自动检测技术课程教学大纲 课程代码：030132009 课程英文名称：Automatic Measurement Technology 课程总学时：40 讲课：36 实验：4 上机：0 适用专业：自动化 大纲编写（修订）时间：2010.7 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 自动检测技术是工业自动化生产技术工作中不可缺少的重要环节，自动检测技术课程是本科电气工程及其自动化专业、机电一体化等专业的专业课程。学生通过本大纲所规定的全部教学内容的学习，可以获得误差理论、传感器、自动检测工程应用及抗干扰技术等方面的基本知识和基本技能。 本大纲涉及到的误差理论是为测量各种物理量打好理论基础；传感器部分主要涉及各种非电量的测量，也涉及某些电量的测量，但主要是弥补电工知识中未讲到的新技术和新方法；工程项目应用实例是为学生提供部分真实案例；自动检测的综合应用是培养学生的综合应用能力；抗干扰技术是为学生提供测控系统在恶劣环境中工作的行之有效的方法和经验。 由于传感器技术发展较快，本大纲删去了陈旧、过时的传感器内容；考虑到技术本科的性质，压缩了理论推导和复杂的计算，突出了工程应用，并增加了新技术、新工艺、新材料、新方法，使学生走上工作岗位后能更好地提高研发、系统组成等方面的能力。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 1.基本知识：掌握常用传感器型谱和选择设计的一般知识，自动检测系统的系统构成，零部件的主要类型、性能、结构特点、应用、标准等。 2.基本理论和方法：掌握自动检测系统设计的基本原则，自动检测系统的工作原理、误差理论、环境要求分析、性能预测分析、校准分析、实时性分析等，性能指标计算准则（灵敏度、线性度、抗干扰能力，实时性，稳定性等。改善局部品质，提高自动检测系统工艺性的途径和方法，以及环境适应性要求、人机工程要求和可靠性原则等在设计中的应用。 3.基本技能:掌握设计计算、推测校准，实验技能，编制技术文件技能和抗干扰设计等。 （三）实施说明 1教学方法：课堂讲授中要重点对基本概念、基本方法和解题思路的讲解；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，培养学生的自学能力；增加讨论课，调动学生学习的主观能动性；注意培养学生提高利用标准、规范及手册等技术资料的能力。讲课要联系实际并注重培养学生的创新能力。 2教学手段：本课程属于专业课，在教学中采用电子教案、CAI 课件及多媒体教学系统等先进教学手段，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。 3计算机辅助设计：要求学生采用CAD 设计软件进行自动检测系统设计和大作业的设计。 （四）对先修课的要求 本课程的教学必须在完成先修课程之后进行。本课程主要的先修课程有电路、数字电子技术、模拟电子技术等。本课程将为专业课、课程设计以及毕业设计的学习打下良好基础。 （五）对习题课、实验环节的要求 1对重点、难点章节（如：集散型数字仪表的控制算法和仪表的频率特性计算分析、误差分析计算、灵敏度计算等）应安排习题课，例题的选择以培养学生消化和巩固所学知识，用以解决实际问题为目的。 2课后作业要少而精，内容要多样化，作业题内容必须包括基本概念、基本理论及设计计算方面的内容，作业要能起到巩固理论，掌握计算方法和技巧，提高分析问题、解决问题能力，熟悉标准、规范等的作用，对作业中的重点、难点，课上应做必要的提示，并适当安排课内讲评作业。学生必须独立、按时完成课外习题和作业，作业的完成情况应作为评定课程成绩的一部分。 3每个学生要完成大纲中规定的必修实验，通过实验环节，学生应掌握典型机械零件的基本实验方法，获得实验操作的基本训练。实验成绩作为评定课程成绩的一部分。 4安排大作业，大作业成绩作为平时成绩的一部分。 （六）课程考核方式 1考核方式：考试 2考核目标：在考核学生对自动检测系统设计基本知识、基本原理和方法的基础上，重点考核学生的分析能力、设计能力和误差灵敏度等性能指标计算等自动检测系统的设计调试能力。 3成绩构成：本课程的总成绩主要由三部分组成：平时成绩（包括作业情况、出勤情况等）占20%，期末考试成绩占80%。 平时成绩由任课教师视具体情况按百分制给出。 （七）参考书目 自动检测技术，张欣欣等编，北京交大出版社，2006 年。 自动检测技术及应用，梁森等编，机械工业出版社，2006。 检测与转换技术，常建生等编，机械工业出版社，2001。 自动检测技术及仪表控制系统张宝芬，化学工业出版社，出版时间2000 年。 二、中文摘要 本教材全面地介绍了检测技术的基本内容。其中对检测技术的基础自动检测的基本概念、检测系统基本特性、测试信号处理与分析进行了重点阐述，对自动检测系统设计及抗干扰设计、应力应变与力和力矩的检测、位移、转速、速度及加速度的检测、流量检测、温度检测、检测算法等内容作了较为详细的阐述，使读者了解自动检测技术的发展趋势及通过实例了解其在铁路中的应用。本教材主要作为检测技术相关专业教材，也可供从事本领域的技术人员参考。 三、课程学时分配表（标题黑体 4 号） 序号 教学内容 学时 讲课 实验 上机 1 绪论 2 2 2 检测技术的基本特征 2 2 2.1 检测系统的静态动态特征 2 3 信号及其特性分析 4 4 3.1 概述，周期性信号，非周期性信号 2 3.2 随机信号 2 4 检测系统及其抗干扰设计 6 6 4.1 检测系统设计的一般步骤，组建原则，性能评价，传感器的选择原则 2 2 4.2 抗干扰设计 4 4 5 常规过程量检测技术 8 6 2 0 5.1 温度流量检测 2 5.2 应力与应变压力扭矩检测 2 5.3 位移，速度，加速度检测 2 6 检测算法 10 8 2 0 6.1 数字滤波技术 4 6.2 克服系统误差的软件算法 2 6.3 量程自动切换与标度转换 2 7 检测系统方案实例 8 8 0 合计 40 36 4 四、教学内容及基本要求 第 1 部分 绪论 总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0 第 1.1 部分 自动检测的特点，任务，研究内容。检测理论的发展历程，检测与自动检测的异同。（讲课2 学时） 具体内容: 1) 明确本课程的内容、性质和任务； 2) 了解自动检测技术概念及发展概况，掌握自动检测系统设计的一般过程，一般步骤； 3) 掌握自动检测技术的任务和研究内容。 重 点 : 自动检测技术与检测技术的异同。 第 2 部分 检测系统的基本特征 总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0 第 2.1 部分 检测系统的静态特征和动态特征（讲课2 学时） 具体内容: 1) 掌握检测系统的静态特征，灵敏度，精度，可靠性等等。 2) 掌握检测系统的动态特征，频率特性等等。 重 点 : 检测系统的灵敏度。 难 点 : 检测系统的频率特性分析。 第 3 部分 信号及其特性分析 总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0 第 3.1 部分 概述，周期性信号，非周期性信号（讲课2 学时） 具体内容: 掌握周期性非周期性信号的不同的特点，处理方式。 第 3.2 部分 随机信号（讲课2 学时） 具体内容: 随机信号的特点，分析过程，指标以及在工业中的广泛应用。 重 点 : 随机信号的特点，分析过程，指标以及在工业中的广泛应用。 难 点 : 随机信号的特点，分析过程，指标以及在工业中的广泛应用。 习 题 : 地震信号采集与地震预测概要方案设计 第 4 部分 检测系统及其抗干扰设计 总学时(单位：学时):6 讲课:6 实验:0 上机:0 具体内容: 1) 了解检测系统的一般设计步骤，组建原则与性能评价。 2) 了解传感器的选择原则。 3) 掌握干扰源，干扰源的隔离，干扰信号类别及其相应的抗干扰设计措施。 重 点 : 传感器的选择原则。 难 点 : 干扰信号类别及其相应的抗干扰设计措施。 第 5 部分 常规过程量检测技术 总学时(单位：学时):8 讲课:6 实验:2 上机:0 第 5.1 部分 温度流量检测（讲课2 学时） 具体内容： 1) 掌握温度传感器的型谱，温度标准。 2) 掌握流量传感器的型谱，流量标准，流量校准措施。 第 5.2 部分 应力与应变压力扭矩检测（讲课2 学时） 具体内容： 掌握应力与应变的物理概念，熟练掌握电阻式应变片测量应变和应力的基本原理与措施。压力分类，压力标准(公制，英制等)，压力发生器。 第 5.3 部分 位移，速度，加速度检测（讲课2 学时） 具体内容： 位移，速度，加速度检测，转速检测，振动检测。 重 点 : 转速检测。 难 点 : 振动检测。 习 题 : 振动检测系统设计。 实 验： 温度测量。 第 6 部分 检测算法 总学时(单位：学时):10 讲课:8 实验:2 上机:0 第 6.1 部分 数字与模拟滤波技术（讲课2 学时） 具体内容： 1) 掌握数字滤波技术与模拟滤波技术的各自特点和适用范围。 2) 掌握数字滤波程序实现和模拟滤波的电路实现。 第 6.2 部分 克服系统误差的软件算法（讲课4 学时） 具体内容： 掌握系统误差的产生原因，相应的系统误差克服的方法与措施以及软件克服误差的算法。 。 第 6.3 部分 量程自动转换和标度转换（讲课2 学时） 具体内容： 量程自动转换的意义与措施，标度转换的方法，必要性和误差分析。 重 点 : 标度转换。 难 点 : 数字滤波器设计。 习 题 : 带通数字滤波器设计； 实 验： 数字滤波器。 第 7 部分 自动检测系统实例 总学时(单位：学时):8 讲课:8 实验:0 上机:0 具体内容: 1) 通过自动检测系统实例，掌握自动检测系统的方案设计细节，评价体系，实施步骤等等。 2) 通过自动检测系统实例，掌握自动检测系统的抗干扰设计。 3) 通过自动检测系统实例，掌握自动检测系统的方案优化。 重 点 : 自动检测系统的方案设计细节，评价体系，实施步骤。 难 点 : 自动检测系统的抗干扰设计与方案优化。 编写人:张大伟 纪振平 马景富 审核人:纪振平 批准人:张焕君