(機(jī)械制造行業(yè))機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)大綱

1、機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)大綱課程類別：必修課（ 技術(shù)基礎(chǔ)課）適用專業(yè)；機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化執(zhí)行學(xué)時(shí)：42 學(xué)時(shí)一、本課程在培養(yǎng)計(jì)劃中的作用（1） 本課程是一門技術(shù)基礎(chǔ)課，研究的對(duì)象是機(jī)械工程動(dòng)態(tài)測試中常用的傳感器、中間變換電路及記錄儀器的工作原理及其靜、動(dòng)態(tài)特性的評(píng)價(jià)方法和測試信號(hào)的分析、處理。在本課程中，培養(yǎng)學(xué)生正確分析、選用測試系統(tǒng)及裝置，使學(xué)生初步掌握進(jìn)行動(dòng)態(tài)測試所需要的基本知識(shí)和技能，并能了解掌握新時(shí)期測試技術(shù)的更新內(nèi)容及發(fā)展動(dòng)向。（2） 基本要求1 、從進(jìn)行動(dòng)態(tài)測試工作所必備的基本知識(shí)出發(fā)，學(xué)生學(xué)完本課程后應(yīng)具備下列幾方面的知識(shí)：（ 1） 測試信號(hào)的基本特性和分析方法部分，著重建立

2、頻譜的概念：掌握信號(hào)的強(qiáng)度表述、頻譜分析和相關(guān)分析的基本原理和方法，了解功率譜密度函數(shù)及其應(yīng)用；對(duì)數(shù)字信號(hào)分析作一般了解。（ 2）測試裝置的靜動(dòng)態(tài)特性部分：掌握一、二階系統(tǒng)的靜動(dòng)態(tài)特性的描述及測定方法；按不失真測量的條件，正確選用測試裝置。（ 3）常用傳感器、中間交換電路、記錄儀器部分：了解常用傳感器、 中間交換電路、記錄儀器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及性能，能正確進(jìn)行選擇。（ 4） 測試技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用部分；通過對(duì)幾個(gè)實(shí)際動(dòng)態(tài)物理量的測試，把所學(xué)的部分或大部分基礎(chǔ)知識(shí)聯(lián)系起來，使學(xué)生對(duì)動(dòng)態(tài)測試工作的有關(guān)基本問題有一個(gè)較完整的概念；初步掌握機(jī)械工程中某些參數(shù)的測試方法。2 、本課程實(shí)踐性很強(qiáng)，

3、所以實(shí)驗(yàn)課是達(dá)到本課程教學(xué)要求和使學(xué)生經(jīng)受工程技術(shù)訓(xùn)練必不可少的環(huán)節(jié)。必須開設(shè)一定數(shù)量的教學(xué)實(shí)驗(yàn)才能確保本課程的教學(xué)質(zhì)量。為此， 在 44 學(xué)時(shí)中實(shí)驗(yàn)6 學(xué)時(shí)。如果條件允許，可以減少講課學(xué)時(shí)，多開設(shè)實(shí)驗(yàn)課以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能為主。因此，分組人數(shù)不宜過多。原理性驗(yàn)證的只限于難點(diǎn)。（三） 與其它課程的聯(lián)系在學(xué)習(xí)本課程之前應(yīng)具有“積分變換”和“線性系統(tǒng)分析”方面的知識(shí)，因此本課程應(yīng)安排在控制工程基礎(chǔ)課之后。靜態(tài)的“誤差分析”和“最小二乘法”應(yīng)在前置課互換性與技術(shù)測量或概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)中講授。講課學(xué)時(shí)的分配： 緒論信號(hào)及其描述 測試裝置的基本特性常用的傳感器 中間變換電路記錄儀器 信號(hào)分析測試技術(shù)應(yīng)用

4、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 總講課學(xué)時(shí)考試155562655402學(xué)時(shí)rYr rYr rYr rYr rYr學(xué)學(xué)學(xué)學(xué)學(xué)時(shí)時(shí)學(xué)學(xué)時(shí)時(shí)學(xué)學(xué)二、課程內(nèi)容的重點(diǎn)、先進(jìn)性、實(shí)用性和特點(diǎn)本課程屬技術(shù)基礎(chǔ)課，與前設(shè)課程銜接緊密，主要講授有關(guān)測試裝置的工作原理、選擇、與使用。為后續(xù)專業(yè)課、選修課有關(guān)動(dòng)態(tài)參量的實(shí)驗(yàn)研究 打基礎(chǔ)，并直接應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐、科學(xué)研究與日常生活有關(guān)振動(dòng) 噪聲、力、溫度等參量的測試中。近年來，隨著傳感技術(shù)、電子技術(shù)、信號(hào)處理與計(jì)算機(jī)技術(shù)“”深遠(yuǎn)的變革，推動(dòng)著測試儀器、測試方法不斷更新?lián)Q代。本課程 的特點(diǎn)是涉及知識(shí)面廣、實(shí)踐性強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是個(gè)重要的環(huán)節(jié)， 知識(shí)更新快和測試裝置更新?lián)Q代快。三、授課大綱緒論

5、課程的任務(wù)、性質(zhì)。測試技術(shù)在機(jī)械工業(yè)改造、技術(shù)開發(fā)及科學(xué)研究中的作用。測試技術(shù)的發(fā)展過程。測試工作的基本內(nèi)容和基本步驟。測試系統(tǒng)的基本組成。課程內(nèi)容、范疇和它在教學(xué)計(jì)劃中的地位。學(xué)習(xí)方法。第一章 信號(hào)及其描述（一） 基本內(nèi)容信號(hào)分類。時(shí)域描述與頻域描述。周期信號(hào)與傅氏級(jí)數(shù)。周期信號(hào)的離散頻譜。周期信號(hào)的強(qiáng)度表達(dá)：峰值、平均值、有效值、平均功率。非周期信號(hào)與傅氏變換。非周期信號(hào)的連續(xù)頻譜。* 傅氏變換的幾個(gè)主要性質(zhì)。幾個(gè)典型信號(hào)（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(hào)。隨機(jī)信號(hào)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(hào)。窄帶隨機(jī)信號(hào)。（二） 重點(diǎn)要求及習(xí)題1

6、 、掌握信號(hào)頻譜的特點(diǎn)及典型周期信號(hào)及非周期信號(hào)的頻譜。2、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(hào)的主要特征參數(shù)：均值、均方根值、方差、概率密度函數(shù)。第二章 測試裝置的基本特性（1） 基本內(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(dòng)態(tài)特性。信號(hào)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(duì)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。測試裝置動(dòng)態(tài)特性的測定。（2） 重點(diǎn)內(nèi)容及習(xí)題要求1、 掌握測試裝置靜態(tài)特性及求取。2、 掌握一、二階測試裝置的頻率響應(yīng)特性。3、 掌握測試裝置的不失真測試條件第三章 常用的傳感器（一） 基本

7、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。傳感器的選用原則及舉例。（二） 重點(diǎn)內(nèi)容及習(xí)題要求：1 、掌握常用傳感器的變換原理、類型2 、了解常用傳感器的主要特點(diǎn)及應(yīng)用第四章 信號(hào)調(diào)理、處理和記錄（一） 基本內(nèi)容 測試信號(hào)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)的限制。低通、高通、帶通、帶阻濾波器以及跟蹤濾波器技術(shù)。記錄儀器的功用、性能和類別。磁電式記錄儀器的原理與性（二） 重點(diǎn)內(nèi)容及習(xí)題要求1

8、、掌握電橋電路的輸出特性2 、了解常用中間變換電路的特點(diǎn)、應(yīng)用3、了解實(shí)際濾波器的特性參數(shù)4、了解記錄儀器的功用、性能第五章 信號(hào)處理初步相關(guān)分析。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)）周期信號(hào)的相關(guān)函數(shù)、隨機(jī)信號(hào)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。數(shù)字信號(hào)處理的概念介紹。信號(hào)的載流與泄漏。窗函數(shù)。采樣與頻率混疊。量化。數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用舉例。第六章 測試技術(shù)的應(yīng)用振動(dòng)測試振動(dòng)測試的意義與內(nèi)容。典型的機(jī)械振動(dòng)測試系統(tǒng)的框圖介紹與分析。激振方法評(píng)述：穩(wěn)態(tài)正弦激振、沖擊激振、瞬態(tài)激振、隨機(jī)激振。在線測試。激振力的

9、產(chǎn)生與測量，激振器和阻抗頭。測振儀器選擇。單自由度二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。加速度計(jì)、位移計(jì)、磁電式速度計(jì)。振動(dòng)分析方法與儀器選用。第七章 計(jì)算機(jī)輔助測試CAT介 紹 CAT 的 發(fā) 展 方 向 虛 擬 儀 器 技 術(shù) Virtual Instrument（VI） 。介紹1） PC插卡式VI及應(yīng)用。2 ） GBIP儀器標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用。3 ） VXI 儀器標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用。4 ）現(xiàn)場總線設(shè)備簡介。四 、教學(xué)實(shí)驗(yàn)1 、學(xué)時(shí)數(shù)：6 學(xué)時(shí)，開出8 個(gè)實(shí)驗(yàn) （ 包括教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)） 。2 、內(nèi)容針對(duì)下列內(nèi)容開設(shè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)：（ 1） 傳感器?？稍陔娮琛㈦姼?、電容、電壓、磁電等常用傳感器或其它傳感器中選擇一種或數(shù)種開設(shè)實(shí)驗(yàn)。了

10、解傳感器的工作原理、性能、 基本結(jié)構(gòu)、定標(biāo)方法與數(shù)據(jù)處理。（驗(yàn)證型）。 1個(gè)實(shí)驗(yàn)（ 2） 中間變換電路。在電橋、調(diào)制與解調(diào)、相敏檢波、濾波等基本電路中選擇一種或數(shù)種開設(shè)實(shí)驗(yàn)。了解其原理、電路實(shí)現(xiàn)與性能。（驗(yàn)證型）。 2 個(gè)實(shí)驗(yàn)（ 3） 一、二階系統(tǒng)的原理、特性與正確使用。（驗(yàn)證型）。1 個(gè)實(shí)驗(yàn)（ 4） 信號(hào)分析。信號(hào)的合成、分解及其頻譜圖。相關(guān)分析原理。數(shù)字信號(hào)處理。（驗(yàn)證型）。2 個(gè)實(shí)驗(yàn)（ 5） 測試技術(shù)的應(yīng)用?？稍谡駝?dòng)、位移、力、流體參數(shù)或其它參數(shù)的測量中選擇一個(gè)開設(shè)實(shí)驗(yàn)以了解實(shí)際的工程測試系統(tǒng)的有關(guān)問題（綜合型、設(shè)計(jì)型）。 2 個(gè)實(shí)驗(yàn)。五、主要參考書及建議閱讀的資料1、盧文祥：機(jī)械工程計(jì)量與測試技術(shù)基礎(chǔ)。面向二十一世紀(jì)教材 2001 年 5 月 第 1 版 機(jī)械工業(yè)出版社。2、盧文祥、杜潤生：工程測試與信息處理。華中理工大學(xué)出版社。3 、嚴(yán)