1. 使用教材及参考书：

  ① 普通高等教育“十五”国家规划教材:《机械工程测试技术》（第3版），机械工业出版社

  ② 王伯雄，王雪等。工程测试技术，清华大学出版社

 2. 参编教材：

  ① 高等院校十一五机械类统编教材 : 《测试技术》，电子工业出版社

  ② “十五”规划教材《农业机械化》北方本

  ③ 十一五国家级教材规划 《 环境监测》，中国农业大学出版社

                        《机械测试技术》课程简介

一、课程性质:
《机械测试技术》课程为工科机械类、近机械类专业的一门重要专业基础课程。它是随着现代技术的发展而迅猛发展的技术，各学科领域的新发现、新成就，常常首先反映在测试方法和测试设备的改进中。这门新兴的、蓬勃发展的综合性技术科学，广泛应用于国民经济的各个领域。 随着信息时代的到来，人们对信息的提取、处理、传输等要求更加迫切，不断涌现出许多新知识新技术。这些新知识、新认识被迅速补充到了测试与传感器技术之中，形成了更具有时代性、先进性和基础性的新的完整的课程体系—《机械测试技术》。通过本课程的学习，使学生对测试系统有一个完整的概念，能正确地选用测试装置，掌握测试工作所需要的基本知识和技能，同时也为后续课程的学习奠定必要的基础。
二、授课对象和学时:
  1、授课对象：本科生、专科生
  2、学时：计划32学时，其中理论讲授28学时，实验4学时。
三、课程目的与任务:
  《机械测试技术》是机械大类专业的平台课程。通过本课程的学习可以获得传感器测量原理、测量信号处理方法和计算机测量系统等方面的基础知识，并掌握温度、力、压力、振动等常见物理量的测量和应用方法。本课程涉及知识面较大，学习本课之前，应已修电子技术基础、微机原理、积分变换、机械控制工程基础等课程。
四、课程主要内容：
第一章 绪论
本章学习要求：
 完成本章内容的学习后应能作到：
  1.了解工程测试的含义及其基本内容
  2.了解工程测试技术的工业应用情况
  3.了解测试技术学科的最新发展动态 　　
 1.1 测试技术的基本概念
  测试技术是实验科学的一部分，主要研究各种物理量的测量原理和测量信号的分析处理方法。
  测试技术是进行各种科学实验研究和生产过程参数检测等必不可少的手段，它起着类似人的感觉器官的作用。通过测试可以揭示事物的内在联系和发展规律，从而去利用它和改造它，推动科学技术的发展。科学技术的发展历史表明，科学上许很多新的发现和突破都是以测试为基础的。同时，其它领域科学技术的发展和进步又为测试提供了新的方法和装备，促进了测试技术的发展。
  在工程技术领域中，工程研究、产品开发、生产监督、质量控制和性能实验等，都离不开测试技术。在工程技术中广泛应用的自动控制技术也和测试技术有着密切的关系，测试装置是自动控制系统中的感觉器官和信息来源，对确保自动化系统的正常运行起着重要作用。
  测试技术几乎涉及任何一项工程领域，无论是生物、海洋、气象、地质、雷达、通信以及机械、电子等工程，都离不开测试与信息处理。在日常生活中，你也会随处可见测试技术的应用例子。例如，空调、电冰箱中的温度测量和压缩机起/停控制装置，洗衣机中的液位测量和洗衣电机起/停控制装置。
 1.2 测试系统的构成
  一般说来，测试系统由传感器、中间变换装置和显示记录装置三部分组成。测试过程中传感器将反映被测对象特性的物理量，如压力、加速度、温度等，检出并转换为电量，然后传输给中间变换装置；中间变换装置对接收到的电信号用硬件电路进行分析处理或经A/D变换后用软件进行计算，再将处理结果以电信号或数字信号的方式传输给显示记录装置；最后由显示记录装置将测量结果显示出来，提供给观察者或其他自动控制装置。
 1．3 测试技术的工程应用
  在工程技术领域，工程研究、产品开发、生产监督、质量控制和性能等，都离不开测试技术。特别是近代自动控制技术已越来越多地运用测试技术，测试装置已成为控制系统的重要组成部分。
  下面是几个典型的应用领域。
  a) 产品质量测量
    在汽车、机床等设备，电机、发动机等零部件出厂时，必须对其性能质量进行测量和出厂检验。
  b) 设备运行状态监控系统
    在电力、冶金、石化、化工等众多行业中，某些关键设备的工作状态关系到整个生产线正常流程。如：汽轮机、燃气轮机、水轮机、发电机、电机、压缩机、风机、泵、变速箱等等。对这些关键设备运行状态的实施24小时实时动态监测，及时、准确掌握它的变化趋势，为工程技术人员提供详细、全面的机组信息，是设备由事后维修或定期维修向预测维修转变的基础。国内外大量实践表明，机组某些重要测点的振动信号非常真实地反映了机组的运行状态。由于机组绝大部分故障都有一个渐进发展的过程，通过监测振动总量级的变化过程，完全可以及时预测设备的故障的发生。结合其它综合监测信息如：温度、压力、流量等，运用精密故障诊断技术甚至可以分析出故障发生的位置，为设备的维修准备提供可靠依据，将因设备故障维修带来的损失降到最低程度。
  c) 家电产品中的传感器
    在家电产品设计中，人们大量的应用了传感器和测试技术来提高产品性能和质量。例如全自动洗衣机以人们洗衣操作的经验作为模糊控制的规则，采用多种传感器将洗衣状态信息检测出来，并将这些信息送到微电脑中，经微电脑处理后，选择出最佳的洗涤参数，对洗衣全过程进行自动控制，达到最佳的洗涤效果。
    ．利用衣量传感器来检测洗衣时衣物量的多少，从而决定设定水位的高低。
    ．利用衣质传感器来检测衣物重量、织物种类，从而决定最优洗涤温度、洗涤时间。．利用水温传感器来检测开机时的环境温度和注水结束时的水温，为模糊推论提供信息。
    ．利用传感器来检测水的硬度，进而决定添加洗衣粉的量以期达到最佳洗涤效果。
    ．利用光传感器来检测洗涤液的透光率，从而间接检测了洗净程度。
    ．利用传感器监测漂洗过程中的肥皂沫的变化决定漂洗的次数。
    ．利用传感器监测干衣过程中衣物电阻的变化，来选择决定烘干时间，与传统的定时烘干相比，更具灵活性。
    ．利用压力传感器实现电信号与机械力信号的相互转换，以实现无级调水，从而达到省水、省电的目的。
 1.4 测试技术的发展概况
  1、传感器方面
  传感器是测试、控制系统中的信息敏感和检测部件，它感受被测信息并输出与其成一定比例关系的物理量（信号），以满足系统对信息传输、处理、记录、显示和控制的要求．
  早期发展的传感器，是利用物理学场的定律（电场、磁场、力场等）所构成的“结构型”传感器，其基本特征是以其结构的部分变化或变化后引起场的变化来反映待测量（力、位移等）的变化．
  利用物质特性构成的传感器称为“物性型”传感器或“物性型”敏感元件．新的物理、化学、生物效应用于物性型传感器是传感技术的重要发展方向之一．每一种新的物理效应的应用，都会出现一种新型的敏感元件，或者能测量某种新的参数．例如，除常见的力敏、压敏、光敏、磁敏之外，还有声敏、湿敏、色敏、气敏、味敏、化学敏、射线敏等．新材料与新元件的应用，有力地推动传感器的发展，因为物性型敏感元件全赖于敏感功能材料，例如嗅敏、味敏传感器，集成霍尔元件、集成固态CCD图像传感器等．被开发的敏感功能材料有半导体、电介质（晶体或陶瓷）、高分子合成材料、磁性材料、超导材料、光导纤维、液晶、生物功能材料、凝胶、稀土金属等． 　
  测试技术，现阶段是向多功能、集成化、智能化发展，进行快变参数和动态测量，是自动化过程控制系统中的重要一环，其主要支柱是微电子与计算机技术．传感器与微计算机结合，产生了智能传感器．它能自动选择量程和增益，自动校准与实时校准，进行非线性校正、漂移等误差补偿和复杂的计算处理，完成自动故障监控和过载保护等． 　　
 2、测量信号处理方面
  50年代以前，信号分析技术主要是模拟分析方法，进入50年代，大型通用数字计算机在信号分析中有了实际应用．当时曾经争论过模拟与数字分析方法的优缺点，争论的焦点是运算速度、精度与经济性．
  进入60年代，人造卫星、宇航探测及通信、雷达技术的发展，对信号分析的速度、分辨能力提出了更高的要求．1965年，美国库列（J．W．Cooley）和图基（J．W．Tukey）提出了快速傅里叶变换（Fast Fonder Transhrm，FFT）计算方法，使计算离散傅里叶变换（Discrete Four1er Transform，DFT）的复数乘法次数从N2减少到Nlog2N次，从而大大减少了计算量．这一方法促进了数字信号处理的发展，使其获得更广泛应用．因为卷积可以利用DFT来计算，故FFT算法也可用正比于Nlog2N的运算次数来计算卷积，而卷积运算在电子计算机科学和其他一些领域都有广泛应用．
  70年代以后，大规模集成电路的发展以及微型机的应用，使信号分析技术具备了广阔的发展前景，许多新的算法不断出现．例如，1968年美国雷德（C．M．Rader）提出数论变换FFT算法（Number theoretic transforms FFT，简称NFFT），DFT可用循环卷积运算；1976年美国维诺格兰德（S． Winograd）提出了一种傅里叶变换算法（Winograd Fourier Transform Algorithm，简称WFTA），用它计算DFT所需的乘法次数仅为FFT算法乘法次数的1／3；1977年法国努斯鲍默（H．J．Nussbaumer）提出T一种多项式变换傅里叶变换算法（Polynomial trans－brm Fourier Transform AIsorithm，简称PFTA），结合使用 FFT和 WFTA方法，在采样点数较大时，较之FFT算法快3倍左右．上述几种方法与DFT方法比较：当采样点N=1000，DFT算法为200万次；FFT为1．4万次；NFFT为0．8万次；WFTA算法为0．35万次；PFTA为0．3万次．
  此外，信号处理芯片是近年来出现的一种用于快速处理信号的器件．它的出现，对简化信号处理系统的结构，提高运算速度，加快信号处理的实时能力等，有很大影响．美国Texas公司1986年推出的TMS320C25芯片，运算速度达每秒1000万次，用其进行1024复数点FFT运算，只需14ms便可完成．这一进展，在图像处理、语言处理、谱分析、振动噪声、生物医学信号的处理方面，展示了很宽的应用前景．
  目前信号分析技术的发展目标是：（1）在线实时能力的进一步提高；（2）分辨力和运算精度的提高；（3）扩大和发展新的专用功能；（4）专用机结构小型化，性能标准化，价格低廉．　
  进入90年代后，随着个人计算机价格的大幅度降低，出现了用PC机＋仪器板卡＋应用软件构成的计算机虚拟仪器。虚拟仪器采用计算机开放体系结构来取代传统的单机测量仪器。将传统测量仪器中的公共部分（如电源、操作面板、显示屏幕、通信总线和CPU）集中起来用计算机共享，通过计算机仪器扩展板卡和应用软件在计算机上实现多种物理仪器。虚拟仪器的突出优点是与计算机技术结合，仪器就是计算机，主机供货渠道多、价格低、维修费用低，并能进行升级换代；虚拟仪器功能由软件确定，不必担心仪器永远保持出厂时既定的功能模式，用户可以根据实际生产环境变化的需要，通过更换应用软件来拓展虚拟仪器功能，适应实际科研、生产需要；另外，虚拟仪器能与计算机的文件存储、数据库、网络通讯等功能相结合，具有很大的灵活性和拓展空间。在现代网络化、计算机化的生产、制造环境中，虚拟仪器更能适应现代制造业复杂、多变的应用需求，能更迅速、更经济、更灵活的解决工业生产、新产品实验中的测试问题。
第二章 测试装置的基本特性
 本章内容：围绕测试结果能否如实反映被测信号这一测试中最重要的问题，探讨测试装置的静态、动态特性和不失真测试条件。
 本章要求：了解并掌握装置特性的描述方法与测定方法；熟悉常见的一阶和二阶装置的特性；掌握并能应用不失真测试条件
 本章难点：动态特性描述方法。性中有关概念的建立与理解，频率响应和不失真条件的应用是本章的难点。
 第一节 概述
 一、概念与术语
 二、线性装置及其主要性质
 第二节 静态特性
  静态特性：当输入信号为一静态量时，测试装置的输出也是静态量，这时输出与输入之间的关系称为测试装置的静态特性。
  最常用的静态特性参数如下：
  1．灵敏度S
  2．非线性度
  3．回程误差
  4．其它
  （1）分辨力与分辨率：分辨力系指指示装置有效地辨别相邻量值的能力。
  （2）稳定度：稳定度系指测量装置在规定条件下保持其测量特性恒定不变的能力。
  （3）漂移：漂移系指测量装置的测量特性随时间的缓慢变化称为漂移。
 第三节 动态特性
  动态特性：当输入信号为一随时间迅速变化的信号时，输出与输入之间的关系。
  一、时域动态特性
  二、复频域动态特性传
  三、频域动态特性
 第四节 不失真测试条件
  一.时域中不失真测试的条件
  二.频域中不失真测试的条件
 第五节 负载效应
 第三章 常用传感器
  ?主要内容:几种常用参数型传感器和发电型传感器的工作原理、用途和特点;部分传感器的后续电路;智能传感器的基本知识。
  ? 本章要求:掌握各种参数型传感器和发电型传感器的工作原理、用途和特点。了解传感器的后续电路和智能传感器的基本知识 。
  ? 本章重点:掌握各种参数型传感器和发电型传感器的工作原理、用途和特点。
  第一节 概述
  一. 传感器及其作用
  二. 传感器的分类
  三. 传感器的基本组成
  第二节 参数型传感器
  工作原理：将被测物理量转化为电路参数，主要是电阻、电容和电感。
  一、电阻式传感器
  二、电感式传感器
  三、电容式传感器
  第三节 发电型传感器
  一、 压电式传感器
  二、磁电式传感器----将被测机械量转化为感应电势
  三、霍尔元件
  四、光电传感器
  第四节 传感器选用原则
  选择传感器主要考虑灵敏度、响应特性、线性范围、稳定性、精确度、测量方式等六个方面的问题。　
  第四章 信号调理
  主要内容:电桥、滤波器、调制解调电路和模数转换电路的工作原理及用途。
  本章要求:了解各种转换电路的基本概念、工作原理、用途和特点；掌握各种转换电路的一般应用。
  第一节 电 桥
  按激励电压分:供桥电源电压是直流电压时，称直流电桥；供桥电源电压为交流电压时，称交流电桥。
  按工作方式分: 电桥的工作方式有偏差工作方式和调零工作方式。
  一、直流电桥
  二、交流电桥
  第二节 调制器与解调器
  调 制 ：缓变信号变成高频交变信号的过程 。
  调制波：缓变信号称为调制信号。
  载 波：高频交变信号称为载波。
  已调波：经过被测信号调制后的载波称为已调波 。
  解 调：从已调波中恢复出调制信号的过程。
  一、幅值调制
  二、幅值调制的解调
  第三节 滤波器
  一、滤波器的作用及分类
  二、理想滤波器
  三、实际滤波器的描述
  第五章 计算机辅助测试
  第一节 数字信号处理基础
  一、数字信号处理的主要研究内容 　　
  二、测试信号数字化处理的基本步骤
  三、模数转换（A/D转换）
  四、采样定理
  第二节 虚拟仪器技术
  一、虚拟仪器概论
  二、虚拟仪器的组成
  三、虚拟仪器开发系统介绍
五、教学水平：
  1、 有符合教学要求的完备的教学大纲、教学日历、教学总结和实验指导书；
  2、 有对应的作业题库、试题库、实验材料库和教学软件；
  3、 所用教材为全国统编教材，有可供参阅的大量中、英文版教学参考书，备有高质量的书面讲义和电子教案，有较系统的音像资料和教学软件。
  4、 任课教师全部使用多媒体教学。