譜與連續(xù)頻譜8. 信號

4、處理的相關(guān)分析9. 信號處理的相關(guān)問題VV2掌握測試裝置基本特性的評價(jià)方法和不失真測試條件，并能正確的運(yùn)用于測試裝置的分析和選擇。掌握一階、二階線性系統(tǒng)動態(tài)特性及其測定方法。3. 動態(tài)特性的數(shù)學(xué)描述4. 不失真測量5. 測量裝置動態(tài)特性的測定方法VV3了解常用傳感器、常用信號調(diào)理電路和記錄儀器的工作原理和性能，并能較合理地選用。6. 常用傳感器及其測量電路7. 信號調(diào)理與記錄8. 信號處理的相關(guān)分析VV4對動態(tài)測試工作的基本問題有一個比較完整的概念，并能初步運(yùn)用于機(jī)械工程中的某些參量測試。9. 信號處理的相關(guān)問題10, 計(jì)算機(jī)測試系統(tǒng)6.常用傳感器及其測量電路5.測量裝置動態(tài)特性的測定方法三、

5、課程內(nèi)容3.1課堂教學(xué)數(shù)學(xué)知識基礎(chǔ)理論（支撐課程目標(biāo)1）信號基本表示法的推導(dǎo)；典型周期與非周期信號的定義及性質(zhì)；傅里葉級數(shù)、傅里葉變換、拉普拉斯變換的定義、性質(zhì)及彼此之間推導(dǎo)關(guān)系；信號的時域分解與變換；典型函數(shù)的定義、傅里葉級數(shù)及傅里葉變換的求解思路；離散頻譜與連續(xù)頻譜（支撐課程目標(biāo)1）信號的分類；信號的時域描述與頻域描述；典型周期與非周期信號的定義、三角函數(shù)及指數(shù)函數(shù)的傅里葉級數(shù)三角函數(shù)及復(fù)指數(shù)展開式、幅頻及相位圖；隨機(jī)信號主要特征參數(shù)；動態(tài)特性的數(shù)學(xué)描述（支撐課程目標(biāo)2）測量裝置的靜態(tài)特性；傳遞函數(shù)、頻率響應(yīng)函數(shù)、脈沖響應(yīng)函數(shù)分別描述動態(tài)特性；一階、二階系統(tǒng)特性及頻域特性曲線：一階系統(tǒng)、二

6、階系統(tǒng)分別對單位階躍輸入的響應(yīng)；不失真測量（支撐課程目標(biāo)2）實(shí)現(xiàn)測試系統(tǒng)不失真測量的條件；測試系統(tǒng)的負(fù)載效應(yīng)及減輕措施；測量裝置動態(tài)特性的測定方法（支撐課程目標(biāo)2、4）頻率響應(yīng)發(fā)及階躍響應(yīng)法分別對測量裝置進(jìn)行動態(tài)特性測量；測量裝置干擾源及抗干擾措施；常用傳感器及其測量電路（支撐課程目標(biāo)3、4）傳感器分類；機(jī)械式傳感器；電阻、電容與電感式傳感器的測量原理；磁電、壓電與熱電傳感器的測量原理；熱電偶效應(yīng)；半導(dǎo)體傳感器測量原理；信號調(diào)理與記錄（支撐課程目標(biāo)3）直流電橋及交流電橋的連接方式和工作原理、信號的調(diào)制與解調(diào)工作原理、濾波器及性能分析；信號處理的相關(guān)分析（支撐課程目標(biāo)1、3）相關(guān)系數(shù)的概念；信號

7、的自相關(guān)函數(shù)的概念及性質(zhì)；信號的互相關(guān)函數(shù)的概念與性質(zhì)；自功率譜密度函數(shù)的定義與物理意義；信號處理相關(guān)問題（支撐課程目標(biāo)1、4）數(shù)字信號處理的基本步驟；信號數(shù)字化出現(xiàn)的問題；信號的時域采樣、混疊與采樣定理、信號功率譜分析及應(yīng)用；計(jì)算機(jī)測試系統(tǒng)（支撐課程目標(biāo)4）計(jì)算機(jī)測試系統(tǒng)的構(gòu)成及數(shù)據(jù)總線發(fā)展歷程、虛擬儀器特點(diǎn)及軟件實(shí)現(xiàn)；3.2研討環(huán)節(jié)3.3實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)3.3上機(jī)環(huán)節(jié)四、教學(xué)安排本課程為課堂理論教學(xué)，建議學(xué)時分配如下表:序號教學(xué)內(nèi)容課時安排作業(yè)研討實(shí)驗(yàn)上機(jī)小計(jì)1數(shù)學(xué)知識基礎(chǔ)理論772離散頻譜與連續(xù)頻譜223動態(tài)特性的數(shù)學(xué)描述664不失真測量225測量裝置動態(tài)特性的測定方法226常用傳感器及其測量電

8、路667信號調(diào)理與記錄338信號處理的相關(guān)分析229信號處理的相關(guān)問題4410計(jì)算機(jī)測試系統(tǒng)22合計(jì)3636五、教學(xué)方法在教學(xué)方式上，根據(jù)具體教學(xué)內(nèi)容，綜合運(yùn)用課堂講授和演示、課堂討論、課堂練習(xí)、發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)法和自學(xué)指導(dǎo)法，通過引入問題和啟發(fā)式教學(xué)，使學(xué)生更加明確教學(xué)內(nèi)容的知識體系，引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，激發(fā)內(nèi)在學(xué)習(xí)動機(jī)，提高課堂的積極性。結(jié)合具體教學(xué)內(nèi)容，本課程所采用的教學(xué)方法說明如下：1. 信號及其描述模塊。教學(xué)內(nèi)容的原理性比較強(qiáng)，所涉及頻域分析等知識點(diǎn)較難理解。在教學(xué)中采用講授法、演示法和討論法相結(jié)合,將抽象問題具體化。在講授原理的基礎(chǔ)上，以信號分類為基本要點(diǎn)，強(qiáng)化對頻域的理解，促進(jìn)學(xué)生掌握教學(xué)

9、內(nèi)容的知識體系。2. 測試裝置的基本特性模塊。教學(xué)內(nèi)容涉及對系統(tǒng)的描述。在教學(xué)中采用講授法、演示法和實(shí)驗(yàn)練習(xí)法相結(jié)合。由于機(jī)械類學(xué)生對系統(tǒng)的理解較為淺顯,故重點(diǎn)突出機(jī)械系統(tǒng)與基本模塊間的對應(yīng)，使學(xué)生們在具體的對象基礎(chǔ)上形成抽象總結(jié)，強(qiáng)化對測試系統(tǒng)的知識掌握。3. 信號處理模塊。教學(xué)內(nèi)容所涉及的難點(diǎn)較大，對于缺乏信號理論的學(xué)生而言，內(nèi)容比較抽象，相應(yīng)教學(xué)效果也可能較差。教學(xué)中采用講授法和發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)法相結(jié)合。開始教學(xué)時，只講授A/D采樣和轉(zhuǎn)換的基本原理和過程，給出與A/D轉(zhuǎn)換器相關(guān)的功能寄存器，并提出具體實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。然后，引導(dǎo)學(xué)生在離散信號的基礎(chǔ)上，從頻域角度強(qiáng)化信號處理的若干理論。4. 傳感器及測量

10、系統(tǒng)模塊。基于對信號描述與分類、傳感器基本原理、測試系統(tǒng)基本特征、信號處理等模塊內(nèi)容己經(jīng)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，結(jié)合機(jī)械工程常見機(jī)械量，適度教授、訓(xùn)練學(xué)生對動態(tài)測試工作的基本問題有一個比較完整的概念,并能初步運(yùn)用于機(jī)械工程中的某些參量測試。六、課程考核與成績評定課程考核以考核學(xué)生對課程目標(biāo)的達(dá)成為主要目的，以檢查學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的掌握程度為重點(diǎn)。課程成績包括三個部分：平時成績、期中考試成績和期末考試成績。成績的評定方式如下表所示：考核環(huán)節(jié)分值考核/評價(jià)細(xì)則平時作業(yè)與課堂表現(xiàn)10上課點(diǎn)名考評、全部作業(yè)成績與課堂問答的得分按10%計(jì)入總成績期中考試卷面成績20主要考核典型周期與非周期信號的定義及性質(zhì)：傅里葉級

11、數(shù)、傅里葉變換、拉普拉斯變換的定義、性質(zhì)；典型函數(shù)的定義及傅里葉級數(shù)或傅里葉變換的求解：信號的時域描述與頻域描述；隨機(jī)信號主要特征參數(shù)；典型周期與非周期信號的定義、三角函數(shù)的傅里葉級數(shù)三角函數(shù)或復(fù)指數(shù)展開式、幅頻及相位圖：隨機(jī)信號主要特征參數(shù)。測量裝置的靜態(tài)特性；傳遞函數(shù)、頻率響應(yīng)函數(shù)、分別描述動態(tài)特性；一階系統(tǒng)特性及頻域特性曲線；按卷面成績的20%計(jì)入總成績。期末考試卷面成績70主要考核典型函數(shù)的定義及傅里葉級數(shù)或傅里葉變換的求解；指數(shù)函數(shù)的傅里葉級數(shù)三角函數(shù)或復(fù)指數(shù)展開式、幅頻及相位圖；隨機(jī)信號主要特征參數(shù)。測量裝置的靜態(tài)特性：頻率響應(yīng)函數(shù)、脈沖響應(yīng)函數(shù)分別描述動態(tài)特性；二階系統(tǒng)特性及頻域

12、特性曲線；一階系統(tǒng)、二階系統(tǒng)分別對單位階躍輸入的響應(yīng)：實(shí)現(xiàn)測試系統(tǒng)不失真測量的條件；機(jī)械式傳感器；電阻、電容與電感式傳感器的測量原理：磁電、壓電與熱電傳感器的測量原理：熱電偶效應(yīng)；半導(dǎo)體傳感器測量原理；直流電橋及交流電橋的連接方式和工作原理、信號的調(diào)制與解調(diào)工作原理、濾波器及性能分析；相關(guān)系數(shù)的概念；信號的自相關(guān)函數(shù)的概念及性質(zhì)；信號的互相關(guān)函數(shù)的概念與性質(zhì)；數(shù)字信號處理的基本步驟：信號數(shù)字化出現(xiàn)的問題；信號的時域采樣、混登與采樣定理、信號功率譜分析及應(yīng)用；按卷面成績的70%計(jì)入總成績.課程R標(biāo)與課程考核環(huán)節(jié)的關(guān)系:序號課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)合計(jì)平時成績10%期中考試20%期末考試70%1掌握信號的

13、時域和頻域的描述方法，建立明確的信號的頻譜結(jié)構(gòu)的概念，掌握頻譜分析和相關(guān)分析的基本原理和方法，掌握數(shù)字信號分析的-些基本概念。30%70%20%312掌握測試裝置基本特性的評價(jià)方法和不失真測試條件，并能正確的運(yùn)用于測試裝置的分析和選擇。掌握一階、二階線性系統(tǒng)動態(tài)特性及其測定方法。30%30%30%303了解常用傳感器、常用信號調(diào)理電路和記錄儀器的工作原理和性能，并能較合理地選用。20%40%304對動態(tài)測試工作的基本問題有一個比較完整的概念，并能初步運(yùn)用于機(jī)械工程中的某些參量測試。20%10%9總計(jì)100%100%100%100五、教材及參考書目教材：熊詩波，黃長藝，機(jī)械工程測試基礎(chǔ)，機(jī)械工業(yè)

14、出版社，2007參考書目：1 賈民平等，測試技術(shù)，高等教育出版社，20092 王伯雄，測試技術(shù)基礎(chǔ)，清華大學(xué)出版社，20033 趙文禮，測試技術(shù)基礎(chǔ)，高等教育出版社，20094J張春華，工程測試技術(shù)基礎(chǔ)，華中科技大學(xué)出版社，2011附件一、作業(yè)評分標(biāo)準(zhǔn)表考核內(nèi)容A(90-100)B(80-89)C(70-79)D(60-69)E(60)知識及概念掌握程度知識及概念掌握全面，運(yùn)用得當(dāng)。知識及概念掌握較全面，能正確運(yùn)用。知識及概念掌握較全面，能運(yùn)用但未能充分考慮條件。知識及概念掌握一般，能運(yùn)用但考慮不周全甚至方向性錯誤。尚未掌握知識及概念，不能能運(yùn)用。解題過程的正確性、完整性解題過程正確、完整、邏

15、輯性強(qiáng)，答案正確率超過90%；書面表達(dá)清晰。解題過程較正確、較完整、邏輯性較強(qiáng)，答案正確率超過80%；書面表達(dá)清晰。解題過程基本正確、答案正確率超過70%；書面表達(dá)尚清晰。解題過程存在錯誤，答案正確率超過60%。解題過程錯誤，答案正確率低于60%。二、課程報(bào)告評分標(biāo)準(zhǔn)（無）三、研討環(huán)節(jié)考核方案（無）四、實(shí)驗(yàn)考核方案（無）五、上機(jī)考核方案（無）六、課程試卷設(shè)計(jì)方案序號課程目標(biāo)期中1掌握信號的時域和頻域的描述方法，建立明確的信號的傾治站構(gòu)的概念,掌握頻誥分析和相關(guān)分析的基本原理和方法，掌握數(shù)字信號分析的一些基本概念-奧型周期與非周期信號的定義及性質(zhì)：博里葉級數(shù)、傅里葉變換、拉普拉斯變換的定義、性質(zhì)

16、：典型函數(shù)的定義及傅里葉級數(shù)或傅里葉變換的求解：信號的時域描述與頻域描述:隨機(jī)信號主要特征參數(shù)：典里周期與非周期信號的定義、三角函數(shù)的傅里葉級數(shù)三角函數(shù)或夏指數(shù)展開式、幅頻及相位圖：隨機(jī)信號主要特征參數(shù).2掌握測試裝置基本特性的評價(jià)方法和不失真測試條件，并能iE確的運(yùn)用丁測試裝置的分折和迭擇.拿擁一階、二階線性系統(tǒng)動態(tài)特性及其測定方法.測量裝置的部態(tài)特性：傳遞函散、頻率響應(yīng)函數(shù)、分別描述動態(tài)特性；一階系統(tǒng)特性及頻域特性曲線：考核點(diǎn)成績占比備注期末期中期未輿型函數(shù)的定義及博里葉級數(shù)或傅里葉變換的求解：指數(shù)函數(shù)的傅里時級數(shù)三伯函數(shù)或夏指數(shù)展開式、場頻及相位圖：信號的自相關(guān)函數(shù)的概念及性質(zhì)：信號的互

17、相關(guān)函數(shù)的概念與性質(zhì)：數(shù)字信號處理的基本步驟：70%2(A題型:判斷題、填空史、簡答題、分析說明題難度分為：易、中、較雄、碓四個箸次，其比例構(gòu)成近似為10:30:30:30頻率響應(yīng)函數(shù)、味沖響應(yīng)函數(shù)分別描述動態(tài)特性：二階系統(tǒng)特性及頻域特性曲技：一階系統(tǒng)、二階系統(tǒng)分別對單位階躍輸入的響應(yīng)：實(shí)現(xiàn)測試系統(tǒng)不失其測量的條件：30%3(A網(wǎng)型：判斷題、地空題、簡答題、分析說明題難度分為：易、中、較碓、難四個等次，其比例構(gòu)成近似為10:20:30:303了解常用山感器、常用信號調(diào)理電路和記錄儀器的工作原理和性能.并能較合理地選用。機(jī)械式傳感器：電四、電容與電感式傳感器的測址原理：磁電、慶電與熱電傳感器的潮量原理；熱電偶效應(yīng)；半導(dǎo)體傳感器測量原理；