一、课程基本信息
| 课程编号 | 22114021 |
| 课程名称 | 检测技术与系统设计 |
| Detection Technology and System Design |
| 学分/学时 | 2学分 / 32学时 |
| 开课学期及 学时安排 | 三(3)学期16周：2学分，48学时 |
| 适用专业 | 测控技术与仪器 |
| 先修课程 | 高等数学，电路基础，传感器技术，微机系统与接口，计算机结构与逻辑设计, 单片机应用系统设计 |
| 后续课程 | 无 |
| 理论教学 | 理论教学（含研讨，共32学时）将在校内完成，其中部分学时将由企业教师进行授课和研讨。 |
| 实验教学 | 实验教学（16学时）与课程同步进行，实验内容与企业项目课题相衔接，其中部分课程地点将在企业完成。 |
| 开课单位 | 仪器科学与工程学院 |
| 制定人及 制定时间 | 林国余，祝学云 2012年11月 |
二、课程性质、作用和教学目标
“检测技术与系统设计”是测控技术及仪器专业一门综合性专业课程。通过本课程的理论教学与企业实践环节，培养学生对检测系统设计工作的适应能力和产品开发创新能力，使学生掌握各种常见机械、热工等工程量的检测技术；掌握智能化检测系统的设计方法；培养学生能综合运用前修课程及本课程的知识，根据具体要求，逐步设计出高性能价格比及先进实用的智能化检测系统，不仅为把学生培养成为优秀的高级工程技术人才打下良好的基础。
课程采用理论教学、课堂研讨和和企业实践相结合的形式，在理论教学环节，使学生掌握各种常见机械、热工等工程量的检测技术；掌握智能化检测系统的设计方法；培养学生能综合运用前修课程及本课程的知识的能力。在企业实践教学环节，要求学生能够快速融入企业研发氛围，参与企业课题，做到理论联系实际，快速掌握单片机编程和编译环境，熟练掌握嵌入式系统编程技术；能够根据传感器资料和芯片资料，灵活运用，实现对传感器模块和各个芯片的操作，完成检测系统要求；并能够通过实际调试进一步提高发现问题，解决问题的能力。
三、课程知识体系
“检测技术与系统设计”是测控技术及仪器专业一门综合性专业课程，本课程研究的对象是检测系统和工程测量参数，课程的知识体系由以下“四大模块”组成：
模块一、检测系统基本组成
检测技术基础知识和类型；检测系统的组成，包括传感器、信号调理、数据采集、信号处理、输入、输出、显示、执行结构等部分的原理和使用方法。
模块二、常用工程量测量技术
学习与掌握几何量、运动量、力学量、振动和噪声、压力、流量、温度、物位、湿度、成分等物理、化学量的测量方法和技术。
模块三、实际检测系统的介绍
着重针对运动量、力学量、温度量等工程量，从学院的科研项目和企业项目中选取合适的实际检测系统，向学生讲述这些系统的原理、结构组成和实际样机。
模块四、企业课程实践
学生参与到企业产品开发中，利用企业资源，由企业教师和校内教师共同指导学生完成一个完整课程设计，做到学以致用。
四、课程教学理念与学生能力培养
课程采用理论教学、课堂研讨和企业实践教学相结合的形式，注重知识学习与应用的实时结合和实践训练的常态化，使学生工程意识和学为所用能力的培养贯穿于课程教学的整个过程。主要培养学生如下能力：
1. 分析能力：不断改进教学方法、综合应用前修课程及本课程的知识，开展启发式教学。不断充实实验室实验设备、仪器，鼓励学得好的学生自行设计、制作一些有代表性的小型检测系统，以丰富实验项目。
2. 自学能力：通过本课程的教学，要培养和提高学生对所学知识进行整理、概括、消化吸收的能力，以及围绕课堂教学内容，阅读参考书籍和资料，自我扩充知识领域的能力。
3. 表达能力：主要是通过课内研讨和资料查找，培养学生清晰、整洁地表达自己解决问题的思路和步骤的能力。
4. 创新能力：教学分三个档次，即了解、掌握、理解。对各种非电量的转换原理、各物理量的测量方法，要真正理解、掌握；对一般检测系统要了解并弄懂工作原理、特点及掌握它们的适用范围；对一些高精度、大规模检测系统，能了解其结构特点、适用范围、工作原理；对一般难度的检测系统课题，能综合运用所学知识，通过论证、分析、设计出性能价格比较高的检测系统。
课程教学中将按照如下的教学管理模式进行：
1、理论授课中70%内容由校内教师通过多媒体课堂教学进行教学，充分利用数字化技术、网络技术制作丰富多彩的教学和辅导材料，调动学习积极性，提高教学效率。通过理论授课让学生掌握必要的基础检测技术和知识，了解检测系统的组成结构和常用的功能模块；通过介绍一些典型、实际使用的检测系统组成，让学生进一步扩大知识面；此外，理论授课能够让学生将一些前修课程串联起来，为后续的实践课程内容奠定必要的基础。
2、理论授课中30%内容由企业教师或者相关技术人员进行授课和研讨，主要是结合公司企业实际工程产品或科研项目，传授相关的理论技术知识。同时在课后安排实践，让学生和企业教师或技术人员进行当面交流沟通。
3、实践教学主要采用在公司企业进行课程实践设计的模式。根据公司的实际情况，挑选出合适的实践课题，由学生在公司进行实际设计和调试。为不影响公司正常工作运行和学生正常上课，实践教学中，根据学生人数进行分组，每组共同完成一个小项目，可利用周末完整时间在公司进行实践设计。
4、在实践教学过程中，校内教师和公司技术人员会及时了解学生在实践设计中遇到的问题，进行启发式指导，鼓励他们通过自己查找、排查问题，积极创新，培养他们独立自主进行科研工作的能力。
五、课程教学内容（知识单元和知识点）、基本要求和学时安排
| 理论教学（含课堂研讨）：32学时 |
| (1) | 课程绪论，检测技术基础知识和类型（4学时） |
| 介绍检测技术和检测系统所需相关基础知识，包括系统需求分析、误差分析和数据处理、系统的动静态模型等。 |
| (2) | 检测系统组成（8学时） |
| 介绍检测系统的组成框图，并分别针对传感器、信号调理、数据采集、信号处理、输入、输出、显示、执行结构等组成部分的原理展开描述，着重介绍实际检测系统中各部分的具体应用方式和使用方法。 在课程中间，紧密结合检测系统构成，针对学生实际参与过的项目进行介绍和研讨。 |
| (3) | 企业项目交流和研讨（8学时） |
| 由企业教师或技术人员介绍企业中具有实际工程应用背景的检测系统（暂定雷达伺服平台、光电控制平台、电源控制盒等系统）的功能、组成和设计思路和样机，并组织学生进行交流研讨。 |
| (4) | 具体工程量测量（12学时） |
| 针对具体工程量的测量展开授课，具体包括电参量、力学量、运动量、振动参数、物位、流量等参数的实际测量方法。在授课过程中，融合学院的科研项目，配合多媒体手段，让学生更为深入了解这些工程量在实际检测系统中的应用。 |
| 企业实践：32学时 |
| (15) | 企业参观和课题分配（4学时） |
| 1、学习内容： 1）企业教师、技术人员或校内指导教师对实践设计具体课题的功能和需求进行描述，介绍与课题相关的硬件系统和平台； 2）并为每组分配一个课题。 3）简单介绍与课题相关开发环境和工具，如C8051，DSP，VC编程平台等。 2、学习要求： 1）学生应深入了解分配的课题，编写需求分析报告、必要的软件流程和通讯协议； 2）确定每个成员的具体工作； 3）熟悉开发所需的软硬件平台，掌握各种调试工具； 4）如有疑问应积极主动和公司技术人员或教师沟通。 |
| (16) | 确定设计方案（4学时） |
| 1、学习内容： 1）企业教师和技术人员讲授系统设计的一些基本思路； 2）分组讨论，企业教师、技术人员或校内指导教师就小组写的报告进行分析和改正； 3）确定最终设计方案。 2、学习要求： 1）学生针对讨论内容进一步细化方案，积极和公司技术人员或教师沟通； 2）进一步熟悉检测系统软硬件平台，开始具体工程设计过程。 |
| (17) | 具体工程设计（8学时） |
| 1、学习内容： 1）各小组开始具体设计过程，包括电路设计、上位机编程和下位机软件设计； 2）完成电路设计和PCB设计 2、学习要求： 1）在开发过程中，小组间多讨论，有问题时首先学会自己独立分析和解决问题，无法解决时再请教企业教师、技术人员或校内指导教师。 2）做好开发笔记，记录遇到问题和解决方案； |
| (18) | 半程研讨（4学时） |
| 1、学习内容： 1）阶段性讨论总结，各个小组汇报进度。由企业技术人员针对各个小组开发过程中存在的软件、硬件问题进行总结； 2）各小组继续开发设计过程。 2、学习要求： 1）做好开发笔记，记录遇到问题和解决方案； |
| (19) | 具体工程设计（8学时） |
| 1、学习内容： 1）各小组继续具体设计，包括电路板焊接和调试、上位机编程和下位机软件设计； 2）各个小模块可以开始小规模联调； 2、学习要求： 1）在开发过程中，小组间多讨论，有问题时首先学会自己独立分析和解决问题，无法解决时再请教企业教师、技术人员或校内指导教师。 2）做好开发笔记，记录遇到问题和解决方案； |
| (20) | 弹簧设计（3学时）(Design of Springs) |
| 1、学习内容： 1）各小组撰写开发总结文档和实验报告，并附以必要的数据曲线和图像； 2）撰写汇报PPT并进行汇报； 3）各小组进行联合调试，并进行当场演示； 2、学习要求： 1）学会科技论文和汇报PPT的撰写，包括摘要、参考文献等； 2）对课程设计过程进行总结； |
六、考核方式及成绩构成
课程考核作为现行教学质量评价的重要手段，对学生的学和教师的教都具有重要的导向作用。本课程考核重在培养学生的能力，激发学生的学习自主性，鼓励学生的个性发展以及培养其创新意识和实践能力。此外为了加强对学生实践环节的考核力度，细化考核指标。考核主要分校内理论考核、校外实践设计考核和平时成绩三部分。
1）校内理论考核成绩主要由课程论文决定；
2）校外实践设计考核由学校和联合培养企业单位共同进行。主要考核学生在企业进行课程实践时的工作态度、创新能力、团队协作精神、实际操作能力、专业实践成果等几个方面。具体考核内容包括：课程实践成果（30%）、实践设计论文及其附件材料（40%）、团队协作综合能力（15%）以及创新能力（15%）等。
3）平时成绩主要考查学生平时上课的出勤率，课堂研讨的积极性等。
最终成绩组成：校内理论考核（35%）+ 校外实践设计考核（55%） + 平时成绩（10%）；考核等级：根据加权平均分将最终成绩结果分成5个等级：优秀（90分以上）、良好（80－89分）、中等（70－79分）、及格（60－69分）、不及格（60分以下）。
七、教材及参考资料
[1] 周杏鹏等，现代检测技术，东南大学出版社，2004年（普通高等教育“十五”国家级规划教材）
[2] 孙传友等，测控系统原理与设计，北京航空航天大学出版社，2004年
[3] 祝学云等，单片机与测控技术实践教程，2007年
[4] 王伯雄主编．测试技术基础．清华大学出版社，2003年（普通高等教育“十五”国家级规划教材，北京高等教育精品教材，清华大学985教材建设基金项目）
