1、工程測試技術課程教學大綱課程代碼：MCEN1009課程名稱：工程測試技術（EngineeringTestingTechnology）學分/學時：2學分/36學時講課學時：36；研討學時：0；實驗學時：0；上機學時：0；課外學時：0課程性質：專業選修課程開課學期：第7學期適用對象：機械工程、機械電子工程、材料成型與控制工程四年級先修課程：普通物理、計算機信息技術、理論力學、材料力學、工程材料、電工與電子技術、控制工程基礎一、課程目標本課程針對機械類各專業特點，以信號及其描述、測試系統基本特性、傳感器原理、信號處理等基礎知識為主，針對機械工程所出現的以機械量為主的測試與控制等要求，以實際應用為導向

2、，培養學生運用測試技術解決機械工程實際工程問題的能力。通過本課程的學習，使得學生掌握測試技術的基本理論，包括信號的時域和頻域的描述方法、頻譜分析和相關分析的原理和方法、信號調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；具有測試系統的機、電、計算機方面的總體設計能力；具有實驗數據處理和誤差分析能力。本課程的具體教學目標如下：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構的概念，掌握頻譜分析和相關分析的基木原理和方法，掌握數字信號分析的一些基本概念。（支撐畢業要求1-3M）2. 掌握測試裝置基本特性的評價方法和不失真測試條件，并能正確的運用于測

3、試裝置的分析和選擇。掌握一階、二階線性系統動態特性及其測定方法。（支撐畢業要求4-3H）3. 了解常用傳感器、常用信號調理電路和記錄儀器的工作原理和性能，并能較合理地選用。（支撐畢業要求4-3H）4. 對動態測試工作的基本問題有一個比較完整的概念，并能初步運用于機械工程中的某些參量測試。（支撐畢業要求5-1M）二、課程目標與教學內容和教學環節對應關系表序號課程目標教學內容教學環節課堂教學作業研討實驗上機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構的概念，掌握頻譜分析和相關分析的基本原理和方法，掌握數字信號分析的一些基本概念。1. 數學知識基礎理論2. 離散頻譜與連續頻譜8. 信號

4、處理的相關分析9. 信號處理的相關問題VV2掌握測試裝置基本特性的評價方法和不失真測試條件，并能正確的運用于測試裝置的分析和選擇。掌握一階、二階線性系統動態特性及其測定方法。3. 動態特性的數學描述4. 不失真測量5. 測量裝置動態特性的測定方法VV3了解常用傳感器、常用信號調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. 信號調理與記錄8. 信號處理的相關分析VV4對動態測試工作的基本問題有一個比較完整的概念，并能初步運用于機械工程中的某些參量測試。9. 信號處理的相關問題10, 計算機測試系統6.常用傳感器及其測量電路5.測量裝置動態特性的測定方法三、

5、課程內容3.1課堂教學數學知識基礎理論（支撐課程目標1）信號基本表示法的推導；典型周期與非周期信號的定義及性質；傅里葉級數、傅里葉變換、拉普拉斯變換的定義、性質及彼此之間推導關系；信號的時域分解與變換；典型函數的定義、傅里葉級數及傅里葉變換的求解思路；離散頻譜與連續頻譜（支撐課程目標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、三角函數及指數函數的傅里葉級數三角函數及復指數展開式、幅頻及相位圖；隨機信號主要特征參數；動態特性的數學描述（支撐課程目標2）測量裝置的靜態特性；傳遞函數、頻率響應函數、脈沖響應函數分別描述動態特性；一階、二階系統特性及頻域特性曲線：一階系統、二

6、階系統分別對單位階躍輸入的響應；不失真測量（支撐課程目標2）實現測試系統不失真測量的條件；測試系統的負載效應及減輕措施；測量裝置動態特性的測定方法（支撐課程目標2、4）頻率響應發及階躍響應法分別對測量裝置進行動態特性測量；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3、4）傳感器分類；機械式傳感器；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；半導體傳感器測量原理；信號調理與記錄（支撐課程目標3）直流電橋及交流電橋的連接方式和工作原理、信號的調制與解調工作原理、濾波器及性能分析；信號處理的相關分析（支撐課程目標1、3）相關系數的概念；信號

7、的自相關函數的概念及性質；信號的互相關函數的概念與性質；自功率譜密度函數的定義與物理意義；信號處理相關問題（支撐課程目標1、4）數字信號處理的基本步驟；信號數字化出現的問題；信號的時域采樣、混疊與采樣定理、信號功率譜分析及應用；計算機測試系統（支撐課程目標4）計算機測試系統的構成及數據總線發展歷程、虛擬儀器特點及軟件實現；3.2研討環節3.3實驗環節3.3上機環節四、教學安排本課程為課堂理論教學，建議學時分配如下表:序號教學內容課時安排作業研討實驗上機小計1數學知識基礎理論772離散頻譜與連續頻譜223動態特性的數學描述664不失真測量225測量裝置動態特性的測定方法226常用傳感器及其測量電

8、路667信號調理與記錄338信號處理的相關分析229信號處理的相關問題4410計算機測試系統22合計3636五、教學方法在教學方式上，根據具體教學內容，綜合運用課堂講授和演示、課堂討論、課堂練習、發現學習法和自學指導法，通過引入問題和啟發式教學，使學生更加明確教學內容的知識體系，引導學生主動學習，激發內在學習動機，提高課堂的積極性。結合具體教學內容，本課程所采用的教學方法說明如下：1. 信號及其描述模塊。教學內容的原理性比較強，所涉及頻域分析等知識點較難理解。在教學中采用講授法、演示法和討論法相結合,將抽象問題具體化。在講授原理的基礎上，以信號分類為基本要點，強化對頻域的理解，促進學生掌握教學

9、內容的知識體系。2. 測試裝置的基本特性模塊。教學內容涉及對系統的描述。在教學中采用講授法、演示法和實驗練習法相結合。由于機械類學生對系統的理解較為淺顯,故重點突出機械系統與基本模塊間的對應，使學生們在具體的對象基礎上形成抽象總結，強化對測試系統的知識掌握。3. 信號處理模塊。教學內容所涉及的難點較大，對于缺乏信號理論的學生而言，內容比較抽象，相應教學效果也可能較差。教學中采用講授法和發現學習法相結合。開始教學時，只講授A/D采樣和轉換的基本原理和過程，給出與A/D轉換器相關的功能寄存器，并提出具體實現目標。然后，引導學生在離散信號的基礎上，從頻域角度強化信號處理的若干理論。4. 傳感器及測量

10、系統模塊。基于對信號描述與分類、傳感器基本原理、測試系統基本特征、信號處理等模塊內容己經學習的基礎上，結合機械工程常見機械量，適度教授、訓練學生對動態測試工作的基本問題有一個比較完整的概念,并能初步運用于機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生對課程目標的達成為主要目的，以檢查學生對教學內容的掌握程度為重點。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：考核環節分值考核/評價細則平時作業與課堂表現10上課點名考評、全部作業成績與課堂問答的得分按10%計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：傅里葉級

11、數、傅里葉變換、拉普拉斯變換的定義、性質；典型函數的定義及傅里葉級數或傅里葉變換的求解：信號的時域描述與頻域描述；隨機信號主要特征參數；典型周期與非周期信號的定義、三角函數的傅里葉級數三角函數或復指數展開式、幅頻及相位圖：隨機信號主要特征參數。測量裝置的靜態特性；傳遞函數、頻率響應函數、分別描述動態特性；一階系統特性及頻域特性曲線；按卷面成績的20%計入總成績。期末考試卷面成績70主要考核典型函數的定義及傅里葉級數或傅里葉變換的求解；指數函數的傅里葉級數三角函數或復指數展開式、幅頻及相位圖；隨機信號主要特征參數。測量裝置的靜態特性：頻率響應函數、脈沖響應函數分別描述動態特性；二階系統特性及頻域

12、特性曲線；一階系統、二階系統分別對單位階躍輸入的響應：實現測試系統不失真測量的條件；機械式傳感器；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；半導體傳感器測量原理；直流電橋及交流電橋的連接方式和工作原理、信號的調制與解調工作原理、濾波器及性能分析；相關系數的概念；信號的自相關函數的概念及性質；信號的互相關函數的概念與性質；數字信號處理的基本步驟：信號數字化出現的問題；信號的時域采樣、混登與采樣定理、信號功率譜分析及應用；按卷面成績的70%計入總成績.課程R標與課程考核環節的關系:序號課程目標考核環節合計平時成績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構的概念，掌握頻譜分析和相關分析的基本原理和方法，掌握數字信號分析的-些基本概念。30%70%20%312掌握測試裝置基本特性的評價方法和不失真測試條件，并能正確的運用于測試裝置的分析和選擇。掌握一階、二階線性系統動態特性及其測定方法。30%30%30%303了解常用傳感器、常用信號調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對動態測試工作的基本問題有一個比較完整的概念，并能初步運用于機械工程中的某些參量測試。20%10%9總計100%100%100%100五、教材及參考書目教材：熊詩波，黃長藝，機械工程測試基礎，機械工業

14、出版社，2007參考書目：1 賈民平等，測試技術，高等教育出版社，20092 王伯雄，測試技術基礎，清華大學出版社，20033 趙文禮，測試技術基礎，高等教育出版社，20094J張春華，工程測試技術基礎，華中科技大學出版社，2011附件一、作業評分標準表考核內容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，運用得當。知識及概念掌握較全面，能正確運用。知識及概念掌握較全面，能運用但未能充分考慮條件。知識及概念掌握一般，能運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，答案正確率超過90%；書面表達清晰。解題過程較正確、較完整、邏輯性較強，答案正確率超過80%；書面表達清晰。解題過程基本正確、答案正確率超過70%；書面表達尚清晰。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、課程報告評分標準（無）三、研討環節考核方案（無）四、實驗考核方案（無）五、上機考核方案（無）六、課程試卷設計方案序號課程目標期中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的概念,掌握頻誥分析和相關分析的基本原理和方法，掌握數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：博里葉級數、傅里葉變換、拉普拉斯變換的定義、性質

16、：典型函數的定義及傅里葉級數或傅里葉變換的求解：信號的時域描述與頻域描述:隨機信號主要特征參數：典里周期與非周期信號的定義、三角函數的傅里葉級數三角函數或夏指數展開式、幅頻及相位圖：隨機信號主要特征參數.2掌握測試裝置基本特性的評價方法和不失真測試條件，并能iE確的運用丁測試裝置的分折和迭擇.拿擁一階、二階線性系統動態特性及其測定方法.測量裝置的部態特性：傳遞函散、頻率響應函數、分別描述動態特性；一階系統特性及頻域特性曲線：考核點成績占比備注期末期中期未輿型函數的定義及博里葉級數或傅里葉變換的求解：指數函數的傅里時級數三伯函數或夏指數展開式、場頻及相位圖：信號的自相關函數的概念及性質：信號的互

17、相關函數的概念與性質：數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，其比例構成近似為10:30:30:30頻率響應函數、味沖響應函數分別描述動態特性：二階系統特性及頻域特性曲技：一階系統、二階系統分別對單位階躍輸入的響應：實現測試系統不失其測量的條件：30%3(A網型：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，其比例構成近似為10:20:30:303了解常用山感器、常用信號調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；半導體傳感器測量原理；