GATE儀器儀表工程大綱

---

---

科目程式碼：IN

課程結構

課程大綱

A節：工程數學

單元1：線性代數

• 矩陣代數
• 線性方程組
• 特徵值和特徵
• 向量

單元2：微積分

• 中值定理
• 積分學定理
• 偏導數
• 最大值和最小值
• 重積分
• 傅立葉級數
• 向量恆等式
• 線、面和體
• 積分，斯托克斯、高斯和格林定理

單元3：微分方程

• 一階方程（線性與非線性）
• 常係數高階線性微分方程
• 引數變化法
• 柯西和尤拉方程
• 初始值和邊界值問題
• 偏微分方程的解
• 分離變數法

單元4：複變函式分析

• 解析函式
• 柯西積分定理和積分公式
• 泰勒和洛朗級數
• 留數定理
• 積分的解

單元5：機率與統計

• 取樣定理
• 條件機率
• 均值、中位數、眾數和標準差
• 隨機變數
• 離散和連續分佈
• 正態、泊松和二項分佈

單元6：數值方法

• 矩陣求逆
• 非線性代數方程的解
• 求解微分方程的迭代方法
• 數值積分
• 迴歸與相關分析

B節：電路

單元1：電壓和電流源

• 獨立、相關、理想和實際
• 電阻、電感、互感和電容的V-i關係
• 直流激勵下RLC電路的瞬態分析

單元2：基爾霍夫定律

• 網孔和節點分析
• 疊加定理
• 戴維南定理
• 諾頓定理
• 最大功率
• 傳遞
• 互易定理

單元3：交流量的峰值、平均值和有效值

• 視在功率、有功功率和無功功率
• 相量分析、阻抗和導納
• 串聯和並聯諧振
• 軌跡圖、利用r、l和c元件實現基本濾波器
• 單埠和雙埠網路
• 輸入阻抗和導納
• 開路和短路引數

C節：訊號與系統

• 訊號與系統 -

  • 週期、非週期和脈衝訊號

  • 拉普拉斯變換、傅立葉變換和Z變換

  • 傳遞函式、一階和二階線性時不變系統的頻率響應

  • 系統的脈衝響應

  • 卷積、相關

• 離散時間系統 -

  • 脈衝響應

  • 頻率響應

  • 脈衝傳遞函式

  • DFT和FFT

  • IIR和FIR濾波器的基礎知識

D節：控制系統

• 反饋原理 -
  • 訊號流圖
  • 瞬態響應
  • 穩態誤差
  • 伯德圖
  • 相位裕度和增益裕度
  • 勞斯和奈奎斯特判據
  • 根軌跡
  • 前饋補償器的設計
  • 滯後和滯後-前饋補償器
  • 系統的狀態空間表示
• 時滯系統 -
  • 機械、液壓和氣動系統元件
  • 同步器對
  • 伺服電機和步進電機
  • 伺服閥
• 開關、P、PI、PID、級聯、前饋和比例控制器。

E節：類比電子技術

• 以下器件的特性和應用 -

  • 二極體

  • 齊納二極體

  • 雙極結型電晶體

  • MOSFET

• 電晶體電路的小訊號分析，反饋放大器

• 運算放大器的特性

• 運算放大器的應用 -

  • 差分放大器

  • 加法器

  • 減法器

  • 積分器

  • 微分器

  • 儀表放大器

  • 精密整流器

  • 有源濾波器和其他電路

• 振盪器、訊號發生器、壓控振盪器和鎖相環

F節：數位電子技術

• 組合邏輯電路，布林函式的最小化

• IC系列：TTL和CMOS

• 算術電路、比較器、施密特觸發器、多諧振盪器、時序電路、觸發器、移位暫存器、定時器和計數器

• 取樣保持電路、多路複用器、模數轉換器（逐次逼近、積分、快閃記憶體和Σ-Δ）和數模轉換器（加權電阻、R-2R梯形和電流導向邏輯）

• ADC和DAC的特性（解析度、量化、有效位數、轉換/建立時間）

• 數制基礎、8位微處理器和微控制器：應用、儲存器和輸入/輸出介面

• 資料採集系統的基礎知識

G節：測量

• SI單位，測量中的系統誤差和隨機誤差，不確定度的表達 - 精度和準確度指標，誤差的傳播

• PMMC、MI和電動力式儀表 -

  • 直流電位器

  • 測量R、L和C的橋路，Q表

• 單相和三相電路中電壓、電流和功率的測量 -

  • 交流和直流電流探頭

  • 真有效值儀表

  • 電壓和電流縮放

  • 儀用變壓器

  • 定時器/計數器

  • 時間

  • 相位和頻率測量

  • 數字電壓表

  • 數字萬用表

  • 示波器，遮蔽和接地

H節：感測器與工業儀表

• 電阻式、電容式、電感式、壓電式、霍爾效應感測器及相關訊號調理電路

• 工業儀表的感測器 -

  • 位移（線性與角位移）

  • 速度

  • 加速度

  • 力

  • 扭矩

  • 振動

  • 衝擊

  • 壓力（包括低壓）

  • 流量（差壓、可變面積、電磁、超聲波、渦輪和明渠流量計）

  • 溫度（熱電偶、輻射熱測量計、RTD（3/4線）

  • 熱敏電阻

  • 高溫計和半導體

  • 液位、pH、電導率和粘度測量

I節：通訊與光學儀器

• 調幅和調頻以及解調

• 夏農取樣定理，脈衝編碼調製

• 頻分複用和時分複用，用於數字調製的幅移鍵控、相移鍵控、頻移鍵控和脈衝移位鍵控

• 光源和探測器 - LED、雷射器、光電二極體、光敏電阻及其特性

• 干涉儀 - 在計量學中的應用

• 光纖感測的原理

下載pdf 點選此處。