《流體機械測試系統(tǒng)設計》課程教學大綱

《流體機械測試系統(tǒng)設計》教學大綱課程英文名Testsystemdesignforfluidmachinery課程代碼02M0102學分2總學時32理論學時26實驗/實踐學時6課程類別專業(yè)課課程性質限選先修課程傳感器技術、誤差理論與數(shù)據(jù)處理、測控電路、工程圖學適用專業(yè)測控技術與儀器開課學院計量測試工程學院注：課程類別是指公共基礎課/學科基礎課/專業(yè)課；課程性質是指必修/限選/任選。一、課程地位與課程目標（一）課程地位流體機械涵蓋泵、風機、壓縮機等通用設備，廣泛的應用于國民經(jīng)濟的各個領域。測試系統(tǒng)是目前獲取流體機械性能的唯一可靠試驗手段，它的知識內容涵蓋流體機械基本概念及性能參數(shù)、配電系統(tǒng)設計、水力循環(huán)系統(tǒng)設計、測量系統(tǒng)設計、測量不確定度分析和現(xiàn)場安裝、調試與驗收。流體機械測試系統(tǒng)設計發(fā)展至今已成為一門獨立的科學，成為測控與儀器學科一個重要組成部分。流體機械測試系統(tǒng)設計是以設計為主的專業(yè)課程。其目的是使學生綜合運用基礎理論知識，開展測試系統(tǒng)的電路設計、試驗臺架設計、測量系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)設計，以培養(yǎng)學生獨立開展測試系統(tǒng)設計與研究的能力。（二）課程目標本課程以培養(yǎng)計量行業(yè)工程人才為核心，使學生掌握測控領域與測量中流體機械測試系統(tǒng)的設計方法。明確流體機械測試系統(tǒng)設計的攻關方向，引導學生把愛國情懷作為自身不斷奮斗的動力，將個人前途同祖國發(fā)展聯(lián)系起來；開拓學生視野，通過介紹我國的流體機械測試的相關“卡脖子”技術，引導學生樹立正確的科研價值觀；在發(fā)現(xiàn)與解決工程問題的過程中，培養(yǎng)求真務實、精益求精的工匠精神。具體課程目標如下：1.掌握流體機械測試系統(tǒng)設計相關的機、電、計算機、測控技術等專業(yè)基礎知識；掌握流體機械測試系統(tǒng)設計的基本設計原理、設計方法、工藝要求、安全規(guī)范要求、國家標準等；掌握信號采集與處理和測量不確定度分析技術，并將其運用到測試系統(tǒng)設計中。（1.2）2.能夠針對流體機械測試系統(tǒng)設計任務，綜合考慮各項設計要求和約束條件，根據(jù)實際生產(chǎn)的測試要求和規(guī)范，進行系統(tǒng)分析評估并給出合理設計方案。（3.4）3.強化學生通過自主學習掌握測試系統(tǒng)前沿技術的能力，能夠綜合利用所學知識，以小組的形式實現(xiàn)流體機械測控系統(tǒng)的設計和相關信號的采集與分析。（5.2）二、課程目標達成的途徑與方法以課堂教學為主，結合課程實踐等環(huán)節(jié)。1.課堂教學主要講解流體機械測試系統(tǒng)設計相關基本概念、基本理論以及基本分析方法，并通過對實際問題的分析使同學們更好地熟悉流體機械測試系統(tǒng)設計的理論體系、培養(yǎng)學生科學的思維方式和研究方法。課堂教學盡量引入互動環(huán)節(jié)，使同學們能更好地融入課堂教學，提高教學效果。2.課程設計是對學生運用所學知識解決實際問題的鍛煉和檢驗，通過課程設計可以進一步提高學生的分析問題能力，增強對理論知識的感性和理性認識。三、課程目標與相關畢業(yè)要求的對應關系課程目標課程目標對畢業(yè)要求的支撐程度（H、M、L）畢業(yè)要求1.2畢業(yè)要求3.4畢業(yè)要求5.2課程目標1M課程目標2M課程目標3M注：1.支撐強度分別填寫H、M或L（其中H表示支撐程度高、M為中等、L為低）。2.畢業(yè)要求應根據(jù)課程所在專業(yè)培養(yǎng)方案進行描述。3.通識選修課程可不填寫上表。四、課程主要內容與基本要求第一章流體機械測試系統(tǒng)簡介了解國內外流體機械測試系統(tǒng)的分類、總體設計、系統(tǒng)組成、功能和特點，以水力機械綜合測試系統(tǒng)和轉子振動綜合測試系統(tǒng)為例，熟悉典型流體機械綜合測試系統(tǒng)的設計規(guī)范和功能特點。通過對比國內外本領域的科技創(chuàng)新情況，引導學生把愛國情懷作為自身不斷奮斗的動力。第二章流體機械試驗管路系統(tǒng)了解開敞式和封閉式水力循環(huán)系統(tǒng)設計規(guī)范，掌握試驗系統(tǒng)布置形式、管路設計規(guī)范、聯(lián)接法蘭要求、水力計算、試驗段及水力元件的設計、附屬設備的選擇，熟悉了幾種典型測試系統(tǒng)的特點及適用場合。第三章配電系統(tǒng)設計熟悉我國配電網(wǎng)的供電方式、三相負載的聯(lián)接方式、變壓器、調壓器、互感器、低壓電器以及三相電動機的控制和起動方式，掌握電氣符號、電氣圖的設計、直接起動轉矩測功方式試驗電路、使用起動器的單回路試驗電路、多起動回路轉矩測功的試驗電路以及采用電測法的試驗電路設計方法，培育求真務實、精益求精的工匠精神。第四章壓力測量系統(tǒng)了解流體機械壓力測量的基本概念和相關測試規(guī)范，熟悉壓力測量的原理及不同壓力傳感器的使用要求和安裝要求，掌握穩(wěn)態(tài)壓力與動態(tài)壓力測量的基本方法，建立壓力與揚程的對應關系。第五章流速與流量測量系統(tǒng)了解流體機械流速、流量測量的基本概念和相關測試規(guī)范，熟悉流速、流量測量的原理及不同流速、流量測量儀器的使用要求和技術參數(shù)，對比皮托管測速法、激光多普勒測速法及粒子圖像測速法的技術特征及使用范圍，根據(jù)測試要求，掌握流量計的選型和安裝規(guī)范。第六章轉速與轉矩測量系統(tǒng)了解流體機械轉速、轉矩測量的基本概念和相關測試規(guī)范，熟悉轉速、轉矩測量的原理及不同轉速、轉矩測量儀器的使用要求和技術參數(shù)，掌握轉速與轉矩測量的基本方法，建立轉速、轉矩與功率的對應關系。第七章振動與噪聲測量系統(tǒng)了解流體機械振動、噪聲測量的基本概念和相關測試規(guī)范，熟悉振動和噪聲傳感器的工作原理及相關儀器的使用要求和技術規(guī)范，掌握振動噪聲測量的基本方法和測試規(guī)范，建立振動噪聲與流體機械相關故障的對應關系。第八章測試規(guī)范與測試平臺了解流體機械相關測試標準、測試規(guī)范、評價準則等內容；熟悉試驗室的作用、任務和構成，掌握試驗臺參數(shù)選擇、計算及結構的初步設計；掌握流體機械水力性能、汽蝕性能試驗方法、關鍵測量參數(shù)、主要參數(shù)的計算方法、曲線的繪制方法以及評價方法。引導學生樹立正確的科研價值觀，牢記標準是工業(yè)發(fā)展的基石，激發(fā)學生認識標準的重要性。五、課程學時安排章節(jié)號教學內容學時數(shù)學生任務對應課程目標第1章1.1流體機械測試系統(tǒng)概述1.2流體機械測試系統(tǒng)基本組成1.3流體機械相關測量要求和規(guī)范1.4國內外測試系統(tǒng)介紹21第2章2.1概述2.2開敞式水力循環(huán)系統(tǒng)設計2.3封閉式水力循環(huán)系統(tǒng)設計2.4幾種典型水力循環(huán)系統(tǒng)介紹4設計小型泵水力循環(huán)管路系統(tǒng)1，2第3章3.1概述3.2三相交流電路3.3變壓器、調壓器和互感器3.4低壓電器3.5三相交流電動機的控制與起動3.6電氣圖設計3.7幾種典型試驗測試電路4設計三相電動機控制起動電路1，2，3第4章4.1概述4.2壓力測量基本概念4.3穩(wěn)態(tài)壓力測量4.4動態(tài)壓力測量4.5壓力傳感器計測量系統(tǒng)標定2根據(jù)測試要求，對相關傳感器進行選型和繪制測量系統(tǒng)1，2第5章5.1概述5.2二維流速測量5.3三維流速測量5.4不同測速方法5.5流量測量基本概念5.6不同流量測試方法4查閱流速測量的國內外發(fā)展趨勢，形成報告并匯報1，2第6章6.1概述6.2轉速的測量6.3應變與應力的測量6.4轉矩的測量6.5功率的計算2完成轉速和轉矩數(shù)據(jù)的處理與分析，繪制流量-功率曲線1，2第7章7.1振動的基本理論7.2振動傳感器7.3振動測量及應用7.4噪聲基本原理7.5噪聲的測量計應用2完成振動數(shù)據(jù)的分析與處理，繪制振動頻譜圖1，2第8章8.1概述8.2測試標準8.3水力性能測試8.4汽蝕性能測試8.5試驗臺驗收規(guī)范6完成水力性能、汽蝕性能計算報告1，2，3六、實踐環(huán)節(jié)及基本要求序號實驗項目名稱學時基本要求學生任務實驗性質實驗類別1小功率動力控制系統(tǒng)開發(fā)2掌握電氣元件的選型和應用、電氣圖設計及電機起動控制學習電氣元器件的相關知識、電氣圖設計要求、三相電機的起動控制方法設計必做2流體機械測試系統(tǒng)的信號采集與數(shù)據(jù)分析處理4掌握流體機械測量系統(tǒng)以及信號的采集與分析處理方法流體機械測試方法、性能計算方法和判定準則綜合必做注：1.實驗性質指演示性、驗證性、設計性、綜合性等；2.實驗類別指必做、選做等。七、考核方式及成績評定（一）考核方式與評價考核內容考核方式評定標準（依據(jù)）占總成績比例過程考核點名、課堂測試、實驗報告點名、課堂作業(yè)、課堂匯報20%實驗考核實驗到課率、實驗程序實驗點名記錄、實驗程序30%期末考核小組綜合答辯設計報告與綜合答辯50%考核類別考查成績登記方式百分制（二）課程目標考核環(huán)節(jié)和達成標準課程目標教學環(huán)節(jié)考核環(huán)節(jié)合格標準課程目標1講授、討論平時成績（考勤、課堂作業(yè)）A0.6文獻查閱與匯報B課程目標2實踐實驗1成績C0.6實驗2成績D課程目標3實踐小組答辯E0.6設計報告F八、推薦教材與主要參考書（一）推薦教材：《