光电仪器原理与设计

《光电仪器原理与设计》

课程编号：

课程名称：光电仪器原理与设计

学分：3 学时:48 (其中实验学时：0)

先修课程：应用光学，波动光学，公差与误差。

一、目的与任务

本课程是一门专业技术课，适合于近测控技术与仪器，光学工程类各专业。本课程的目的是通过光电仪器原理与设计课程的学习，培养学生光电仪器原理分析、仪器使用和仪器系统设计能力。

本课程的任务是使学生以现有光、机、电、算基础知识为起点，通过常用光电仪器工作原理及设计原则的理论和方法的学习，从普遍规律和具体经验两方面提高对于光电仪器原理和设计的认知和掌握；熟知常用光电仪器的工作原理；掌握光电仪器重要组成部件的结构、功能及参数设计方法；培养学生进行总体设计的能力；为后续课程的学习和工程设计奠定理论基础和工程实践基础。

二、教学内容及学时分配

理论教学部分（48学时）

第一章光电仪器设计概论（2学时）

（1）光电仪器的发展与特点

（2）光电仪器的分类及组成

（3）总体设计的基本观点及设计步骤

第二章仪器精度分析与设计（6学时）

（1）仪器精度定义及误差来源

（2）误差分析与计算方法

（3）仪器误差的合成

（4）仪器精度的分配

（5）提高精度的基本设计原则

（6）仪器误差补偿

第三章现代仪器设计方法（4学时）

（1）设计方法学

（2）人机工程学

（3）优化设计方法

（4）有限元分析

（5）可靠性设计

第四章标准量与标准器（6学时）

（1）计量标准概述

（2）标尺与度盘

（3）计量光栅

（4）光学编码度盘

第五章光源与照明（6学时）

（1）常用光源

（2）目标信号类型

（3）点光源

（4）线光源

（5）面光源

第六章光学零件的选择与调整（6学时）（1）几何光学元件

（2）物理光学元件

（3）新型光学元件

（4）光学元件的误差分配、装配校正第七章光电探测与器件（6学时）

（1）光电探测器性能参数

（2）光电探测器工作原理与分类

（3）光电探测器应用实例

第八章运动与定位（6学时）

（1）结构设计基本原则

（2）微位移机构

（3）光学与光电瞄准法

（4）轴向对准法

第九章典型仪器原理与分析（6学时）

（1）激光干涉仪

（2）光学轮廓仪

（3）共焦显微镜

（4）投影仪器

三、考核与成绩评定

考核：采用统一命题，微机试题库辅助，统一阅卷，集体复查，严把质量关。成绩评定：考试占70%，平时作业、大型作业、小测验及日常考核质疑等占30%，按百分制给出最终成绩。

四、大纲说明

1.在保证基本教学要求的前提下，教师可以根据实际情况，对内容进行适当的

调整和删节。

2.本大纲适合近仪器、光学工程类各专业。

五、教材、参考书

选用教材：郝群. 光电仪器原理与设计[M]. 北京: 机械工业出版社, 待出版.

参考书：

[1] 殷纯永. 光电精密仪器设计[M]. 北京: 机械工业出版社, 1996.

[2] 浦昭邦, 王宝光. 测控仪器设计[M]. 北京: 机械工业出版社, 2004.

[3] 李庆祥, 王东生, 李玉和. 现代精密仪器设计[M]. 北京: 清华大学出版社, 2004.

[4] 高明, 刘缠牢. 光电仪器设计[M]. 西安: 西北工业大学出版社, 2005.

[5] 萧泽新. 现代光电仪器共性技术与系统集成[M]. 北京:电子工业出版社, 2008.

编写教师：郝群

责任教授签字：

教学院长签字：

《Optoelectronic Instrument Principle and Design》

Course Code:

Course Name: Optoelectronic Instrument Principle and Design

Class Hour: 48

Credit: 3

Course Description

The objective of this course is to familiarize students with principles and basic design methods of commonly used optoelectronic instruments. Students will be trained to master the operating procedure of the instruments, distinguish the structure and function of each component, and present preliminary results of both overall design and parameter design.

This course starts from basic physical principles adopted in optoelectronic instruments, and covers accuracy analysis of measuring instrument and modern instrument design methods such as ergonomics or optimum design. The focused functional contents include light sources, optical elements, detectors and metrical standards. Micro displacement technology for precision instruments and common alignment schemes are also introduced. Examples of conventional instruments like interferometers or microscopes are proposed to train the students to solve specific practical problems.