《测试与检测技术基础》教学大纲
1．课程名称：
测试与检测技术基础
2．课程性质
本课程属专业基础课，为机械工程学院的平台课，课程学习安排在大三年级。本课程不但可作为机类专业高年级学生的一门必修的专业基础课，也可作为其它类专业本科生学习测试技术的一门选修课。
3．课程教学目的：
本课程讲授基本测试理论、测试手段和测试技术。学生在学习本课程之后能达到以下目的：
（1）
掌握测试与检测系统的组成及基本原理；
（2）
掌握测试与检测中有关的共同性理论问题，实际测试与检测系统的环 节和建造；
（3）
掌握测试与检测中所获数据、信号的分析与处理方法；
（4）
掌握常见物理量的测试与检测理论、方法及实验技术。
4．先修课程：工程数学、力学、电工、电子学、控制工程基础
5．学时：48
6．开课学期：春季
7．教材：王伯雄，测试技术基础，清华大学出版社，2003.4
王伯雄、王雪 工程测试技术，清华大学出版社，2006.1
严普强，黄长艺.机械工程测试技术基础，机械工业出版社
吴正毅，测试技术与测试信号处理，清华大学出版社
T.G.Beckwith et al.Mechanical Measurements, Addison-Wesley
Publishing Co.
9．各章节内容
本课程安排在大三年级，为清华大学机械工程学院的平台课，专业基础课。课程分64学时和48学时2种教学大纲安排，48学时主要安排前7章的课程内容学习，64学时教学大纲的安排如下：
第一部分 测试技术的理论基础
第一章 绪论（1学时）
1.1 测试技术的发展与研究的内容
1.2 测量的本质和基本前提
1.3 标准及其系统
1.3.1国际单位制及其基本单位
1.3.2国际单位制的导出单位
1.3.3单位的十进制倍数和小数
第二章 测试信号分析与处理（12学时）
2.1信号与测试系统
2.2信号描述
2.2.1信号的定义
2.2.2信号的分类
2.2.3信号的时域和频域描述方法
2.2.4周期信号的频域描述
2.2.5周期信号的功率
2.2.6非周期信号的频域描述
2.2.7随机信号描述
2.3数字信号处理：
2.3.1离散傅里叶变换
2.3.2离散傅里叶变换的性质
2.3.3采样定理
2.3.4泄漏与加窗处理，
2.3.5栅栏效应
2.3.6快速傅里叶变换
第三章 测试系统特性分析（8学时）
3.1概述
3.2测量误差；
3.3测试系统的静态特性
3.4测试系统的动态特性；
3.4.1线性系统的数学描述
3.4.2用传递函数或频率响应函数描述系统的传递特性
3.5测试系统实现精确测量的条件
3.6测试系统的负载效应
3.6.1负载效应
3.6.2一阶系统的互联
3.6.3一阶系统的互联
第四章 被测量的获取（8学时）
4.1被测量获取的基本概念；
4.2传感器的分类；
4.3电阻式传感器；
4.3.1工作原理
4.3.2滑动触点式变阻器
4.3.3应变式传感器
4.4电阻式温度计
4.5热敏电阻
4.6电感式传感器
4.6.1自感式
4.6.2互感式
4.6.3磁弹性测力传感器
4.6.4压磁式互感传感器
4.7电容式传感器；
4.7.1间隙变化型
4.7.2面积变化型
4.7.3介质变化型
4.8压电传感器
4.8.1压电效应
4.8.2压电传感器工作原理及测量电路
4.8.3压电传感器的应用
4.9磁电式传感器
4.9.1动圈式和动铁式传感器
4.9.2磁阻式传感器
4.9.3涡流－磁电式相对加速度传感器
4.10光电传感器
4.10.1外光电效应
4.10.2内光电效应
4.10.3光生伏打效应
4.10.4光电器件的应用
4.11气敏传感器
4.12红外辐射检测
4.12.1红外辐射
4.12.2红外探测器
4.12.3红外检测应用
4.13固态图像传感器
4.14霍尔传感器
4.14.1作用原理
4.14.2霍尔效应的应用
4.15光纤传感器
4.16微型传感器
4.16.1MEMS技术与微型传感器
4.16.2压阻式微型传感器
4.16.3电容式微型传感器
4.16.4电感式微型传感器
4.16.5热敏电阻式微型传感器
4.16.6隧道效应式传感器
第五章 测试信号的转换与调理（6学时）
5.1电桥
5.1.1直流电桥
5.1.2交流电桥
5.1.3变压器式电桥
5.1.4电桥使用中应注意的问题
5.2调制与解调
5.2.1幅值调制与解调
5.2.2频率调制与解调
5.3滤波
5.3.1概述
5.3.2滤波器的一般特性
5.3.3滤波器类型
5.3.4滤波器的综合运用
5.3.5其他种类的滤波
5.4模拟/数字转换器；
5.4.1量化
5.4.2 A/D转换器
5.4.3抗混滤波器；
5.4.4数字/模拟（D/A）转换器
第六章 信号的输出（3学时）
6.1概述
6.2信号输出的形式及分类
6.3显示和指示类信号输出
6.3.1模拟指示
6.3.2数码显示
6.3.3图视显示
6.4记录类信号输出
6.4.1硬拷贝记录
6.4.2模拟记录
6.4.3数字记录
第七章 虚拟测试系统（2学时）
7.1概述
7.2虚拟仪器的概念
7.3虚拟仪器的演变与发展
7.3.1计算机是动力
7.3.2软件是关键
7.4 VI的构成
7.5虚拟仪器图形化语言LabVIEW
7.5.1 LabVIEW应用程序
7.5.2 LabVIEW操作模板
7.6基于Web的虚拟仪器
7.6.1基于Web的VI概述
7.6.2主要软件技术
7.6.3Web服务器
7.6.4实例
*第二部分 典型测试技术的应用
第八章 力及其导出量的测量
8.1概述
8.2基本测力方法
8.3测力传感器
8.3.1弹性力传感器
8.3.2应变片力传感器
8.3.3电感式力传感器
8.3.4电容式力传感器
8.3.5磁弹性力传感器
8.3.6压电式力传感器
8.3.7振弦式力传感器
8.4转矩测量
8.4.1应变片转矩传感器
8.4.2电感式转矩传感器
8.4.3振弦式转矩传感器
第九章 振动测量
9.1概述
9.2机械振动的电测法及测试系统的构成
9.3单自由度系统的受迫振动
9.3.1作用在系统质量块上的力引起的受迫振动
9.3.2由系统的基础运动引起的受迫振动
9.4测振传感器
9.4.1磁电式速度传感器
9.4.2涡流位移传感器
9.4.3电感式振动传感器
9.4.4电阻式振动传感器
9.4.5电容式加速度传感器
9.4.6压电加速度传感器
9.4.7磁致伸缩式振动传感器
9.4.8激光速度传感器
9.4.9频闪测速法
9.5激振器
9.5.1力锤
9.5.2机械惯性式激振器
9.5.3电动力式激振器
9.5.4液压式激振台
9.6测振仪器的校准
9.6.1绝对校准法
9.6.2相对校准法
第十章 温度测量
10.1温标的定义
10.2温标的复制
10.2.1水的冰点
10.2.2水的三态点
10.2.3水的沸点
10.3温度传感器
10.3.1接触式温度计
10.3.2辐射式温度计
第十一章 流量的测量
11.1流体特征
11.2不同的流量测量方法及仪器
11.2.1节流式流量计
11.2.2可变面积式流量计（转子流量计）
11.2.3涡轮式流量计
11.2.4磁流量计
11.2.5椭圆轮流量计
11.2.6旋转活塞式气体流量计
11.2.7叶轮流量计
11.2.8涡流式流量计（卡尔曼涡街，涡频流量计）
11.2.9流速的测量
11.2.10超声波流量测量
11.2.11哥氏力质量流量测量
第十二章 声学的测量
12.1概述
12.2声音的特征
12.3基本声学参数
12.3.1声压
12.3.2声压级
12.3.3声功率、声强和声功率级
12.3.4声压级的合成
12.4心理声学关系
12.5声音的测量
12.5.1传声器（麦克风）
12.5.2声级计
12.5.3声音信号的频谱分析
12.6工业和环境噪声的测量与分析
12.6.1等效声级
12.6.2声强的测量
12.6.3声压的测量
12.7声学测量中应注意的几个问题
12.8声学测量仪器的标定
*注：第二部分内容根据不同专业选取，其所用学时包括在第一部分教学内容中，不再另外安排学时。
实验（9学时）
本课程强调理论与实践结合，实验在本科程中占有重要地位，实验内容紧密结合课堂讲授学习内容。目前总共能提供20个实验项目，其中学生必修的有：
（1）
信号谐波分析
（2）
FFT
（3）
涡流传感器
（4）
电动力式速度传感器校正
（5）
压电传感器测量悬臂梁固有频率
（6）
信号滤波
（7）
转子工作台多传感器参数综合测量实验
（8）
网络化远程控制的CCD三维形貌重构实验
（9）
电容法测流量实验
（10）相关测速实验
（11）模型大型结构的振动模态测量
（12）微机械动特性测量
注：实验（7）～（12）为提高类实验，学生选做其中的1～2个。
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