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    天津大学测控技术基础硕士生入学考试业务课程大纲

    课程编号：806   课程名称：测控技术基础

    一、测控技术基础考试的总体要求

    掌握测控技术的基础知识和基本理论，并能合理运用解决实际问题。

    二、测控技术基础考试的内容及比例

    考试内容分为A、B两个模块，考生可任选其中一个模块。A模块为精密测试理论与技术，B模块为传感技术与测控电路。

    （一）A模块：精密测试理论与技术

    1. 精密测试理论

    （1）测试系统

    主要内容：测试的基本概念，测试系统的组成，测试系统的静、动态特性。

    基本要求：测试的基本概念，测量标准，量值传递与溯源体系；测试系统的组成及各部分的功能；测试系统的数学模型、传递函数及频率响应函数；一阶系统和二阶系统的频率特性；理想频率响应特性及不失真测试的条件；测量仪器主要性能指标的定义及表示方法。

    （2）误差基本概念

    主要内容：误差的定义及表示法，精度（准确度）的概念，有效数字与数据运算。

    基本要求：误差的定义及表示法，误差分类；精度的概念；数字的舍入规则和运算规则，能按要求设置有效数字的位数。

    （3）误差的基本性质与处理

    主要内容：随机误差的性质与处理方法，系统误差的性质与处理方法，粗大误差的性质与处理方法。

    基本要求：随机误差、系统误差、粗大误差的产生原因和特征；正态分布的特征和处理方法；随机误差的其他分布；算术平均值、单次测量的标准差、算术平均值的标准差、极限误差等概念并能正确计算；等精度及不等精度直接测量列测量结果的数据处理。函数系统误差和函数随机误差的计算方法；误差合成的计算。

    （4）测量不确定度

    主要内容：测量不确定度的概念，测量不确定度的评定，测量不确定度的合成。

    基本要求：测量不确定度的基本术语，不确定度的来源；标准不确定度的两类评定、合成标准不确定度和扩展不确定度的求取方法；不确定度报告

    （5）线性参数的最小二乘法处理

    主要内容：最小二乘法原理，正规方程，精度估计。

    基本要求：等精度测量线性参数最小二乘法处理的正规方程，求解及精度估计。

    （6）回归分析

    主要内容：回归分析的基本概念，一元线性回归，一元非线性回归。

    基本要求：一元线性回归方程的求解，回归方程的方差分析及显著性检验。一元非线性回归方程的求解及精度分析。

    2. 精密测试技术

    （1）长度及线位移测量

    主要内容：长度测量的标准量和标准环境，阿贝原则，长度尺寸的测量，形位误差的测量，表面粗糙度的测量，线位移的测量，纳米测量技术。

    基本要求：长度测量的标准量和标准环境；阿贝原则；长度的直接测量和间接测量、绝对测量和相对测量方法及各种测量仪器；三坐标测量机结构形式，测头的种类及工作原理，坐标测量数据处理的主要内容；加工中测量仪和自动补调仪的特点；形位误差测量的基本概念；直线度误差的概念和评定方法及常用测量方法和仪器；表面粗糙度常用的测量仪器和评定参数；双频激光干涉仪位移测量原理；扫描隧道显微镜和原子力显微镜的结构及工作原理。

    （2）角度及角位移测量

    主要内容：角度的自然基准、实物基准和圆周封闭原则，角度尺寸的测量，圆分度误差的测量。

    基本要求：角度的自然基准、实物基准和圆周封闭原则；角度的直接测量和间接测量方法及测量仪器；圆分度误差的评定指标；圆分度误差的绝对测量和相对测量方法。

    （3）速度、转速和加速度测量

    主要内容：速度、转速和加速度测量的基本方法。

    基本要求：速度的测量方法、皮托管测速装置、多普勒测速、陀螺测量角速度；电子数字式转速表、频闪式转速表；压电式加速度计、伺服式加速度计。

    （4）力、力矩和压力的测量

    主要内容：力、力矩和压力测量的基本方法。

    基本要求：力的测量方法、各种力的测量装置；各种称重传感器、皮带秤；转矩的测量方法、传递法力矩测量装置；各种压力测量装置、各种真空测量装置。

    （5）机械振动的测试

    主要内容：机械振动的概念、类型，各种测振传感器，振动量的测量方法。

    基本要求：机械振动的概念、类型及其表征参数；振动的激励方式、各种激振器；惯性式测振传感器的力学模型与特性分析、磁电式振动速度传感器；固有频率和阻尼比的测量方法。

    （6）温度的测量

    主要内容：温标的概念及各种类型温度计的工作原理。

    基本要求：各种温标的定义；各种膨胀式温度计、压力式温度计；热电偶温度计的工作原理、基本定律和各种参比端处理方法；各种热电阻温度计及其引线误差的处理方法；热辐射基本定律及各种热辐射温度计。

    （7）流量的测量

    主要内容：流量的概念及各种类型流量计的工作原理。

    基本要求：流量的定义；椭圆齿轮流量计；差压式管道用流量计；转子流量计和靶式流量计；各种测速式流量计；振动式流量计；热式质量流量计和各种推导式质量流量计。

    （二）B模块：传感技术与测控电路

    1. 传感技术

    （1）传感器的一般特性

    主要内容：传感器的基本概念及其静态特性指标。

    基本要求：传感器的定义及其组成；传感器静特性的主要技术指标。

    （2）电阻式传感器

    主要内容：电阻式传感器的工作原理，主要特性，直流电桥，温度误差与补偿以及电阻式传感器的应用。

    基本要求：金属的电阻应变效应，应变式传感器的工作原理与特性；压阻效应，压阻式传感器的工作原理与特性；直流电桥、单臂电桥、差动电桥；温度误差及其补偿；电阻式传感器的应用。

    （3）电容式传感器

    主要内容：电容式传感器的工作原理，主要特性，基本转换电路，优化设计，电容式传感器的应用。

    基本要求：电容式传感器的工作原理、类型、主要特性；电容式传感器的转换电路、驱动电缆技术、等位环技术；电容式传感器的应用。

    （4）霍尔式传感器

    主要内容：霍尔式传感器的工作原理，主要特性，误差与补偿，霍尔式传感器的应用。

    基本要求：霍尔效应，霍尔式传感器的工作原理，主要特性；霍尔式传感器的误差来源与补偿措施，电路模型；霍尔式传感器的应用。

    （5）光电式传感器

    主要内容：光源的工作原理与特性，光电器件，光纤式传感器，激光式传感器以及光栅式传感器。

    基本要求：典型光源的特性；光电器件工作效应、原理、特性及其应用；电荷耦合器件（CCD）的结构、工作过程及其应用；位置敏感器件（PSD）的工作原理与应用；光纤传光原理，光纤传感器的原理和特点，光纤式传感器的类型；莫尔条纹及其特性，光栅式传感器的工作原理、类型、特点；迈克尔逊干涉仪的工作原理。

    2. 测控电路

    （1）绪论

    主要内容：测控电路的类型、组成及功用；测控电路的输入输出信号。

    基本要求：测控电路的功用；对测控电路的主要要求；测控电路的输入输出信号；测控电路的类型与组成。

    （2）信号放大电路

    主要内容：运算放大器；典型测控放大电路的基本原理及功能；放大器的噪声。

    基本要求：运算放大器的基础知识、运算放大器的误差及其补偿；典型测控放大电路包括同相放大电路，反相放大电路，基本差分放大电路，高共模拟制比放大电路，电桥放大电路，高输入阻抗放大电路，隔离放大电路的基本原理及功能，了解放大器噪声的基础知识。

    （3）信号调制解调电路

    主要内容：信号的调制解调；调幅及检波；调频及鉴频；调相及鉴相；脉宽调制及解调。

    基本要求：重点掌握双边带调幅信号及其表达式和波形以及载波信号频率与调制信号频率之间的关系；几种调幅方法以及包络检波；精密检波电路作用；相敏检波电路的特点，与包络检波电路的比较；相敏检波电路的选频特性和鉴相特性；了解调频信号的表达式、波形；调频及鉴频方法；频率计工作原理；调相信号的表达式、波形；调相及鉴相方法；脉宽调制信号表达式、波形；脉宽调制及解调方法。

    （4）信号分离电路

    主要内容：滤波器的类型及特性指标；压控电压源型滤波电路及无限增益多路反馈型滤波电路；滤波器的设计等。

    基本要求：按不同方式分类的滤波器的类型及滤波器特性指标；压控电压源型滤波电路及无限增益多路反馈型滤波电路。不同类型滤波器的设计方法，掌握不同滤波器传递函数的推导方法与频率特性分析等。

    （5）信号运算电路

    主要内容：比例运算放大电路；加减法运算电路；微分积分运算电路；常用特征值运算电路。

    基本要求：比例运算放大电路，加减法运算电路，微分积分运算电路，常用特征值运算电路：绝对值电路、平均值运算电路、峰值运算电路、有效值运算电路。

    （6）信号转换电路

    主要内容：采样保持电路的组成；电压比较器；电压频率转换电路；电压电流转换电路；D/A转换器；A/D转换器。

    基本要求：采样保持电路的基本原理；模拟开关；采样保持电路；电压比较器包括电平比较电路、滞回比较电路、窗口比较电路；电压频率转换电路；电压电流转换电路；D/A转换器包括加权电阻网络D/A转换器及R－2R梯形电阻网络D/A转换器；A/D转换器包括双积分式A/D、逐次逼近式A/D、并行比较式A/D的工作原理。

    （7）信号细分与辩向电路

    主要内容：直传式细分电路；平衡补偿式细分。

    基本要求：直传式细分电路，主要包括单稳四细分辨向电路、电阻链分相细分、微型计算机细分、只读存储细分；平衡补偿式细分，主要包括相位跟踪细分和频率跟踪细分。

    （8） 逻辑控制电路

    主要内容：二值可控元件驱动电路。

    基本要求：二值可控元件驱动电路包括功率开关驱动电路、继电器与电磁阀驱动电路。

    （9） 连续信号控制电路

    主要内容：导电角控制逆变器；脉宽调制（PWM）控制电路。

    基本要求：了解导电角控制逆变器的基本原理； 掌握脉宽调制（PWM）控制电路的基本原理。

    三、测控技术基础考试的题型及比例

    选择题20％，填空题10%，简答题20％，分析说明题30％，设计计算题20％。

    试题反映本课程的主要内容和要求，适当均匀分布在上述内容中。

    四、测控技术基础考试形式及时间

    考试形式为笔试，考试时间为3小时。考试时，考生可自行选择A模块或B模块进行答题。

    五、测控技术基础主要参考书目

    1. 费业泰，《误差理论与数据处理》[M]. 6版，北京：机械工业出版社，2010.

    2. 倪育才，《实用测量不确定度评定》[M]. 3版，北京：中国计量出版社，2009.

    3. 施文康，余晓芬，《检测技术》[M]．3版，北京：机械工业出版社，2010．

    4. 唐文彦主编. 《传感器》（第4版）. 北京：机械工业出版社，2008.

    5. 张国雄主编. 《测控电路》（第4版）. 北京：机械工业出版社，2011. 

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