一、课程基本信息

二、课程简介

《精密测量理论与技术》是面向电气与信息工程学院测控、电气、控制和电子等专业的大三学生开设的一门专业任选课。主要任务是讲授测量系统、测量信号处理以及数据处理、测量误差以及不确定度、空间参数测量、运动参数测量、温度测量、流量测量和电力测量的科学原理、评价方法、装置及应用。本课程的应用内容将聚焦在测量误差理论的原理、测量系统和仪器中的误差来源、精密测量，在新能源（风电、光伏）、智能智造等领域的应用。
  本课程使学生通过综合运用光、机、电方面的知识，解决科学研究及工程实际中的测量技术问题，开设本课程的目的是： 

1、使学生掌握精密测量中的有关基本概念、主要名词术语和定义，掌握精密/超精密测量的基本原则等基础知识；

2、掌握温度、长度、形状和位置误差以及角度等的精密测量方法，尤其是基于光电效应、光学干涉等原理的传感器测量方法；

3、了解传感器中动态随机信号的分布规则、基本特性和表征方法，知道传感器中动态随机信号的来源。 

4、掌握量值传递与溯源的途径与方法，计量比对方式及实施,了解速度、温度何流量等物理量的精密测量方法，能够根据传感信号的随机特征选取合适的异常准则并利用现代估算仪器的测量不确定定度； 
 
5、使学生了解国内外测量体系与溯源体系的同意；初步介绍可能存在的因测量技术引起的在国际贸易中可能存在的风险

6. 精密测量领域的最新技术及发展趋势

三、课程内容

（一）课程教学目标

 本课程使学生通过综合运用光、机、电方面的知识，解决科学研究及工程实际中的测量技术问题，开设本课程的目的是：

1、使学生掌握精密测量中的有关基本概念、主要名词术语和定义，掌握精密/超精密测量的基 本原则等基础知识；

2、掌握长度、形状和位置误差以及角度等的精密测量方法；

3、掌握量值传递与溯源的途径与方法，计量比对方式及实施,了解速度、温度何流量等物理量的精密测量方法；

4、通过本课程的学习，使学生了解精密测量中各种量具、量仪的分类、用途及其选用原则，掌握常用的精密仪器测量原理及误差分析方法，以及现代精密测量方法与技术，为后续研究更精密的测量方法和设计更复杂的仪器奠定基础；

5、 使学生了解精密测量领域的最新技术及发展趋势

（二）基本教学内容

• 第一章 绪论（2学时），讲述测量的基概念、测量标准、计量的分类、测量结果的溯源性，以及这些概念、标准在实际生产生活中的应用和测量结果溯源对实际生产生活的法律意义与；初步介绍我国的测量体系以及溯源方式与国际主要市场上通行测量体系以及溯源方式的同异、可能存在的分歧；以及科学实验对测量标准的影响和在测量中的分类。

• 第二章 测量系统（2学时）讲述包括光干涉、多普勒效应、图像测量在内的测量原理、介绍测量系统和测量工具的最前沿发展情况、以实例说明测量系统的发展趋势；重点讲述测量系统的特性、基本概念之间的同，尤其是在国际贸易中可能引起的概念混淆和测量系统高阶动态特性；通过案例解释在测量系统建模中假设对测量结果的影响

• 第三章 测量信号、随机误差以及随机信号（6学时）讲述测量系统中信号和信号的分类、重点讲解确定连续信号的频域分析以及其物理意义；讲解在奈奎斯特条件对离散数据采样点数据的处理方法以及离散频谱分析；讲解并示例信号离散引入的截断误差；引入随机误差的概念；重点讲解随机信号的特点、表征和建模为后续测量误差的评估、表征和建模提供必要的数学以及理论基础

• 第四章 测量误差与表征（4） 讲解测量误差的分类与由来、不确定度、与对应的表征方式；重点讲解误差中随机量的分布概率、表征方式与实验偏差之间的关系；并通过现代计算机工具示例说明实验标准差在实际工程测量中不同类型随机分布下的计算方法；着重讲解测量误差中系统误差的发现与修正方法

• 第五章 测量数据处理-上（2）讲解测量结果中有效数字的意义、通过实例验证并说明运算与取舍；着重介绍根据随机误差分布判断和剔除异常值的方法、着重讲解以最小二乘法求解间接方程以及处理组合数据的方法；并借助计算机软件实例说明，讲明课程设计要求，下发课程设计模板

• 第五章 测量数据处理-下（2）

• 第六章 不确定度评定的基本与前沿方法（4）讲解不确定度的基本概念、由来、基本步骤、适用范围；重点讲解不确定度建模的方法、A类评定、B类评定、国际标准以及合成标准不确定度、扩展不确定度的计算方法、所需数据和前提假设；不确定报告的基本构成；着重讲解进阶内容—基于蒙特卡洛模拟的不确定度分析

• 第七章--温度测量（6）讲解温标定义的发展史以及推动其发展的历史原因和其改变后引起的连锁反应，从而使学生理解工程与环境的相互关系。着重介绍现代温标的量子化测量技术，要求学生从误差传递的角度分析量子化温标与传统冰水混合物在不确定度与适用范围上的同异；简介基本温度测量工具，着重介绍光谱测量（包括红外并实物演示）和光纤测量

• 第八章--长度测量（6）讲解长度测量基准发展历史，侧重于讲解激光测量、干涉测量、光声测微等前沿技术的测量原理和测量模型；着重讲解双目测量与三角法测量的即便原理步骤并以实例演示。

• 第九章---角度测量（2）介绍常用角度测量仪器和方法，讲解编码器的基本原理和分辨力，着重讲解绝对编码器与相对编码器的区别以及各自的工程应用范围。