高綱1839

江蘇省高等教育自學考試大綱

28440   測試技術(shù)

南京理工大學編（2020年）

江蘇省高等教育自學考試委員會辦公室

Ⅰ  課程性質(zhì)與課程目標

一、課程性質(zhì)和特點

《測試技術(shù)》課程是江蘇省高等教育自學考試機電一體化工程專業(yè)的必修課，是為培養(yǎng)自學應(yīng)考者了解和掌握現(xiàn)代測試和傳感器技術(shù)的基本知識、理論和應(yīng)用而設(shè)置的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。測試技術(shù)是利用傳感器將機電一體化系統(tǒng)的被測物理量轉(zhuǎn)換為與之相對應(yīng)的容易檢測、傳輸和處理的信號，并通過計算機處理從而得知被測系統(tǒng)狀態(tài)的一門綜合性技術(shù)，也是機電一體化系統(tǒng)設(shè)計和應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一。

社會的發(fā)展是基于人類客觀世界的不斷認識，測試則是人類認識客觀世界的主要方法，是進行各種科學實驗研究和生產(chǎn)過程參數(shù)檢測等必不可少的手段，是實驗應(yīng)用科學的一部分。通過測試，可以揭示事物的內(nèi)在聯(lián)系和發(fā)展規(guī)律，并利用和改造客觀世界，從而推動科學技術(shù)的進步和發(fā)展。著名科學家錢學森曾經(jīng)指出：“信息技術(shù)包括測試技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)。測試技術(shù)對信息進行采集和處理，是信息技術(shù)的源頭，是關(guān)鍵中的關(guān)鍵?！?/p>

本課程的特點是綜合性、應(yīng)用性和實踐性較強。通過本課程的學習，使考生了解機電一體化系統(tǒng)中常用傳感器的基本工作原理以及對獲取的信號進行加工、處理、記錄顯示和分析的過程，掌握常見物理量的測量方法，為測試技術(shù)在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用打下堅實的基礎(chǔ)。

二、課程目標

通過本課程的學習，要求考生應(yīng)具有以下的理論知識和技能：

1．了解信號時域和頻域的描述方法，建立明確的信號頻譜結(jié)構(gòu)的概念；了解頻譜分析和相關(guān)分析的基本原理和方法，掌握數(shù)字信號分析中的一些基本概念。

2．掌握測試裝置基本特性的評價方法和不失真測試條件，并能正確地運用于測試裝置的分析和選擇；了解一階、二階線性系統(tǒng)動態(tài)特性及其測定方法。

3．掌握常用傳感器、信號變換及調(diào)理電路的工作原理和性能，并能根據(jù)測試要求進行較合理地選用。

4．對動態(tài)測試的基本問題有一個比較完整的概念，并能初步運用于機械工程中某些參量的測量。

5．通過完成本課程安排的實驗，培養(yǎng)實踐技能，掌握測試技術(shù)的基本應(yīng)用方法，加深對本課程知識和概念的理解。

在自學過程中，要求考生在通讀教材，理解和掌握所學基本原理知識及基本方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合習題與思考題的練習，提高分析問題和解決問題的能力。

三、與相關(guān)課程的聯(lián)系與區(qū)別

學習本課程前，考生應(yīng)具備的知識基礎(chǔ)有：電工、電子學、力學、工程數(shù)學和控制工程基礎(chǔ)等基礎(chǔ)知識，以便使考生順利地理解和掌握測試技術(shù)的基本知識。在自學中要注意本課程與《互換性與測量技術(shù)》、《現(xiàn)代測試技術(shù)》、《信號分析與處理》等課程的區(qū)別。

本課程為考生學習“機電一體化技術(shù)基礎(chǔ)”課程打下基礎(chǔ)。

四、課程的重點和難點

本課程的重點為測試裝置的基本特性和傳感器及其應(yīng)用等；次重點為信號及其描述、信號調(diào)理和信號初步處理等；一般知識點為測量儀器與數(shù)字接口、智能儀器與虛擬儀器、常用物理量測量方法等。其中信號及其描述、信號變換及調(diào)理為難點。

考生要注意把握重點和次重點知識點內(nèi)容，用考核目標和各章的考核要求檢驗學習的效果，也要了解一般內(nèi)容的知識點。

Ⅱ  考核目標

本課程自學考試大綱在考核目標中，按照識記、領(lǐng)會、簡單應(yīng)用和綜合應(yīng)用四個層次規(guī)定其應(yīng)達到的能力層次要求。四個能力層次是遞升的關(guān)系，后者必須建立在前者的基礎(chǔ)上。各能力層次的含義是：

識記（Ⅰ）：要求考生能夠識別和記憶本大綱中規(guī)定的有關(guān)知識點的主要內(nèi)容（如定義、定理、表達式、公式、原理、重要結(jié)論、方法及特征、特點等），并能夠根據(jù)考核的不同要求，做正確的表述、選擇和判斷。

領(lǐng)會（Ⅱ）：要求考生能夠領(lǐng)悟和理解本大綱中規(guī)定的有關(guān)知識點的內(nèi)涵及外延，理解物理概念的確切含義，理解和熟悉內(nèi)容要點及相關(guān)知識點之間的區(qū)別和聯(lián)系，并能根據(jù)考核的不同要求對有關(guān)問題進行邏輯推理和論證，做出正確的解釋、敘述和說明。

簡單應(yīng)用（Ⅲ）：要求考生能夠運用本大綱中規(guī)定的少量知識點，利用簡單的數(shù)學方法分析和邏輯推理及論證，得出正確的結(jié)論，并能把推理過程正確地表達出來，分析和解決簡單的應(yīng)用問題，如簡單的計算，設(shè)計簡單實驗系統(tǒng)，并能繪制出測試系統(tǒng)框圖，分析和說明系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的功能。

綜合應(yīng)用（Ⅳ）：要求考生能夠運用本大綱中規(guī)定的多個知識點，面對較復雜的測試系統(tǒng)，建立合理的物理模型，分析和解決一般應(yīng)用問題，如較復雜的計算，根據(jù)實驗要求，設(shè)計較復雜的測試系統(tǒng)，繪制出測試系統(tǒng)框圖，分析和說明系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的功能。

Ⅲ  課程內(nèi)容與考核要求

第1章  緒論

一、學習目的與要求

通過本章的學習，了解測試技術(shù)的基本概念、發(fā)展動向和測量的基礎(chǔ)知識。明確學習內(nèi)容和目的，以及本課程的性質(zhì)和任務(wù)。

二、課程內(nèi)容

第一節(jié)  測試技術(shù)概況

    1．測試和測量系統(tǒng)

    2．測試技術(shù)的發(fā)展概況

    3．課程的主要環(huán)節(jié)和本書概要

第二節(jié)  測量的基礎(chǔ)知識

    1．測量、計量、測試

    2．測量方法

    3．測量裝置

    4．測量誤差

    5．測量精度和不確定度

    6．測量器具的誤差

    7．測量結(jié)果的表達方式

習題

三、考核知識點與考核要求

1. 測試技術(shù)概況

識記：測試技術(shù)的基本概念；

靜態(tài)測量和動態(tài)測量的定義。

領(lǐng)會：測量系統(tǒng)的一般構(gòu)成。

2. 測量的基礎(chǔ)知識

識記：測量、計量、測試定義和關(guān)系；

常用測量方法定義；

測量裝置的常用術(shù)語；

測量精度和不確定度定義；

測量器具的誤差。

領(lǐng)會：基準和標準的相互關(guān)系；

測量誤差定義、分類和表示方法。

四、本章重點、難點

測量、計量、測試定義和關(guān)系；

測量誤差定義、分類和表示方法。

第2章  信號及其描述

一、學習目的與要求

通過本章的學習，了解信號的分類與描述，了解周期信號與離散頻譜，了解瞬變非周期信號與連續(xù)頻譜；了解隨機信號。

二、課程內(nèi)容

第一節(jié)  信號的分類與描述

1．信號的分類

    2．信號的時域描述和頻域描述

第二節(jié)  周期信號與離散頻譜

    1．傅里葉級數(shù)的三角函數(shù)展開式

    2．傅里葉級數(shù)的復指數(shù)函數(shù)展開式

    3．周期信號的強度表述

第三節(jié)  瞬變非周期信號與連續(xù)頻譜

    1．傅里葉變換

    2．傅里葉變換的主要性質(zhì)

    3．幾種典型信號的頻譜

第四節(jié)  隨機信號

    1．隨機信號的主要特征參數(shù)

    2．樣本參數(shù)、參數(shù)估計和統(tǒng)計采樣誤差

習題

三、考核知識點與考核要求

1. 信號的分類與描述

識記：信號的分類；

確定性信號和隨機信號的概念；

周期信號和非周期信號的概念；

連續(xù)信號和離散信號的概念；

能量信號與功率信號的概念。

領(lǐng)會：信號的時域描述概念；

信號的頻域描述概念。

2. 周期信號

領(lǐng)會：傅里葉級數(shù)；

常見周期信號的時域表達式及波形；

常見周期信號的幅頻譜和相頻譜；

周期信號頻譜的特點；

周期信號的強度表述的概念。

簡單應(yīng)用：利用傅里葉級數(shù)求正弦、余弦、方波、三角波、鋸齒波的頻譜，畫出頻譜圖。

3. 瞬變非周期信號

識記：傅里葉變換；

傅里葉變換的主要性質(zhì)。

領(lǐng)會：幾種典型信號的頻譜。

簡單應(yīng)用：利用傅里葉變換求矩形窗函數(shù)、被截取后的正弦和余弦、單位脈沖函數(shù)的頻譜。

    4．隨機信號

識記：平穩(wěn)隨機過程；

非平穩(wěn)隨機過程；

領(lǐng)會：信號的均值、方差、均方差的概念及三者之間的關(guān)系；

      信號概率密度函數(shù)的定義；

樣本參數(shù)、參數(shù)估計和統(tǒng)計采樣誤差。

簡單應(yīng)用：信號的均值、方差、均方差的計算。

四、本章重點、難點

重點：信號的分類；

信號的時域描述概念；

信號的頻域描述概念；

常見周期信號的時域表達式及波形；

常見周期信號的幅頻譜和相頻譜；

周期信號頻譜的特點；

矩形窗函數(shù)的頻譜；

信號的均值、方差、均方差的概念及三者之間的關(guān)系；

信號概率密度函數(shù)的定義；

樣本參數(shù)、參數(shù)估計和統(tǒng)計采樣誤差。

難點：方波、三角波的頻譜計算，畫出頻譜圖；

矩形窗函數(shù)的頻譜計算，畫出頻譜圖。

第3章  測試裝置的基本特性

一、學習目的與要求

通過本章的學習，掌握測試裝置基本特征的評價指標，掌握測試裝置的靜態(tài)、動態(tài)特性，以及了解不失真測試條件。本章是本課程的重點，是理解、掌握和學好本課程的基礎(chǔ)。

二、課程內(nèi)容

第一節(jié)  概述

1．測試裝置的靜態(tài)特性

    2．標準和標準傳遞

    3．測量裝置的動態(tài)特性

    4．測量裝置的負載特性

    5．測量裝置的抗干擾特性

第二節(jié)  測試裝置的靜態(tài)特性

    1．線性度

    2．靈敏度

    3．回程誤差

    4．分辨力

    5．漂移

第三節(jié)  測試裝置的動態(tài)特性

    1．傳遞函數(shù)

    2．頻率響應(yīng)函數(shù)

    3．脈沖響應(yīng)函數(shù)

    4．一階、二階系統(tǒng)的特性

第四節(jié)  測試裝置對任意輸入的響應(yīng)

    1．系統(tǒng)對任意輸入的響應(yīng)

    2．系統(tǒng)對單位階躍輸入的響應(yīng)

第五節(jié)  實現(xiàn)不失真測量的條件

第六節(jié)  測量裝置動態(tài)特性的測量

    1．頻率響應(yīng)法

    2．階躍響應(yīng)法

第七節(jié)  負載效應(yīng)                                注明：不作考核要求

第八節(jié)  測量裝置的抗干擾性                      注明：不作考核要求

習題

三、考核知識點與考核要求

1. 概述

識記：測量裝置的靜態(tài)特性的定義；

測量裝置的動態(tài)態(tài)特性的定義。

領(lǐng)會：測量裝置靜態(tài)標定過程。

2. 測量裝置的靜態(tài)特性

識記：測試系統(tǒng)靜態(tài)特性的主要定量指標。

3. 測量裝置的動態(tài)特性

識記：系統(tǒng)幅頻特性的概念；

系統(tǒng)相頻特性的概念；

系統(tǒng)頻率特性的概念；

一階、二階測試系統(tǒng)頻率特性的表達式。

領(lǐng)會：表述系統(tǒng)傳遞函數(shù)的主要特點；

脈沖響應(yīng)函數(shù)的概念；

動態(tài)特性參數(shù)的測定；

不失真測量條件。

簡單應(yīng)用：一階、二階系統(tǒng)頻率特性的計算。

四、本章重點、難點

重點：測量裝置靜、動態(tài)特性的定義；

測量裝置靜態(tài)特性的主要定量指標；

系統(tǒng)傳遞函數(shù)的定義；

系統(tǒng)頻率特性的概念；

系統(tǒng)傳遞函數(shù)的主要特點；

實現(xiàn)不失真測量的條件；

一階、二階系統(tǒng)頻率特性的表達式；

動態(tài)特性參數(shù)：系統(tǒng)無阻尼固有頻率、系統(tǒng)阻尼率。

次重點：理想測試系統(tǒng)的特性；

系統(tǒng)幅頻特性的概念；

系統(tǒng)相頻特性的概念。

難點：測試系統(tǒng)靜態(tài)特性的主要定量指標；

系統(tǒng)傳遞函數(shù)的定義；

系統(tǒng)頻率特性的概念；

動態(tài)特性參數(shù)：系統(tǒng)無阻尼固有頻率、系統(tǒng)阻尼率；

系統(tǒng)幅頻特性的概念；

系統(tǒng)相頻特性的概念；

實現(xiàn)不失真測量的條件；

一階、二階測試系統(tǒng)頻率特性的計算。

第4章  常用傳感器與敏感元件

一、學習目的與要求

通過本章的學習，了解各種常用傳感器的分類、結(jié)構(gòu)、靜動態(tài)特性、測量范圍、使用條件等，掌握常用傳感器的工作原理及其應(yīng)用。

二、課程內(nèi)容

第一節(jié)  常用傳感器分類

第二節(jié)  機械式傳感器及其儀器

第三節(jié)  電阻式、電容式與電感式傳感器

    1．電阻式傳感器的工作原理和分類

    2．電容式傳感器的變換原理和測量電路

    3．電感式傳感器的工作原理和分類

第四節(jié)  磁電式、壓電式與熱電式傳感器

    1．磁電式傳感器

    2．壓電式傳感器

    3．熱電式傳感器

第五節(jié)  光電傳感器

    1．光電測量原理

    2．光電元件

    3．光電傳感器的應(yīng)用

第六節(jié)  光纖傳感器

    1．分類

    2．光纖導光原理

    3．光纖傳感器的應(yīng)用

    4. 光纖傳感器的特點

第七節(jié)  半導體傳感器

    1．磁敏傳感器

    2．熱敏傳感器

    3．氣敏傳感器

    4．濕敏傳感器

    5．固態(tài)圖像傳感器

    6．集成傳感器

第八節(jié)  紅外測試系統(tǒng)

    1．紅外輻射

    2．紅外探測器

    3．紅外測試應(yīng)用

第九節(jié)  激光測試傳感器

    1．激光干涉式測量儀器

    2．激光全息測量儀器

第十節(jié)  傳感器的選用原則

習題

三、考核知識點與考核要求

1. 傳感器的分類

識記：傳感器的定義。

領(lǐng)會：表述傳感器的分類方法。

2. 機械式傳感器及其儀器

領(lǐng)會：機械式傳感器的工作原理。

3. 電阻式、電容式與電感式傳感器

識記：電阻式傳感器的定義；

電阻式傳感器的種類；

電容式傳感器的定義；

電容式傳感器的種類；

電容式傳感器的測量電路；

電感式傳感器的定義；

電感式傳感器的種類。

領(lǐng)會：電阻傳感器的工作原理；

電容式傳感器的工作原理；

電感式傳感器的工作原理。

簡單應(yīng)用：電阻式應(yīng)變式傳感器的靈敏度計算；

電容傳感器的靈敏度和輸出特性的計算；

電感式傳感器的靈敏度和輸出特性的計算。

4. 磁電式、壓電式與熱電式傳感器

識記：磁電式傳感器的定義；

磁電式傳感器的種類；

壓電式傳感器的工作原理；

壓電效應(yīng)；

壓電傳感器等效電路和測量電路；

熱電式傳感器的定義；

熱電偶；

熱電阻傳感器。

領(lǐng)會：磁電式傳感器的工作原理；

磁電式傳感器的結(jié)構(gòu)、輸出特性及靈敏度；

壓電式傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理；

熱電偶的工作原理及特點；

熱電阻傳感器的分類。

簡單應(yīng)用：壓電傳感器等效電路和測量電路。

5. 光電傳感器

識記：光電效應(yīng)；

外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)；

光電元件分類及特性。

領(lǐng)會：外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)；

光電元件分類及特性。

簡單應(yīng)用：光電傳感器應(yīng)用實例。。

6. 光纖傳感器

識記：光纖傳感器分類；

光纖導光原理。

領(lǐng)會：光纖傳感器的應(yīng)用；

光纖傳感器的特點。

7. 半導體傳感器

識記：半導體傳感器特點；

磁敏傳感器分類；

霍爾效應(yīng)；

熱敏傳感器的組成和特性；

氣敏傳感器的工作原理；

濕敏傳感器的工作原理；

固態(tài)圖像傳感器的特點及用途。

領(lǐng)會：霍爾元件及霍爾效應(yīng)原理；

磁阻元件的工作原理；

熱敏傳感器的特點；

集成傳感器的特點。

8. 紅外測試系統(tǒng)

識記：紅外檢測的理論基礎(chǔ)；

      紅外探測器的分類。

領(lǐng)會：紅外測試應(yīng)用。

9. 激光測試傳感器

識記：激光全息原理；

激光全息成像的特點。

領(lǐng)會：激光干涉式測量儀器原理。

10. 傳感器的選用原則

綜合應(yīng)用：合理選用傳感器的注意事項。

四、本章重點、難點

重點：傳感器的定義；

傳感器的組成；

電阻式、電容式與電感式傳感器；

        磁電式、壓電式與熱電式傳感器；

        光電傳感器；

        光纖傳感器；

        半導體傳感器；

        紅外測試系統(tǒng)；

        激光測試傳感器。

        難點：常用傳感器分類；

電容傳感器的工作原理及應(yīng)用；

電容傳感器的靈敏度和輸出特性的計算；

壓電傳感器等效電路和測量電路；

壓電效應(yīng)；

光電效應(yīng)；

光纖導光原理；

半導體傳感器工作原理；

紅外測試系統(tǒng)的工作原理；

激光測試傳感器的工作原理；

傳感器的選用原則。

第5章  信號的調(diào)理與記錄

一、學習目的與要求

通過本章的學習，了解各種信號中間轉(zhuǎn)換裝置的類型、結(jié)構(gòu)及組成，掌握電橋、調(diào)制與解調(diào)、濾波、信號放大器和測試信號的顯示與記錄。

二、課程內(nèi)容

第一節(jié)  電橋

1．直流電橋

    2．交流電橋

    3．帶感應(yīng)耦合臂的電橋

第二節(jié)  調(diào)制與解調(diào)

    1．幅值調(diào)制與解調(diào)

    2．頻率調(diào)制與解調(diào)

第三節(jié)  濾波器

    1．濾波器的分類

    2．濾波器性能分析

    3．實際濾波電路

    4.帶通濾波器在信號頻率分析中的作用         注明：不作考核要求

第四節(jié)  信號的放大

    1．基本放大電路

    2．儀器放大器

    3．可編程增益放大器

第五節(jié)  測試信號的顯示與記錄

    1．信號的顯示

    2．信號的記錄

習題

三、考核知識點與考核要求

1. 電橋

識記：電橋的定義；

電橋的分類；

直流電橋的基本結(jié)構(gòu)與分類；

領(lǐng)會：交、直流電橋的工作原理；

直流電橋的平衡條件；

直流電橋的特點；

交流電橋的種類與平衡條件；

帶耦合臂電橋的分類及特點。

簡單應(yīng)用：直流電橋的輸出電壓及靈敏度的計算；

電容電橋和電感電橋的平衡條件及計算。

2. 調(diào)制與解調(diào)

識記：調(diào)制與解調(diào)的概念。

領(lǐng)會：幅值調(diào)制的原理；

調(diào)幅信號的頻域分析；

調(diào)幅信號的解調(diào)方法；

頻率調(diào)制的基本概念；

頻率調(diào)制方法；

調(diào)頻信號的解調(diào)。

3. 濾波器

識記：濾波器的概念；

濾波器的分類。

領(lǐng)會：理想濾波器的幅頻和相頻特性；

實際濾波器的截止頻率、帶寬、波紋幅度、品質(zhì)因數(shù)、倍頻程選擇和濾波器因數(shù)；

無源一階RC低通、高通、帶通濾波器的電路圖及幅頻、相頻特性圖；

有源一階低通、高通、帶通濾波器的電路圖。

簡單應(yīng)用：無源一階低通、高通、帶通濾波器的截止頻率、帶寬的計算。

4． 信號的放大

識記：基本放大電路種類。

5． 測試信號的顯示與記錄

識記：信號顯示與記錄的目的；

常用顯示儀器的分類；

傳統(tǒng)信號記錄儀器的分類。

領(lǐng)會：新型數(shù)據(jù)采集與記錄儀器。

四、本章重點、難點

重點：電橋的分類；

交、直流電橋的平衡條件；

直流電橋的輸出電壓及靈敏度的計算；

調(diào)制與解調(diào)的概念；

實際濾波器的截止頻率、帶寬、品質(zhì)因數(shù)

無源一階低通、高通、帶通濾波器的截止頻率、帶寬的計算。

難點：交、直流電橋的工作原理；

直流電橋的輸出電壓及靈敏度的計算；

電容電橋和電感電橋的平衡條件及計算；

調(diào)制與解調(diào)的概念；

無源一階低通、高通、帶通濾波器的截止頻率、帶寬的計算。

第6章  信號處理初步

一、學習目的與要求

通過本章的學習，了解數(shù)字信號處理的基本步驟，了解頻譜分析的基本原理和方法，建立明確的信號頻譜結(jié)構(gòu)的概念；了解相關(guān)分析、功率譜分析和現(xiàn)代信號分析的基本概念和方法。

二、課程內(nèi)容

第一節(jié)  數(shù)字信號處理的基本步驟

第二節(jié)  離散信號及其頻譜分析

    1．概述

    2．時域采樣、混疊和采樣定理

    3．量化和量化誤差

    4．截斷、泄露和窗函數(shù)

    5．頻域采樣、時域周期延拓和柵欄效應(yīng)

    6．頻率分辨率、整周期截斷

第三節(jié)  相關(guān)分析及其應(yīng)用

    1．兩個隨機變量的相關(guān)系數(shù)

    2．信號的自相關(guān)函數(shù)

    3．信號的互相關(guān)函數(shù)

    4．相關(guān)函數(shù)估計

第四節(jié)  功率譜分析及其應(yīng)用

    1．自功率譜密度函數(shù)

    2．互譜密度函數(shù)

第五節(jié)  現(xiàn)代信號分析方法簡介                    注明：不作考核要求

習題

三、考核知識點與考核要求

1. 數(shù)字信號處理的基本步驟

領(lǐng)會：數(shù)字信號處理的基本步驟。

2. 離散信號及其頻譜分析

識記：采樣和截斷；

采樣定理；

量化和量化誤差。

領(lǐng)會：混疊現(xiàn)象及其避免方法。

3. 相關(guān)分析及其應(yīng)用

領(lǐng)會：信號的自相關(guān)函數(shù)及性質(zhì)；

信號的互相關(guān)函數(shù)及性質(zhì)。

簡單應(yīng)用：自相關(guān)函數(shù)及互相關(guān)函數(shù)的計算與應(yīng)用；

4. 功率譜分析及其應(yīng)用

領(lǐng)會：自功率譜密度函數(shù)定義及其物理意義；

互譜密度函數(shù)。

簡單應(yīng)用：功率譜函數(shù)的計算與應(yīng)用。

四、本章重點、難點

重點：數(shù)字信號處理的基本步驟；

采樣和截斷；

采樣定理；

量化和量化誤差

常見周期信號頻譜的特點；

混疊現(xiàn)象及其避免方法；

信號的自相關(guān)函數(shù)及性質(zhì)；

信號的互相關(guān)函數(shù)及性質(zhì)；

自功率譜密度函數(shù)定義及其物理意義；

互譜密度函數(shù)的定義。

難點：自相關(guān)函數(shù)及互相關(guān)函數(shù)的計算與應(yīng)用。

第7章  測量儀器與數(shù)字接口

一、學習目的與要求

通過本章的學習，了解現(xiàn)代測試系統(tǒng)的概念和特點，了解測試總線與接口技術(shù)，了解虛擬儀器的特點、組成及應(yīng)用。

二、課程內(nèi)容

第一節(jié)  概述

第二節(jié)  測試信號采集的基本原理與裝置

    1．信號采集的意義和任務(wù)

    2．信號采集系統(tǒng)的組成原理

    3．信號采集系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)的分類

第三節(jié)  插卡式測試系統(tǒng)

第四節(jié)  儀器前端及控制

    1．儀器控制的概念

    2．儀器控制總線

    3．儀器控制軟件

第五節(jié)  測量系統(tǒng)的數(shù)字接口

習題

三、考核知識點與考核要求

1. 概述

識記：基于計算機的測量儀器的發(fā)展階段。

2. 測試信號采集的基本原理與裝置

識記：信號采集的任務(wù)；

信號的采集過程；

信號采集系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)的分類。

3. 插卡式測試系統(tǒng)

領(lǐng)會：插卡式測試系統(tǒng)發(fā)展。

4. 儀器前端及控制

識記：儀器控制的概念。

5. 測量系統(tǒng)的數(shù)字接口

識記：儀器控制的總線類型。

四、本章重點、難點

第8章  智能儀器與虛擬儀器

一、學習目的與要求

通過本章的學習，了解現(xiàn)代測試系統(tǒng)的概念和特點，了解測試總線與接口技術(shù)，了解虛擬儀器的特點、組成及應(yīng)用。

二、課程內(nèi)容

第一節(jié)  概述

第二節(jié)  智能儀器簡介

    1．基本概念

    2．基本類型

    3．特點

第三節(jié)  虛擬儀器與軟件

    1．虛擬儀器的特點

    2．虛擬儀器的構(gòu)成方法

    3．LabVIEW虛擬儀器軟件簡介及應(yīng)用舉例

習題

三、考核知識點與考核要求

1. 概述

識記：儀器儀表的發(fā)展。

2. 智能儀器簡介

識記：智能儀器的分類；

智能儀器的基本結(jié)構(gòu)；

智能儀器的特點。

3. 虛擬儀器與軟件

領(lǐng)會：虛擬儀器的特點；

虛擬儀器的構(gòu)成方法。

四、本章重點、難點

第9章  位移測量

一、學習目的與要求

通過本章的學習，了解位移測量相關(guān)技術(shù)。

二、課程內(nèi)容

第一節(jié)  概述

第二節(jié)  常用的位移傳感器

第三節(jié)  位移測量的應(yīng)用

習題

三、考核知識點與考核要求

1. 概述

識記：常用位移傳感器及其特點。

2. 常用的位移傳感器

領(lǐng)會：滑線電阻式位移傳感器原理

應(yīng)變片式位移傳感器的測量原理；

差動變壓器式位移傳感器的工作原理；

光電脈沖式位移傳感器的組成。

簡單應(yīng)用：常用位移傳感器計算。

3. 位移測量的應(yīng)用

領(lǐng)會：物位測量的兩種方法。

四、本章重點、難點

重點：常用位移傳感器計算。

第10章  振動測試

一、學習目的與要求

通過本章的學習，了解機械振動測量相關(guān)技術(shù)。

二、課程內(nèi)容

第一節(jié)  概述

第二節(jié)  慣性式傳感器的力學模型

第三節(jié)  振動測量傳感器

第四節(jié)  振動測量系統(tǒng)及其標定

第五節(jié)  激振試驗設(shè)備及振動信號簡介             注明：不作考核要求

習題

三、考核知識點與考核要求

1. 概述

識記：機械振動測試分類。

2. 慣性式傳感器的力學模型

識記：慣性式測振傳感器的力學模型與特性。

3. 振動測量傳感器

識記：常用振動測量儀器工作原理。

4. 振動測量系統(tǒng)及其標定

識記：振動測量系統(tǒng)的組成。

四、本章重點、難點

第11章  聲學測量

一、學習目的與要求

通過本章的學習，了解聲學測量相關(guān)技術(shù)。

二、課程內(nèi)容

第一節(jié)  概述

第二節(jié)  聲測量傳感器與儀器

第三節(jié)  聲發(fā)射測量傳感器與儀器

習題

三、考核知識點與考核要求

1. 概述

識記：工程聲學測量的有關(guān)概念。

2. 聲測量傳感器與儀器

識記：常用聲測量傳感器。

3. 聲發(fā)射測量傳感器與儀器

識記：聲發(fā)射特點。

四、本章重點、難點

第12章  應(yīng)變、力與扭矩測量

一、學習目的與要求

通過本章的學習，了解應(yīng)變、力和扭矩的測量方法。

二、課程內(nèi)容

第一節(jié)  應(yīng)變與應(yīng)力的測量

    1．應(yīng)變的測量

    2．應(yīng)力的測量

    3．影響測量的因素及其消除方法

第二節(jié)  力的測量

    1．幾種常用力傳感器的介紹

    2．空間力系測量裝置

    3．動態(tài)測力裝置的使用特點

    4．測力傳感器的標定

第三節(jié)  扭矩的測量

    1．應(yīng)變式扭矩傳感器的工作原理

    2．應(yīng)變片式扭矩傳感器

    3．信號傳輸

    4．其他類型的扭矩傳感器

    5．國內(nèi)外扭矩傳感器介紹

習題

三、考核知識點與考核要求

1. 應(yīng)變與應(yīng)力的測量

識記：應(yīng)變測量原理；

應(yīng)變片的布置與接橋方法；

應(yīng)力測量原理。

領(lǐng)會：影響應(yīng)力測量的因素及其消除方法

簡單應(yīng)用：應(yīng)力計算。

2. 力的測量

識記：幾種常用力傳感器。

領(lǐng)會：測力傳感器的標定。

3. 扭矩的測量

領(lǐng)會：應(yīng)變式扭矩傳感器的工作原理。

四、本章重點、難點

重點：應(yīng)變測量原理；

      應(yīng)力測量原理；

      影響應(yīng)力測量的因素及其消除方法；

      應(yīng)力計算。

第13章  流體參量測量

一、學習目的與要求

通過本章的學習，了解壓力和流量等流體參量的測量方法。

二、課程內(nèi)容

第一節(jié)  壓力的測量

    1．彈性式壓力敏感元件

    2．常用壓力傳感器

    3．壓力測量裝置的校準

    4．動態(tài)壓力測量的管道效應(yīng)

第二節(jié)  流量的測量

    1．常用的流量計

    2．流量計的校準

三、考核知識點與考核要求

1. 壓力的測量

識記：壓力的分類。

領(lǐng)會：常用的壓力傳感器。

2. 流量的測量

領(lǐng)會：常用的流量計。

四、本章重點、難點

Ⅳ、實驗環(huán)節(jié)

《測試技術(shù)》是一門綜合性、實踐性很強的課程，強調(diào)在工程技術(shù)中的應(yīng)用。因此，在自學過程中必須作一定數(shù)量的基本實驗，才能掌握課程的基本內(nèi)容，培養(yǎng)考生分析問題和解決問題的能力?？忌紤?yīng)高度重視實驗環(huán)節(jié)。

一、 類型：課程實驗

二、 目的和要求

1．目的

① 通過常用參量型傳感器（電阻式、電容式或電感式）性能測試實驗，掌握電阻式、電容式或電感式傳感器工作原理和輸出特性。

② 通過濾波器特性測試實驗，了解無源和有源濾波器的類型、工作原理；掌握濾波器特性及其測試方法。

③ 通過壓電傳感器靜力測試實驗，掌握壓電傳感器的靜態(tài)標定方法，以及壓電傳感器特性指標的計算。

④ 通過溫度傳感器校準實驗，掌握溫度傳感器的使用方法和校準方法。

⑤ 通過懸臂梁的振動測試實驗，了解其固有頻率、阻尼率的測試方法，了解非接觸式和接觸式測振傳感器的特點，了解系統(tǒng)的基本組成和傳感器的選擇。

⑥ 通過切削力測量實驗，了解八角環(huán)車削測力儀的結(jié)構(gòu)及工作原理。

2．要求

根據(jù)《測試技術(shù)》課程的教學要求，考生應(yīng)完成4個基本實驗（實驗1、2必做，根據(jù)情況在3、4中選做一個，5、6、7中選做一個）。

考生須到主考學?；蚱渌骺紝W校指定的場所進行實驗。實驗前必須熟讀實驗指導書，了解實驗裝置的原理和操作步驟。實驗時必須按照指導書的內(nèi)容和指導教師的指示進行。實驗通過后，必須寫出實驗報告。實驗報告的內(nèi)容包括：實驗裝置描述、實驗方法、操作步驟、測量儀器、實驗結(jié)果、實驗現(xiàn)象觀察和分析。實驗報告經(jīng)指導教師檢查并簽字后有效，主考單位蓋章，可得1學分。

三、內(nèi)容

實驗1．常用參量型傳感器（電阻式、電容式或電感式）性能測試實驗。

實驗2．濾波器特性測試實驗。

實驗3．壓電傳感器靜力測試實驗。

實驗4．溫度傳感器校準實驗。

實驗5．懸臂梁的振動測試實驗。

實驗6．切削力測量實驗。

實驗7．虛擬儀器在測試技術(shù)中的應(yīng)用。

注：實驗3、4中任選一項，實驗5、6、7中任選一項。

四、與課程考試的關(guān)系

建議與課程自學過程同步進行，一般情況要求實驗安排在課程考試前進行。本課程的自學考試考核知識點不包含實驗內(nèi)容，自學考試也不考實驗?？荚囃ㄟ^，但未做實驗或?qū)嶒炍赐ㄟ^的考生不能取得本課程的成績。

Ⅴ  關(guān)于大綱的說明與考核實施要求

一、自學考試大綱的目的和作用（共性部分）

課程自學考試大綱是根據(jù)專業(yè)自學考試計劃的要求，結(jié)合自學考試的特點而確定。其目的是對個人自學、社會助學和課程考試命題進行指導和規(guī)定。

課程自學考試大綱明確了課程學習的內(nèi)容以及深廣度，規(guī)定了課程自學考試的范圍和標準。因此，它是編寫自學考試教材和輔導書的依據(jù)，是社會助學組織進行自學輔導的依據(jù)，是自學者學習教材、掌握課程內(nèi)容知識范圍和程度的依據(jù)，也是進行自學考試命題的依據(jù)。

二、課程自學考試大綱與教材的關(guān)系（共性部分）

課程自學考試大綱是進行學習和考核的依據(jù)，教材是學習掌握課程知識的基本內(nèi)容與范圍，教材的內(nèi)容是大綱所規(guī)定的課程知識和內(nèi)容的擴展與發(fā)揮。課程內(nèi)容在教材中可以體現(xiàn)一定的深度或難度，本大綱中對考核的要求是按照本專業(yè)的培養(yǎng)目標，以及對考生知識結(jié)構(gòu)要求和專業(yè)考試計劃來確定的，深度或難度較適當。

大綱與教材所體現(xiàn)的課程內(nèi)容應(yīng)基本一致；本大綱的課程內(nèi)容和考核知識點是與所選教材一致的。所選教材里的部分內(nèi)容，本大綱不作考核要求。（注：其中的內(nèi)容與大綱要求不一致的地方，以大綱規(guī)定為準。）

三、關(guān)于自學教材

1．自學教材：《機械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)》（第4版），現(xiàn)代機械工程系列精品教材，熊詩波主編，機械工業(yè)出版社，2018年。

2．參考教材：《傳感與檢測技術(shù)》，唐露新主編，科學技術(shù)出版社，2011，第二版

四、關(guān)于自學要求和自學方法的指導

本大綱的課程基本要求是依據(jù)專業(yè)考試計劃和專業(yè)培養(yǎng)目標而確定的。課程基本要求還明確了課程的基本內(nèi)容，以及對基本內(nèi)容掌握的程度?；疽笾械闹R點構(gòu)成了課程內(nèi)容的主體部分。因此，課程基本內(nèi)容掌握程度、課程考核知識點是高等教育自學考試考核的主要內(nèi)容。

為有效地指導個人自學和社會助學，本大綱已指明了課程的重點和難點，在章節(jié)的基本要求中一般也指明了章節(jié)內(nèi)容的重點和難點。

《測試技術(shù)》課程應(yīng)用面較寬，涉及到物理、數(shù)學及工程技術(shù)的許多方面?？忌谧詫W時往往會感到有一定困難，但自學能力的培養(yǎng)對獲取知識是非常必要的。在自學過程中應(yīng)注意以下幾點：

1．根據(jù)考核要求中的四個能力層次，在全面系統(tǒng)學習的基礎(chǔ)上掌握重點概念和重點問題，如測試系統(tǒng)的基本特性、傳感器及其應(yīng)用、信號變換及調(diào)理等，注意各章內(nèi)容之間的內(nèi)在聯(lián)系。

2．本課程的自學考試大綱是自學本課程的主要依據(jù)。在自學本課程前應(yīng)先通讀大綱，了解課程的要求，獲得課程完整的概貌。在開始自學某一章時，先閱讀大綱，了解該章的課程內(nèi)容，考核知識點和考核要求，在自學過程中就有的放矢。

3．閱讀教材時，要求吃透每個考核知識點。對基本概念要做到深刻理解，對基本原理要弄清弄懂，對基本方法要熟練掌握。

4．重視每章末的習題的作用，最好多做習題，可以幫助考生盡快地達到自考大綱的要求，并可以檢查學習掌握知識的程度。

5．本課程是一門實踐性較強的課程，考生在自學過程中必須注意理論聯(lián)系實際，按實驗的目的、要求和內(nèi)容認真做好實驗。建議實驗與課程自學過程同步進行。

6．考生在自學時要注意基本能力的培養(yǎng)，即系統(tǒng)分析和綜合的能力，分析問題和理解知識的能力，抓住重點闡述問題的能力，以及實驗能力等。

7．本課程建議5學分(包括實驗1學分)，社會助學課內(nèi)72 學時。成人在職業(yè)余自學大約需要180學時，建議自學和社會助學分配學時如下表：

五、對社會助學的要求

    1．社會助學指導教師應(yīng)熟悉本大綱所要求的內(nèi)容、考核知識點和考核要求，輔導內(nèi)容必須以本大綱為依據(jù)。切實作好對自學應(yīng)考者的輔導，防止自學中的各種偏向，把握社會助學的正確導向。

    2．注意自學考試的特點，命題將覆蓋各章，特別是本大綱規(guī)定的重點和次重點，不可隨意增刪和圈定重點以免導向失誤。本大綱課程內(nèi)容和考核知識點不作要求的內(nèi)容則不考。

    3．注意培養(yǎng)考生的自學能力和分析、設(shè)計及應(yīng)用的能力，努力引導自學應(yīng)考者將識記、領(lǐng)會與應(yīng)用聯(lián)系起來，把知識和理論轉(zhuǎn)化為能力。著重培養(yǎng)和提高自學應(yīng)考者的分析問題和解決問題的能力。

    4．建議課程學習和實驗同步進行。實驗可以在主考學校，也可在有條件的地方進行。在實驗中，指導教師對考生遇到的實際問題應(yīng)及時進行具體的幫助。

六、應(yīng)考指導

1. 如何學習

很好的計劃和組織是你學習成功的法寶。如果你正在接受培訓學習，一定要跟緊課程并完成作業(yè)。為了在考試中作出滿意的回答，你必須對所學課程內(nèi)容有很好的理解?？墒褂谩靶袆佑媱澅怼眮肀O(jiān)控你的學習進展。你閱讀課本時可以做讀書筆記。如有需要重點注意的內(nèi)容，可以用彩筆來標注。如：紅色代表重點；綠色代表還未理解需要深入研究的知識點；黃色代表可以運用在工作之中等。

2. 如何考試

卷面整潔非常重要。書寫工整，段落與間距合理，卷面賞心悅目有助于教師評分，教師只能為他能看懂的內(nèi)容打分。要抓住重點回答題目所問的問題，而不是回答你自己樂意回答的問題！避免答非所問。

3. 如何處理緊張情緒 

正確處理對失敗的懼怕，要正面思考。如果可能，請教已經(jīng)通過該科目考試的人?？记耙{(diào)整好心態(tài)，要對自己充滿自信，當然自信來自于對課程的把握和考前復習。進入考場后做深呼吸放松，這有助于使頭腦清醒，緩解緊張情緒。考試前合理膳食，保持旺盛精力，保持冷靜。

七、對考核內(nèi)容的說明

本課程要求考生學習和掌握的知識點內(nèi)容都作為考核的內(nèi)容。課程中各章的內(nèi)容均由若干知識點組成，在自學考試中成為考核知識點。因此，課程自學考試大綱中所規(guī)定的考試內(nèi)容是以分解為考核知識點的方式給出的。由于各知識點在課程中的地位、作用以及知識自身的特點不同，自學考試將對各知識點分別按三個或四個認知（或叫能力）層次確定其考核要求。

八、關(guān)于考試命題的若干規(guī)定

1、考試采用閉卷方式，考試時間為150分鐘。試卷一律用鋼筆或圓珠筆書寫，作圖可用鉛筆和直尺?？蓭胀ㄓ嬎闫?。

2、本大綱各章所規(guī)定的基本要求、知識點及知識點下的知識細目，都屬于考核的內(nèi)容?？荚嚸}既要覆蓋到章，并適當突出課程的重點和章節(jié)重點，加大重點內(nèi)容的覆蓋密度。

3、命題不應(yīng)有超出大綱中考核知識點范圍的題目，考核目標不得高于大綱中所規(guī)定的相應(yīng)的最高能力層次要求。命題應(yīng)著重考核自學者對基本概念、基本知識和基本理論是否了解或掌握，對基本方法是否會用或熟練。

4、本課程在試卷中對不同能力層次要求的分數(shù)比例大致為：識記占20%，領(lǐng)會占30%，簡單應(yīng)用占30%，綜合應(yīng)用占20%（注：不同專業(yè)、不同課程在具體規(guī)定上可有所區(qū)別）。

5、要合理安排試題的難易程度，試題的難度可分為：易、較易、較難

和難四個等級。每份試卷中不同難度試題的分數(shù)比例一般為：20:40:25:15。

必須注意試題的難易程度與能力層次有一定的聯(lián)系，但二者不是等同的概念。在各個能力層次中對于不同的考生都存在著不同的難度。在大綱中已特別強調(diào)這個問題，考生切勿混淆。

6、本課程考試命題的主要題型一般有單項選擇題、填空題、名詞解釋題、簡答題、計算題、應(yīng)用題等題型（一般不使用判斷題）。請作者確定好本課程所適用的題型，并注意留有余地。

在命題工作中必須按照本課程大綱中所規(guī)定的題型命制，考試試卷使用的題型可以略少，但不能超出本課程對題型規(guī)定。

附錄  題型舉例

一、單項選擇題

   1．變極距型電容傳感器中電容與極距間的關(guān)系是（   ）  

       A．線性的      B．成反比的      C．成正比的      D．等于常數(shù)

2．屬于傳感器動態(tài)特性指標的是（    ）   

       A．重復性      B．線性度        C．靈敏度        D．固有頻率

二、填空題

  1．負溫度系數(shù)的熱敏電阻，其電阻值隨溫度升高而             。

  2．交流電橋各橋臂的復阻抗分別為Z1，Z2，Z3，Z4，各阻抗的相位角分別為若電橋平衡條件為Z1/Z4=Z2/Z3，那么相位平衡條件應(yīng)為                。

三、 名詞解釋題

  1．熱電傳感器：

  2．電橋：

四、 簡答題

  1．簡述壓電式傳感器分別與電壓放大器和電荷放大器相連時各自的特點。

  2．敘述正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)。

五、 計算題

  1．如圖所示電路是電阻應(yīng)變儀中所用的不平衡電橋的簡化電路，圖中R2=R3=R是固定電阻，R1與R4是電阻應(yīng)變片，工作時R1受拉，R4受壓，ΔR=0，橋路處于平衡狀態(tài)，當應(yīng)變片受力發(fā)生應(yīng)變時，橋路失去平衡，這時，就用橋路輸出電壓

Ucd表示應(yīng)變片應(yīng)變后電阻值的變化量。試計算：。（10分）

2．求正弦信號x(t)=x0sinωt的自相關(guān)函數(shù)。

六、 應(yīng)用題

1.用微型計算機、模/數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)板、濾波器、電荷放大器、壓電式力傳感器和打印機組成一個測力系統(tǒng)，試畫出該測力系統(tǒng)的方框圖。

2.圖1所示矩形函數(shù)x(t)的頻譜為X(ω)=Aτsinc()，求圖2所示信號y(t)的頻譜，并畫出其幅值譜圖。(sincx=)