工程测试技术是机械专业的专业基础课,内容涉及工业自动化、机械加工、楼宇控制、交通运输、现代农业和医疗仪器等领域中各类常见物理量,如:温度、声音、亮度、压力、磁场强度、距离和振动等的传感器测量原理;以及传感器测量信号的波形分析、频谱分析、幅值域分析和相关分析等常用的测量信号分析方法。此外,还包括传感器信号的放大、信号调制解调、信号滤波和计算机虚拟仪器等知识。
测试技术是数控机床、工业机器人、无人驾驶汽车、智能农业大棚和心电图仪等一切自动化测量设备和仪表的基础;其作用相当于机器的感官,机器和自动化测量设备、仪表只有装备了传感器才能有效的感知外部世界,并用信号分析方法提取障碍物距离和机器共振频率等决策信息,并做出下一步的自动化操作和应对。
本课程采用做中学的实践型学习模式。在传感器部分,教师在理论讲解的同时,列举了很多用Arduino实现的传感器应用项目;你将有机会自己用热电阻+Arduino/STM32卡,实现一个小温度计;也将有机会设计实现一个小的超声波测距雷达等其他小应用;提高自己对传感器知识的理解和实践应用能力。
例:超声波测距传感器+舵机实现的超声波雷达
在信号处理部分,教师则用 Matlab 来进行辅助教学,并给出了常用信号分析方法的实例代码,你则将有机会在样例代码的基础上编程实践各种常见的信号分析方法和小应用,如用正弦波信号发生器实现一个小电子琴,用傅里叶变换实现一个计算机麦克风声音信号采集和频谱分析仪,用滤波知识实现一个 MP3 均衡器等;提高自己对信号分析理论的理解和综合应用能力。
例:Sin函数+FFT+Audioplay实现的小电子琴程序
同学们,让我们一起共同学习和探索工程测试技术的奥秘。
1、掌握波形分析、频谱分析等常用的信号分析方法
2、掌握温度、压力、振动等常用物理量的传感器测量原理
3、掌握用Matlab编写信号分析程序的基本方法
4、了解用Arduino等板卡实验传感器测量应用的方法
导学
0-导学
第一章 绪论
1.1 测试技术的基本概念
1.2 测试技术的工程应用
1.3 测试技术的发展趋势
第一章 绪论测验
附录
附录1-Matlab信号分析程序设计初步
附录2-Arduino传感器信号采集应用
第二章 信号分析基础(上)
2.1 信号的分类与描述
2.2 采样定理
2.3 信号分析中常用的函数
2.4 标准信号的生成
2.5 信号的时域波形分析
2.6 信号的频谱分析
第二章 信号分析基础(上)测验
第二章 信号分析基础(下)
2.7 信号的幅值域分析
2.8 信号的时差域相关分析
2.9 其他信号分析方法
第二章 信号分析基础(下)测验
第三章 传感器测量原理(上)
3.1 概述
3.2 电阻式传感器
3.3 电感式传感器
3.4 电容式传感器
第三章 传感器测量原理(上)测验
第三章 传感器测量原理(下)
3.5 磁电式传感器
3.6 压电式传感器
3.7 超声波检测传感器
3.8-9 霍尔效应传感器,光伏效应传感器
3.10 图像传感器
3.11 热电偶
3.12 光纤传感器
3.13-14 光栅传感器,生物传感器
3.15 传感器选用原则
第三章 传感器测量原理(下)测验
第四章 测试系统特性
4.1-2 测试系统概论,测试系统静态响应特性
4.3 测试系统的动态响应特性
4.4 典型系统的动态响应
第五章 信号调理技术
5.1-2 概述,信号放大
5.3 信号的调制与解调
5.4 信号的滤波
第五章 信号调理技术(测验)
第六章 计算机化测量仪器系统
6.1 计算机化测试仪器概念
6.2 计算机虚拟仪器技术
6.3 计算机测试系统应用实践
第六章 计算机化测量仪器系统(测验)
课程总结
课程总结
工程数学、大学物理、电工电子技术等相关课程
1、工程测试技术 康宜华 主编 机械工业出版社
2、MATLAB基础教程 薛山 编著 清华大学出版社
3、Arduino从零开始 Simon Monk著 科学出版社