《工程测试技术》课程实验教学大纲

课程性质：非独立设课

课程属性：专业基础实验课

适用专业：机械与动力类专业

学    时：总学时  50  实验学时  6 

开出时间：  三  年级   二   学期

综合性、设计性实验项目数：  1  个  2  学时

编写人：唐维新                  审定人： 袁文华

 

一、课程简介

《工程测试技术》是机械与动力类专业的一门学科基础课，研究机械与动力工程中有关物理量的测试与信息处理问题。通过本课程的学习，使学生获得静、动态参数测量和工程试验所需的基本理论知识和技能，具有正确地进行信号分析、选定测试方法、合理组建测试系统、对测试结果进行分析处理的能力,为在今后的工程实际中完成测试任务打下基础。

二、实验教学目的及要求

1、目的：

实验是本课程重要的实践性教学环节。通过实验加深对课程理论知识的认识，熟悉进行科学实验的工作程序，能根据实际工程技术需要，选定测试方法,组建测试系统，并具有实施测试与数据分析处理的能力，获得工程测试基本技能的训练，培养学生实事求是的科学态度。

2、要求：

熟悉信号的合成、分解及其频谱图。了解传感器的工作原理、性能、基本结构、定标方法与数据处理。掌握常用物理量的测试方法和测试系统的组建；熟悉常用测试仪器的构造、工作原理及操作方法；认真记录实验数据，并对数据进行分析处理，按要求完成实验报告。

三、实验项目设置表

序 号	实验名称	实验 学时	仪器 套数	每套 人数	实验 要求	实验 类型	面向专业
1	信号频谱分析	2		6	选开	验证	机械与动力类专业
2	测量装置动态特性测定	2		6	必开	验证	机械与动力类专业
3	应变片与电桥实验	2		6	选开	验证	机械与动力类专业
4	数字滤波器的设计	2		6	选开	综合	机械与动力类专业
5	机械量测试及分析	2		6	必开	综合	机械与动力类专业

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

四、考核方法与评分标准

实验成绩由三部分组成：① 实验的预习情况；② 实验的考勤与表现；③ 实验报告的评分。综合这三部分给出实验分数，此分数按15%的比例计入《工程测试技术》课程的总成绩。

五、教材或指导书

自编《工程测试技术实验指导书》

六、单项实验的内容和要求

1．信号频谱分析

（1）实验内容：

对某一典型的时域信号如外圆磨床工作台、轴承、齿轮等的信号进行傅立叶变换，分析其振源频率。

（2）实验要求：

掌握离散快速傅立叶变换和频谱分析，使得学生能够分析某时域信号的频率组成成分。

（3）主要仪器设备：

单通道振动数据采集器（虚拟仪器）。

2．测量装置动态特性测定

（1）实验内容：

一阶系统τ、二阶系统幅频特性测定

（2）实验要求：

掌握一阶系统τ、二阶系统幅频特性测定方法，熟悉测试仪器、设备的使用

（3）主要仪器设备：

光线示波器、阴极射线示波器、信号发生器、热电偶与电子电位差计、电烤箱

3．应变片与电桥实验

（1）实验内容：

采用直流电桥测量电阻应变片工作时的输出电压，确定应变片灵敏度。

（2）实验要求：

1）认识电阻应变片的结构及粘贴方法；了解金属箔式应变片，单臂、双臂电桥的工作原理和工作情况。

2）明确应变片灵敏度和应变式传感器灵敏度的含义，了解两者之间的对应关系；

3）掌握应变片在直流电桥中的几种接法，并通过每种接法的输入—输出特性，分析应变式传感器和应变片的灵敏度和线性度。

（3）主要仪器设备：

直流电桥，金属箔式应变片, 应变仪等。

4．数字滤波器的设计

（1）实验内容：

使用汇编语言或者高级程序语言分别设计限速滤波器，中值滤波器，滑动平均值滤波器，低通滤波等的程序，并分析其适用范围。

（2）实验要求：

掌握数字滤波器的程序设计，了解利用计算机程序对采样信号进行处理和RC滤波器相比较的灵活性。

（3）主要仪器设备：

单通道振动数据采集器（虚拟仪器）。

5．机械量测试及分析

可在位移、力、温度或其它参数的测量中选择一个实验，以了解实际工程测试系统的有关问题。

a. 位移测量实验

（1）实验内容：

对某刚体平移的线位移或旋转轴转动时的角位移测量。

（2）实验要求：

掌握采用变阻器式传感器或者旋转变压器式角位移传感器对工程应用中的某刚体平移的线位移或旋转轴转动时的角位移进行测量，要求学生能够根据测量目的编写程序流程图和编写测量程序。

（3）主要仪器设备：

差动变压器，旋转变压器式角位移传感器，变阻器式传感器等。

b. 应力测量实验

（1）实验内容：

采用应变式传感器对工程的应力进行测量。

（2）实验要求：

掌握采用应变式对工程应用中的力与压力进行测量的几种方法，要求学生能够根据测量目的与载荷的估计进行应变片的布置和电桥的连接，掌握应变仪的电桥特性。

（3）主要仪器设备：

应变片，电桥, 应变仪等。

c. 热电偶测温系统实验

（1）实验内容：

根据测量要求，组建热电偶测温系统并使用其进行温度测量；应用比较法确定被校（或被分度）热电偶的电势—温度关系（热电特性）曲线，并评价其测量误差。

（2）实验要求：

学会设计、组建热电偶测温系统；掌握热电偶的校验（或分度）方法； 学会熟练地使用电位差计。

（3）主要仪器设备：

热电偶、电位差计、动圈表、热电偶校验台

d. 机械振动的测量

（1）实验内容：

根据测量要求，采集机械振动的测量信号，或者采用激振器对某试件施加的激振力，并采集振动信号，然后对振动信号进行分析。

（2）实验要求：

掌握对机械工程中的振动信号进行采集的方法，并且能够对采集的信号进行处理与分析。

（3）主要仪器设备：

单通道振动数据采集器（虚拟仪器）