现代测试技术

First Two Years of the 2+2 Program

(Students of 2010)

COURSE DETAILED STRUCTURE

Course No.:   202052    

Course:   Modern testing technology  

Credit hour:    4.0      

Teaching Hours: 40 hours    

Term:   Spring Term 2013     

Lecturer:                    

Course Textbooks: 机械工程测试技术基础（第2版）  熊诗波、黄长艺主编   机械工业出版社  2011年

Course Syllabus

一、课程的性质与任务：

   1. 课程的性质：现代测试技术是研究静态和动态信号的测试方法、系统组成和测试结果分析的一门课程，它是一门综合性很强的专业技术基础课。

   2．课程的任务：通过本课程的学习，使学生了解国内外传感器及测试技术的发展趋势，并掌握静、动态信号测试的基本理论、知识和技能，能进行一些常用静、动态量的测试，和对试验数据的处理，采集及误差分析， 培养学生具有机械工程参量测试的基本能力并掌握ATS51单片机相关知识。

二、课程教学目的与要求：

    使学生掌握一种科学实验的理论方法和基本技能，以适应科研和生产工作的需要。

(一) 理论知识方面：

   1．掌握以电阻应变片式传感器为主体的非电量电测系统的测量原理，测量方法，         及机械标定(静态标定)的概念和方法。

          2．理解差动变压器、电容式传感器，电涡流传感，压电式传感器，热电偶，霍尔传感器的工作原理，特点及主要用途。

3．掌握数据及误差处理(在幅值域中)的基本理论和方法。

4．掌握测试系统的基本特性及实际组成机械参量测试系统的能力。

  5．掌握测试信号的分析方法及调理电路，处理电路。

6．掌握测试信号的转化及与计算机的接口技术。

(二) 能力与技能方面：

            掌握应变片的性能，应变片的热输出及桥路补偿的方法；掌握应变测量电桥的特  性及组桥方法，以及用应变片式传感器测量振幅的方法；掌握几种传感器静态标定的方法及在测量振幅中的应用；掌握试验数据及试验误差的计算与分析方法，能组织试验。

三、学时分配计划：

   本课程总学时40，理论学时40，实验学时10（单独设课）：

四、教学中应注意的问题：

1．讲传感器时，一定要讲清其变换原理，要指出不同的传感器其用的测量系统是不同的，但它们有共同的特点，即信息传递的过程相同。

2．讲非电量电测系统时，要抓住信息传递这个纲，以电阻应变测试系统为例：一个环节，一个环节地交代清楚，其理论、特点以及测得值的求取方法。

3．每章安排作业题2~3题。

4. 课程结束后安排2~3次集中答疑。

五、课程教学内容：

第1章      绪 论

基本内容：

        机械工程测试工作的重要性、主要内容、测试系统的组成框图及功能。

(二) 教学基本要求：

  1．理解测试的基本概念，了解测试工作的重要性与必要性。

       2．掌握测试系统的组成及功能。

(三) 教学重点难点：

  重点：非电量电测系统的组成及功能。

   （四）关于本章教学的建议：

         结合实际机械工程的技术要求讲解测试系统的构成及工作必要性。

第2章     测试系统分析

基本内容：

     测试信号的基本概念、类型、测试系统的基本特性。

 (二) 教学基本要求：

1．掌握系统静态特性和动态特性概念、明确测试系统通常要同时满足这两种特性。

2．掌握二阶系统的频率特性。

(三) 教学重点难点：

     重点：静、动态特性的概念。

     难点：二阶系统的频率特性。

  （四）关于本章的教学建议：

     结合具体的参量测试系统讲解，充分调动学生的积极性和主动性。

第3章    传感器原理

基本内容：

        电阻式、电容式、电感式、压电式、光电式、热电式、磁电式传感器的基本原理，    结构与类型、应用。

(二)教学基本要求

  1．理解传感器的概念、组成。

 2．掌握电阻应变片式、电感式、电容式、压电式、光电式、热电式传感器的工作原理、种类、应用。

  3．了解磁电式传感器的工作原理、类型。

  4．了解新型传感器的类型、用途。

(三)教学重点难点：

     重点：电阻应变片式、电感式、电容式、压电式、光电式、热电式传感器的工作原理。

(四)关于本章的教学建议：

         采用传感器的实物教学，提高学生的感性认识。

第4章   非电量基本参数的测试方法

（一）基本内容：

         机械力参量、转矩的测量、位移、速度、加速度的测量方法。

     (二)教学基本要求：    ．

 1．掌握电阻应变片测量力参量的布片和接桥方式。

  2．掌握位移的测量用传感器及其测量电路。

  3．理解速度、加速度的测量用传感器及其测量电路。

  (三)教学重点难点：

     重点：电阻应变片测量系统的标定、多种载荷时的布片与接桥。

     难点：根据非电参量选择相应的传感器构成测量系统。

(四)关于本章的教学建议：

      通过合适的实验项目使学生掌握测量的基本方法、提高学生运用知识和动手能力。

第5章   测试信号的处理与采集

(一)基本内容：

          测量电桥的原理及特性、信号的调制与解调、滤波器的原理及应用、A/D和D/A转换器的原理。

数据采集接口板卡

PC-6319光电隔离模入接口卡、编程举例。数字信号的采集8255A可编程外围接口芯片、

PS-2304数字量I/O接口板简介、BCD码并行数字信号的采集、车速脉冲信号的采集计数。

(二)教学基本要求

1．掌握电桥的平衡条件、类型、电桥的加减特性与应用。

     2．掌握调制与解调的基本原理、方法。

     3．掌握一阶低通滤波器的基本原理。

     4．掌握A/D和D/A转换器的原理及应用。

(三)教学重点难点

       重点：1. 电桥的加减特性及应用。

             2．相敏检波器的原理。

       3．A/D和D/A转换器的原理及应用。

       难点：一阶低通滤波器的特性分析。

第6章    测试信号的记录

(一)基本内容：

 笔式记录仪、光线示波器、磁带记录仪、计算机记录仪器、虚拟仪器。

(二)教学基本要求：

1．了解笔式记录仪的类型及原理。

2．掌握光线示波器的结构、组成、原理及光振子的选择。

3．理解磁带记录仪的记录方式、原理。

4．掌握计算机记录仪的记录方式、原理。

5．了解虚拟仪器的概念、应用。

(三)教学重点难点：

     重点：1. 光线示波器的原理、阻尼方式。

     2．计算机的接口技术。

     难点：振动子的选择、数据的输入及转换。

（四）关于本章的教学建议：

      结合具体的仪器实例讲解、拟做演示实验。

第7章   测试中干扰的控制

（一）基本内容：

          测试中的干扰产生及消除方法

  (二)教学基本要求：

     1．了解干扰产生的原因及类型。

     2．理解干扰的输入方式。

     3．掌握一些常用的干扰消除方法。

(三)教学重点难点

     重点：干扰的输入方式。

     难点：一些常用的硬件消除方法。

第8章  测试结果的处理及分析

 （一）基本内容：

            测量误差的基本概念及理论、确定性信号的处理方法、随机信号的处理方法。

(二)教学基本要求：

1．理解误差产生的原因及类型。

2．掌握随机误差和系统误差的分布规律。

3．掌握确定性信号的分析方法。

4．理解随机信号的处理方法。

第9章  单片机概述

（一）　基本内容

MCS-51系列与ATS5x系列单片机，MCS-51系列单片机，AT系列单片机，AT系列单片机的型号说明，各种衍生品种的51单片机，嵌入式DSP处理器，嵌入式微处理器

（二）教学基本要求

1. 熟练掌握以下内容

ATS51单片机硬件结构　ATS51片内并行端口的原理及编程 ATS51单片机的中断系统  ATS51单片机的定时器/计数器  ATS51单片机的串行口　ATS51单片机外部存储器的扩展 ATS51单片机的I/O扩展 ATS51单片机与输入/输出外设的接口  ATS51单片机与D/A、A/D转换器的接口

六、教材与参考资料

(一)教材

机械工程测试技术基础（第2版）  熊诗波、黄长艺主编   机械工业出版社  2011年

(二)参考资料

1．现代测试技术     李成华主编    北京：中国农业大学出版社，   2001年

   2．传感器与检测技术（第2版）陈杰、黄鸿主编   高等教育出版社     2005年

   3. 测试技术             尤丽华主编            机械工业出版社      2002年

4. 误差理论与数据处理（第4版） 费业泰主编    机械工业出版社      2000年

5. 期刊：仪表技术与传感器     传感器学报      测控技术      传感器世界

6. 网站：中国传感器专业网     中国传感器在线   中国传感器知识网    中国测

试研究院   http://www.ieee.org     http://www.emiinc.com    

七、课程成绩评定

      本课程的成绩评定综合以下几个方面：

      1．平时成绩（包括课堂出勤、课程作业、课堂提问等）  占30%

      2．课程考试     占70%

八、适用对象    

适用于机械设计制造及其自动化本科学生。