《传感器与测试技术基础》实训教学大纲
Detection and Sensor System Design and Practice
课程编码：010131031 学时/学分： 1周/2
一、大纲使用说明
本大纲根据机械电子工程专业2017版教学计划制订。 （一）适用专业：机械电子工程专业 （二）课程设计性质：必修 （三）主要先修课程和后续课程
1、先修课程：传感器与测试技术基础、高等数学、大学物理、电工学、机械工程控制基础、微机原理等等。
2、后续课程：毕业设计。 二、课程实训目的及基本要求 （一）课程实训目的
《传感器与测试技术基础》是机械电子工程专业的一门实践性很强的专业基础课。本课程实训目的是针对典型非电量测量问题和典型测控电路,提出实训题目，使学生通过实践训练, 培养学生熟练使用测试仪器能力,工程设计和应用能力、创新意识和创新精神，强化学生对工程实际量测试的感性认识。
1、 通过工程机械中典型物理量检测方案的设计，使学生掌握针对实际工程目标构建检测系统、完成测量及结果分析的方法。
2、 了解常用传感器、测量电路设计方法，并会搭建与调试。能够使学生初步具有设计简单检测系统的的能力和检测电路的调试能力。
3、 了解信号采集方法、信号复现及分析方法，能够利用采集卡，实现简单的信号采集、处理。
4、 初步了解嵌入式系统，了解ARM控制器，能够利用机械结构、传感器、舵机实现机械结构的设计、搭建、利用传感器采集信息、利用舵机控制动作，初步实现智能小车的设计。
5、 培养学生查阅资料、运用知识的能力，培养学生撰写论文和表述问题的能力。 6、 培养学生正确的设计思想、严谨的科学作风、创新意识和团队精神。通过课程实训的锻炼，学生将书本的理论知识和实践经验真正融入自己的知识链，提高综合能力。
（二）课程实训的基本要求
1、根据实训任务进行文献资料的查阅、方案论证、技术参数的选择、必要的理论分析和计算，并对需考虑的诸因素进行说明。
2、牢固、熟练地掌握各种测试仪器的使用，学会调试测试系统的基本方法，包括传感器的使用，信号调理电路、数字化电路及显示单元的调试，在此基础上自行组建测试系统。
3、在了解和掌握整个系统的工作原理、各单元功能及应用背景的基础上，重点进行实际工程测试培训或典型电路搭建与特性分析培训。
4、撰写实训报告，包括总体方案论证；系统原理阐述；元器件选择及参数计算、各环节具体电路设计或具体的实训过程训练和实验结果分析。
三、课程实训内容及安排
（一）课程实训内容
实训教学分为两大模块，实际工程应用的测试技术训练项目模块和利用NI公司的LabVIEW虚拟仪器开发软件平台以及ELVIS构建的虚拟教学实验平台模块，通过以上模块的实训，来培养
学生工程机械中典型物理量和实用测控电路的设计、检测、装配、调试与分析处理等能力。
（二）课程实训项目
1、第一部分：工程实际应用的测试技术训练项目
课题一：机械零件超声波无损检测与探伤技术训练；（所用仪器和元件：标准试件、现找工件+超声波探伤仪）
课题二：机械设备轴承故障检测与故障诊断技术训练。（所用仪器和元件：轴承实验机+涡流位移传感器+PC机）
课题三：机械装备安装中的轴对中检测与调试技术训练（所用仪器和元件：两台电机对接+轴对中仪）
课题四：风机、电机与机床主轴振动分析及现场动平衡技术训练（所用仪器和元件：小风机+小电动+现场平仪）
课题五：复杂机械部件_曲轴工件综合测试与多平面动平衡检测技术训练（所用仪器和元件：动平衡机上进行+跳动测量）
课题六: 高速机械转子运行动态测试实验与监测技术训练（所用仪器和元件：转子实验台） 课题七: 线性位移传感器标定及加速度传感器标定（所用仪器和元件：电涡流位移传感器的标定、压电传感器标定 ）
课题八：机械设备工况监视与故障诊断技术训练（所用仪器和元件：机械设备工况监视与故障诊断系统）
2、第二部分：利用NI公司的LabVIEW虚拟仪器开发软件平台以及ELVIS构建的教学实验平台
课题九：基于NI ELVIS电子元件的电学属性及RC一阶瞬态微积分电路特性研究 课题十：基于NI ELVIS多种温度传感器特性测试实验 课题十一：基于 NI ELVIS的运算放大器、滤波器特性分析 课题十二：基于NI ELVIS的交通信号灯电路特性测试与控制 课题十三：基于Nextboard的自动门仿真及设计
课题十四：基于ELVIS II的Quanser机电一体化传感器训练仪的传感器物理属性的测试与典型应用（提供6个模拟传感器：电位器、模拟光程、模拟磁场、压力、温度、压电薄膜。 4个数字传感器：按钮式单刀双掷(SPDT)微型开关、透射光开关、反射光开关、磁场霍尔(Hall)效应开关。）
课题十五：基于Nextmech的自动搬运机械手设计 以上课题在教师指导下学生选做。 （三）课程实训安排
1、课程实训动员，了解课程实训的意义，方法步骤和要求。
课程实训安排应在全部理论课程讲授完毕后进行，学生2-3人为一组，以小组为单位任选实训任务中的一个，在5天的时间内完成设计任务，撰写实训报告，然后集中答辩。课程实训开始的第一天，集中介绍实训题目、要求和分组情况。其它时间由于实验室全天开放，学生可根据自己任务的进度安排时间，到实验室或机房进行项目的设计和调试及实验测试工作，不需要集中。最后一天集中进行课程设计总结。共计5天。
2、选择实训题目,查阅资料,制定设计方案和实施办法。
在选题库中自由选题，利用书刊、网络查找相关资料，对不同内容的实训项目进行原理分析和设计或改进，自主形成完成项目的各种设计思路，然后在教师的指导下根据实验室的硬件设备进行具体方案实施。
3、熟悉典型测量仪器操作、使用方法和电路设计方法。根据具体问题，完成实际工程项目
的检测和进行硬件电路的连接、制作和调试及分析。
5、实训报告和现场操作演示。 四、指导方式
实训开始阶段，教师根据两大模块的具体内容，讲清实验的基本原理、要求、实验目的及安全事项；实验小组人数2-3人，按照实验计划进行，学生根据具体要求设计检测系统，要求具有查阅资料的能力，选择最佳设计方案，性能价格比合理。具体实验步骤由学生自拟，并由学生独立操作完成实验。
五、课程实训考核方法及成绩评定
课程实训环节是本专业为培养学生综合应用所学知识与技术解决实际工程问题的能力而新开设的实训内容。其实训环节的内容应与课程大纲的内容、要求和培养目标等基本一致。
（一）考核的方法
考核方式采用答辩的方法，从以下几个方面考核： 1、学生在实训课堂的各个环节的表现。 2、每个学生的实训效果。 3、答辩结果。 4、总结报告的质量。 （二）成绩评定的方法
1、设计方案验收与实际操作现场演示和答辩。 2、文档材料的质量进行评定。
其中总结报告占40%，答辩成绩占40%，学生在实训课堂的各个环节的表现20%，成绩采用五级分制——优、良、中、及格、不及格。
优：能够独立完成实践训练，实验纪律、预习、操作技能、实训报告均好。 良：能够独立完成实践训练，实验中纪律、预习、操作技能、实训报告比较好。 中：能够独立完成实践训练，实验中纪律、预习、操作技能、实训报告一般。 及格：能够独立完成实践训练，实验中纪律、预习、操作技能、实训报告较差。
不及格：实践训练中严重违章违纪，如不能独立完成实践训练，不参加实训就写报告或参加实训不写报告。
六、课程实训教材及主要参考资料
教材：《传感器与测试技术基础课程实训教程》慕丽、王欣威、丛培田
主要参考资料：相关传感器技术，测控电路，检测技术、误差理论与数据处理、Nextboard及Nextmech说明书、ARM控制器、LabVIEW教程等参考书。
4、系统测试实验。进行实验数据记录、整理和分析。
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