江苏自考28440 测试技术教材大纲（高纲1839）

高纲1839

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（2020年） 

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。”

本课程的特点是综合性、应用性和实践性较强。通过本课程的学习，使考生了解机电一体化系统中常用传感器的基本工作原理以及对获取的信号进行加工、处理、记录显示和分析的过程，掌握常见物理量的测量方法，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

通过本课程的学习，要求考生应具有以下的理论知识和技能：

1．了解信号时域和频域的描述方法，建立明确的信号频谱结构的概念；了解频谱分析和相关分析的基本原理和方法，掌握数字信号分析中的一些基本概念。

2．掌握测试装置基本特性的评价方法和不失真测试条件，并能正确地运用于测试装置的分析和选择；了解一阶、二阶线性系统动态特性及其测定方法。

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．对动态测试的基本问题有一个比较完整的概念，并能初步运用于机械工程中某些参量的测量。

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、工程数学和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装置的基本特性和传感器及其应用等；次重点为信号及其描述、信号调理和信号初步处理等；一般知识点为测量仪器与数字接口、智能仪器与虚拟仪器、常用物理量测量方法等。其中信号及其描述、信号变换及调理为难点。

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（Ⅳ）：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。

Ⅲ  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，了解测试技术的基本概念、发展动向和测量的基础知识。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  测试技术概况

    1．测试和测量系统

    2．测试技术的发展概况

    3．课程的主要环节和本书概要

第二节  测量的基础知识

    1．测量、计量、测试

    2．测量方法

    3．测量装置

    4．测量误差

    5．测量精度和不确定度

    6．测量器具的误差

    7．测量结果的表达方式

习题

三、考核知识点与考核要求

1. 测试技术概况

识记：测试技术的基本概念；

静态测量和动态测量的定义。

领会：测量系统的一般构成。

2. 测量的基础知识

识记：测量、计量、测试定义和关系；

常用测量方法定义；

测量装置的常用术语；

测量精度和不确定度定义；

测量器具的误差。

领会：基准和标准的相互关系；

测量误差定义、分类和表示方法。

四、本章重点、难点

测量、计量、测试定义和关系；

测量误差定义、分类和表示方法。

第2章  信号及其描述

一、学习目的与要求

通过本章的学习，了解信号的分类与描述，了解周期信号与离散频谱，了解瞬变非周期信号与连续频谱；了解随机信号。

二、课程内容

第一节  信号的分类与描述

1．信号的分类

    2．信号的时域描述和频域描述

第二节  周期信号与离散频谱

    1．傅里叶级数的三角函数展开式

    2．傅里叶级数的复指数函数展开式

    3．周期信号的强度表述

第三节  瞬变非周期信号与连续频谱

    1．傅里叶变换

    2．傅里叶变换的主要性质

    3．几种典型信号的频谱

第四节  随机信号

    1．随机信号的主要特征参数

    2．样本参数、参数估计和统计采样误差

习题

三、考核知识点与考核要求

1. 信号的分类与描述

识记：信号的分类；

确定性信号和随机信号的概念；

周期信号和非周期信号的概念；

连续信号和离散信号的概念；

能量信号与功率信号的概念。

领会：信号的时域描述概念；

信号的频域描述概念。

2. 周期信号

领会：傅里叶级数；

常见周期信号的时域表达式及波形；

常见周期信号的幅频谱和相频谱；

周期信号频谱的特点；

周期信号的强度表述的概念。

简单应用：利用傅里叶级数求正弦、余弦、方波、三角波、锯齿波的频谱，画出频谱图。

3. 瞬变非周期信号

识记：傅里叶变换；

傅里叶变换的主要性质。

领会：几种典型信号的频谱。

简单应用：利用傅里叶变换求矩形窗函数、被截取后的正弦和余弦、单位脉冲函数的频谱。

    4．随机信号

识记：平稳随机过程；

非平稳随机过程；

领会：信号的均值、方差、均方差的概念及三者之间的关系；

      信号概率密度函数的定义；

样本参数、参数估计和统计采样误差。

简单应用：信号的均值、方差、均方差的计算。

四、本章重点、难点

重点：信号的分类；

信号的时域描述概念；

信号的频域描述概念；

常见周期信号的时域表达式及波形；

常见周期信号的幅频谱和相频谱；

周期信号频谱的特点；

矩形窗函数的频谱；

信号的均值、方差、均方差的概念及三者之间的关系；

信号概率密度函数的定义；

样本参数、参数估计和统计采样误差。

难点：方波、三角波的频谱计算，画出频谱图；

矩形窗函数的频谱计算，画出频谱图。

第3章  测试装置的基本特性

一、学习目的与要求

通过本章的学习，掌握测试装置基本特征的评价指标，掌握测试装置的静态、动态特性，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  概述

1．测试装置的静态特性

    2．标准和标准传递

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