本門課程屬于機械電子工程、機械設計制造及其自動化專業(yè)的一門專業(yè)課程。

通過本課程的學習，使學生達到以下目的：

（1）使學生掌握機械工程測試基本概念，測試信號的描述、分析和處理方法，測試裝置的靜、動態(tài)特性評價方法；

（2）掌握常用傳感器、中間轉(zhuǎn)換電路及記錄儀器的工作原理和特性，并能夠針對測試對象的特點選擇合適的傳感器；

（3）熟悉典型機械工程測試場景，能夠針對具體需求選擇合適的測試系統(tǒng)和測試方法，掌握常用測試儀器的操作，為從事技術(shù)研發(fā)、設備改造、組建基本的測試裝置和測試系統(tǒng)等方面的工作提供一定的基本知識。

二、課程的教學內(nèi)容和學時分配

第0章  緒論   (1學時)

教學內(nèi)容：

測試技術(shù)的任務和重要性；測試過程和測試系統(tǒng)的組成；課程的特點和要求，學完本課程應具備的能力；測量的基礎(chǔ)知識：量與量綱，說明其在測試中重要地位；法定計量單位，說明統(tǒng)一標準的重要性；計量器具的檢定，檢定的必要性，檢測機構(gòu)介紹；誤差分析；測量精度和不確定度；測量器具的誤差；測量結(jié)果的表達方式。

   通過本課程的學習，學生能夠：

1)  掌握機械對象測試的基本知識，信號的基本概念和機械對象測控常用傳感器的基本原理，能夠根據(jù)測試對象和測試任務分析所需測的物理量及影響因素，選擇合適的傳感器。掌握信號調(diào)理和信號處理的一般方法。

2)  掌握數(shù)據(jù)采集、信號調(diào)理、信號處理的一般流程，能夠?qū)Σ杉瘮?shù)據(jù)進行誤差分析、時域頻域統(tǒng)計等分析處理。

3)  掌握機械測試系統(tǒng)設計與性能分析的基本方法，能夠針對機械測試任務進行測試系統(tǒng)的設計與構(gòu)建，并能分析測試數(shù)據(jù)與系統(tǒng)性能。

    本課程曾榮獲國家精品課程、國家級精品資源共享課、國家一流課程，配套教材為國家級十五、十一五、十二五規(guī)劃教材。

教學要求：

了解測試的任務和重要性；了解測量的基礎(chǔ)知識，量與量綱，計量單位的統(tǒng)一，誤差分析；掌握測量裝置的組成。

重點：測試系統(tǒng)的組成

難點：誤差分析

第一章  信號及其描述  (7學時)

教學內(nèi)容：

信號的分類及其描述：信號分類，確定信號和隨機信號，連續(xù)信號和離散信號，能量信號和功率信號；信號的時域描述和頻域描述，傅里葉變換在信號頻域描述中的重要作用；周期信號及其頻譜：傅里葉變換，周期信號的頻譜特點；瞬變非周期信號及其頻譜：傅里葉變換及其性質(zhì)，幾種典型信號的頻譜。

教學要求：

理解信號分類；掌握信號的時域和頻域描述；掌握周期信號、非周期信號的時域—頻域轉(zhuǎn)換方法與其頻譜性質(zhì)；掌握幾種典型信號的頻譜。

重點：信號頻域描述；傅里葉變換方法；周期信號的頻譜特點；幾種典型信號的頻譜。

難點：信號的頻域描述；傅里葉變換方法；幾種典型信號的頻譜。

第二章  測試裝置的基本特性 (6學時)

教學內(nèi)容：

線性系統(tǒng)及其微分方程描述，線性系統(tǒng)的特性；測試系統(tǒng)的靜態(tài)傳遞特性;測試系統(tǒng)的動態(tài)傳遞特性：數(shù)學描述，一階、二階線性系統(tǒng)的特性；測試裝置對任意輸入的響應：輸入為單位脈沖信號的響應，輸入為單位階躍信號的時域響應；實現(xiàn)不失真測試的條件；測試裝置動態(tài)特性的測試：頻率響應法，階躍響應法。

教學要求：

理解線性系統(tǒng)及其微分方程描述方法；掌握線性系統(tǒng)的特性；理解測試系統(tǒng)靜態(tài)傳遞特性的定度曲線含義，掌握靈敏度、線性度、回程誤差、穩(wěn)定度的概念及其計算；掌握測試系統(tǒng)的動態(tài)傳遞特性的時域、頻域描述與傳遞特性參數(shù)對測試的影響，一階、二階系統(tǒng)的特性；掌握測試系統(tǒng)對脈沖信號的響應、單位階躍信號的響應的特性。掌握實現(xiàn)不失真測試的條件；理解一、二階系統(tǒng)傳遞特性參數(shù)的測定方法。

重點：測試系統(tǒng)靜態(tài)傳遞特性靈敏度、線性度、回程誤差、穩(wěn)定度等的概念；線性系統(tǒng)特性；測試系統(tǒng)的動態(tài)傳遞特性的時域、頻域描述與傳遞特性參數(shù)對測試的影響；一階、二階系統(tǒng)的特性；實現(xiàn)不失真測試的條件。

難點：一、二階系統(tǒng)傳遞特性參數(shù)的測定。

第三章  常用傳感器與測量電路 (6學時)

教學內(nèi)容：

常用傳感器分類；電阻器式、電阻應變片式、電感式、電容式、壓電式、磁電式、半導體式傳感器的變換原理及其后接測量電路；傳感器選用原則。

教學要求：

了解傳感器的分類方法；掌握測量常見物理參數(shù)的常用電阻器式、電阻應變片式、電感式、電容式、壓電式、磁電式、半導體式傳感器的工作原理；理解用來測量常見物理參數(shù)的常用電阻器式、電阻應變片式、電感式、電容式、壓電式、磁電式、半導體式傳感器的后接測量電路；掌握傳感器選用原則。

重點：電阻器式、電阻應變片式、電感式、電容式、壓電式、磁電式、半導體式傳感器的工作原理及其后接測量電路；傳感器選用原則。

難點：傳感器的工作原理及其后接測量電路。

第四章  信號的調(diào)理與記錄  (4學時)

教學內(nèi)容：

電橋：交、直流電橋平衡條件；調(diào)制與解調(diào)：幅值調(diào)制與解調(diào)、頻率調(diào)制與解調(diào)；濾波器：性能的基本參數(shù)及其計算、實際濾波電路、帶通濾波器在信號分析中的應用；

教學要求：

掌握直流電橋、交流電橋平衡條件；掌握信號的調(diào)制與解調(diào)的基本概念，調(diào)幅、調(diào)頻與解調(diào)原理及其在測試系統(tǒng)中的應用；了解濾波器的分類；掌握低通、高通、帶通、帶阻濾波器含義，上、下截止頻率、中心頻率、恒帶寬、恒帶寬濾波器的概念；掌握描述濾波器性能的基本參數(shù)及其計算；理解帶通濾波器在信號分析中的應用。

重點：直流電橋、交流電橋平衡條件；調(diào)幅、調(diào)頻與解調(diào)原理及其在測試系統(tǒng)中的應用；濾波器性能的基本參數(shù)及其計算。

難點：調(diào)幅、調(diào)頻與解調(diào)的方法。

第五章  信號處理初步  (4學時)

教學內(nèi)容：

數(shù)字信號分析的步驟；信號數(shù)字化：時域采樣、混疊和采樣定理，量化和量化誤差，截斷、泄漏和窗函數(shù)，頻域采樣、時域周期延拓和柵欄效應，頻率分辨率、整周期截斷；相關(guān)分析及其應用：信號的自相關(guān)函數(shù)，信號的互相關(guān)函數(shù)以及性質(zhì)；功率譜分析及其應用：自功率譜密度函數(shù)，互功率譜密度函數(shù)；

教學要求：

掌握數(shù)字信號分析的基本步驟；理解模擬—數(shù)字轉(zhuǎn)換原理；掌握采樣定原理；理解信號的離散采樣、量化與量化誤差，混疊現(xiàn)象，時域截斷與泄漏，頻域采樣、時域周期延拓與柵欄效應；掌握自相關(guān)函數(shù)、互相關(guān)函數(shù)的定義及其性質(zhì)；理解功率譜分析及應用。

重點：信號的離散采樣、采樣定原理、量化與量化誤差，混疊現(xiàn)象，時域截斷與泄漏，柵欄效應；相關(guān)分析及其應用。

難點：信號的離散采樣、采樣定理、量化與量化誤差，混疊現(xiàn)象，時域截斷與泄漏，柵欄效應；功率譜分析及應用。

第六章  振動測試 (2學時)

教學內(nèi)容：

慣性式傳感器的力學模型；典型測振傳感器；

教學要求：

掌握慣性式傳感器的力學模型；掌握典型測振傳感器；

重點：典型測振傳感器。

難點：慣性式傳感器的力學模型。

第七章  應變、應力測試(2學時)

教學內(nèi)容：

應變、應力測量；應變測量電路；布片與組橋；保證應變測試精度的措施。

教學要求：

理解應變、應力的測量方法；掌握應變片的布片與組橋；理解保證應變測試精度的措施。

重點：布片與組橋；保證應變測試精度的措施。

難點：保證應變測試精度的措施。