《工程測(cè)試技術(shù)》課程教學(xué)大綱一、課程名稱（中英文）中文名稱：工程測(cè)試技術(shù)英文名稱：EngineeringTestingTechnology二、課程代碼及性質(zhì)課程代碼:820962課程性質(zhì):學(xué)科大類基礎(chǔ)課,必修課三、學(xué)時(shí)與學(xué)分總學(xué)時(shí)：32（理論學(xué)時(shí)：32學(xué)時(shí)；實(shí)踐學(xué)時(shí)：0學(xué)時(shí)）學(xué)分：2四、先修課程概率論及數(shù)理統(tǒng)計(jì)、復(fù)變函數(shù)、電工電子技術(shù)、模擬與數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)五、授課對(duì)象本課程面向材料成形與控制工程、電子封裝技術(shù)專業(yè)開(kāi)設(shè)，也可以供材料科學(xué)與工程專業(yè)選修六、課程教學(xué)目的（對(duì)學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)培養(yǎng)的貢獻(xiàn)和作用）本課程的教學(xué)目的:1．掌握測(cè)量信號(hào)分析的主要方法，明白波形圖、頻譜圖的含義，具備從示波器、頻譜，分析儀中讀取解讀測(cè)量信息的能力；2．掌握傳感器的種類和工作原理，能針對(duì)工程問(wèn)題選用合適的傳感器；3．掌握溫度、壓力、位移等常見(jiàn)物理量的測(cè)量方法，了解其在工業(yè)自動(dòng)化、材料成形過(guò)程自動(dòng)化等領(lǐng)域的應(yīng)用；4．了解計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)成，知曉用計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行加工過(guò)程測(cè)量的方法、步驟和應(yīng)該注意的問(wèn)題。表1課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求及其指標(biāo)點(diǎn)本課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)畢業(yè)要求1：工程知識(shí)能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)用于解決復(fù)雜工程問(wèn)題。1.1掌握了用于解決材料成型及控制工程復(fù)雜問(wèn)題的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)。1.2掌握了用于解決材料成型及控制工程復(fù)雜問(wèn)題的物理、化學(xué)等自然科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)。1.3掌握了用于解決材料成型及控制工程復(fù)雜問(wèn)題的工程力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)。1.4掌握了用于解決材料成型及控制工程復(fù)雜問(wèn)題的工程檢測(cè)與控制基礎(chǔ)知識(shí)。1.5系統(tǒng)掌握了專業(yè)知識(shí)，能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)用于解決材料成型及控制工程復(fù)雜問(wèn)題。課程目標(biāo)3、課程目標(biāo)4畢業(yè)要求2：?jiǎn)栴}分析能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識(shí)別、表達(dá)、并通過(guò)文獻(xiàn)研究分析復(fù)雜工程問(wèn)題，以獲得有效結(jié)論。2.1能夠應(yīng)用工程數(shù)學(xué)基本原理，識(shí)別、表達(dá)、并通過(guò)文獻(xiàn)研究分析復(fù)雜工程問(wèn)題，以獲得有效結(jié)論。如：復(fù)雜的模具設(shè)計(jì)。2.2能夠應(yīng)用物理、化學(xué)基本原理，識(shí)別、表達(dá)、并通過(guò)文獻(xiàn)研究分析復(fù)雜工程問(wèn)題，獲得有效結(jié)論。如：物理綜合實(shí)驗(yàn)。2.3能夠應(yīng)用力學(xué)基本原理，識(shí)別、表達(dá)、并通過(guò)文獻(xiàn)研究分析復(fù)雜工程問(wèn)題，獲得有效結(jié)論。如：工程力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)。2.4能夠應(yīng)用工程科學(xué)基本原理，識(shí)別、表達(dá)、并通過(guò)文獻(xiàn)研究分析復(fù)雜工程問(wèn)題，獲得有效結(jié)論。如：工程控制實(shí)驗(yàn)中的建模與分析。課程目標(biāo)2畢業(yè)要求3：設(shè)計(jì)/開(kāi)發(fā)解決方案能夠設(shè)計(jì)針對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題的解決方案，設(shè)計(jì)滿足特定需求的系統(tǒng)、單元（部件）或工藝流程，并能夠在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)，考慮法律、健康、安全、文化、社會(huì)以及環(huán)境等因素。3.1了解機(jī)械工程、材料成型及控制工程問(wèn)題特征，掌握解決復(fù)雜工程問(wèn)題的設(shè)計(jì)方法。3.2在考慮法律、健康、安全、文化、社會(huì)以及環(huán)境等制約因素的前提下，能夠設(shè)計(jì)（開(kāi)發(fā)）針對(duì)復(fù)雜材料成型及控制工程問(wèn)題的解決方案，具備設(shè)計(jì)（開(kāi)發(fā)）滿足特定材料成型及控制工程需求的系統(tǒng)、單元（部件）或工藝流程的能力。3.3在設(shè)計(jì)（開(kāi)發(fā)）過(guò)程中，具有追求材料成型及控制工程復(fù)雜問(wèn)題創(chuàng)新解決的態(tài)度和意識(shí)，掌握了基本的創(chuàng)新方法，清楚創(chuàng)新方向及領(lǐng)域。課程目標(biāo)3、課程目標(biāo)4畢業(yè)要求4：研究能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行研究，包括設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過(guò)信息綜合得到合理有效的結(jié)論。4.1掌握材料熱加工成形原理及特點(diǎn)，能夠采用科學(xué)方法，具備合理設(shè)計(jì)材料成型及控制工程（模具）復(fù)雜實(shí)驗(yàn)、開(kāi)展科學(xué)研究的能力。4.2掌握材料成型及控制工程原理及主要工藝，能夠采用科學(xué)方法，正確構(gòu)建并實(shí)施材料成型及控制工程綜合實(shí)驗(yàn)，得出正確結(jié)果的能力。4.3能正確使用和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)信息綜合處理，具備對(duì)復(fù)雜的材料成型及控制工程實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行正確分析能力。4.4了解常見(jiàn)的材料成型及控制工程常用設(shè)備、實(shí)驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)方法，具備調(diào)控設(shè)備及儀器參數(shù)，進(jìn)行測(cè)控和維護(hù)的能力。課程目標(biāo)1、課程目標(biāo)3課程目標(biāo)4畢業(yè)要求5：使用現(xiàn)代工具能夠針對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題，開(kāi)發(fā)、選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，包括對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題的預(yù)測(cè)與模擬，并能夠理解其局限性。5.1掌握文獻(xiàn)檢索、資料查詢、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)搜索工具的使用方法。5.2了解材料成型及控制工程專業(yè)重要資料來(lái)源及獲取方法。5.3具備應(yīng)用各類文獻(xiàn)、信息及資料進(jìn)行復(fù)雜材料成型及控制工程實(shí)踐的能力。5.4掌握復(fù)雜材料成型及控制工程問(wèn)題的預(yù)測(cè)與模擬方法，理解其局限性。畢業(yè)要求6：工程與社會(huì)能夠基于工程相關(guān)背景知識(shí)進(jìn)行合理分析，評(píng)價(jià)專業(yè)工程實(shí)踐和復(fù)雜工程問(wèn)題解決方案對(duì)社會(huì)、健康、安全、法律以及文化的影響，并理解應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。6.1了解與工程相關(guān)的國(guó)家方針、政策與法律法規(guī)，能夠評(píng)價(jià)工程實(shí)踐對(duì)社會(huì)、健康、安全、法律以及文化的影響。6.2了解材料成型及控制工程專業(yè)特點(diǎn)及其對(duì)社會(huì)、健康、安全、法律以及文化的影響，能夠正確評(píng)價(jià)復(fù)雜成型及控制工程問(wèn)題解決方案的優(yōu)劣。6.3能正確認(rèn)識(shí)材料成型及控制工程各種復(fù)雜工藝對(duì)于客觀世界和社會(huì)的影響，理解并能夠承擔(dān)的相應(yīng)工程和社會(huì)責(zé)任。畢業(yè)要求7：環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展能夠理解和評(píng)價(jià)針對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題的工程實(shí)踐對(duì)環(huán)境、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的影響。7.1了解材料成型及控制工程的專業(yè)特征、學(xué)科前沿和發(fā)展趨勢(shì)，正確認(rèn)識(shí)本專業(yè)對(duì)于社會(huì)發(fā)展的重要性。7.2能正確理解和評(píng)價(jià)材料成型及控制工程復(fù)雜問(wèn)題實(shí)施對(duì)環(huán)境保護(hù)及社會(huì)可持續(xù)發(fā)展等的影響。7.3在解決復(fù)雜的材料成型及控制工程的實(shí)際問(wèn)題中，能夠正確理解并考慮工程實(shí)踐對(duì)環(huán)境、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的影響。畢業(yè)要求8：職業(yè)規(guī)范具有人文社會(huì)科學(xué)素養(yǎng)、社會(huì)責(zé)任感，能夠在工程實(shí)踐中理解并遵守工程職業(yè)道德和規(guī)范，履行責(zé)任。8.1具有人文社會(huì)科學(xué)素養(yǎng)，理解世界觀、人生觀的基本意義及其影響。8.2了解中國(guó)國(guó)情，理解中國(guó)可持續(xù)科學(xué)發(fā)展道路以及個(gè)人的做人規(guī)范，具有較高的社會(huì)責(zé)任感。8.3在工程實(shí)踐中，理解工程師的職業(yè)性質(zhì)、職業(yè)責(zé)任,具備工程師的職業(yè)道德8.4具有健康的體質(zhì)和良好的心理素質(zhì)，能較好地履行責(zé)任。畢業(yè)要求9：個(gè)人和團(tuán)隊(duì)能夠在多學(xué)科背景下的團(tuán)隊(duì)中承擔(dān)個(gè)體、團(tuán)隊(duì)成員以及負(fù)責(zé)人的角色。9.1具備較寬廣的本學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)和較高的個(gè)人素質(zhì)，能夠在多學(xué)科背景下，承擔(dān)個(gè)人及團(tuán)隊(duì)成員的作用。9.2具備良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，善于和團(tuán)隊(duì)其它成員協(xié)作、互補(bǔ)、交往。9.3能夠承擔(dān)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人角色，具備綜合團(tuán)隊(duì)成員意見(jiàn)和建議，進(jìn)行合理決策之領(lǐng)導(dǎo)能力。畢業(yè)要求10：溝通能夠就復(fù)雜工程問(wèn)題與業(yè)界同行及社會(huì)公眾進(jìn)行有效溝通和交流，包括撰寫(xiě)報(bào)告和設(shè)計(jì)文稿、陳述發(fā)言、清晰表達(dá)或回應(yīng)指令。并具備一定的國(guó)際視野，能夠在跨文化背景下進(jìn)行溝通和交流。10.1較好地掌握了一門(mén)外語(yǔ)，了解不同文化的差異，具有一定的跨文化交流能力。10.2了解本專業(yè)領(lǐng)域及其相關(guān)行業(yè)的國(guó)內(nèi)外的技術(shù)現(xiàn)狀，具有較強(qiáng)的業(yè)務(wù)溝通能力與競(jìng)爭(zhēng)能力。10.3能夠應(yīng)用現(xiàn)代工具撰寫(xiě)報(bào)告、設(shè)計(jì)文稿、陳述發(fā)言、清晰表達(dá)或回應(yīng)指令，就復(fù)雜的專業(yè)工程問(wèn)題進(jìn)行有效溝通和交流。畢業(yè)要求11：項(xiàng)目管理理解并掌握工程管理原理與經(jīng)濟(jì)決策方法，并能在多學(xué)科環(huán)境中應(yīng)用。11.1了解機(jī)械及材料工程管理和經(jīng)濟(jì)決策的基本知識(shí)，理解并掌握工程管理原理與經(jīng)濟(jì)決策方法。11.2具備應(yīng)用工程管理和經(jīng)濟(jì)決策知識(shí)實(shí)踐的工作能力，具有一定的組織、管理及領(lǐng)導(dǎo)能力，能夠較好地通過(guò)口頭或書(shū)面方式表達(dá)自己的想法。11.3具有較強(qiáng)的綜合歸納能力，能在多學(xué)科環(huán)境中加于應(yīng)用。畢業(yè)要求12：終身學(xué)習(xí)具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識(shí)，有不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展的能力。12.1對(duì)終身學(xué)習(xí)的重要性，有自覺(jué)的意識(shí)和正確的認(rèn)識(shí)。12.2能夠采用合適的方法，自我學(xué)習(xí)、提高的能力。12.3能夠適應(yīng)社會(huì)進(jìn)步與發(fā)展，與時(shí)代同步。七、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)：1）信號(hào)分析的理論基礎(chǔ)及方法，包括時(shí)域分析、幅值域分析以及頻域分析，特別是各種信號(hào)分析方法的本質(zhì)內(nèi)涵以及適用范圍；2）常見(jiàn)傳感器的測(cè)量原理、應(yīng)用場(chǎng)合，特別是材料加工過(guò)程控制中常用的電阻、電容、電感等傳感器；3）計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)的組成原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。教學(xué)難點(diǎn)：1）本課程是實(shí)踐性和理論性結(jié)合極強(qiáng)的課程，如何讓學(xué)生在相關(guān)基礎(chǔ)較弱的情況下，深刻理解理論性極強(qiáng)信號(hào)分析理論，并能與實(shí)際測(cè)量有機(jī)結(jié)合，是本課程的主要難點(diǎn)。2）傳感器、測(cè)量系統(tǒng)等部分缺乏實(shí)物，如何讓學(xué)生充分形象化理解，是本課程的另一難點(diǎn)。八、教學(xué)方法與手段：教學(xué)方法：（1）采用現(xiàn)代化教學(xué)方法（含PPT演示，設(shè)備照片，影像資料等），講授各類測(cè)試傳感器、測(cè)試系統(tǒng)的特點(diǎn)，以提高教學(xué)效果及效率；（2）采用課堂教學(xué)與學(xué)生PPT匯報(bào)、交流討論等方式，進(jìn)行課堂互動(dòng)，吸引學(xué)生的注意力、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。教學(xué)手段：1、采用以案例激發(fā)學(xué)生求知欲的教學(xué)方法在課程教學(xué)中，教師首先結(jié)合工程實(shí)際和科研項(xiàng)目，提出典型的測(cè)試案例來(lái)引出授課內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和求知欲，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，然后積極引導(dǎo)學(xué)生帶著問(wèn)題上課，提高學(xué)生參與性，達(dá)到課堂上的師生互動(dòng)，增強(qiáng)學(xué)生思考解決問(wèn)題的科學(xué)探索精神，使學(xué)生由消極被動(dòng)地學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極主動(dòng)地學(xué)習(xí)。2、理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有機(jī)結(jié)合為了提高教學(xué)效果，本課程實(shí)現(xiàn)了理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有機(jī)結(jié)合，具體采用了以下三種模式：（1）典型測(cè)試案例可以在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，避免了理論和實(shí)驗(yàn)的差異，及時(shí)鞏固教學(xué)效果；（2）虛擬實(shí)驗(yàn)室搬進(jìn)了課堂，使枯燥的公式推導(dǎo)和信號(hào)分析能夠直觀演示，便于學(xué)生理解抽象的信號(hào)分析理論。3、開(kāi)發(fā)了全面、生動(dòng)、形象的多媒體課件采用多媒體應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了電子教案和網(wǎng)絡(luò)教材，豐富了課程內(nèi)容和表現(xiàn)形式，變傳統(tǒng)的黑板式教學(xué)為現(xiàn)代電子教學(xué),使過(guò)去因沒(méi)有實(shí)物對(duì)象(如傳感器)而抽象難學(xué)的內(nèi)容變得具體、形象生動(dòng)。九、教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)安排（1）總體安排教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)的總體安排，如表2所示。表2基本教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)安排序號(hào)課程內(nèi)容課堂（學(xué)習(xí)、討論）學(xué)時(shí)課外（準(zhǔn)備、復(fù)試、實(shí)踐）學(xué)時(shí)1緒論222信號(hào)分析基礎(chǔ)883傳感器測(cè)量原理884測(cè)試系統(tǒng)特性445計(jì)算機(jī)化測(cè)試系統(tǒng)1010（2）具體內(nèi)容各章節(jié)的具體內(nèi)容如下：緒論（2學(xué)時(shí)）介紹測(cè)試技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化、環(huán)境監(jiān)測(cè)、樓宇控制、醫(yī)療、家庭和辦公室自動(dòng)化等領(lǐng)域的應(yīng)用情況和測(cè)試技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。第一章信號(hào)分析基礎(chǔ)（8學(xué)時(shí)）包括信號(hào)的分類，信號(hào)波形分析、頻譜分析、相關(guān)分析原理與應(yīng)用。信號(hào)分類方法時(shí)域波形分析信號(hào)相關(guān)分析與幅值域分析信號(hào)頻域分析第二章傳感器測(cè)量原理（8學(xué)時(shí)）介紹電阻式傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、壓電式傳感器、磁電式傳感器、光學(xué)傳感器、熱電式傳感器、化學(xué)傳感器、生物傳感器等常用傳感器的工作原理和應(yīng)用。2.1傳感器基本原理2.2電阻式傳感器2.3電感式傳感器2.4電容式傳感器2.5壓電式傳感器2.6磁電式傳感器2.7光學(xué)傳感器2.8熱電式傳感器2.9其它傳感器第三章測(cè)試系統(tǒng)特性（4學(xué)時(shí)）介紹測(cè)試系統(tǒng)基本組成，測(cè)試系統(tǒng)的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性，不失真測(cè)量的條件。測(cè)試系統(tǒng)特性的評(píng)定方法。3.1靜態(tài)測(cè)量特性3.2動(dòng)態(tài)測(cè)量特性及描述方法3.3典型一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)3.4系統(tǒng)不失真測(cè)試條件第四章計(jì)算機(jī)化測(cè)試系統(tǒng)（10學(xué)時(shí)）包括傳感器信號(hào)的放大、濾波、調(diào)制與解調(diào)，等信號(hào)調(diào)理方法、A/D、D/A轉(zhuǎn)換過(guò)程和采樣定理，常用的數(shù)字信號(hào)處理算法，計(jì)算機(jī)虛擬儀器技術(shù)。4.1信號(hào)調(diào)理技術(shù)4.2數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)4.3虛擬儀器技術(shù)（3）各章節(jié)的課后思考題（作業(yè)）及討論要求思考題（課后作業(yè)）：第1章思考題：1、信號(hào)有哪些分類方法？2、信號(hào)波形分析、統(tǒng)計(jì)分析和幅值域分析的方法和意義。3、相關(guān)分析的含義，相關(guān)系數(shù)的計(jì)算方法、意義及其應(yīng)用。4、傅立葉變換的物理意義和性質(zhì)，周期信號(hào)和非周期信號(hào)的頻譜特征。5、δ函數(shù)等常見(jiàn)信號(hào)的特性。第2章思考題：1、有哪幾種電阻傳感器？其測(cè)量原理與應(yīng)用范圍。2、電容傳感器的測(cè)量原理是什么？為什么電容傳感器適合于小量程測(cè)量？3、有哪些溫度測(cè)量方法？其傳感器的測(cè)量原理是什么？4、常見(jiàn)磁電、壓電和磁敏傳感器的測(cè)量原理是什么？5、電橋測(cè)量的基本原理和計(jì)算。第3章思考題：1、反應(yīng)測(cè)試系統(tǒng)靜態(tài)特性的指標(biāo)有哪些？2、如何描述測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性？3、系統(tǒng)傳統(tǒng)函數(shù)與頻率響應(yīng)函數(shù)的差別是什么？4、典型一階系統(tǒng)的系統(tǒng)特性及其描述。5、系統(tǒng)的不失真測(cè)試條件是什么？6、一階系統(tǒng)如何滿足系統(tǒng)的不失真測(cè)試條件？7、系統(tǒng)串聯(lián)和并聯(lián)特性。8、線性系統(tǒng)的性質(zhì)是什么？第4章思考題：1、常見(jiàn)的放大電路有哪些？各有什么特點(diǎn)？2、信號(hào)調(diào)制的作用是什么？有哪些調(diào)制方法？3、幅度調(diào)制的原理和方法是什么？4、信號(hào)濾波器的有哪幾種？5、為什么理想濾波器不可能實(shí)現(xiàn)？6、RC濾波器的濾波原理是什么？7、信號(hào)的數(shù)字化需要經(jīng)歷那幾個(gè)過(guò)程？8、A/D轉(zhuǎn)換的原理及技術(shù)指標(biāo)。9、典型D/A轉(zhuǎn)換器的原理及特征是什么？10、采樣定理是什么？11、能量泄露是什么造成的？為什么？12、柵欄效應(yīng)的原因是什么？13、加窗能起到什么作用？14、DFT的基本原理是什么？15、FFT為什么能大幅度提高DFT的計(jì)算速度？16、虛擬儀器的構(gòu)成和特點(diǎn)是什