中国农业大学：《工程测试技术》课程教学大纲（Measuring and Testing in Engineering）

工程测试技术(Measuring and Testing in Engineering)课程概况课程编号：课程总学时：32（其中，讲课24，实验8）课程学分：2.0课程分类：必修/选修开设学期：5，6，7开课单位：（工学院机电工程系）适用专业：机械设计制造及其自动化，测控技术与仪器，车辆工程，交通工程，农业机械化，农业工程，热能与动力工程，食品工程（机械）等所需先修课：电工技术，电子技术课程负责人：王书茂内容简介工程测试技术研究的是非电量电测，即将工程实际中的非电量参数，如加速度、速度、位移等物理量，以及应变、应力、拉压力、弯矩和扭矩等机械量，转换成电量并进行测量和分析。非电量电测具有精度高，频响宽和数据处理方便等优点。测试技术属于信息科学范畴，是信息技术三大支柱（测试控制技术，计算机技术和通信技术）之在工程技术领域中，如工程研究、产品开发、生产监督、质量控制和性能试验等，尤其自动控制，都离不开测试系统。测试技术已广泛应用到工农业生产、科学研究、交通运输、医疗卫生、环境保护和人民生活的各个方面，成为国民经济发展和社会进步的一项必不可少的重要基础技术。测试技术课程的基本任务：学习测试系统及其基本特性，并能正确地运用于对测试装置的分析和选择。掌握一阶、二阶线性系统动态特性及其测试方法。2、掌握常用传感器、常用信号调理电路和记录仪器的工作原理和性能，并能较为合理地选用。结合实验课培养学生实际工作和动手能力。3、学习信号分析与信号处理的基础理论，掌握其基本物理概念，了解实际应用。了解机械工程典型参数测试的基本方法，培养学生分析和解决实际问题的能力。4系统讲授测量数据的处理方法及误差理论，培养学生对科学实验结果的分析能力和实验报告的写作训练。Brief Introduction: The fundamental principle of the measuring and testing in engineering isintroduced in this course, which are based on the training requirement of the students inmechanical engineering. It focus the followings: the fundamental of engineering measuring andtesting; the measuring principle and method for the mostly parameters in mechanicalengineering; the measuring method of vibration and the spectrum analysis; the transform ofmeasuring signal the fundamentalofthe signal analysis and data processing the briefintroduction for virtual instruments; etc. The main practice includes: the dynamic measuring andtesting in mechanical engineering; the calibration of the vibrate transducer, the transform and theanalysis of the mechanical engineering, etc.三、教学大纲

工程测试技术 (Measuring and Testing in Engineering) 一、 课程概况 课程编号： 课程总学时： 32 (其中，讲课 24，实验 8 ) 课程学分： 2.0 课程分类： 必修/选修 开设学期：5，6，7 开课单位：（工学院 机电工程系） 适用专业：机械设计制造及其自动化，测控技术与仪器，车辆工程，交通工程， 农业机械化，农业工程，热能与动力工程，食品工程（机械）等 所需先修课：电工技术，电子技术 课程负责人：王书茂 二、 内容简介 工程测试技术研究的是非电量电测，即将工程实际中的非电量参数，如加速度、速度、位移等 物理量，以及应变、应力、拉压力、弯矩和扭矩等机械量，转换成电量并进行测量和分析。非电量 电测具有精度高，频响宽和数据处理方便等优点。 测试技术属于信息科学范畴，是信息技术三大支柱（测试控制技术，计算机技术和通信技术）之 一。在工程技术领域中，如工程研究、产品开发、生产监督、质量控制和性能试验等，尤其自动控 制，都离不开测试系统。测试技术已广泛应用到工农业生产、科学研究、交通运输、医疗卫生、环 境保护和人民生活的各个方面，成为国民经济发展和社会进步的一项必不可少的重要基础技术。 测试技术课程的基本任务： 1、 学习测试系统及其基本特性，并能正确地运用于对测试装置的分析和选择。掌握一阶、二 阶线性系统动态特性及其测试方法。 2、 掌握常用传感器、常用信号调理电路和记录仪器的工作原理和性能，并能较为合理地选 用。结合实验课培养学生实际工作和动手能力。 3、 学习信号分析与信号处理的基础理论，掌握其基本物理概念，了解实际应用。 4、 了解机械工程典型参数测试的基本方法，培养学生分析和解决实际问题的能力。 5、 系统讲授测量数据的处理方法及误差理论，培养学生对科学实验结果的分析能力和实验报 告的写作训练。 Brief Introduction: The fundamental principle of the measuring and testing in engineering is introduced in this course, which are based on the training requirement of the students in mechanical engineering. It focus the followings: the fundamental of engineering measuring and testing; the measuring principle and method for the mostly parameters in mechanical engineering; the measuring method of vibration and the spectrum analysis; the transform of measuring signal; the fundamental of the signal analysis and data processing; the brief introduction for virtual instruments; etc. The main practice includes: the dynamic measuring and testing in mechanical engineering; the calibration of the vibrate transducer; the transform and the analysis of the mechanical engineering; etc. 三、 教学大纲

1、课堂讲授部分教学内容与要求(24学时)绪论（1学时）介绍工程测试的内涵，并举出工程应用实例。重点阐述测试技术的发展史、现状和发展趋势。给出完整测试系统的整体概念，即测试系统的组成及各组成部分的定义和功能。第一章测试系统及其基本特性(5学时)线性系统及其基本特性，测试系统的静态特性和动态特性；测量装置的动态特性测量方法测试装置失真的原因和实现不失真测试的条件，测量装置误差的产生原因与误差处理。本章重点为测试系统的特性分析。第二章传感器技术（3学时）传感器的基本概念；常用传感器的工作原理、结构特点及接口电路；传感器的选用原则。联系工程实际举例说明各种传感器的用途。本章重点为传感器的原理。第三章信号调理、记录和传输（4学时）电桥电路的工作原理、加减特性和各种电桥的平衡条件，不等臂电桥的特点：测量信号的放大、变换、滤波和记录等环节与仪器的工作原理；测量信号的传输方法和特点。本章的重点为电桥电路。第四章信号分析与信号处理（4学时）信号的基本特征；信号的频域特性分析；信号的相关分析；信号的幅值域分析，信号的A/D转换技术，采样定理，数据处理的一般过程及方法；小波理论概述。本章重点为信号分析的物理概念及其应用。第五章机械工程典型参数测试（5学时）工程力的测量，重点是典型弹性元件的贴片与组桥；运动学参数测量，重点是位移和速度的测量方法和传感器的应用。振动测量原理，激振方法与激振器。噪声测量方法。机械故障诊断。本章的重点为工程力的测量与运动学参数的测量方法。第六章现代工程测试与虚拟仪器技术（2学时）现代测试技术的典型应用实例介绍，虚拟仪器技术在工程测试中的应用。2、实验教学内容与要求（共8学时）（一）电阻应变式传感器---电桥性能实验（2学时）1、目的：了解应变片、电桥电路的工作原理；比较单臂、半桥和全桥的组桥方式、特点及应用；掌握应变传感器的标定方法。通过实验加深对传感器工作原理的认识，能利用应变传感器测量与应变有关的机械工程参数。2、内容：在传感器实验台上进行应变片式传感器的原理性试验，理解非电量的电测量原理；观察应变片式传感器的结构特点，包括弹性元件结构、应变片布置、贴片部位和方向等，了解应变片是传感器的制作过程。比较单臂电桥、半桥和全桥的组桥方式及特点，同时对半桥和全桥组桥方式分别以正确和错误两种接法进行实际参量的对比测试，分析其输出性能3、要求：2-4个同学一组，每人主持一种传感器的测试工作，独立完成包含实验过程与测量数据处理方法的实验报告，并对所测机械量的其它测量方法作相应概述，（二）位移传感器原理实验（2学时）1、目的：掌握位移的测量方法，加深理解各种位移传感器的工作原理。了解位移传感器的工程实际应用，并能利用位移传感器测量与位移有关的机械工程参数。2、内容：利用传感器实验台，进行多种位移传感器的原理性试验，了解电容式传感器、霍尔式传感器、电涡流传感器、光纤传感器、差动变压器测位移的工作原理和特性

1、课堂讲授部分教学内容与要求(24学时) 绪论（1学时） 介绍工程测试的内涵，并举出工程应用实例。重点阐述测试技术的发展史、现状和发展趋势。给 出完整测试系统的整体概念，即测试系统的组成及各组成部分的定义和功能。 第一章 测试系统及其基本特性 (5学时) 线性系统及其基本特性，测试系统的静态特性和动态特性；测量装置的动态特性测量方法， 测试装置失真的原因和实现不失真测试的条件，测量装置误差的产生原因与误差处理。本章重点 为测试系统的特性分析。 第二章 传感器技术（3学时） 传感器的基本概念；常用传感器的工作原理、结构特点及接口电路；传感器的选用原则。联系 工程实际举例说明各种传感器的用途。本章重点为传感器的原理。 第三章 信号调理、记录和传输（4学时） 电桥电路的工作原理、加减特性和各种电桥的平衡条件，不等臂电桥的特点；测量信号的 放大、变换、滤波和记录等环节与仪器的工作原理；测量信号的传输方法和特点。本章的重点 为电桥电路。 第四章 信号分析与信号处理（4学时） 信号的基本特征；信号的频域特性分析；信号的相关分析；信号的幅值域分析，信号的Ａ/D 转换技术，采样定理，数据处理的一般过程及方法；小波理论概述。本章重点为信号分析的物理 概念及其应用。 第五章 机械工程典型参数测试（5学时） 工程力的测量，重点是典型弹性元件的贴片与组桥；运动学参数测量，重点是位移和速度的测量 方法和传感器的应用。振动测量原理，激振方法与激振器。噪声测量方法。机械故障诊断。本章的 重点为工程力的测量与运动学参数的测量方法。 第六章 现代工程测试与虚拟仪器技术（2学时） 现代测试技术的典型应用实例介绍，虚拟仪器技术在工程测试中的应用。 2、实验教学内容与要求（共8学时） （一）电阻应变式传感器-电桥性能实验（2学时） 1、目的：了解应变片、电桥电路的工作原理；比较单臂、半桥和全桥的组桥方式、特点及应 用；掌握应变传感器的标定方法。通过实验加深对传感器工作原理的认识，能利用应变传 感器测量与应变有关的机械工程参数。 2、内容：在传感器实验台上进行应变片式传感器的原理性试验，理解非电量的电测量原理； 观察应变片式传感器的结构特点，包括弹性元件结构、应变片布置、贴片部位和方向等， 了解应变片是传感器的制作过程。比较单臂电桥、半桥和全桥的组桥方式及特点，同时对 半桥和全桥组桥方式分别以正确和错误两种接法进行实际参量的对比测试，分析其输出性 能。 3、要求：2-4个同学一组，每人主持一种传感器的测试工作，独立完成包含实验过程与测量数 据处理方法的实验报告，并对所测机械量的其它测量方法作相应概述。 （二）位移传感器原理实验（2学时） 1、目的：掌握位移的测量方法，加深理解各种位移传感器的工作原理。了解位移传感器的工 程实际应用，并能利用位移传感器测量与位移有关的机械工程参数。 2、内容：利用传感器实验台，进行多种位移传感器的原理性试验，了解电容式传感器、霍尔 式传感器、电涡流传感器、光纤传感器、差动变压器测位移的工作原理和特性

3、要求：2-4个学生一组，每人主持一种传感器的测试工作，独立完成包含实验过程与测量数据处理方法的实验报告，并对所测机械量的其它测量方法作相应概述。（四）振动传感器原理实验（2学时）1、自的：了解振动测试系统，理解振动传感器的工作原理，熟悉激振器与电荷放大器，组成振动测试系统，学会振动量的测试方法与数据的处理方法。2、内容：利用传感器实验台，进行多种振动传感器的原理性试验，了解压电传感器、光纤传感器、电涡流传感器、差动变压器等传感器的振动测量原理与动态性能测试方法。3、要求：2-4个学生一组，每人主持一种传感器的测试工作，独立完成包含实验过程与测量数据处理方法的实验报告，并对所测机械量的其它测量方法作相应概述。四、教材教材：丁至成，王书茂，杨世凤主编《工程测试技术》中国农业出版社2004年第1版主要参考书：黄长艺卢文祥熊诗波主编《机械工程测量与试验技术》机械工业出版社1992年第2版

3、要求：2-4个学生一组，每人主持一种传感器的测试工作，独立完成包含实验过程与测量数 据处理方法的实验报告，并对所测机械量的其它测量方法作相应概述。 （四）振动传感器原理实验（2学时） 1、目的：了解振动测试系统，理解振动传感器的工作原理，熟悉激振器与电荷放大器，组成 振动测试系统，学会振动量的测试方法与数据的处理方法。 2、内容：利用传感器实验台，进行多种振动传感器的原理性试验，了解压电传感器、光纤传 感器、电涡流传感器、差动变压器等传感器的振动测量原理与动态性能测试方法。 3、要求：2-4个学生一组，每人主持一种传感器的测试工作，独立完成包含实验过程与测量数 据处理方法的实验报告，并对所测机械量的其它测量方法作相应概述。 四、教材 教材： 丁至成，王书茂，杨世凤主编 《工程测试技术》 中国农业出版社 2004年第1版 主要参考书： 黄长艺 卢文祥 熊诗波主编 《机械工程测量与试验技术》 机械工业出版社 1992年第2版