本门课程属于机械电子工程、机械设计制造及其自动化专业的一门专业课程。

通过本课程的学习，使学生达到以下目的：

（1）使学生掌握机械工程测试基本概念，测试信号的描述、分析和处理方法，测试装置的静、动态特性评价方法；

（2）掌握常用传感器、中间转换电路及记录仪器的工作原理和特性，并能够针对测试对象的特点选择合适的传感器；

（3）熟悉典型机械工程测试场景，能够针对具体需求选择合适的测试系统和测试方法，掌握常用测试仪器的操作，为从事技术研发、设备改造、组建基本的测试装置和测试系统等方面的工作提供一定的基本知识。

二、课程的教学内容和学时分配

第0章  绪论   (1学时)

教学内容：

测试技术的任务和重要性；测试过程和测试系统的组成；课程的特点和要求，学完本课程应具备的能力；测量的基础知识：量与量纲，说明其在测试中重要地位；法定计量单位，说明统一标准的重要性；计量器具的检定，检定的必要性，检测机构介绍；误差分析；测量精度和不确定度；测量器具的误差；测量结果的表达方式。

   通过本课程的学习，学生能够：

1)  掌握机械对象测试的基本知识，信号的基本概念和机械对象测控常用传感器的基本原理，能够根据测试对象和测试任务分析所需测的物理量及影响因素，选择合适的传感器。掌握信号调理和信号处理的一般方法。

2)  掌握数据采集、信号调理、信号处理的一般流程，能够对采集数据进行误差分析、时域频域统计等分析处理。

3)  掌握机械测试系统设计与性能分析的基本方法，能够针对机械测试任务进行测试系统的设计与构建，并能分析测试数据与系统性能。

    本课程曾荣获国家精品课程、国家级精品资源共享课、国家一流课程，配套教材为国家级十五、十一五、十二五规划教材。

教学要求：

了解测试的任务和重要性；了解测量的基础知识，量与量纲，计量单位的统一，误差分析；掌握测量装置的组成。

重点：测试系统的组成

难点：误差分析

第一章  信号及其描述  (7学时)

教学内容：

信号的分类及其描述：信号分类，确定信号和随机信号，连续信号和离散信号，能量信号和功率信号；信号的时域描述和频域描述，傅里叶变换在信号频域描述中的重要作用；周期信号及其频谱：傅里叶变换，周期信号的频谱特点；瞬变非周期信号及其频谱：傅里叶变换及其性质，几种典型信号的频谱。

教学要求：

理解信号分类；掌握信号的时域和频域描述；掌握周期信号、非周期信号的时域—频域转换方法与其频谱性质；掌握几种典型信号的频谱。

重点：信号频域描述；傅里叶变换方法；周期信号的频谱特点；几种典型信号的频谱。

难点：信号的频域描述；傅里叶变换方法；几种典型信号的频谱。

第二章  测试装置的基本特性 (6学时)

教学内容：

线性系统及其微分方程描述，线性系统的特性；测试系统的静态传递特性;测试系统的动态传递特性：数学描述，一阶、二阶线性系统的特性；测试装置对任意输入的响应：输入为单位脉冲信号的响应，输入为单位阶跃信号的时域响应；实现不失真测试的条件；测试装置动态特性的测试：频率响应法，阶跃响应法。

教学要求：

理解线性系统及其微分方程描述方法；掌握线性系统的特性；理解测试系统静态传递特性的定度曲线含义，掌握灵敏度、线性度、回程误差、稳定度的概念及其计算；掌握测试系统的动态传递特性的时域、频域描述与传递特性参数对测试的影响，一阶、二阶系统的特性；掌握测试系统对脉冲信号的响应、单位阶跃信号的响应的特性。掌握实现不失真测试的条件；理解一、二阶系统传递特性参数的测定方法。

重点：测试系统静态传递特性灵敏度、线性度、回程误差、稳定度等的概念；线性系统特性；测试系统的动态传递特性的时域、频域描述与传递特性参数对测试的影响；一阶、二阶系统的特性；实现不失真测试的条件。

难点：一、二阶系统传递特性参数的测定。

第三章  常用传感器与测量电路 (6学时)

教学内容：

常用传感器分类；电阻器式、电阻应变片式、电感式、电容式、压电式、磁电式、半导体式传感器的变换原理及其后接测量电路；传感器选用原则。

教学要求：

了解传感器的分类方法；掌握测量常见物理参数的常用电阻器式、电阻应变片式、电感式、电容式、压电式、磁电式、半导体式传感器的工作原理；理解用来测量常见物理参数的常用电阻器式、电阻应变片式、电感式、电容式、压电式、磁电式、半导体式传感器的后接测量电路；掌握传感器选用原则。

重点：电阻器式、电阻应变片式、电感式、电容式、压电式、磁电式、半导体式传感器的工作原理及其后接测量电路；传感器选用原则。

难点：传感器的工作原理及其后接测量电路。

第四章  信号的调理与记录  (4学时)

教学内容：

电桥：交、直流电桥平衡条件；调制与解调：幅值调制与解调、频率调制与解调；滤波器：性能的基本参数及其计算、实际滤波电路、带通滤波器在信号分析中的应用；

教学要求：

掌握直流电桥、交流电桥平衡条件；掌握信号的调制与解调的基本概念，调幅、调频与解调原理及其在测试系统中的应用；了解滤波器的分类；掌握低通、高通、带通、带阻滤波器含义，上、下截止频率、中心频率、恒带宽、恒带宽滤波器的概念；掌握描述滤波器性能的基本参数及其计算；理解带通滤波器在信号分析中的应用。

重点：直流电桥、交流电桥平衡条件；调幅、调频与解调原理及其在测试系统中的应用；滤波器性能的基本参数及其计算。

难点：调幅、调频与解调的方法。

第五章  信号处理初步  (4学时)

教学内容：

数字信号分析的步骤；信号数字化：时域采样、混叠和采样定理，量化和量化误差，截断、泄漏和窗函数，频域采样、时域周期延拓和栅栏效应，频率分辨率、整周期截断；相关分析及其应用：信号的自相关函数，信号的互相关函数以及性质；功率谱分析及其应用：自功率谱密度函数，互功率谱密度函数；

教学要求：

掌握数字信号分析的基本步骤；理解模拟—数字转换原理；掌握采样定原理；理解信号的离散采样、量化与量化误差，混叠现象，时域截断与泄漏，频域采样、时域周期延拓与栅栏效应；掌握自相关函数、互相关函数的定义及其性质；理解功率谱分析及应用。

重点：信号的离散采样、采样定原理、量化与量化误差，混叠现象，时域截断与泄漏，栅栏效应；相关分析及其应用。

难点：信号的离散采样、采样定理、量化与量化误差，混叠现象，时域截断与泄漏，栅栏效应；功率谱分析及应用。

第六章  振动测试 (2学时)

教学内容：

惯性式传感器的力学模型；典型测振传感器；

教学要求：

掌握惯性式传感器的力学模型；掌握典型测振传感器；

重点：典型测振传感器。

难点：惯性式传感器的力学模型。

第七章  应变、应力测试(2学时)

教学内容：

应变、应力测量；应变测量电路；布片与组桥；保证应变测试精度的措施。

教学要求：

理解应变、应力的测量方法；掌握应变片的布片与组桥；理解保证应变测试精度的措施。

重点：布片与组桥；保证应变测试精度的措施。

难点：保证应变测试精度的措施。