实验教学大纲（Experiment syllabus）

*实验名称

（Course Name）

测试原理与技术实验（电桥、压电晶体、电感）

Experiment of Measuring Principle and Technique

教学课程代码

（Course Code）

ME399

*课程学时

（Credit Hours）

48

*实验学时

（Class Hours）

5

授课教师

（Lecturer）

王文等9人

实验负责教师

(Mentor)

唐静君

实验学生

（Audience）

机械动力类各专业

授课语言

(Language of Instruction)

中文

*开课院系

（School）

机械与动力工程学院/School of Mechanical Engineering

先修课程基础

（Prerequisite）

大学物理、高等数学、概率论与数理统计、电工电子技术、系统模型分析与控制、理论力学、工程热力学、工程流体力学、

*课程简介（Description）

测试原理与技术实验是完成测试原理与技术课程教学重要的实践教学环节。其目的是：

1. 通过基本实验，掌握测试系统、信号处理中的基本概念、技术和工具。
2. 运用案例教学与实验，从信号获取、调理放大、处理角度，初步掌握常用旋转机械和结构振动的信号测试流程的设计、测试系统配置、信号处理软件设置和编辑。由此精确地得到动力机械的各种热力参数。也可以获取动态系统的热力参数变化规律。加深理解热工测试技术的基本概念。
3. 通过综合实验，使学生对测试技术有关课程内容有更深的认识，了解测试系统的组成、熟悉和掌握仪器仪表的选型、传感器的标定、信号分析与处理以及虚拟仪器的运用，熟悉测试技术的综合运用。使学生深刻理解有关动力机械工程中的重要参数（温度、压力和流量）的测试方法，以及测试元件——传感器的工作特性，为今后从事动力机械工程方面的技术和研究工作打下坚实的基础。

*课程简介（Description）

The experiments of Measuring Principle and Technique are important practical teaching related to complete the course. The purpose is:

1) Master basic concepts, techniques, and tools in test systems and signal processing through basic experiments.

2) Using case teaching and experiment, from the signal acquisition, conditioning amplification, processing angle, initially grasp the design of the signal testing process of common rotating machinery and structural vibration, test system configuration, signal processing software settings and      editing. Thereby, various thermal parameters of the power machine are accurately obtained. It is also possible to obtain the law of variation of the thermal parameters of the dynamic system. Deepen understanding of the basic concepts of thermal testing technology.

3) Through comprehensive experiments, students will have a deeper understanding of the content of the test technology, understand the composition of the test system, familiar with and master the selection of instruments, sensor calibration, signal analysis and processing, and the use of virtual instruments, familiar with the test Comprehensive use of technology. Students will have a deep understanding of the test methods of important parameters (temperature, pressure and flow) in power machinery engineering. And at the same time students can know the test components about the working characteristics of the sensors, and lay a solid foundation for future technical and research work in power machinery engineering.

*实验学习目标(Learning Outcomes)

1. 测试技术的概述，了解传感、信号获取、处理、计算机集成应用等关键技术环节（A5.1）
2. 掌握机械自动化以及动力系统中常用的测量传感器和测量装置的特性（A5.1）
3. 掌握常用的信号测量和处理方法，能根据工程实际的要求，对静动态实验数据的描述设计基本的测量系统（5.2）
4. 了解常用的测量相关电路与器件，掌握测量系统设计和实现的基本方法（5.2）
5. 测量系统工程设计实例讲解（5.3，5.4）
6. 强化实践教学，通过课程实践，强化传感器选用、测量信号采集与处理、单片机和可编程控制器等实践环节，培养学生对系统分析能力。（A5、B4、C4）了解应变测量的重要工程应用意义；

*实验项目

 (Experiment items)

项目序号

实验项目名称

实验学时

实验类型

小组人数

主要实验设备

1

应变片及应变电桥特性实验

1

基本

2

电阻应变片、万用电表、贴片工具、悬臂梁及砝码、动态应变仪

内容与

要求

1)了解应变测量的重要工程应用意义；

2)学习掌握静态应变仪的正确操作方法；

3)通过半桥实验方案，得到载荷-应变的对应关系；

4)通过对承受不同性质载荷作用的应变片组合，构成多种全桥方案，对不同的全桥方案所得到的电桥特性进行分析，找出其中的规律，理解电桥基本方程式及其具体应用；。

5)分析实验测试误差，找出原因，提出解决方法。

项目序号

实验项目名称

实验学时

实验类型

小组人数

主要实验设备

2

压电式压力传感器基本特性静态特性标定实验

2

基本

3

压电式传感器、活塞式压力计、电荷放大器、直流数字电压表

内容与

要求

1) 观察压电晶体传感器的结构，获得有关的感性认识；

2) 学会如何读取当地大气压力值；

3) 掌握活塞式压力计的工作原理及使用方法；

4) 学会压力传感器(压电晶体式)的校验标定方法；

5) 分析本实验中测量误差的主要来源。

项目序号

实验项目名称

实验学时

实验类型

小组人数

主要实验设备

3

差动变压器式电感传感器的静态位移性能实验

2

基本

2

综合传感器实验仪（差动变压器式电感传感器、音频振荡器、电桥、差动放大器、相敏检波器、移相器、低通滤波器、V/F表、测微器）、双线示波器

内容与

要求

1. 掌握差动变压器式电感传感器测量系统的组成和工作原理，了解数据采集软件的使用方法；
2. 连线构建测试系统；
3. 采集实验数据，观察实验曲线与拟合曲线，记录数据处理结果；
4. 实验数据处理，绘制V-X关系曲线。

*考核方式

(Grading)

1、缺席或无实验报告提交：0分

2、签到并基本完成实验报告：6分

3、签到并基本完成实验报告，实验错误较少：7分

4、能独立完成规定实验内容，试验结果正确，发现问题并分析：8分

5、实验报告完成认真，文字、图表清晰，理论分析正确，见解独到：9分

6、实验报告完成认真，文字、图表清晰，理论分析正确，见解独到，并有创

新性理念提出：10分

*实验指导教材或参考资料

(Textbooks & Other Materials)

1. Donald F. Young, Bruce R. Munson, Theodore H. Okiishi , Introduction to Fluid Mechanics (5^th edition), Join Wiley & Sons，Inc.,2012
2. 王伯雄等编，测试技术基础，清华大学出版社，2003；
3. 黄长艺等编，机械工程测量与试验技术，机械工业出版社，2004；
4. 罗次申，动力机械测试技术，上海交通大学出版社，2001；
5. Alan S Morris, Measure & instrumentation principle (3rd edition),2001
6. 戴昌晖等编，《流体动力测试》，航空工业出版社，1991
7. 吕崇德等编，《热工参数测量与处理》，清华大学出版社，1990
8. 金篆芷 王明时主编，《现代传感技术》，电子工业出版社，1995

其它

（More）

备注

（Notes）