《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)A》教學(xué)大綱

《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)A》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：01140421課程性質(zhì)：專業(yè)必修課程學(xué)分：2學(xué)分學(xué)時(shí)：32學(xué)時(shí)（理論28學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)4學(xué)時(shí)）先修課程：大學(xué)物理、理論力學(xué)、材料力學(xué)、電工與電子技術(shù)、C程序設(shè)計(jì)等后續(xù)課程：機(jī)電傳動(dòng)控制與PLC、企業(yè)技術(shù)改造創(chuàng)新、機(jī)械創(chuàng)新綜合能力訓(xùn)練適用專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化開課單位：機(jī)械工程學(xué)院一、課程說(shuō)明《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)A》是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的一門專業(yè)必修課程。該課程圍繞機(jī)械工程領(lǐng)域中常見物理量的測(cè)試問題，講述工程測(cè)試的基本理論、方法和實(shí)施過(guò)程，使學(xué)生初步具備搭建與分析測(cè)試系統(tǒng)的能力，為學(xué)習(xí)其他有關(guān)課程及以后從事技術(shù)工作打下必要的基礎(chǔ)。本課程既注重基本理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，還注重對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力和工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，兼顧新技術(shù)及其發(fā)展方向的介紹，培養(yǎng)“厚基礎(chǔ)、寬口徑、高素質(zhì)、強(qiáng)能力”的人才。二、課程目標(biāo)通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：掌握工程測(cè)試技術(shù)的基本理論（傳感器原理、信號(hào)分析與調(diào)理、測(cè)試系統(tǒng)特性），能對(duì)機(jī)械工程中的測(cè)試問題進(jìn)行參數(shù)分析和評(píng)價(jià)，具備自主學(xué)習(xí)和工程應(yīng)用能力。課程目標(biāo)2：針對(duì)具體的機(jī)械工程測(cè)試應(yīng)用任務(wù)，能夠合理選擇傳感器、信號(hào)分析方法，分析影響測(cè)試穩(wěn)定性、響應(yīng)時(shí)間和精度的因素，構(gòu)建測(cè)試系統(tǒng)。課程目標(biāo)3：能夠運(yùn)用機(jī)械工程測(cè)試?yán)碚摚瑢?duì)常見物理量進(jìn)行測(cè)試，制定合理的試驗(yàn)方案，運(yùn)用相關(guān)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析與處理。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)A》課程教學(xué)目標(biāo)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度1.工程知識(shí)1.3掌握專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，能夠?qū)C(jī)械工程領(lǐng)域的相關(guān)知識(shí)和數(shù)學(xué)模型用于推演和分析，并將該能力用于解決機(jī)械工程中的復(fù)雜問題課程目標(biāo)1：握工程測(cè)試技術(shù)的基本理論（傳感器原理、信號(hào)分析與調(diào)理、測(cè)試系統(tǒng)特性），能對(duì)機(jī)械工程中的測(cè)試問題進(jìn)行參數(shù)分析和評(píng)價(jià)，具備自主學(xué)習(xí)和工程應(yīng)用能力。M3.設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案3.1能夠針對(duì)具備不同特點(diǎn)機(jī)械工程中的復(fù)雜工程問題進(jìn)行分析和提煉，設(shè)計(jì)解決方案課程目標(biāo)2：針對(duì)具體的機(jī)械工程測(cè)試應(yīng)用任務(wù)，能夠合理選擇傳感器、信號(hào)分析方法，分析影響測(cè)試穩(wěn)定性、響應(yīng)時(shí)間和精度的因素，構(gòu)建測(cè)試系統(tǒng)。H4.研究4.2能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對(duì)具體機(jī)械工程中的復(fù)雜工程問題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析與處理課程目標(biāo)3：能夠運(yùn)用機(jī)械工程測(cè)試?yán)碚?，?duì)常見物理量進(jìn)行測(cè)試，制定合理的試驗(yàn)方案，運(yùn)用相關(guān)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析與處理。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配1.理論部分理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)理論學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)1.測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)成1.1測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)成1.2虛擬儀器技術(shù)教學(xué)要求：（1）理解測(cè)試技術(shù)的基本概念、原理和應(yīng)用范圍，掌握測(cè)試系統(tǒng)的基本組成；（2）了解虛擬儀器在機(jī)械工程測(cè)試領(lǐng)域的應(yīng)用。掌握虛擬儀器的概念、原理和實(shí)現(xiàn)方法；重點(diǎn)：理解測(cè)試技術(shù)的系統(tǒng)性和整體性。難點(diǎn)：從測(cè)試技術(shù)的角度解釋、分析機(jī)械工程問題。22.信號(hào)的描述2.1信號(hào)分類及描述2.2周期信號(hào)頻譜2.3非周期信號(hào)的頻譜教學(xué)要求：（1）了解測(cè)試技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)；（2）了解信號(hào)的分類，理解信號(hào)的頻域描述；（3）掌握周期信號(hào)與非周期信號(hào)頻譜分析的方法和傅里葉變換的基本性質(zhì)；（4）初步具備分析和處理信號(hào)的能力。重點(diǎn)：頻域概念的建立與理解。難點(diǎn)：確定性信號(hào)的頻譜分析方法。413.信號(hào)分析與處理3.1模擬信號(hào)的采集3.2隨機(jī)信號(hào)3.3信號(hào)的相關(guān)分析及應(yīng)用3.4信號(hào)的功率譜分析及應(yīng)用教學(xué)要求：（1）了解數(shù)字信號(hào)處理的基本方法。（2）掌握信號(hào)數(shù)字化處理中的基本概念、步驟和問題；（3）掌握相關(guān)分析和功率譜分析中有關(guān)函數(shù)的含義及其應(yīng)用；重點(diǎn)：相關(guān)分析、功率譜分析的概念和性質(zhì)。難點(diǎn):信號(hào)數(shù)字化處理的變換過(guò)程。414.常用傳感器4.1傳感器的基本概念4.2電阻式傳感器4.3電容式傳感器4.5壓電式傳感器4.6磁電與熱電式傳感器4.7光纖傳感器4.8傳感器的選用原則教學(xué)要求：（1）掌握常用傳感器的工作原理及特性；（2）掌握常用傳感器的典型應(yīng)用；（3）初步具備合理選用傳感器的能力。重點(diǎn)：傳感器的工作原理。難點(diǎn)：傳感器的輸入輸出特性及典型應(yīng)用。621、25.信號(hào)的調(diào)理5.1電橋電路5.2調(diào)制與解調(diào)5.3信號(hào)的放大5.4濾波器教學(xué)要求：（1）能夠掌握信號(hào)調(diào)理的基本方法、原理與特點(diǎn)；（2）理解信號(hào)調(diào)理環(huán)節(jié)在測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用中的作用。重點(diǎn)：電橋輸出電壓與非線性誤差，電橋和差特性及應(yīng)用。難點(diǎn):調(diào)制與解調(diào)原理及應(yīng)用，實(shí)際濾波器特征參數(shù)及應(yīng)用。41、26.測(cè)量系統(tǒng)的基本特性6.1測(cè)量系統(tǒng)的靜態(tài)特性6.2測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性6.3測(cè)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)量的條件6.4常見測(cè)量系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性6.5測(cè)量系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的測(cè)量教學(xué)要求：（1）能夠從靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩方面對(duì)測(cè)量裝置基本特性進(jìn)行分析；（2）能夠求得測(cè)量裝置的頻率響應(yīng)函數(shù)；（3）掌握描述線性系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的基本方法。重點(diǎn)：測(cè)量裝置的動(dòng)態(tài)特性。難點(diǎn)：測(cè)量裝置的頻率響應(yīng)。41、27.測(cè)試技術(shù)的工程應(yīng)用7.1位移的測(cè)量7.2振動(dòng)的測(cè)量7.3應(yīng)變、力與力矩的測(cè)量教學(xué)要求：（1）了解位移和振動(dòng)的測(cè)量方法，理解其測(cè)量原理；（2）掌握常用的位移和振動(dòng)測(cè)量傳感器的工作原理和應(yīng)用；（3）基本具備測(cè)量位移和振動(dòng)的能力。重點(diǎn):位移和振動(dòng)測(cè)量傳感器的工作原理，布置方式。難點(diǎn):位移和振動(dòng)的測(cè)量方法。421、2、3合計(jì)2842.實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見表3。表3實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)1.常用傳感器的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：光電傳感器、磁電傳感器、振動(dòng)速度和加速度傳感器、噪聲傳感器、熱電偶等傳感器的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)要求：理解和掌握實(shí)驗(yàn)中各類傳感器的工作原理和測(cè)量方法，了解傳感器、放大器、數(shù)據(jù)采集等過(guò)程的原理及連接形式，掌握測(cè)試技術(shù)的原理和方法。222.綜合測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：基于Labview等虛擬儀器軟件和測(cè)試技術(shù)，利用光電傳感器、磁電傳感器、振動(dòng)速度和加速度傳感器、噪聲傳感器、熱電偶等傳感器，設(shè)計(jì)測(cè)量系統(tǒng)，搭建測(cè)試系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)要求：選擇2-3個(gè)測(cè)試對(duì)象和相應(yīng)傳感器，搭建實(shí)驗(yàn)臺(tái)、連接硬件，設(shè)計(jì)軟件界面和程序，準(zhǔn)確完成測(cè)試工作。23合計(jì)4五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，遵循理論、分析和應(yīng)用相結(jié)合的原則，結(jié)合工程案例、視頻資源、課程實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐任務(wù)等教學(xué)手段分章節(jié)、分步驟循序漸、融入思政元素進(jìn)行授課環(huán)節(jié)，完成課程教學(xué)任務(wù)。促進(jìn)學(xué)生積極思考，開發(fā)學(xué)生的潛能，培養(yǎng)學(xué)生思考問題、分析問題和解決問題的能力。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，增加設(shè)計(jì)性創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，采用教師講授和學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的方法。在實(shí)驗(yàn)前學(xué)生復(fù)習(xí)和掌握與本實(shí)驗(yàn)有關(guān)的教學(xué)內(nèi)容、認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書；在實(shí)驗(yàn)中要嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)紀(jì)律，按操作規(guī)程使用儀器；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，按規(guī)定對(duì)儀器進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)；每完成一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生完成一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告。六、課程資源1.推薦教材：（1）許同樂.機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)(第3版)[M],北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2023.2.參考書：熊詩(shī)波.機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)（第4版）[M]北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2023.廖廣蘭.工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)[M],武漢：華中科技大學(xué)出版社，2021.李瑋華.機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)指導(dǎo)[M],北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2023.李佳.機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)習(xí)題與題解[M],北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2022.3.期刊：《振動(dòng)、測(cè)試與診斷》（中文核心）南京航空航天大學(xué)和全國(guó)高校機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)研究會(huì)《機(jī)械工程學(xué)報(bào)》（EI）中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)《振動(dòng)與沖擊》（EI）中國(guó)振動(dòng)工程學(xué)會(huì)、上海交通大學(xué)、上海市振動(dòng)工程學(xué)會(huì)《振動(dòng)工程學(xué)報(bào)》（EI）中國(guó)振動(dòng)工程學(xué)會(huì)《SHOCKANDVIBRATION》（SCI）HindawiLimited《JOURNALOFSOUNDANDVIBRATION》（SCI）Elsevier4.網(wǎng)絡(luò)資源：孫涌，《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)（第4版）》32學(xué)時(shí)合集.天津：天津科技大學(xué)，2022./video/BV1KP411H7XE/?p=2&spm_id_from=pageDriver&vd_source=46b4832bd1919e9acf4ba6db704dd1c7賈平民，《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)》.南京：中國(guó)大學(xué)MOOC開放課程，2020.\t"/learn/WHUT-1001587001?tid=1003051003"王三武，\t"/learn/WHUT-1001587001?tid=1003051003"丁毓峰，\t"/learn/WHUT-1001587001?tid=1003051003"宋春生.《測(cè)試技術(shù)》.武漢：中國(guó)大學(xué)MOOC開放課程，https://www..公眾號(hào)：模態(tài)空間七、課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐課程成績(jī)由過(guò)程性考核成績(jī)和期末考核成績(jī)兩部分構(gòu)成，具體考核/評(píng)價(jià)細(xì)則及對(duì)課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表4。表4課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評(píng)價(jià)細(xì)則課程目標(biāo)123課后作業(yè)20（1）主要考核學(xué)生對(duì)各知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分。（2）每次作業(yè)單獨(dú)評(píng)分，取各次成績(jī)的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)。（3）以作業(yè)成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)。√√1010實(shí)踐任務(wù)20（1）主要考核學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解、靈活運(yùn)用及解決實(shí)際問題的能力，滿分100分。（2）實(shí)踐任務(wù)以小組形式開展，依據(jù)作品演示效果評(píng)分：作品可以是新技術(shù)調(diào)研報(bào)告、傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、測(cè)試應(yīng)用程序開發(fā)等；評(píng)價(jià)指標(biāo)包括但不限于內(nèi)容新穎性、功能完善性、小組成員的參與度和活躍度等。（3）小組成員共享該環(huán)節(jié)成績(jī)，乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭獭?510課程實(shí)驗(yàn)10（1）根據(jù)每個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)操作完成情況和實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量單獨(dú)評(píng)分，滿分100分。（2）每次實(shí)驗(yàn)單獨(dú)評(píng)分，取各次實(shí)驗(yàn)成績(jī)的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)。（3）以實(shí)驗(yàn)成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭?5期末考核50（1）卷面成績(jī)100分，以卷面成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)。（2）主要考核信號(hào)的分類及其頻域特征、測(cè)量系統(tǒng)的基本性質(zhì)、常用傳感器的特點(diǎn)、信號(hào)調(diào)理分析與處理，機(jī)械工程領(lǐng)域常見參量的測(cè)試等內(nèi)容。（3）考試題型：選擇題、填空題、判斷題、名詞解釋題、簡(jiǎn)答題和分析計(jì)算題等。√√√152015合計(jì)：100分304030八、考核與成績(jī)?cè)u(píng)定1.考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定考核方式：本課程主要以課程實(shí)驗(yàn)、課后作業(yè)、實(shí)踐任務(wù)和期末考試等方式進(jìn)行考核評(píng)價(jià)?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽?jī)由期末試卷成績(jī)和過(guò)程性考核成績(jī)組成。其中：期末試卷成績(jī)?yōu)?00分（權(quán)重50%），試題類型為選擇題、填空題、判斷題、名詞解釋題、簡(jiǎn)答題和分析計(jì)算題等類型，試卷中基本知識(shí)、基本理論、基本技能的試題分值不超過(guò)50%，綜合應(yīng)用題、分析題不低于50%；考試試題分值分配應(yīng)與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時(shí)基本成比例；課程實(shí)驗(yàn)、課后作業(yè)、實(shí)踐任務(wù)等過(guò)程性考核成績(jī)?yōu)?00分（權(quán)重50%）。2.過(guò)程性考核成績(jī)的標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程性考核方式重點(diǎn)考核內(nèi)容、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見表5。表5過(guò)程性考核方式評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)考核方式所占比重(100%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課后作業(yè)20作業(yè)完整，思路清晰，準(zhǔn)確率大于90%，字跡工整。作業(yè)完整，準(zhǔn)確率大于80%，字跡工整。不交作業(yè)2次以內(nèi)，準(zhǔn)確率大于70%。不交作業(yè)4次以內(nèi)，準(zhǔn)確率大于60%。不交作業(yè)5次以上，準(zhǔn)確率小于60%。實(shí)踐任務(wù)20圓滿完成實(shí)踐任務(wù)，作品新穎性突出，分工明確，團(tuán)結(jié)協(xié)作，作品演示效果好。按要求完成實(shí)踐任務(wù)，作品比較新穎，分工明確，團(tuán)結(jié)協(xié)作，作品演示效果好?；就瓿蓪?shí)踐任務(wù)，分工明確，作品新穎性尚可，團(tuán)結(jié)協(xié)作，作品演示效果較好?；就瓿蓪?shí)踐任務(wù)，作品新穎性欠佳，分工明確，團(tuán)結(jié)協(xié)作，作品演示效果