(4)--2017级《机械工程测试技术基础》教学大纲.doc

机械工程测试技术基础课程教学大纲第一部分 说明一、课程基本情况1. 课程代码：1722712. 总课时：483. 总学分：2.54. 开课时间：第六学期5. 适用专业：机械设计制造及其自动化6. 课程类别：专业必修课7. 先修课程：高等数学、概率论与数理统计、大学物理、理论力学、电工学、PLC二、课程简介：机械工程测试技术基础课程是机械专业本科学生的一门专业选修课。该课程是一门多个学科融合、综合性较强的课程。主要包括信号分析的基础知识、测试系统特性分析与描述、传感器的原理及应用、数字信号处理的基础知识、典型测试系统的搭建等等。在机械制造领域，无论是在机械系统研究过程分析还是机械自动加工控制系统中，工程测试技术应用及其普遍，所以掌握必要的测试技术基础知识和技术基础，对做好机械制造专业的工作尤为重要。三、教学目的、要求和方法1.教学目的：掌握非电量电测法的基本原理和测试技术；掌握常用传感器、中间变化电路及记录仪器的工作原理及其静、动态特性的评价方法；常用的传感器、中间变换电路及记录仪器的工作原理及静、动态特性的评价方法；测试信号的分析、处理方法。培养学生能够根据测试目的的选用合适的仪器组建测试系统，使学生初步掌握进行动态测试所需的基本知识和技能；掌握位移、振动、温度、力、压力、噪声等常见物理量的测试和应用方法；掌握计算机测量系统、虚拟仪器方面的 基础知识；并能了解掌握新时期测试技术的更新内容和发展动向，为进一步研究和处理机械工程技术问题打好基础。2.教学要求：本课程是一门技术性课程，研究对象为机械工程中常见动态机械参数，主要讲授有关动态测试与信号分析处理的基本理论方法；测试装置的工作原理、选择与使用。为后续专业课、选修课有关动态量的实验研究打基础，并直接应用于实际的生产时间、社会科学研究与日常生活有关振动噪声、力、温度等参量的测试中。3.教学方法和手段：积极开展多媒体教学和实际工程案例教学，利用虚拟仪器制作信号分析仪来激发学生的学习兴趣，提高课堂教学效率和效果。四、教学内容的重点与难点1、教学重点：通过本课程的学习，让学生重点掌握信号的时域和频域的描述方法，掌握测试装置的基本特性，理解常用传感器的测试记录的原理，通过对实际动态物理量的测量，把所学的部分或大部分基础知识联系起来。2、教学难点：课程的难点主要集中在频域和时域的傅里叶变换方法的讲解，测试装置的组成，典型量测试的原理，计算机测试的基本原理等内容。五、参考书目1.选用教材机械工程中的测试技术基础，熊诗波编，机械工业出版社，20062.参考书1传感器与测试技术，叶湘滨编，国防工业出版社，20072传感器，强锡富编，机械工业出版社，20043传感器原理及应用，王化祥编，天津大学出版社，2007第二部分 教学内容及教学要求一、教学进度安排汇总表章 次章节内容讲授时数技能实践时数共计时数第1章绪论202第2章信号及其描述628第3章测试装置的基本特性606第4章常用传感器及敏感元件6612第5章信号的调理与记录426第6章信号初步处理202第7章典型量测试448第8章计算机测试系统与虚拟仪器224总计321648二、各章教学目的、教学要求及教学重点与难点第一章 绪论【教学目的与要求】1. 介绍本门课程的主要学习内容、方向和考试方案。2. 介绍测试技术在机械工业中的作用和地位，测试工作的任务和组成。3. 介绍测试工作的基本内容和基本步骤，学习方法等。【教学重点难点】重点：测试系统的概念建立、基本组成。难点：测试系统的基本组成、任务和地位。【教学内容要点】1. 测试技术概况2. 测量的基础知识第二章 信号及其描述【教学目的与要求】1. 了解信号的分类及随机信号的特性参数2. 掌握信号分类的基本知识，时域描述与频域描述，周期信号及离散的频谱、非周期信号及连续剧频谱3. 熟悉傅里叶变换的基本性质【教学重点难点】重点：信号的分类、信号的频域描述、周期信号及其离散频谱难点：信号的描述方法、信号的频谱分析【教学内容要点】1. 周期信号及离散频谱2. 非周期信号及连续频谱3. 随机信号4. 时域与频域特征参数的描述方法5. 傅里叶级数与傅里叶积分第三章 测试装置的基本特性【教学目的与要求】1. 了解测量装置的性能指标2. 掌握测量装置的静态特征3. 熟悉测量装置的动态特性【教学重点难点】重点：测试装置静态特征及求取、测试装置的动态特征描述方法及其传递函数的性质、测试装置实现不失真测试的条件。难点：测试装置动态特性的数学描述及其分析方法、一、二阶测试装置的频率响应特性【教学内容要点】1. 测试系统特性盖伦2. 测试装置的静态特征3. 测试装置的动态特性的数学描述4. 一阶系统动态特性及对典型输入的响应5. 二阶系统动态特性及对典型输入的响应6. 系统不失真测试的条件7. 一阶系统和二阶系统特征参数的选择第四章 常用传感器及敏感元件【教学目的与要求】1. 了解传感器的发展及研究的热点2. 掌握常用传感器的变换原理3. 熟悉传感器在机械工程中的应用【教学重点难点】重点：常用传感器的变换原理、类型、主要特点、输入-输出关系及应用难点：常用传感器的变换的原理【教学内容要点】1. 传感器的定义、组成、作用、分类、发展趋势及其主要技术要求2. 常用的传感器的变换原理及性能、应用特点和典型结构3. 电阻传感器工作原理及典型应用4. 电容传感器工作原理及典型应用5. 电磁传感器工作原理及典型应用6. 压电传感器工作原理及典型应用7. 磁电传感器工作原理及典型应用8. 其他传感器工作原理及典型应用，传感器的选用原则及举例第五章 信号的调理与记录【教学目的与要求】1. 掌握电桥平衡的原理2. 了解调制解调技术3. 了解滤波器的工作原理4. 掌握信号放大的工作原理【教学重点难点】重点：调制与解调技术难点：信号滤波技术【教学内容要点】1. 电桥2. 调制解调3. 滤波器4. 信号放大第六章 信号初步处理【教学目的与要求】1. 了解记录及分析仪器的工作原理2. 掌握记录及分析仪器系统组成3. 熟悉数字式频谱分析仪的工作原理【教学重点难点】重点：信号的数字化；相关分析的应用，谱分析应用难点：信号的相关分析；信号的功率谱分析【教学内容要点】1. 信号数字化出现的问题、采样定理、信号的泄露及加窗处理2. 相关分析及其应用第七章 典型量测试【教学目的与要求】1. 了解典型物理量的测量原理2. 掌握温度的测量类型及方法3. 熟悉位移的测量类型及方法【教学重点难点】重点：振动量检测难点：振动测量系统的搭建【教学内容要点】1. 振动量的测量原理及测试系统构建方法2. 位移量的测量原理及测试系统构建方法3. 温度、压力的测量方法4. 应力的测量方法第八章 计算机测试系统与虚拟仪器【教学目的与要求】1. 了解计算机化检测系统的组成、基本设计方法【教学重点难点】重点：振动量检测难点：振动测量系统的搭建【教学内容要点】1. 计算机化检测系统的组成、基本设计方法2. 典型测试系统介绍