spContent=《测试技术与信号处理》属信息科学范畴,是机械工程、机电工程、车辆工程、测控技术与仪器等各类专业的机电类本科教学的技术基础课、研究生必修课,是一门涉及数学、物理学、力学、电子学、控制理论、精密机械、信号处理和计算机等多学科综合技术的课程。以信号分析与处理、测试系统的基本特性、常用传感器、常用测试方法和测试仪器、计算机辅助测试(CAT)等为核心内容,具有涉及知识面广、理论分析抽象复杂、技术更新快、理论教学与实验教学并重等特点。
《测试技术与信号处理》属信息科学范畴,是机械工程、机电工程、车辆工程、测控技术与仪器等各类专业的机电类本科教学的技术基础课、研究生必修课,是一门涉及数学、物理学、力学、电子学、控制理论、精密机械、信号处理和计算机等多学科综合技术的课程。以信号分析与处理、测试系统的基本特性、常用传感器、常用测试方法和测试仪器、计算机辅助测试(CAT)等为核心内容,具有涉及知识面广、理论分析抽象复杂、技术更新快、理论教学与实验教学并重等特点。
—— 课程团队
课程概述
测试工作的任务就是从被测对象中获取有用信息。测试技术是用于检测和处理各种信息的一门综合性技术,是信息技术的三大支柱(即测试控制技术、计算技术和通信技术)之一。它在科学技术、工业生产、医疗卫生 、文化教育等各个领域中都起着十分重要的作用。
从测试的含义来讲,它包含着测量和试验两个内容。测量是把被测系统中的某种信息,如运动物体的位移、速度、加速度检测出来,并加以度量;试验则是通过某种人为的方法,把被测系统用专门的装置激发起来,以便对有用信息进行测量。
授课目标
掌握测试技术所涉及的主要内容,测试技术在机械工业改造、技术开发及科学研究中的作用。理解测试工作的主要任务,认识测试系统的构成及其发展,领会“检测技术”在机电一体化技术和智能制造技术方面的重要性。了解我国在这些科技发展中的地位和作用,通过举例我国“天眼”工程、LAMOST工程和北斗导航系统等,阐述国家的“集中力量办大事”、科学家的“吃苦耐劳精神”和劳动者的“工匠精神”。
课程大纲
第一章 绪论
课时目标: 使学生了解《测试技术》课程的性质,相关学科及其重要性。测试系统的基本组成及各部分功能。测试技术的发展趋势。这门课程的教学内容以及对于学生学习掌握这门课程的基本要求。
第二章 测试信号及其描述
课时目标: 使学生掌握工程测试中所遇到的各种信号的分类方法及信号的种类;信号的描述方法;掌握周期信号和非周期信号的频谱分析方法。2-1 信号分类及描述2-2 周期信号的频谱分析(频域描述)2-3 非周期信号的频谱
第三章 测试系统的特性
课时目标: 使学生了解测试系统的基本组成及各组成单元的功能和相互联系;系统的静态特性和动态特性;工程领域内的一阶系统、二阶系统及其响应特性,参数时间常数τ和阻尼率ρ对于一阶系统和二阶系统的重要影响;对于测试系统的最基本也是最重要的要求即不失真要求及其不失真条件。3-1测试系统概述3-2测试系统的静态特性3-3测试系统的动态特性
第四章 常用传感器
课时目标: 让学生掌握电阻应变测量这种传统经典的测量方法的工作原理及其测量电路的应用。掌握电桥和差特性的意义和使用方法,能够正确地利用和差特性实现不同信号和测试要求的功能,例如,提高传感器的灵敏度,排除干扰,温度补偿等。掌握电阻应变式传感器的基本结构组成,各种弹性元件的载荷形式及其应力分布情况,合理布片组桥的方法,传感器的设计方法步骤,电阻应变式传感器的基本应用。第1节:电阻式传感器第2节:电感式传感器第3节:电涡流传感器第4节:电容式传感器第5节:压电式传感器第6节:光电式传感器第7节:热电传感器第8节:记录仪器
课时安排:讲课时数:4学时,实验时数:2学时,讨论:2学时
第五章 模拟信号处理
课时目标:(1)电桥 熟悉直流电桥的结构,掌握直流电桥的平衡条件。了解电桥的分类,掌握各类型直流电桥的输出特性及灵敏度。掌握交流电桥的平衡条件,熟悉电容、电感、电阻看交流电桥的平衡条件,掌握各种差动工作电桥的工作原理及其输出特性。(2)运算放大器了解运算放大器的符号及其特点,熟悉理想运算放大器的特性。了解测试装置中几种常见的运算放大器工作原理,电路结构,掌握其输出特性及其灵敏度。(3)调制和解调了解信号调制的目的,熟悉信号调制的几种类型及其相关术语,掌握信号调制与解调的原理。掌握相敏检波解调工作原理,熟悉二极管相敏检波器的结构。了解调频方式,熟悉调频电路结构,掌握调频及其解调的工作原理。(4)滤波器了解滤波器的分类,掌握理想滤波器的频率响应函数及其满足条件。熟悉实际滤波器与理想滤波器的区别,了解实际滤波器的基本参数。熟悉几种无源滤波器的电路结构,掌握其频谱特性。了解恒带宽比滤波器与恒带宽滤波器的工作原理,熟悉具体应用。(5)测量电路及其应用举例了解电阻应变仪的工作原理,熟悉几种调幅式测量电路。了解调频式测量电路的工作原理,熟悉调频测量电路结构。(6)信号的显示和记录了解信号显示和记录的仪器和设备,熟悉动圈式指示机构、伺服式记录仪和磁记录仪的工作原理。了解数字式显示记录装置中LED和LCD显示技术,熟悉LED显示技术的工作原理及相关接口电路。熟悉LCD显示技术的工作原理及其电路结构。了解数字式波形存储记录仪的工作原理,熟悉该设备的应用对象及该系统的组成结构。
课时安排:讲课时数:4学时,实验时数:2学时,习题:1学时
第六章 数字信号处理
课时目标:了解数字信号处理的基本知识,时域采样与采样定理、截断、泄漏、窗函数以及频域采样与栅栏效应。
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预备知识
n 查找与高铁相关的检测技术案例
n 搜索FAST “天眼”相关的检测技术与技术创新点
n 搜索与航天相关的检测技术
n 观看2-3集“大国工匠”纪录片
n 从技术发展的角度,说明测试技术与其他学科的联系和发展的依赖性。
证书要求
为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。
电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。
完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。
认证证书申请注意事项:
1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。
2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。
参考资料
观看“大国工匠”等系列片,了解工匠们的伟大事业以及与我们课程之间的相关性
常见问题
1. 检索英文文献,下载有关“计算机测试系统”的典型应用案例,用功能分析的方法分析该系统/产品的主要组成结构及功用。
2. 举一个“测试系统”的应用案例,详述其测试系统的组成,并简述我国科学家在该领域的创新贡献。