工程测试技术与信息处理四川大学制造科学与工程学院本科课程《工程测试技术与信息处理》教学大纲课程编号：Course Code: 302047020302047020课程类型：Course Type:选修课Elective课程名称：Course Name: 工程测试技术与信息处理Engineering Measurement and SignalAnalysis授课对象：Audience:本科三年级学生Junior学时/学分：CreditHours/Credits 32/232/2授课语言：Language ofInstruction中文Chinese Mandarin先修课程：Prerequisite: 微积分、机械制造基础、微机原理及接口技术Calculus, Basis of MechanicalManufactory,Microcomputer Principle and InterfaceTechnology开课院系：Course offered by:机械工程系Department ofMechanical Eng.适用专业：Intended for: 机械设计制造及其自动化专业Mechanical Design, Manufacturing andAutomation授课教师：Instructor:大纲执笔人：Edited by: 田大庆Tian Daqing大纲审核人：Inspected by:专业负责人Course Leader一、课程简介工程测试技术是获取工程系统中设备装置工作状态信息、分析与处理测试数据、控制设备安全正常运行以及故障诊断处理的关键技术与基础手段，具有很强和广泛的实用性。
本门课程结合工程测试的实际及其发展，主要讲授工程信号的获取、信号的中间变换与记录、信号分析描述与处理、常见工程物理量的测试方法及装置、微机化测试分析仪及微机测试系统原理等。
通过本课程的学习，使学生掌握进行有关工程量测试与处理的基本基础知识与技能。
二、学习目标1.具有微积分、无穷级数、概率论等工程数学知识，掌握基于以上工程数学知识的信号分析基本理论和方法。
2. 掌握测试系统的静态和动态特性的评价方法和不失真测试条件。
了解测试系统特性对测量结果的影响。
掌握常用模拟信号调理技术的原理和作用。
掌握数字信号分析的原理和作用。
了解虚拟仪器、虚拟测试系统和信号分析处理软件系统的基本原理；3. 具备完整组建和实施一个机械工程测试系统及其各环节的能力。
掌握常用传感器的工作原理，能依据测试工作的具体要求较为合理地选用恰当的传感器和信号调理方法。
掌握数字信号波形分析方法和频谱分析方法；4. 能组建机械工程测试实验系统，并实施与机械工程相关的实验，完成信息获取与处理，并分析实验结果、获取有效结论；5. 通过课程学习与实验，能够了解工程测试技术与信息处理始终处于迅速发展的动态，树立终身学习的理念。
三、学习目标与毕业要求的对应关系毕业要求毕业要求指标点学习目标（1）能够将数学、自然科学、机械工程基础知识和专业知识用于解决机械工程领域设计、制造、运行等方面的复杂工程问题。
1.1具有解决机械工程领域设计、制造、运行等过程中的复杂工程问题所需的数学与自然科学知识；学习目标1 1.2具有解决机械工程领域设计、制造、运行等过程中的复杂工程问题所需的工程基础知识和专业知识；学习目标2（2）能够应用数学、自然科学和机械工程科学的基本原理，通过信息检索、文献研究，对机械工程领域设计、制造、运行等方面的复杂工程问题进行识别、表达、分析、评价，并获得有效结论。
2.1能够应用数学、自然科学和机械工程科学的基本原理，识别机械工程领域设计、制造、运行中的关键问题与参数；学习目标3（4）能够基于科学原理并采用科学方法，针对机械工程领域设计、制造、运行等方面的复杂工程问题进行研究，通过设计、实施实验，获取、分析和解释数据，并通过信息综合，获得合理有效的结论。
4.3能够获取、分析与解释实验数据，并通过信息综合，得到合理有效的研究结论。
学习目标4（12）了解机械设计制造及其自动化领域的新理论、新技术及国内外发展动态，具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。
12.1了解当前机械设计制造及其自动化领域的发展状态与发展趋势。
学习目标5四、教学基本内容第一章：绪论（1学时）介绍本课程的学习目的、意义、本课程教学的内容，介绍测试技术和信号处理在工程实践中应用的例子、测试系统的基本组成、常用术语和其基本特性及发展趋势。
要求学生：了解工程测试与信息处理的概念、掌握测试技术在机械工程领域应用概况、发展趋势。
重点与难点：工程测试与信息处理的概念、测试系统的基本组成环节及作用。
本章学习内容对应学习目标5（支撑毕业要求指标点12.1）和学习目标3（（支撑毕业要求指标点2.1）。
毕业要求对应关系：本章学习内容对应学习目标3、5，支撑毕业要求指标点2.1、12.1。
第二章：信号分析基础（6学时）1、信号的分类与描述；2、周期信号及其频谱；3、非周期信号及其频谱；4、随机信号及其频谱；5、信号的相关分析；6、卷积。
要求学生：能掌握信号分析处理的基本理论、原理和方法，能将信息分析处理方法初步运用于机械工程中某些静、动态参数的测试。
重点与难点：各种类型信号频域描述方法、频谱特征；信号相关分析的原理及应用。
本章学习内容对应学习目标1（支撑毕业要求指标点1.1）和学习目标2（支撑毕业要求指标点1.2）。
毕业要求对应关系：本章学习内容对应学习目标1、2，支撑毕业要求指标点1.1、1.2。
第三章：测试系统的基本特性（4学时）1、机械工程测试系统的组成；2、测试系统的静态传递特性（包括灵敏度、线性度、回程误差、稳定性等）；3、测试系统的动态传递特性（包括动态传递特性的频域描述、时域描述、动态特性的识别等）；4、测试系统不失真传递信号的条件。
要求学生：理解机械工程测试系统的组成及其静态传递特性、动态传递特性和不失真传递信号的条件。
重点与难点：机械工程测试系统的动、静态传递特性及指标；不失真传递信号的频谱特征。
本章学习内容对应学习目标1（支撑毕业要求指标点1.1）和学习目标2（支撑毕业要求指标点1.2）。
毕业要求对应关系：本章学习内容对应学习目标1、2，支撑毕业要求指标点1.1、1.2。
第四章：模拟信号分析（3学时）1、幅值调制与解调原理；2、角度调整与解调原理；3、滤波器分类；4、理想滤波器；5、实际滤波器。
要求学生：理解模拟信号分析处理过程中的调制与解调原理和模拟滤波器滤波原理，会正确选用模拟滤波器以剔除噪声和频率分析。
重点与难点：调制与解调的原理、模拟滤波器的类型、实际滤波器的性能指标。
本章学习内容对应学习目标1（支撑毕业要求指标点1.1）、学习目标2（支撑毕业要求指标点1.2）和学习目标3（（支撑毕业要求指标点2.1）。
毕业要求对应关系：本章学习内容对应学习目标1、2、3，支撑毕业要求指标点1.1、1.2、2.1。
第五章：信号采集与数字分析原理及技术（4学时）1、信号数字分析的基本步骤；2、模拟-数字转换原理；3、采样定理；4、频率混叠现象及其防止；5、信号的时域截断与泄漏；6、数字信号的有限离散傅里叶变换；7、快速傅里叶变换(FFT)。
要求学生：掌握信号采集与数字分析所涉及的主要原理，包括：信号数字分析的基本步骤、模拟-数字转换原理、采样定理、频率混叠现象及其防止、信号的时域截断与泄漏、数字信号的有限离散傅里叶变换与快速傅里叶变换(FFT)等。
学会使用信号采集分析系统对工程测试信号进行正确采集、处理和分析。
重点与难点：采样定理、频率混叠现象及其防止、信号的时域截断与泄漏、FFT原理。
本章学习内容对应学习目标1（支撑毕业要求指标点1.1）、学习目标2（支撑毕业要求指标点1.2）、学习目标3（支撑毕业要求指标点2.1）和学习目标4（支撑毕业要求指标点4.3）。
毕业要求对应关系：本章学习内容对应学习目标1、2、3、4，支撑毕业要求指标点1.1、1.2、2.1、4.3。
第六章：传感器原理与测量电路（5学时）1、电阻应变式传感器；2、电感式传感器；3、电容式传感器；4、压电式传感器；5、磁电式传感器；6、半导体传感器及其它新型传感器。
要求学生：了解测量位移、速度、加速度、力、压力和温度等重要工程量的传感器的工作原理和应用案例，能依据测试工作的具体要求较为合理地选用传感器。
重点与难点：应变传感器、电感传感器、压电传感器原理及应用、使用注意事项。
本章学习内容对应学习目标3（支撑毕业要求指标点2.1）和学习目标4（支撑毕业要求指标点4.3）。
毕业要求对应关系：本章学习内容对应学习目标3、4，支撑毕业要求指标点2.1、4.3。
第七章：应变、应力测试（4学时）1、应变片的选择方法；2、应变测量电路（包括直流电桥、交流电桥）的设计；3、布片与组桥的一般原则。
要求学生：了解应变片的选择方法、应变测量电路（包括直流电桥、交流电桥）的设计和布片与组桥的一般原则。
重点与难点：应变电桥的种类、电桥电路的相关计算。
本章学习内容对应学习目标3（支撑毕业要求指标点2.1）。
毕业要求对应关系：本章学习内容对应学习目标3，支撑毕业要求指标点2.1。
第八章：虚拟测试仪器（1学时）1、虚拟仪器的硬件系统；2、虚拟仪器的软件系统；3、虚拟仪器的基本构成；4、虚拟仪器的总线系统；5、虚拟仪器的特点；6、虚拟仪器的现状和发展。
要求学生：了解虚拟仪器、虚拟测试系统和信号分析处理软件系统的基本原理和发展历史。
重点与难点：理解以虚代实的概念、实质；虚拟测试系统的组成和工作原理。
本章学习内容对应学习目标2（支撑毕业要求指标点1.2）和学习目标5（支撑毕业要求指标点12.1）。
毕业要求对应关系：本章学习内容对应学习目标2、5，支撑毕业要求指标点1.2、12.1。
课程实验环节（4学时）:本课程课带实验包括以下二项主要内容：1：机械信号采集测试实验。
要求学生：能组建机械工程测试实验系统，熟悉测试系统各环节，并实施实验，完成信息获取与处理，并分析实验结果、获取有效结论。
2：数字信号分析实验。
要求学生：能进行数字信号分析，掌握分析方法。
本实验环节对应学习目标4（支撑毕业要求指标点4.3）。
毕业要求对应关系：本实验环节对应学习目标4，支撑毕业要求指标点4.3。
五、建议教学进度章节名称学时数第一章绪论 1第二章信号分析基础 6第三章测试系统的基本特性 4第四章模拟信号分析 3第五章信号采集与数字分析原理及技术 4第六章传感器原理与测量电路 5第七章应变、应力测试 4第八章虚拟测试仪器 1实验：数据测试采集系统的认知和数字信号4分析六、教学策略与方法1、阐述基本原理，理论联系实际，培养学生创新能力；2、采用多媒体课件、电子备课和传统教学相结合进行教学；3、通过案例分析，强调机械工程测试理论思维方法建立和运用；4、理论教学与实验训练相结合，强化学生工程观点的建立和工程分析能力的培养。