《傳感器與測試技術(shù)》教學大綱

電磁學教學大綱《傳感器與測試技術(shù)》教學大綱PAGEPAGE6《傳感器與測試技術(shù)》教學大綱課程代碼：092019課程名稱：傳感器與測試技術(shù)英文名稱：SensorandTestTechnology課程學時（周數(shù)）：32學時實踐學時（周數(shù)）：12學時開設時間：五課程學分：2適用專業(yè)：（2020）機械設計制造及其自動化課程說明課程性質(zhì)傳感器與測試技術(shù)是一門技術(shù)基礎(chǔ)課。近年來，隨著傳感技術(shù)、電子技術(shù)、信號處理與計算機技術(shù)的突破性進展，本課程的特點是涉及知識面廣、實踐性強，知識更新快。本課程主要學習在機械領(lǐng)域里所需測試技術(shù)的基本知識與方法。通過本課程學習，使學生對信號的概念、分類、描述有較深入的了解。掌握信號頻域描述的方法及從中能夠獲得的信息。了解測試裝置動態(tài)特性對測試結(jié)果的影響，掌握頻率響應函數(shù)中的幅頻特性、相頻特性的物理涵義，掌握波型不失真條件下測試裝置的動態(tài)參數(shù)的選擇原則，掌握測試裝置動態(tài)參數(shù)的測試方法。了解常用傳感器的基本工作原理，掌握它們特點及使用方法。掌握信號分析的基本方法，并能運用。在本課程中，培養(yǎng)學生正確分析、選用測試系統(tǒng)及裝置，使學生初步掌握進行動態(tài)測試所需要的基本知識和技能，并能了解掌握新時期測試技術(shù)的更新內(nèi)容及發(fā)展動向。通過本課程學習，培養(yǎng)學生測量與試驗的能力。課程目標（一個課程目標對應一個畢業(yè)要求，一個畢業(yè)要求可由多個課程目標對應）解釋測量技術(shù)中傳感、信號獲取、處理、虛擬儀器等各關(guān)鍵測量技術(shù)環(huán)節(jié)的基本概念和方法；闡明測試系統(tǒng)組成及工作過程、測試系統(tǒng)動靜態(tài)特性和系統(tǒng)實現(xiàn)不失真測量條件；辨析各類傳感器工作原理及特點。運用正確的信號分析方法獲取信息；根據(jù)不同的測試對象和測試要求，合理地設計和選用測試方法和測試系統(tǒng)。融合課程思政，在測試系統(tǒng)搭建、測試信號分析中強調(diào)求實創(chuàng)新的職業(yè)品質(zhì)。在技術(shù)發(fā)展的對比中，開闊國際視野、培養(yǎng)家國情懷。畢業(yè)要求指標點與課程目標的對應關(guān)系課程目標畢業(yè)要求指標點課程目標11課程目標22課程目標32課程目標43課程目標53課程目標68課程目標712教學要求從進行傳感器與測試技術(shù)測試工作所必備的基本知識出發(fā)，學生學完本課程后應具備下列幾方面的知識：（1）了解信號時域和頻域的描述方法，著重建立明確的信號和頻譜概念，了解信號頻譜分析的基本原理和方法，了解相關(guān)分析的基本概念和應用，對數(shù)字信號分析作一般了解。（2）測試裝置的靜、動態(tài)特性部分：掌握一、二階系統(tǒng)的靜動態(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）了解常用傳感器、中間交換電路的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及性能，能根據(jù)測試要求進行比較合理的選用。（4）通過對實際工程案例和實驗環(huán)節(jié)把所學的部分或大部分基礎(chǔ)知識聯(lián)系起來，使學生對測試工作的有關(guān)基本問題有一個較完整的概念，初步掌握傳感器與測試技術(shù)中某些參數(shù)的測試方法。本大綱是教師教學、學生學習和課程考查的依據(jù)。以課堂教學為主，學生自學和討論為輔，教學必須完成大綱所規(guī)定的內(nèi)容。對教學內(nèi)容的安排順序、重點難點，教師可根據(jù)自己的教學經(jīng)驗、科研成果和學生的實際情況作適當?shù)陌才耪{(diào)整。本課程結(jié)束后，及時鞏固并運用所學的知識。本課程考核方式為考查，成績?yōu)?00分制。二、學時分配本課程學分為2學分，總學時32學時，其中理論課20學時，實驗12學時。《傳感器與測試技術(shù)》學時分配表內(nèi)容學時分配講授實驗總學時緒言1第一章信號及其描述41232第二章測試裝置的基本特性4第三章常用的傳感器4第四章信號調(diào)理4第五章信號處理初步及虛擬儀器3合計20課程內(nèi)容緒言（1學時）【教學目標及要求】介紹測試技術(shù)在生產(chǎn)、生活、軍事等領(lǐng)域的廣泛應用，使學生了解測試技術(shù)的重要性。了解測試技術(shù)、傳感器技術(shù)的發(fā)展狀態(tài)。明確本課程的研究對象和性質(zhì)。掌握測試過程和測試系統(tǒng)的一般組成。【教學重點難點】測試過程和測試系統(tǒng)的一般組成【考核要求】1掌握測試的基本概念，掌握測試的基本內(nèi)容及任務2掌握測試系統(tǒng)的組成；了解標準化的意義與基本原理，理解互換性與標準化的關(guān)系3了解測試技術(shù)在各行業(yè)中的應用，了解測試技術(shù)的發(fā)展【教學基本內(nèi)容】1測試系統(tǒng)的組成及部分功能2靜態(tài)測量與動態(tài)測量概念3信號測量過程4測量結(jié)果數(shù)據(jù)分析與評價5誤差概念等第一章信號及其描述（4學時）【教學目標及要求】通過本章的學習，明確信號分類、信號描述分析方法，理解信號頻譜分析的必要性和重要性，掌握信號時域分析、頻域分析在測試中的應用。

【教學重點難點】1信號的分類及其判別方法；周期信號傅里葉級數(shù)及頻譜2非周期信號傅里葉變換及頻譜3傅里葉變換性質(zhì)的應用、脈沖函數(shù)及其頻譜【考核要求】了解：各態(tài)歷經(jīng)隨機過程的特點及各態(tài)歷經(jīng)隨機信號的主要特征參數(shù)：均值、均方根值、方差、概率密度函數(shù)。理解：對不同信號分類，采用的合適頻譜分析方法、傅里葉變換性質(zhì)。掌握：信號頻譜的特點；典型周期信號及非周期信號的頻譜的求取?！窘虒W基本內(nèi)容】1信號的分類與描述2周期信號與離散頻譜3瞬變非周期信號與連續(xù)頻譜4隨機信號第二章測試裝置的基本特性（4學時）【教學目標及要求】建立測試系統(tǒng)的概念，了解測試系統(tǒng)特性對測試結(jié)果的影響，針對一二階系統(tǒng)了解確定系統(tǒng)特性方法。掌握描述系統(tǒng)動態(tài)特性和靜態(tài)特性的指標?！窘虒W重點難點】1測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性、意義及其描述2測試系統(tǒng)的動特性描述、頻率響應函數(shù)的獲得方法3測試系統(tǒng)實現(xiàn)不失真測試的條件【考核要求】了解：系統(tǒng)抗干擾特性、負載特性。理解：一二階系統(tǒng)的幅頻特性、相頻特性；測試裝置動態(tài)特性的測量掌握：測試裝置靜態(tài)特性動態(tài)特性定義；線性系統(tǒng)的性質(zhì)；一、二階測試裝置動態(tài)特性參數(shù)；測試裝置的不失真測試條件；系統(tǒng)在任意輸入下響應?！窘虒W基本內(nèi)容】1概述2測試裝置的靜態(tài)特性3測試裝置的動態(tài)特性4測試裝置對任意輸入的響應、5實現(xiàn)不失真測試的條件6測試裝置動態(tài)特性的測量7負載效應8測量裝置的抗干擾性第三章常用的傳感器（4學時）【教學目標及要求】在本章的學習中，通過各種傳感器的應用舉例，電路分析，掌握傳感器的分類，明確傳感器在測試系統(tǒng)中的作用，理解各類傳感器的選用和工作原理?！窘虒W重點難點】1電阻式、電感式、電容式傳感器的基本原理及應用2壓電傳感器、光電傳感器的基本概念及應用3光柵傳感器、編碼器、光纖傳感器、超聲波傳感器等測量原理及應用【考核要求】了解：了解常用傳感器的主要特點及應用理解：傳感的選用原則掌握：掌握常用傳感器的變換原理、類型【教學基本內(nèi)容】1常用傳感器分類2電阻、電容與電感式傳感器3磁電、壓電與熱電式傳感器4光電式傳感器5光纖式傳感器6半導體式傳感器7傳感器的選用原則第四章信號調(diào)理（4學時）【教學目標及要求】通過本章的學習，了解信號調(diào)理的作用；掌握調(diào)制與解調(diào)、濾波概念；掌握電橋、調(diào)制與解調(diào)的工作原理與用途，建立完整測試系統(tǒng)的概念。【教學重點難點】1電橋概念2濾波器的分類及概念【考核要求】了解：常用中間變換電路的特點、應用；跟蹤濾波器技術(shù)，相敏檢波原理。理解：實際濾波器的特性參數(shù)，低通、高通、帶阻濾波器的幅頻特性，有源無源濾波特點。掌握：電橋分類；電橋電路的輸出特性；調(diào)制器與解調(diào)器的功用和類型；調(diào)幅與同步解調(diào)、調(diào)頻與鑒頻的原理；理想濾波器及其實現(xiàn)的限制。【教學基本內(nèi)容】1電橋2調(diào)制與解調(diào)3濾波器第五章信號處理初步及虛擬儀器（3學時）【教學目標及要求】本章通過對相關(guān)系數(shù)、相關(guān)函數(shù)（自相關(guān)函數(shù)、互相關(guān)函數(shù)）的分析，掌握周期信號的相關(guān)函數(shù)、隨機信號的相關(guān)函數(shù)特點。結(jié)合案例介紹相關(guān)濾波技術(shù)及其在工程測試中的應用。了解數(shù)字信號處理的目的及步驟；了解計算機測試系統(tǒng)與傳統(tǒng)測試系統(tǒng)的區(qū)別；計算機測試系統(tǒng)的組成、功能和形式；了解智能儀器和虛擬儀器的特點、組成和應用?！窘虒W重點難點】1常用的數(shù)據(jù)記錄方式及處理方法2認識虛擬儀器基本原理與組成、信號的產(chǎn)生及測量顯示【考核要求】了解：數(shù)字信號處理的概念，信號的載流與泄漏、窗函數(shù)、采樣與頻率混疊、量化。理解：自相關(guān)、互相關(guān)分析的物理意義、及性質(zhì)在信號分析中的應用。掌握：周期信號自相關(guān)和互相關(guān)的特點，相關(guān)系數(shù)概念?！窘虒W基本內(nèi)容】1相關(guān)分析及其應用2數(shù)字信號處理的基本步驟3信號數(shù)字化出現(xiàn)的問題教材和參考書教材1.《測試技術(shù)