I.课程性质与设置目的
(一)课程性质和特点
机械测试技术是一门技术基础课。是一切工程技术人员从事工程设计、科学研究所必备的技术手段之一。
机械测试技术的基本任务是研究如何获取、分析和处理工程中有用的信息, 学习本课程的目的在于培养学生能正确地确定测试方案,合理地选用测试装置,并初步掌握静、动态测量和工程试验所需的基本知识和技能,为进一步学习、进行科学研究和处理机械工程技术问题打下基础。
(二)本课程的基本要求
学生按本大纲学完本课程后应对大纲规定的全部内容有系统的了解,并着重掌握以下几方面的知识:
1)熟悉信号的时域和频域描述方法,建立信号的频谱结构概念;了解随机信号的相关分析和谱估计的理论。
2)掌握测试装置静态特性和动态特性的描述方法,动态特性的计算法和实验测定法,根据测试装置的特性正确选择测试装置。
3)了解各类传感器的工作原理和性能,了解常用显示记录仪器的原理和使用方法。
4)了解各种典型物理量的测试方法。 湖北自考网-自考');">湖北自考网自考站,你的自考专家!
(三)本课程与相关课程的联系
本课程是一门与《高等数学》、《物理学》、《材料力学》、《机械工程控制基础》、《电工学》、《电子及电路技术》等多种课程相关的课程。学生在修学本课程前,应修完的课程是:《高等数学》、《物理学》、《材料力学》、《机械工程控制基础》、《电工学》、《电子及电路技术》。本课程具有较强的理论性和实践性,需要加强理论学习和实践环节的配合。
本课程的基础章为:第一章 测量的基础知识;第二章 静动态数据描述;第四章 常用测量的方法、器具及其传感器;第六章 数据的显示、记录与存储。
本课程的重点章为:第三章 测量装置的基本特性;第五章 模拟信号调制、滤波和模数转换;第七章 信号处理初步。
II.课程内容与考核目标
第一篇 机械工程测量技术基础
第一章 测量的基础知识
(一)学习目的与要求
了解测量误差及其不确定度,测量数据误差分析(统计特性、粗大误差的判别和剔除、测量数据的表述方法、线性回归)。
(二)课程内容
第一节 量和测量
量与量纲,法定计量单位
第二节 测量方法和测量装置
测量方法分类
第三节 测量误差
测量误差定义,误差分类
第四节 测量器具的误差
测量器具误差的概念
第五节 测量数据处理及测量结果的表达方式
测量书籍的概率分布
第六节 间接测量结果的综合
误差传递规律
(三)考核知识点
测量误差、测量数据误差分析
(四)考核要求
(1)识记:测量误差概念
(2)领会:误差不确定度
(3)简单应用: 测量数据的统计特性、粗大误差的判别和剔除
(4)综合应用:测量数据的的表述方法、线性回归
第二章 静动态(实验)数据描述
(一)学习目的与要求
了解信号的分类与描述,掌握周期信号与离散频谱,非周期信号与连续频谱以及随机信号的分析处理;
(二)课程内容
第一节 静动态(实验)数据的分类
动态测量数据分类:连续信号与离散信号,确定信号与随机信号,能量信号与功率信号
第二节 周期信号与离散频谱
周期信号的傅立叶级数展开:萨那几函数展开和复指数展开
第三节 瞬变非周期信号及其连续频谱
非周期信号的傅立叶变换,傅立叶变换的主要性质,典型信号频谱
第四节 随机信号
随机信号的主要特征参数:均值、方差、均方值、概率密度函数、自相关函数、功率谱密度函数
(三)考核知识点
信号的分类、周期信号与离散频谱、非周期信号与连续频谱#p#分页标题#e#
(四)考核要求
(1)识记:信号的分类
(2)领会:周期信号与非周期信号
(3)简单应用: 离散频谱和与连续频谱
(4)综合应用:随机信号的分析处理
第三章 测量装置的基本特性
(一)学习目的与要求
了解系统的基本概念,系统的微分方程模型(系统的微分方程模型建立、非线性系统的线性化;掌握测试系统的传递函数,掌握测试系统的时域性能分析。了解测试系统的传输特性,测试系统的静态特性(灵敏度,稳态误差);掌握测试系统的动态特性(时域响应分析,时域性能指标)。
(二)课程内容
第一节 概述
线性系统表达式,测量装置特性
第二节 测量装置的静态特性
线性误差、灵敏度,回程误差,稳定度,漂移
第三节 测量装置的动态特性
测量装置的传递函数,幅频特性、相频特性
第四节 测量装置对任意输入的响应
系统对单位阶跃的响应
第五节 实现不失真测量的条件
不失真测量的条件:时间常数、固有频率、阻尼系数
第六节 测量装置动态特性的测量
频率响应法,阶跃响应法
第七节 负载效应
负载效应概念,减轻负载效应的措施
第八节 测量装置的抗干扰
测量装置的干扰源,信道通道的干扰及抗干扰
(三)考核知识点
测试系统的传递函数,测试系统的时域性能分析,不失真测量的条件,测试系统的静态特性和动态特性
(四)考核要求
(1)识记:系统的传递函数
(2)领会:测试系统的时域性能分析
(3)简单应用:测试系统的静态特性和动态特性
(4)综合应用:不失真测量的条件
第四章 常用的测量方法。 器具及其传感器
(一)学习目的与要求
掌握传感器技术概论,基本概念,分类,性能指标,结构型式,选用原则。
(二)课程内容
第一节 概述
常用传感器类型
第二节 普通机械。 电气式传感器及仪器
机械式敏感元件,电阻应变式传感器,电感式传感器,电容式传感器的工作原理和应用
第三节 光学传感器及仪器
普通光学测量仪器,激光干涉式测量仪器光学编码器,光纤式传感器的工作原理和应用
第四节 气动量仪
流速式、流量式、压力式气动量仪的工作原理
第五节 半导体传感器及仪器
磁敏式传感器,光敏式传感器的工作原理
第六节 红外线检测及仪器
红外探测器,红外测温仪
第七节 传感器的选用原则
传感器的选用原则:灵敏度、响应特性、线性范围、可靠性、精确度、测量方式
(三)考核知识点
测试传感器分类,性能指标,结构型式,选用原则
(四)考核要求
(1)识记:传感器的分类
(2)领会:传感器的性能指标
(3)简单应用:传感器应用
(4)综合应用:传感器选用原则
第五章 模拟信号调制。 滤波和模数转换
(一)学习目的与要求
掌握信号的变换(调制与解调、滤波器等);掌握信号的数模转换。
(二)课程内容
第一节 模拟信号调制
信号的调幅、调频和调相
第二节 滤波器
滤波器分类,滤波性能分析
第三节 A/D转换
数模转换和模数转换的电路实现
(三)考核知识点
信号的调制,滤波原理,滤波器的分类,信号采的转换
(四)考核要求
(1)识记:滤波器的分类
(2)领会:滤波器工作原理
(3)简单应用: 信号数模转换
(4)综合应用:信号的调制
第六章 数据的显示。 记录与存储
(一)学习目的与要求
了解信号指示及记录;掌握测试信号记录及其处理。#p#分页标题#e#
(二)课程内容
第一节 模拟显示
动圈显示仪表和自平衡式显示仪表的结构
第二节 数字显示
数字显示的电子元件和电路
第三节 磁记录
磁记录的基本原理和设备
第四节 光盘式记录
光盘式记录的基本原理和设备
(三)考核知识点
信号显示和记录
(四)考核要求
(1)识记:信号的显示
(2)领会:信号的显示
(3)简单应用: 信号的记录
(4)综合应用:信号的记录
第七章 信号处理初步
(一)学习目的与要求
了解信号的调理(放大与隔离);了解数字信号处理基础。掌握测试系统的数学描述。掌握离散时间测试系统理论。掌握采样过程与采样定理;了解信号的恢复(数字化出现的问题)与零阶保持器;掌握脉冲传递函数。
(二)课程内容
第一节 数字信号处理的基本步骤
数字信号处理的基本步骤:预处理、A/D转换、分析计算、结果显示
第二节 离散傅里叶变换
离散傅立叶级数和变换
第三节 信号数字化出现的问题
采样频率的选择,量化误差,泄漏问题
第四节 几种常用的处理方法
相关分析及应用,功率谱分析及应用,
第五节 提高测试数据信噪比的常用技术介绍
维纳滤波,反滤波
(三)考核知识点
信号的调理,数字信号处理基础,信号的采样
(四)考核要求
(1)识记:数字信号处理基础
(2)领会:离散傅里叶变换
(3)简单应用: 信号的采样
(4)综合应用:信号的处理
第二篇 常用参量的测量
第八章 几何量及位移的测量
(一)学习目的与要求
了解几何量的测量工作原理,能正确的选用这些类别的传感器进行位移测量。
(二)课程内容
第一节 阿贝原则
阿贝原则定义
第二节 表面粗糙度测量
表面粗糙度概念、评定基准、测量方法
第三节 形位误差的测量
形位误差概念、评定基准、测量方法
第四节 回转轴径向运动误差的测量
回转轴径向运动误差概念、评定基准、测量方法
第五节 几何量测量中的误差分离
反向消差法,移位消差法
(三)考核知识点
阿贝原则,几何量测量方法
(四)考核要求
(1)识记:几何量测量方法
(2)领会:几何量测量原则
(3)简单应用:几何量的测量
(4)综合应用:几何量测量的误差处理
第九章 振动测量
(一)学习目的与要求
掌握振动测量,了解振动的基础知识,振动的类型及其表征参数,单自由度系统的受迫振动,振动的激励与激振器;掌握振动测量与测振传感器,包括:常用测振传感器、振动量的测量、机械振动参数的估计、测振装置的校准。
(二)课程内容
第一节 振动测试的力学原理——单自由度系统的受迫振动
质量块受力引起的受迫振动运动方程
第二节 振动测量传感器
涡流位移传感器和磁电式速度计的振动测量
第三节 振动测量系统及其校准
振动测量系统的组成、测试系统的校准
第四节 基本振动参量的测量
振动量的峰值、有效值和平均值,总振级的测量和频谱分析
(三)考核知识点
振动的基础知识,振动的激励与激振器,振动测量与测振传感器
(四)考核要求
(1)识记:振动的基础知识,振动的类型及其表征参数
(2)领会:单自由度系统的受迫振动
(3)简单应用:振动测量与测振传感器
(4)综合应用:振动的激励与激振器
第十章 声测量
(一)学习目的与要求
了解噪声测量的主要参数,声压与声压级,声强与声强级,声功率及声功率级,多声源的噪声强度;了解噪声的分析方法与评价,噪声的频谱分析,噪声的响度分析及评价;了解噪声测量仪器,传声器,声级计,声级计的校准;了解噪声测量及其应用,噪声测量应注意的问题,声功率的测量和计算,噪声诊断的应用。#p#分页标题#e#
(二)课程内容
第一节 声测量基础
声波的频率、周期、波长和声速的关系
第二节 声测量常用仪器
传声器和声级计的工作原理
第三节 噪声测量中的若干问题
现场测量和声功率测量的方法
(三)考核知识点
噪声测量的主要参数,噪声的分析方法与评价,噪声测量仪器
(四)考核要求
(1)识记:噪声测量的主要参数
(2)领会:噪声的分析方法与评价
(3)简单应用:噪声测量仪器的应用
(4)综合应用:噪声测量应注意的问题
第十一章 应变和力的测量
(一)学习目的与要求
熟练掌握应变仪的电桥特性;掌握单向、平面应力状态下应力测量时应变片的布置与组桥;了解应变式拉压力传感器、压电式测力传感器、差动变压器式测力传感器、压磁式测力传感器及电阻应变式扭矩传感器、相位差式扭矩传感器、压磁式扭矩传感器的工作原理并熟悉它们的特点及应用方法。
(二)课程内容
第一节 应变。 应力的测量
应变仪的电桥特性,平面应力状态下应力测量时应变片的布置与组桥
第二节 力测量
常用测力方法,力传感器的工作原理
(三)考核知识点
应变仪的电桥特性,应变。 应力的测量,力测量
(四)考核要求
(1)识记:应力测量时应变片的布置与组桥
(2)领会:应变。 应力和力的测量传感器
(3)简单应用:应变。 应力和力的测量传感器
(4)综合应用:应变。 应力和力的测量传感器
第十二章 温度测量
(一)学习目的与要求
了解测温传感器。重点了解它们的使用性能及适用场合,并能正确选用。
(二)课程内容
第一节温度基准量
国际温标,摄氏温度
第二节 温度测量方法
常用测温方法:热膨胀温度计,电阻温度计,热电偶温度计
(三)考核知识点
温度测量方法
(四)考核要求
(1)识记:常用测温方法
(2)领会:热电阻和热电偶工作原理
(3)简单应用:热电阻测温
(4)综合应用:热电偶测温
第十三章 流体参量的测量
(一)学习目的与要求
了解弹性式压力敏感元件的类型及工作原理;了解上述原理传感器、流量计的工作原理并掌握它们的应用方法;了解压力测量系统的动态特性的分析方法;掌握流量测量系统的定度方法。
(二)课程内容
第一节 压力的测量
弹性试压力敏感元件的结构,常用压力传感器的工作原理
第二节 流量的测量
常用流量计的工作原理
(三)考核知识点
压力和流量的测量方法
(四)考核要求
(1)识记:压力和流量的测量元件
(2)领会:压力和流量的测量原理
(3)简单应用:压力测量
(4)综合应用:流量测量