图郑州大学 能源与动力工程专业 《能源与动力工程测试技术》 课程教学大纲 大纲制订人：付卫东、张力隽、李攀 大纲审定人：赵金辉 修订日期：2022/11/25
能源与动力工程专业 《能源与动力工程测试技术》 课程教学大纲 大纲制订人：付卫东、张力隽、李攀 大纲审定人：赵金辉 修订日期：2022/11/25 郑州大学
《能源与动力工程测试技术》课程教学大纲 课程编号：013232 课程名称（中/英文）：能源与动力工程测试技术/ Measure Technology in Energy and Power Engineering 课程类型：专业核心 总学时：40 讲课学时：40 学分：2.5 适用对象：能源与动力工程及相关专业 先修课程：工程热力学、传热学、流体力学 后续课程：热力发电厂 开课单位：机械与动力工程学院 一、课程的性质和教学目标 《能源与动力工程测试技术》是热能与动力工程类各专业必修的技术基础课，是一门理论性和 实践性都很强的综合性课程。该课程涉及数学、机械、电学、光学、声学、热工、物理学、力学、 电子学、控制理论、材料科学和计算机科学等多方面知识的新型学科。通过本课程的学习，使学生 了解检测系统与传感器的静、动态特性和主要性能指标，掌握常用传感器的工作原理、检测方法。 为工业测控系统的设计与开发奠定基础。同时培养学生从事科学试验的基本技能，为进一步学习、 研究和处理热能与动力工程技术问题打下基础。 本课程的教学目标为： 课程目标1：通过本课程的学习，了解测试装置的基本组成及结构，对能源与动力工程中各类 测试装置有较系统地完整认识。使学生了解检测系统与传感器的静、动态特性和主要性能指标。 课程目标2：通过本课程的学习，掌握误差的概念及数据处理方法，能够使用误差理论计算测 量误差。 课程目标3：掌握常用传感器的工作原理、主要性能特点和常见非电量参数的检测方法。培养 学生综合运用传感器技术和计算机技术等多门知识，针对各种常见机械量和热工量构建自动检测系 统的能力。 本课程的散学目标与毕业要求的对应关系为： 序号 毕业要求指 单业要求指标点具体内容 本课程的教学目标与 标点 毕业要求的对应关系 毕业要求121,2掌握工程热物理、热能工程、制冷及低温工程， 工业节能技术与先进装备中的工程基础知识，能够 课程目标1、课程目标 应用其基本概念、基本理论和基本方法对一个能源 动力系统建立合适的模型或原理方程： 毕业要求141.4掌握工程热物理、热能工程、制冷及低温工程 课程目标1、课程目标
《能源与动力工程测试技术》课程教学大纲 课程编号：013232 课程名称（中／英文）：能源与动力工程测试技术/ Measure Technology in Energy and Power Engineering 课程类型: 专业核心 总 学 时： 40 讲课学时：40 学 分： 2.5 适用对象: 能源与动力工程及相关专业 先修课程：工程热力学、传热学、流体力学 后续课程：热力发电厂 开课单位：机械与动力工程学院 一、课程的性质和教学目标 《能源与动力工程测试技术》是热能与动力工程类各专业必修的技术基础课，是一门理论性和 实践性都很强的综合性课程。该课程涉及数学、机械、电学、光学、声学、热工、物理学、力学、 电子学、控制理论、材料科学和计算机科学等多方面知识的新型学科。通过本课程的学习，使学生 了解检测系统与传感器的静、动态特性和主要性能指标，掌握常用传感器的工作原理、检测方法。 为工业测控系统的设计与开发奠定基础。同时培养学生从事科学试验的基本技能，为进一步学习、 研究和处理热能与动力工程技术问题打下基础。 本课程的教学目标为： 课程目标 1：通过本课程的学习，了解测试装置的基本组成及结构，对能源与动力工程中各类 测试装置有较系统地完整认识。使学生了解检测系统与传感器的静、动态特性和主要性能指标。 课程目标 2：通过本课程的学习，掌握误差的概念及数据处理方法，能够使用误差理论计算测 量误差。 课程目标 3：掌握常用传感器的工作原理、主要性能特点和常见非电量参数的检测方法。培养 学生综合运用传感器技术和计算机技术等多门知识，针对各种常见机械量和热工量构建自动检测系 统的能力。 本课程的教学目标与毕业要求的对应关系为： 序号 毕业要求指 标点 毕业要求指标点具体内容 本课程的教学目标与 毕业要求的对应关系 1 毕业要求 1.2 1.2 掌握工程热物理、热能工程、制冷及低温工程、 工业节能技术与先进装备中的工程基础知识，能够 应用其基本概念、基本理论和基本方法对一个能源 动力系统建立合适的模型或原理方程； 课程目标 1、课程目标 2 2 毕业要求 1.4 1.4 掌握工程热物理、热能工程、制冷及低温工程、 课程目标 1、课程目标
工业节能技术与先进装备领域的专业知识，能将其 3 与数理基础和工程基础等知识相结合，解决能源与 动力系统的设计、控制或改进， 二、教学的基本要求 本课程主要讲述能源与动力工程领域中的主要参数，如温度、压力、转速、流速、流量、液位 及噪声等的测试原理、装置及方法，其中以温度、压力、流量测量为重点。学完本课程应达到以下 基本要求： (1)了解能源与动力工程测试装置的基本结构，掌握其工作原理及运行特性，对能源与动力工 程中各类测试装置有较系统地完整认识。 (2)熟练掌握能源与动力工程参数测量的基本方法，能根据参数的性质不同正确选择测量方法， 能对测量结果进行定性分析和定量计算。 (3)正确理解测量误差的基本概念，并能对测量结果进行误差分析。 (4)掌握能源与动力工程测试的基本实验方法，并能对测试仪器进行标定。 (5)了解常用的光电传感器的工作原理及应用范围。 (6)对能源与动力工程的主要参数，如温度、压力、流速、流量等有较明确的工程概念， 各课程目标的培养环节为： 培养环书 散学目标 混合式教学MO0C 平时作业 课程项目 课程实验 课程目标1 课程目标2 课程目标3 √（由专业实 验完成) 三、课堂教学内容及目标 本课程采用单元教学，教学内容共有12章。 第一章绪论部分2学时 目标：了解测试技术的基本概念和测试技术的作用、任务和发展趋势以及在能源与动力工程的 应用，明确学习自动测试技术的内容、特点和重要意义。 第二章测量系统的基本特征2学时 目标：掌握检测系统各组成部分的功能和特点，理解检测系统及传感器的静、动态特性和概念 和主要性能指标的定义和用途。重点掌握检测系统的构成及传感器主要性能指标。 第三章误差分析和数据处理4学时 目标：(1)了解描述系统动态特性的数学模型、计算方法和一阶、二阶系统的静、动态特性。 主要理解误差的来源，掌握误差的不同表示方法的定义及其应用。 (2)掌握试验数据的图示法，包括坐标的选择、比例尺的选择、试验数据的绘制等。重点掌握 有效数字的概念和计算法则。主要理解回归分析与经验公式，包括最小二乘法、一元回归及检验
工业节能技术与先进装备领域的专业知识，能将其 与数理基础和工程基础等知识相结合，解决能源与 动力系统的设计、控制或改进。 3 二、教学的基本要求 本课程主要讲述能源与动力工程领域中的主要参数，如温度、压力、转速、流速、流量、液位 及噪声等的测试原理、装置及方法，其中以温度、压力、流量测量为重点。学完本课程应达到以下 基本要求： （1）了解能源与动力工程测试装置的基本结构，掌握其工作原理及运行特性，对能源与动力工 程中各类测试装置有较系统地完整认识。 （2）熟练掌握能源与动力工程参数测量的基本方法，能根据参数的性质不同正确选择测量方法， 能对测量结果进行定性分析和定量计算。 （3）正确理解测量误差的基本概念，并能对测量结果进行误差分析。 （4）掌握能源与动力工程测试的基本实验方法，并能对测试仪器进行标定。 （5）了解常用的光电传感器的工作原理及应用范围。 （6）对能源与动力工程的主要参数，如温度、压力、流速、流量等有较明确的工程概念。 各课程目标的培养环节为： 教学目标 培养环节 混合式教学(MOOC) 平时作业 课程项目 课程实验 课程目标 1 √ √ 课程目标 2 √ √ √ 课程目标 3 √ √ √ √（由专业实 验完成） 三、课堂教学内容及目标 本课程采用单元教学，教学内容共有 12 章。 第一章 绪论部分 2 学时 目标：了解测试技术的基本概念和测试技术的作用、任务和发展趋势以及在能源与动力工程的 应用，明确学习自动测试技术的内容、特点和重要意义。 第二章 测量系统的基本特征 2 学时 目标：掌握检测系统各组成部分的功能和特点，理解检测系统及传感器的静、动态特性和概念 和主要性能指标的定义和用途。重点掌握检测系统的构成及传感器主要性能指标。 第三章 误差分析和数据处理 4 学时 目标：（1）了解描述系统动态特性的数学模型、计算方法和一阶、二阶系统的静、动态特性。 主要理解误差的来源，掌握误差的不同表示方法的定义及其应用。 （2）掌握试验数据的图示法，包括坐标的选择、比例尺的选择、试验数据的绘制等。重点掌握 有效数字的概念和计算法则。主要理解回归分析与经验公式，包括最小二乘法、一元回归及检验
第四章温度测量4学时 目标：(1)了解温度和温标的基本概念：着重掌握热电偶测温的原理、基本特性、冷端处理方 法以及标定方法：了解热电阻、二极管测温的概念 (2)掌握显示仪表的工作原理及有关计算，了解全辐射温度传感器、比色高温传感器、红外测 温的基本概念。理解温度测量应用中的技术处理方法。 第五章压力测量系统4学时 目标：()了解压力检测的基本概念：常用压力计和压力传感器，着重掌握压力传感器的种类 及其选择和使用方法：理解压阻式、压电式传感器的工作原理与结构特点：学习各种电阻传感器在 非电量检测中的应用方法。 (2)掌握压电效应及其物理解释，了解压电材料及主要特性、应用举例。掌握压力传感器标定 的概念，静态标定的系统结构及各部分作用。 第六章流体速度的测量4学时 目标：掌握总压管、静压管的测速方法、原理及测压管的标定方法，理解二元复合测压管的测 速方法：掌握热线风速的工作原理及工作方式，影响测量精度的因素：了解激光测速的原理，掌握 其各组成及功能。 第七章流量检测及仪表4学时 目标：了解几种常见的流量计，了解流量测量的基本概念，重点掌握转子流量计、涡轮流量计、 电磁流量计、超声波流量计的结构和工作原理。 第八章液位测量4学时 目标：了解电阻式、电容式液位计液位测量的基本概念和流量测量的基本概念。了解光纤传感 技术在液位测量中的应用。重点掌握差压式液位测量的原理及应用。 第九華转速及功率测量系统4学时 目标：了解离心式转速表测转速，闪光测速仪测转速，测速发电机测转速的测速的使用方法。 重点掌握电涡流测功机、电力测功机的测功原理，了解应变式和相位差式扭矩传感器的工作原理。 第十章排放测量4学时 目标：了解色谐法测量气体成分、红外光谱法测量气体成分及化学发光法测量氨氧化物浓度的 基本概念。重点掌握氧含量测量、烟度测量的原理及应用。 第十一章振动测量2学时 目标：了解振动测量的实施、内燃机振动测量及测振系统的校验的基本概念。重点掌握振动测 量的基本原理、典型测振仪介绍及叶轮振动测量的原理及应用。 第十二章噪声测量2学时 目标：了解噪声测量及环境的基本概念。重点掌握噪声评定值、噪声测量仪器及噪声测量方法 的原理及应用。 四、课程教学思想、教学方法、教学手段 1.采用启发式教学，以激发学生主动学习的兴趣，并培养学生独立思考、分析问题和解决问题 的能力，最终引导学生主动通过实践和自学环节学握本门课程相关知识
第四章 温度测量 4 学时 目标：（1）了解温度和温标的基本概念；着重掌握热电偶测温的原理、基本特性、冷端处理方 法以及标定方法；了解热电阻、二极管测温的概念； （2）掌握显示仪表的工作原理及有关计算，了解全辐射温度传感器、比色高温传感器、红外测 温的基本概念。理解温度测量应用中的技术处理方法。 第五章 压力测量系统 4 学时 目标：（1）了解压力检测的基本概念；常用压力计和压力传感器，着重掌握压力传感器的种类 及其选择和使用方法；理解压阻式、压电式传感器的工作原理与结构特点；学习各种电阻传感器在 非电量检测中的应用方法。 （2）掌握压电效应及其物理解释，了解压电材料及主要特性、应用举例。掌握压力传感器标定 的概念，静态标定的系统结构及各部分作用。 第六章 流体速度的测量 4 学时 目标：掌握总压管、静压管的测速方法、原理及测压管的标定方法，理解二元复合测压管的测 速方法；掌握热线风速的工作原理及工作方式，影响测量精度的因素；了解激光测速的原理，掌握 其各组成及功能。 第七章 流量检测及仪表 4 学时 目标：了解几种常见的流量计，了解流量测量的基本概念，重点掌握转子流量计、涡轮流量计、 电磁流量计、超声波流量计的结构和工作原理。 第八章 液位测量 4 学时 目标：了解电阻式、电容式液位计液位测量的基本概念和流量测量的基本概念。了解光纤传感 技术在液位测量中的应用。重点掌握差压式液位测量的原理及应用。 第九章 转速及功率测量系统 4 学时 目标：了解离心式转速表测转速，闪光测速仪测转速，测速发电机测转速的测速的使用方法。 重点掌握电涡流测功机、电力测功机的测功原理，了解应变式和相位差式扭矩传感器的工作原理。 第十章 排放测量 4 学时 目标：了解色谱法测量气体成分、红外光谱法测量气体成分及化学发光法测量氮氧化物浓度的 基本概念。重点掌握氧含量测量、烟度测量的原理及应用。 第十一章 振动测量 2 学时 目标：了解振动测量的实施、内燃机振动测量及测振系统的校验的基本概念。重点掌握振动测 量的基本原理、典型测振仪介绍及叶轮振动测量的原理及应用。 第十二章 噪声测量 2 学时 目标：了解噪声测量及环境的基本概念。重点掌握噪声评定值、噪声测量仪器及噪声测量方法 的原理及应用。 四、课程教学思想、教学方法、教学手段 1．采用启发式教学，以激发学生主动学习的兴趣，并培养学生独立思考、分析问题和解决问题 的能力，最终引导学生主动通过实践和自学环节掌握本门课程相关知识
2.在教学内容上，系统讲授测量系统结构组成、误差计算概念及计算方法、及各种传感器的原 理和使用，使学生能够系统掌握用于解决能源专业的测试技术知识。 3.在教学过程中，采用多媒体教学与传统板书相结合的方式，提高课堂教学信息量、增强教学 的直观性 4.课内讨论和课外答疑相结合，学生可随时进行答疑。 五、各教学环节学时分配 讲课 习题课 讨论课 实验 其他 合计 绪论 测量系统组成 误差分析 温度测量 压力测量系统 流体速度的测量 流量检测及仪表 液位测量 转速及功率测量系 4 气体成分分析 振动测量 2 噪声测量 2 合计 36 六、考核及成绩评定方式 期末闭卷笔试，考试成绩占100% 七、教材和参考书目 教材：《热能与动力机械测试技术》，俞小莉、严兆大主编，机械工业出版社，2021 参考书：《热能与动力工程测试技术》，王子延主编，西安交通大学出版社，1998
2．在教学内容上，系统讲授测量系统结构组成、误差计算概念及计算方法、及各种传感器的原 理和使用，使学生能够系统掌握用于解决能源专业的测试技术知识。 3．在教学过程中，采用多媒体教学与传统板书相结合的方式，提高课堂教学信息量、增强教学 的直观性。 4．课内讨论和课外答疑相结合，学生可随时进行答疑。 五、各教学环节学时分配 讲课 习题课 讨论课 实验 其他 合计 绪 论 2 测量系统组成 2 误差分析 4 温度测量 4 压力测量系统 4 流体速度的测量 3 1 流量检测及仪表 4 液位测量 2 2 转速及功率测量系 统 4 气体成分分析 3 1 振动测量 2 噪声测量 2 合计 36 4 40 六、考核及成绩评定方式 期末闭卷笔试，考试成绩占 100%。 七、教材和参考书目 教 材：《热能与动力机械测试技术》，俞小莉、严兆大主编，机械工业出版社，2021。 参考书：《热能与动力工程测试技术》，王子延主编，西安交通大学出版社，1998
