《机械测试技术基础》课程教学大纲 Mechanical Test Technology

《机械测试技术基础》课程教学大纲 英文名称：Mechanical Test Technology 课程编号：641031000 学时数：40 其中实验学时数：12，课外学时数：0 学分数：2.5 适用专业：机械设计制造及其自动化、过程装备及控制工程、机械电子、车辆工程一、课程的性 质、目的和任务 机械工程测试技术基础是机械设计制造及其自动化专业、机械电子专业的专业必修课，是过程 装备与控制工程专业的专业选修课。通过本课程的学习，培养学生初步掌握进行机械工程测试所需 的基本知识、原理和技能，为学生进一步学习、研究和分析工程信号问题打下基础。 学生在学完本课程后应具有下列几方面的知识： 1、掌握测试技术基本知识、组成：掌握信号的时域和频域描述方法，建立明确的信号频谱结构的概 念：掌握频谱分析和相关分析 的基本原理和方法，掌握数字信号分析中的一些基本概念。 2、掌握测试装置基本特性的评价方法和不失真测试条件，并能正确地运用于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定方法。 3、掌握常用传感器结构、原理、特点：掌握常用信号调理电路原理；了解显示记录仪器的工作原理 和性能，并能较合理地选用。 4、对动态测试工作的基本问题有一个比较完整的概念，并能初步运用于工程中某些参量的测试。 二、课程教学内容的基本要求、重点和难点 掌握测试技术基础知识、熟练掌握频谱分析和测试系统特性分析、信号调理与处理分析，测试 装置不失真测试条件和常用传感器。了解测试技术的本质、解决实际问题的基本思想和方法。初 步具备应用测试技术解决本专业的简单应用和继续学习测试技术的能力。 第1章绪论 1.1概述(1)测试技术发展与重要性：(2)测试系统组成： (3)测试技术发展趋势： (4)课程的主要内容与学习方法 1.2测量的基本知识 (1)测量的基本概念：(2)测量误差定义及分类。 1.3测试实例1。 重点：测试系统组成、测量的基本知识： 难点：测试相关概念的理解 第2章信号分析与处理基础 2.1信号与测试系统 2.2信号的分类与描述 2.3周期信号的频谱

《机械测试技术基础》课程教学大纲 英文名称：Mechanical Test Technology  课程编号：641031000 学时数：40 其中实验学时数：12， 课外学时数：0 学分数：2.5 适用专业：机械设计制造及其自动化、过程装备及控制工程、机械电子、车辆工程 一、课程的性 质、目的和任务 机械工程测试技术基础是机械设计制造及其自动化专业、机械电子专业的专业必修课，是过程 装备与控制工程专业的专业选修课。通过本课程的学习，培养学生初步掌握进行机械工程测试所需 的基本知识、原理和技能，为学生进一步学习、研究和分析工程信号问题打下基础。 学生在学完本课程后应具有下列几方面的知识： 1、掌握测试技术基本知识、组成；掌握信号的时域和频域描述方法，建立明确的信号频谱结构的概 念；掌握频谱分析和相关分析 的基本原理和方法，掌握数字信号分析中的一些基本概念。 2、掌握测试装置基本特性的评价方法和不失真测试条件，并能正确地运用于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定方法。 3、掌握常用传感器结构、原理、特点；掌握常用信号调理电路原理；了解显示记录仪器的工作原理 和性能，并能较合理地选用。 4、对动态测试工作的基本问题有一个比较完整的概念，并能初步运用于工程中某些参量的测试。 二、课程教学内容的基本要求、重点和难点 掌握测试技术基础知识、熟练掌握频谱分析和测试系统特性分析、信号调理与处理分析，测试 装置不失真测试条件和常用传感器。 了解测试技术的本质、解决实际问题的基本思想和方法。初 步具备应用测试技术解决本专业的简单应用和继续学习测试技术的能力。 第1章 绪论  1.1 概述 （1）测试技术发展与重要性；（2）测试系统组成； （3）测试技术发展趋势； （4）课程的主要内容与学习方法   1.2 测量的基本知识      （1）测量的基本概念；（2）测量误差定义及分类。   1.3 测试实例1。  重点：测试系统组成、测量的基本知识；   难点：测试相关概念的理解 第2章  信号分析与处理基础 2.1 信号与测试系统   2.2  信号的分类与描述  2.3  周期信号的频谱

(1)傅里叶级数的三角函数展开式 (2)傅里叶级数的复指数函数展开式 (3)周期信号的功率 重点：傅里叶级数的三角函数展开式：难点：周期频谱的特点理解 2.4非周期信号的频谱 (1)傅里叶变换与连续频谱 (2)能量谱 (3)傅里叶变换的主要性质 (4)几种典型信号的频谱 重点：傅里叶变换及傅里叶变换主要性质 难点：连续频谱意义及典型信号的频谱理解 2.5随机信号分析 (1)概述(2)随机信号的统计分析 (3)相关分析及应用 (4)功率谱分析及应用 重点：随机信号的统计分析 难点：相关分析及功率谱分析 2.6数字信号处理 (1)概述 (2)信号数字化出现的问题 (3)离散傅里叶变换DFT (4)现代信号处理 2.7信号分析实例2 重点：采样定理、频率混叠： 难点：信号数字化出现的问题 第3章测试装置的基本特性 3.1 测试系统特性概述 3.2、测试装置的静态特性： 3,3、测试装置的动态特性 (1)动态特性的数学描述：(2)一阶系统的特性：二阶系统的特性 3.4测试系统动态参数的测定 3.5不失真测试条件；3.6测试系统负载效应及抗干扰 重点：静态特性、动态特性含义 难点：频响函数意义 3.6实例3

（1）傅里叶级数的三角函数展开式 （2）傅里叶级数的复指数函数展开式    （3）周期信号的功率 重点：傅里叶级数的三角函数展开式；难点：周期频谱的特点理解 2.4  非周期信号的频谱 （1）傅里叶变换与连续频谱   （2）能量谱 （3）傅里叶变换的主要性质 （4）几种典型信号的频谱 重点：傅里叶变换及傅里叶变换主要性质 难点：连续频谱意义及典型信号的频谱理解 2.5 随机信号分析 （1）概述  （2）随机信号的统计分析 （3）相关分析及应用 （4）功率谱分析及应用 重点：随机信号的统计分析 难点：相关分析及功率谱分析 2.6数字信号处理 （1）概述 （2）信号数字化出现的问题 （3）离散傅里叶变换DFT （4）现代信号处理 2.7 信号分析实例2 重点：采样定理、频率混叠； 难点：信号数字化出现的问题 第3章 测试装置的基本特性 3.1  测试系统特性概述   3.2、测试装置的静态特性； 3,3、测试装置的动态特性 （1）动态特性的数学描述;（2）一阶系统的特性;二阶系统的特性 3.4测试系统动态参数的测定 3.5 不失真测试条件；3.6 测试系统负载效应及抗干扰 重点：静态特性、动态特性含义 难点：频响函数意义 3.6 实例3

第4章传感器技术 4.1概述： 4.2电阻应变式传感器 4.3 电感式传感器 (1)自感型电涡流式电感传感器 (2)互感型差动变压器式传感器 4.4电容式传感器 4.5压电式传感器 4.6磁电式传感器 4.7其它传感器及应用实例 重点：传感器作用、原理、特点、应用 难点：两种电感式传感器的差异、压电式传感器应用 第5章信号的调理与记录仪器 5.1信号放大电路 5.2调制与解调 5.3滤波 5.4电桥 5.4显示与记录仪器 5.5实例5 重点：调制、滤波、电桥原理 难点：调制过程 第6章计算机测试技术 6.1概述6.2计算机测试系统 6.3智能仪表与虚拟仪器 重点：计算机测试系统组成 难点：A/D转换过程 三、教学方式及学时分配 教学方式及学时分配 主要教学方 辅导答疑 序号主要内容 学时分配 式 比例 1 第1章测试系统组成及基本知识 讲授 2 2 第2章信号分析与处理基础 讲授 2:1

第4章 传感器技术 4.1 概述； 4.2 电阻应变式传感器 4.3  电感式传感器 （1）自感型电涡流式电感传感器 （2）互感型差动变压器式传感器 4.4 电容式传感器 4.5 压电式传感器 4.6 磁电式传感器 4.7 其它传感器及应用实例 重点：传感器作用、原理、特点、应用 难点：两种电感式传感器的差异、压电式传感器应用 第5章 信号的调理与记录仪器 5.1 信号放大电路 5.2 调制与解调 5.3 滤波 5.4 电桥 5.4 显示与记录仪器 5.5 实例5 重点：调制、滤波、电桥原理 难点：调制过程 第6章 计算机测试技术 6.1 概述  6.2 计算机测试系统 6.3 智能仪表与虚拟仪器 重点：计算机测试系统组成 难点：A/D转换过程 三、教学方式及学时分配 教学方式及学时分配 序号 主要内容 主要教学方 式 学时分配 辅导答疑 比例 1 第1章 测试系统组成及基本知识 讲授 2 2:1 2 第2章  信号分析与处理基础 讲授 8 2:1

3 第3章测试装置的基木特性 讲授 2:1 第4章传感器技术 讲授 2:1 4 第5章信号调理与记录 讲授 2:1 6 第6章计算机测试技术 讲授 2:1 7 传感器原理、信号测试及分析 实验 四、课程各教学环节的要求 1、课堂教学考勤、课后作业等作为平时成绩。 2、完成实验项目、内容并书写实验报告，计入实验成绩。 实验项目及内容： 实验1信号时域频域分析 2学时 理解周期信号频谱特点：掌握信号合成与分解：理解频谱含义： 掌握采样定理，理解频率混叠： 学习工业现场实测信号处理方法。 实验2静态测量系统标度及力、位移参数测量 2学时 理解测试系统的组成：各部分作用： 学会静态测量系统的标度方法及数据处理； 学习力、位移参数的测量方法。 实验3电阻应变电桥性能比较及动态应变测量 2学时 正确掌握各种组桥方法，深入理解电桥工作原理，比较不同组桥之间关系。 理解电桥灵敏度、非线性等概念： 掌握测试系统静态特性的测定方法及标定曲线的拟合方法： 学习动态应变测量方法 实验4电涡流传感器静态特性测定 2学时 掌握电涡流传感器的工作原理，理解电涡流传感器静态特性： 学习数据的处理、分析方法 实验5机械振动测量 2学时 掌握压电式加速度传感器测量方法： 掌握磁电式速度传感器测量方法：了解转速传感器测量原理： 理解振动速度与振动加速度的不同：理解振动信号特征。 实验6轴心轨迹测量 2学时 掌握轴心轨迹测量原理和方法： 分析影响轴心轨迹的因素：

3 第3章 测试装置的基本特性 讲授 4 2:1 4 5 第4章 传感器技术 第5章信号调理与记录 讲授 讲授 8 4 2:1 2:1 6 第6章 计算机测试技术 讲授 2 2:1 7 传感器原理、信号测试及分析 实验 12 四、课程各教学环节的要求 1、课堂教学考勤、课后作业等作为平时成绩。  2、完成实验项目、内容并书写实验报告，计入实验成绩。 实验项目及内容： 实验1 信号时域频域分析                      2学时    理解周期信号频谱特点；掌握信号合成与分解；理解频谱含义；    掌握采样定理，理解频率混叠；    学习工业现场实测信号处理方法。 实验2 静态测量系统标度及力、位移参数测量    2学时    理解测试系统的组成；各部分作用；    学会静态测量系统的标度方法及数据处理；    学习力、位移参数的测量方法。 实验3 电阻应变电桥性能比较及动态应变测量    2学时    正确掌握各种组桥方法，深入理解电桥工作原理，比较不同组桥之间关系。    理解电桥灵敏度、非线性等概念；    掌握测试系统静态特性的测定方法及标定曲线的拟合方法； 学习动态应变测量方法 实验4  电涡流传感器静态特性测定      2学时 掌握电涡流传感器的工作原理，理解电涡流传感器静态特性； 学习数据的处理、分析方法 实验5  机械振动测量                  2学时 掌握压电式加速度传感器测量方法； 掌握磁电式速度传感器测量方法；了解转速传感器测量原理； 理解振动速度与振动加速度的不同；理解振动信号特征。 实验6  轴心轨迹测量    2学时   掌握轴心轨迹测量原理和方法；  分析影响轴心轨迹的因素；

理解轴心轨迹蕴含信息；计算轴心轨迹大小。 五、本课程与其它课程的联系 先修课程《高等数学》、《材料力学》、《电工学》、《电子学》等。 六、考核方式 闭卷考试 总成绩=课堂成绩82%（其中平时成绩25%，期末考试75%）+实验成绩18% 七、教学参考书目（标明书名、作者、出版社、出版时间、版次等） 1、《工程测试技术及应用》.郑建明，班华。电子工业出版社，2011.3.第1版 2、《机械工程测试技术基础》.熊诗波，黄长艺，机械工业出版社，2006.5.第3版 3、《测试技术基础》.王伯雄.清华大学出版社，2012.4.第2版 4、《测试与传感技术》.沈艳，郭兵，杨平.清华大学出版社.2011.2.第1版 5、《机械工程测试技术》.韩建海，马伟.清华大学出版社.2010.5.第1版 6、《测试技术》（第二版）.贾民平，张洪亭.高等教育出版社.2009.5. (普通高等教育”十一五”-国家级规划教材》 课程负责人：杨文志执笔：杨文志审核：石炜

理解轴心轨迹蕴含信息；计算轴心轨迹大小。 五、本课程与其它课程的联系 先修课程《高等数学》、《材料力学》、《电工学》、《电子学》等。   六、考核方式 闭卷考试  总成绩=课堂成绩82%（其中 平时成绩 25%，期末考试 75%）+实验成绩 18% 七、教学参考书目（标明书名、作者、出版社、出版时间、版次等） 1、《工程测试技术及应用》.郑建明,班华。电子工业出版社,2011.3.第1版 2、《机械工程测试技术基础》.熊诗波,黄长艺,机械工业出版社,2006.5.第3版 3、《测试技术基础》.王伯雄.清华大学出版社,2012.4.第2版 4、《测试与传感技术》.沈艳，郭兵，杨平. 清华大学出版社.2011.2.第1版 5、《机械工程测试技术》.韩建海，马伟. 清华大学出版社.2010.5.第1版 6、《测试技术》（第二版）.贾民平,张洪亭.高等教育出版社.2009.5.   （普通高等教育"十一五"-国家级规划教材） 课程负责人：杨文志  执笔：杨文志  审核：石炜