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1、高纲 1352江苏省高等教育自学考试大纲28440 测试技术南京理工大学编江苏省高等教育自学考试委员会办公室I课程性质与课程目标一、课程性质和特点测试技术课程是江苏省高等教育自学考试机电一体化工程专业的必修课，是为培养自学应考者了 解和掌握现代测试和传感器技术的基本知识、理论和应用而设置的一门重要的专业基础课。测试技术 是利用传感器将机电一体化系统的被测物理量转换为与之相对应的容易检测、传输和处理的信号，并 通过计算机处理从而得知被测系统状态的一门综合性技术，也是机电一体化系统设计和应用的关键技 术之一。社会的发展是基于人类 客观世界的不断认识，测试则是人类认识客观世界的主要方法，是进行各种科
2、 学实验研究和生产过程参数检测等必不可少的手段，是实验应用科学的一部分。通过测试，可以揭示 事物的内在联系和发展规律，并利用和改造客观世界，从而推动科学技术的进步和发展。著名科学家 钱学森曾经指出：“信息技术包括测试技术、计算机技术和通信技术。测试技术对信息进行采集和处理， 是信息技术的源头，是关键中的关键。”本课程的特点是实践性、应用性和综合性较强。通过本课程的学习，使考生了解和掌握机电一体化系 统中常用传感器的基本工作原理与特征，以及对获取的信号进行加工、处理、记录显示和分析的过程， 了解动态测试的一般内容和方法，为测试技术在机电一体化系统中的应用打下坚实的基础。二、课程目标通过本课程的学
3、习，要求考生应具有以下的理论知识和技能：1较系统地理解和掌握测试技术的基本理论知识、基本概念和基本原理。2掌握测试系统的静态、动态特性的评价方法及分析方法，并能正确地加以应用。3掌握常用传感器、信号变换及调理电路的工作原理和性能，并能根据测试要求进行较合理地选用。4了解信号时域和频域的描述方法，了解频谱分析的基本原理和方法，建立明确的信号频谱结构的概 念；了解相关分析、功率谱分析和数字信号分析的基本概念和方法。5通过完成本课程安排的实验，培养实践技能，掌握测试技术的基本应用方法，加深对本课程知识和 概念的理解。在自学过程中，要求考生在通读教材，理解和掌握所学基本原理知识及基本方法的基础上，结合
4、习题 与思考题的练习，提高分析问题和解决问题的能力。三、与相关课程的联系与区别学习本课程前，考生应具备的知识基础有：电工、电子学、力学、工程数学控制工程基础等基础知识 以便使考生顺利地理解和掌握测试技术的基本知识。在自学中要注意本课程与互换性与测量技术、 现代测试技术、信号分析与处理等课程的区别。本课程为考生学习“机电一体化技术基础”课程打下基础。四、课程的重点和难点本课程的重点为测试系统的基本特性和传感器及其应用等；次重点为信号变换及调理和信号的分类与 描述等；一般知识点为测试的含义与基本原理、随机信号、现代测试技术和测试技术在工程中的应用 等。其中信号变换及调理、信号的分类与描述为难点。教
5、材中有关Matlab软件编程实验和数字信号处理的内容，本大纲不作考核要求。考生要注意把握重点和次重点知识点内容，用考核目标和各章的考核要求检验学习的效果，也要了解 一般内容的知识点。II考核目标本课程自学考试大纲在考核目标中，按照识记、领会、简单应用和综合应用四个层次规定其应达到的 能力层次要求。四个能力层次是递升的关系，后者必须建立在前者的基础上。各能力层次的含义是：识记（I）：要求考生能够识别和记忆本大纲中规定的有关知识点的主要内容（如定义、定理、表达式、公式、原理、重要结论、方法及特征、特点等），并能够根据考核的不同要求，做正确的表述、选择和 判断。领会（II）:要求考生能够领悟和理解本
6、大纲中规定的有关知识点的内涵及外延，理解物理概念的确切 含义，理解和熟悉内容要点及相关知识点之间的区别和联系，并能根据考核的不同要求对有关问题进 行逻辑推理和论证，做出正确的解释、叙述和说明。简单应用（III）:要求考生能够运用本大纲中规定的少量知识点，利用简单的数学方法分析和逻辑推理 及论证，得出正确的结论，并能把推理过程正确地表达出来，分析和解决简单的应用问题，如简单的 计算，设计简单实验系统，并能绘制出测试系统框图，分析和说明系统中各环节的功能。综合应用（W）：要求考生能够运用本大纲中规定的多个知识点，面对较复杂的测试系统，建立合理的 物理模型，分析和解决一般应用问题，如较复杂的计算，根
7、据实验要求，设计较复杂的测试系统，绘 制出测试系统框图，分析和说明系统中各环节的功能。I 课程内容与考核要求第 1 章 绪论一、学习目的与要求通过本章的学习，了解测试的含义、基本原理、典型应用和发展动向。明确学习内容和目的，以及本课程的性质和任务。二、课程内容第一节 测试的含义第二节 测试基本原理及过程第三节 测试技术的典型应用1产品质量测量2设备运行状态监控系统3家电产品中的传感器4楼宇自动化第四节 测试技术的发展动向1传感器技术的发展2多功能化、网络化仪器系统3新型信息处理技术第五节 课程的性质和任务习题一三、考核知识点与考核要求1. 测试的含义识记：测试的基本概念；测量的定义；试验的含义
8、。领会：直接比较法和间接比较法的基本概念测量和测试的概念及区别。2. 测试基本原理及过程识记：电测法的基本概念；电测法的优点。领会：典型非电量电测法测量的工作过程；信号检测与信号处理的相互关系。3. 测试技术的典型应用领会：测试技术在工程技术领域的典型应用。4测试技术的发展动态识记：物理性（物性型）传感器的基本概念；智能化传感器的组成。领会：计算机技术对测试技术发展的作用。四、本章重点、难点典型非电量电测法测量的工作过程；信号检测与信号处理的作用。第 2 章 测试系统的基本特性一、学习目的与要求通过本章的学习，掌握建立测试系统的基本概念，掌握测试系统基本特征的评价指标，掌握测试系统 的静态、动
9、态特性，以及了解不失真测试条件。本章是本课程的重点，是理解、掌握和学好本课程的 基础。二、课程内容第一节 测试系统概述1测试系统基本概念2理想测试系统线性时不变系统第二节 测试系统的静态特性1精确度2灵敏度3非线性度4回程误差5重复性6分辨率7漂移8死区第三节 测试系统的动态特性1传递函数2频率响应函数3脉冲响应函数4动态特性参数的测定第四节 测试系统不失真测试条件及分析1不失真测试条件2不失真测试分析第五节 Matlab 编程实验 注明：不作考核要求 习题二三、考核知识点与考核要求1. 测试系统基本概念识记：测试系统的概念；理想测试系统的特性：迭加性、比例特性、微分特性、积分特性和频率不变性
10、。领会：测试系统组成的基本概念； 测试系统的输入、输出与测试系统的特性关系。2. 测试系统的静态特性识记：测试系统静态特性的定义；测试系统的静态传递方程；测试系统静态特性的主要定量指标： 精确度、灵敏度、非线性度、回程误差、重复性、分辨率、漂移、死区； 测试系统绝对误差、相对误差和引用误差的定义。领会：测试系统的静态特性中误差的概念； 按不同分类方法对误差进行分类； 表述系统误差、随机误差和粗大误差的概念和区别； 表述精确度、精密度、准确度的概念和区别；表述灵敏度和灵敏度漂移的概念； 表述系统灵敏度与系统的量程及固有频率的关系。3. 测试系统的动态特性识记：测试系统动态特性的定义；系统传递函数
11、的定义；系统频率特性的概念；系统幅频特性的概念；系统相频特性的概念；一阶、二阶测试系统频率特性的表达式；动态特性参数：系统无阻尼固有频率W、系统阻尼率g、系统的响应振荡频率3、最大超 nd 调量 M 。max领会：表述系统传递函数的主要特点；表述系统传递函数的初始条件及适用范围；表述频率特性函数的物理意义；脉冲响应函数的概念；动态特性参数的测定；不失真测试；不失真测试分析。简单应用：一阶、二阶测试系统频率特性的计算。四、本章重点、难点重点：测试系统的概念；测试系统的组成；测试系统静态特性的定义；测试系统静态特性的主要定量指标：精确度、灵敏度、非线性度、分辨率；系统传递函数的定义；系统频率特性的
12、概念；系统传递函数的主要特点； 一阶、二阶测试系统频率特性的表达式； 动态特性参数：系统无阻尼固有频率、系统阻尼率g。n次重点：理想测试系统的特性；测试系统的输入、输出与测试系统的特性关系；测试系统静态特性的主要定量指标：回程误差、重复性、漂移、死区；测试系统绝对误差、相对误差和引用误差的定义；表述频率特性函数的物理意义系统幅频特性的概念；系统相频特性的概念；动态特性参数：系统的响应振荡频率、最大超调量M ； dm ax一阶、二阶测试系统频率特性的计算。难点：测试系统静态特性的主要定量指标：精确度、灵敏度、非线性度、分辨率系统传递函数的定义；系统频率特性的概念；动态特性参数：系统无阻尼固有频率
13、、系统阻尼率g ；n系统幅频特性的概念；系统相频特性的概念；动态特性参数：系统的响应振荡频率、最大超调量M ； dm ax一阶、二阶测试系统频率特性的计算。第 3 章 传感器及其应用一、学习目的与要求通过本章的学习，了解各种常用传感器的类型、结构、静动态特性、测量范围、使用条件等，掌握常 用传感器的工作原理及其应用。二、课程内容第一节 概述1传感器的定义2传感器的组成3传感器的分类第二节 电阻传感器1电位器2电阻应变式传感器3热电阻式传感器4光敏电阻传感器5湿敏电阻传感器6气敏电阻传感器第三节 电容传感器1电容传感器的工作原理和分类2变极距型电容传感器3变面积型电容传感器4变介电常数型电容传感
14、器5电容传感器应用实例第四节 电感传感器1自感式传感器2差动变压器式电感传感器3涡流式电感传感器4电感传感器应用实例第五节 磁电传感器1动圈式磁电传感器2磁阻式磁电传感器3磁电传感器应用实例第六节 压电传感器1压电效应2压电元件及其等效电路3压电传感器应用实例第七节 光电传感器1光电效应2光电池3光敏二极管和光敏三极管4光电传感器应用实例第八节 热电传感器1工作原理2基本定律3热电偶的冷端温度处理4热电偶应用实例第九节 磁敏传感器1霍尔传感器2磁敏电阻传感器3磁敏传感器应用实例第十节 其他新型传感器1光栅传感器2编码式传感器3. CCD传感器4光纤传感器5. 超声传感器6. 集成传感器及智能传感器习题三三、考核知识点与考核要求1. 传感器的概念识记：传感器的定义。领会：表述传感器定义的 4 层含义简述传感器的组成表述传感器的分类方法。2. 电阻传感器识记：电阻传感器的定义；电阻传感器的种类；应变效应及压阻效应概念；应变片灵敏度的定义；应变片的种类；金属电阻应变片的半导体应变片的种类；电阻应变式传感器的应用；热敏电阻的种类；正温度系数、负温度系数、突变型负温度系
