《機(jī)械工程測試技術(shù)》課程教學(xué)大綱（本科）

1、機(jī)械工程測試技術(shù)(Measurement Technology of Mechanical Engineering)課程編號：03410090學(xué) 分：2學(xué) 時(shí)：32 （其中：講課學(xué)時(shí)：26實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：6 上機(jī)學(xué)時(shí)：0）先修課程：電工學(xué)、大學(xué)物理、材料力學(xué)適用專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化、模具、機(jī)械電子工程專業(yè)教 材：機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)，熊詩波、黃長藝等主編，機(jī)械工業(yè)出版社，2011年 6月第3版一、課程性質(zhì)與課程目標(biāo)（一）課程性質(zhì)本課程是一門專業(yè)（方向）必修課，圍繞從被測對象中提取有用信息的測試目的和實(shí)現(xiàn)不失真測 試的基本要求，以學(xué)習(xí)非電量電測法技術(shù)的理論和方法為主。研究的對象是機(jī)械工程動態(tài)測

2、試中 常用的傳感器、信號變換電路的工作原理及靜、動態(tài)特性的評價(jià)方法和測試信號的分析與處理。通過本課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠掌握一、二階系統(tǒng)靜、動態(tài)特性的描述及測定方法；了解常用傳 感器的基本原理、中間變換電路基本原理，初步掌握機(jī)械工程參數(shù)的測試方法及信號處理方法，建 立與機(jī)械量相關(guān)的測試系統(tǒng)及裝置，使學(xué)生初步掌握進(jìn)行測試所需要的基本知識和技能，獲得機(jī)械 參數(shù)測試的基本知識和基本技能。（二）課程目標(biāo)課程目標(biāo)1:能解釋相關(guān)的專業(yè)術(shù)語，可對一、二階系統(tǒng)特性進(jìn)行描述，能解釋常用機(jī)械量測 量傳感器的原理及信號調(diào)理電路原理，能確定基本的機(jī)械工程參數(shù)的測定方法，建立測試系統(tǒng)和 裝置。課程目標(biāo)2：能根據(jù)要求正確地進(jìn)

3、行實(shí)驗(yàn)，對實(shí)驗(yàn)和測量結(jié)果進(jìn)行正確的分析和處理，正確表 達(dá)測量結(jié)果。（三）課程目標(biāo)與專業(yè)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系.本課程支撐專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中畢業(yè)要求4中的指標(biāo)點(diǎn)3：能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案構(gòu)建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng), 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。占該指標(biāo)點(diǎn)達(dá)成度的10%；.本課程支撐專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中畢業(yè)要求4中的指標(biāo)點(diǎn)4：能夠?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和解釋, 并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。占該指標(biāo)點(diǎn)達(dá)成度的40%o程目標(biāo) 畢業(yè)要求指裝課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2畢業(yè)要求4-3V畢業(yè)要求4-4V三、課程內(nèi)容與教學(xué)要求第0章緒論.課程內(nèi)容介紹測試技術(shù)在各領(lǐng)域的應(yīng)用。計(jì)量、測量、試驗(yàn)和測試的基本概念。測試系統(tǒng)和測試信號， 測試系統(tǒng)的組成。測試技術(shù)的發(fā)展趨

4、勢。課程的任務(wù)及學(xué)習(xí)方法。.教學(xué)要求(1)理解測試的基本概念了解測試系統(tǒng)的組成及功用了解測試技術(shù)的發(fā)展趨勢.重點(diǎn)和難點(diǎn)(1)測試系統(tǒng)的組成及功用。(2)計(jì)量、測量、試驗(yàn)和測試的基本概念。第1章信號及其描述.課程內(nèi)容信號分類。時(shí)域描述與頻域描述。周期信號與傅氏級數(shù)。周期信號的離散頻譜。周期信號的強(qiáng) 度表達(dá)：峰值、平均值、有效值、平均功率。非周期信號與傅氏變換。非周期信號的連續(xù)頻譜。傅氏變換的幾個主要性質(zhì)。幾個典型信號(例如脈沖、脈沖序列、矩形窗函數(shù)、三角窗函數(shù)) 的函數(shù)。隨機(jī)信號。隨機(jī)信號的主要特征參數(shù)：均值、均方根值、概率密度函數(shù)。寬帶隨機(jī)信號。窄帶 隨機(jī)信號。.教學(xué)要求(1)掌握信號頻譜的特

5、點(diǎn)及典型周期信號及非周期信號的頻譜。了解各態(tài)歷經(jīng)隨機(jī)過程的特點(diǎn)及各態(tài)歷經(jīng)隨機(jī)信號的主要特征參數(shù)：均值、均方根值、方 差、概率密度函數(shù)。(3)能對周期信號進(jìn)行傅氏級數(shù)展開，對非周期信號的傅氏變換(4)周期信號包含的諧波分析，在工程中如何利用該方面的知識求周期信號的平均值及各次諧 波分量。3 .重點(diǎn)和難點(diǎn)周期信號傅氏級數(shù)展開及其物理意義；非周期信號的傅氏變換。第2章測試裝置的基本特性.課程內(nèi)容線性系統(tǒng)及其主要特性。靜態(tài)特性：靈敏度、線性度、精度。動態(tài)特性。信號經(jīng)測量環(huán)節(jié)后的 輸出與測量環(huán)節(jié)特性間的關(guān)系。不失真測量的條件。一、二階系統(tǒng)對典型輸入(如脈沖、階躍、正弦)響應(yīng)及其在典型測試裝置中反映的舉例

6、。測 試裝置動態(tài)特性的測定。測試系統(tǒng)及對其基本要求、負(fù)載效應(yīng)；掌握測試系統(tǒng)的靜態(tài)傳遞特性、測試系統(tǒng)的動態(tài)傳遞特 性。.教學(xué)要求(1)掌握測試裝置靜態(tài)特性及求取方法。(2)掌握一、二階測試裝置的頻率響應(yīng)特性。(3)掌握測試裝置在時(shí)域及頻域下的不失真測試條件具備確定測試裝置的靜態(tài)特性的能力。.重點(diǎn)與難點(diǎn)(1)測試系統(tǒng)的靜、動態(tài)特性；時(shí)、頻域不失真測試條件。(2)線性度的確定。第3章常用傳感器.課程內(nèi)容傳感器的分類及其主要技術(shù)要求。機(jī)械敏感元件。常用的傳感器的變換原理及性能，其應(yīng)用特點(diǎn)和典型結(jié)構(gòu)。包括：電阻傳感器、電感傳感器、 電容傳感器、磁電式傳感器、壓電傳感器及其并聯(lián)電路。磁阻式傳感器；光學(xué)傳感

7、器、半導(dǎo)體傳感 器等應(yīng)用。傳感器的選用原則及舉例。.教學(xué)要求(1)掌握常用傳感器的變換原理了解常用傳感器的主要特點(diǎn)及應(yīng)用具備工程測試技術(shù)中正確選用傳感器及對簡單結(jié)構(gòu)的傳感器可自行設(shè)計(jì)的能力。.重點(diǎn)與難點(diǎn)電阻、電感、電容、壓電傳感器第4章 信號的調(diào)理與記錄.課程內(nèi)容測試信號的中間變換處理。電橋、調(diào)制器與解調(diào)器的功用和類型。調(diào)幅與相敏檢波、調(diào)頻與鑒 頻。濾波器：理想濾波器及其實(shí)現(xiàn)的條件。低通、高通、帶通、帶阻濾波器以及跟蹤濾波器技術(shù)。 了解基本顯示及記錄裝置的基本原理。.教學(xué)要求(1)掌握電橋電路的輸出特性了解常用變換電路的特點(diǎn)、應(yīng)用了解實(shí)際濾波器的特性參數(shù)通過本章學(xué)習(xí)應(yīng)具備機(jī)械工程測試中基本信號

8、處理能力。.重點(diǎn)與難點(diǎn)(1)電橋電路、調(diào)制與解調(diào)；(2)相敏檢波、濾波器設(shè)計(jì)。第5章信號處理初步.課程內(nèi)容數(shù)字信號處理的概念介紹。信號的截?cái)?、頻譜泄漏與柵欄效應(yīng)。窗函數(shù)、采樣與頻率混疊、量 化。相關(guān)系數(shù)、相關(guān)函數(shù)(自相關(guān)函數(shù)、互相關(guān)函數(shù)及其性質(zhì))。周期信號的相關(guān)函數(shù)、隨機(jī)信號的 相關(guān)函數(shù)。相關(guān)濾波技術(shù)及其在工程測試中的應(yīng)用。功率譜密度函數(shù)、功率譜分析及其應(yīng)用。譜分析和相關(guān)分析的內(nèi)涵、聯(lián)系。.教學(xué)要求掌握信號處理技術(shù)基礎(chǔ)在工程實(shí)際中的應(yīng)用。.重點(diǎn)與難點(diǎn)頻譜泄漏與柵欄效應(yīng)，信號的自相關(guān)與互相關(guān)。自相關(guān)與互相關(guān)計(jì)算、功率譜分析。三、本課程開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目編號實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱學(xué)時(shí)類型要求支撐的課程目標(biāo)1箔式

9、應(yīng)變片性能及測量電路2驗(yàn)證性必做課程目標(biāo)22位移的綜合測量I2綜合性必做課程目標(biāo)23位移的綜合測量n2綜合性選做課程目標(biāo)2實(shí)驗(yàn)1:箔式應(yīng)變片性能及測量電路本實(shí)驗(yàn)為驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，主要進(jìn)行橋路應(yīng)變片電阻的測量，差動放大電路零點(diǎn)的安排，單臂橋、半 橋及全橋特性試驗(yàn)。通過本實(shí)驗(yàn)使學(xué)生學(xué)會使用數(shù)字萬用表測量應(yīng)變片電阻，學(xué)會電橋電路的連接, 測試梁變形的應(yīng)變輸出變化，并對三種橋路輸出性能進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)2：位移的綜合測量I本實(shí)驗(yàn)為綜合性實(shí)驗(yàn)，主要是用電容式或差動變壓器型位移傳感器實(shí)現(xiàn)位移量的測量，通過電 路的連接及對傳感器性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和對位移量的實(shí)際測量，使學(xué)生能了解兩類傳感器的工作原理及 其性能，并能對實(shí)際的

10、位移量進(jìn)行測量。實(shí)驗(yàn)3：位移的綜合測量II本實(shí)驗(yàn)為綜合性實(shí)驗(yàn)，主要通過渦流傳感器及霍爾傳感器對位移量的測量實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生能了解 兩種傳感器的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，所用信號處理電路的工作原理，并對位移量進(jìn)行測量實(shí)驗(yàn)。它是將傳感器 與測試電路結(jié)合起來的綜合性實(shí)驗(yàn)。通過實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生了解渦流傳感器及霍爾傳感器的工作原理及 其性能。四、學(xué)時(shí)分配及教學(xué)方法章（按序填寫）教學(xué)形式及學(xué)時(shí)分配主要教學(xué)方法支撐的課程目標(biāo)課堂 教學(xué)實(shí) 驗(yàn)上 機(jī)課程 實(shí)踐小 計(jì)第0章22講授法目標(biāo)1第一章44講授法目標(biāo)1第二章44講授法目標(biāo)1第三章8614講授法、演示法目標(biāo)1、2第四章55講授法目標(biāo)1第五章33講授法目標(biāo)1合計(jì)26632五、課程考核考核形式考核要求考核權(quán) 重支撐的課 程目標(biāo)備注課堂表現(xiàn)根據(jù)出勤率、聽課情況和回答問題情況確定該部分成 績10%目標(biāo)1平時(shí)作業(yè)課后完成15-20個習(xí)題，主要考核學(xué)生對每章知識點(diǎn) 的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，計(jì)算全部作業(yè)的平均成績。10%目標(biāo)1期末考試米用閉卷考試，試卷題型包括選擇題、填空題、簡答 題、計(jì)算題等。70%目標(biāo)1實(shí)驗(yàn)完成3個實(shí)驗(yàn)，主要考核學(xué)生應(yīng)用機(jī)電測控系統(tǒng)基礎(chǔ) 知識實(shí)施工程測試實(shí)驗(yàn)，并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析與評 價(jià)的能力。10%目標(biāo)2六、參考書目及學(xué)習(xí)資料（書名，主編，出版社，出版時(shí)間及版次）.測試技術(shù)基礎(chǔ)王伯雄主編，清華大學(xué)出版社，20