课程教学大纲模板

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附件6:课程教学大纲模板

《光电仪器设计》课程教学大纲(模板)

课程编码:0639

英文名称:Photoelectric instrument design

总学时:40 实验:0 上机:0

适合专业:测控技术与仪器、光电信息科学与工程(工学)、光电信息科学与工程(理学)、测控技术与仪器(卓越工程师)

一、课程性质与目的

课程性质:《光电仪器设计》是测控技术与仪器专业的一门综合性专业课,它是在机械、光学、电子学、计算机等有关课程的基础上,以光、机、电结合的光电仪器为着重点,讲授其光电仪器设计中的共性问题,以培养学生光电仪器总体设计的能力。容以总体设计,精度分析,光栅与读数装置的有关设计为主。

课程目的:

1.能进行光电仪器总体设计;

2.能进行光电仪器设计方案的论证和选择;

3.能估算光电仪器设计方案的精度。

(说明:课程目的要体现以学生为中心,学生学习后能够具有什么能力)二、课程目标

通过本课程的学习,学生应具备以下能力:

1.能按照光电仪器总体设计的一般程序独立综合分析问题

2.能运用设计原则,设计原理,设计方法进行光电仪器总体设计;

3.能选择、设计光电仪器中的常用部件;

4.能拟定仪器的总体结构参数;

5.能估算光电仪器各部件及整体仪器的精度。

(说明:课程目标要体现以学生为中心,学生学习后能够具体解决什么问题)三、教师信息

主讲:吴玲玲、纪小辉、尚小燕

助教:

四、基本要求

1.本课程是测控技术与仪器专业的一门专业课。课前应修完精密机械零件,工程光学,光电仪器电路,传感器,微机原理,误差理论,几何量测量,机械量测量等。本课程的容是上述课程的综合和进一步深化,是专业技能的综合训练。在教学中既要注意与上述课程的联系、综合、深入,也要注意避免在同一层次上的重复。

2.根据本课程在本专业所处的地位和课程容的特点,本课程的重点应放在专业知识的综合、深化、联系实际上。

3.本课程的深度和广度,应根据国民经济发展形势对人材的要求,要尽量扩宽专业面,要适当的增添自动化仪器仪表的容,参考教材容要不断补充国、外新型的先进仪器方面的知识。

五、课程容及要求

第一章绪论

1.1光电仪器在国民经济中的地位和重要性;光电仪器研究的容,现状和发展方向.

1.2光电仪器设计课程的性质、任务及与其它课程的关系。

1.3光电仪器的组成。

1.4光电仪器的特性指标。

要求:能说明光电仪器发展概况,能分析光电仪器的组成。

重点:本课程的教学目的及要求;光电仪器的设计特点与组成;仪器静态特性指标。

难点:仪器的基本组成。

作业:用框图形式表示光电仪器的组成。

第二章仪器总体设计

2.1设计任务分析

2.2信号转换原理选择

2.3提高仪器精度的技术措施

设计原则的讨论:阿贝原则,布莱恩建议,变形最小原则,测量链最短原则,基面统一原则。

设计原理的研究:平均读数原理,位移量同步比较原理。

2.4仪器结构参数及技术指标的确定:灵敏杠杆的杠杆比的确定。

2..5光电仪器中的光学系统参数的确定:光源的选择、基于光电探测器的光学系统基本参数的确定

2.6总体设计中应考虑的其他问题:结构工艺性问题,标准化,系列化,通用化可靠性设计,造型设计,综合技术经济指标的考虑

2.7仪器设计总体方案的确定

要求:能说明总体设计的目的、在仪器设计中的重要性。能运用仪器设计的主要原则及设计原理进行方案设计;能说明仪器结构参数及技术指标的、光电系统中主要参数及结构的确定方法。

重点:总体设计任务分析;提高仪器精度的技术措施;仪器结构参数及技术指标的确定;光电系统中主要参数及结构的确定。

难点:仪器设计的主要原则及设计原理。

作业:确定电容压力传感器补偿温度误差的结构参数。

第三章仪器精度分析

3.1精度分析的任务

3.2误差的数学性质与分类

3.3原理误差及其调整

3.4仪器机构误差的分析方法:微分法、几何法

3.5总体精度分析的目的和方法

3.6仪器精度和测量精度

3.7光学经纬仪的总体精度分析

要求:能用仪器精度分析的常用方法对简单仪器的精度进行分析。

重点:原理误差;仪器机构误差分析。

难点:建立机构误差的几何模型和数学模型;对原始误差进行分析与计算。

作业:1.用微分法计算杠杆百分表的示值误差

2.用作用线与瞬时臂法计算齿轮传动的方程式

第四章定位与校准

4.1 概述

4.2 定位

4.3 校准

要求:能解释定位与校准技术的基本原理及其在仪器中的应用。能解释莫尔条纹定位测量的原理、零位光栅定位测量系统、激光在定位中的应用、激光光斑定位和激光干涉定位的应用、机械定位装置。能解释校准的含义、目的和校准方法。

重点:定位与校准技术的基本原理。

难点:定位与校准技术的基本原理。

第五章光电仪器设计举例及典型成像光谱仪简介

5.1 平视显示器视差测量仪

5.2 微小锥体零件自动检测仪

5.3 典型成像光谱仪简介

要求:能说明典型成像光谱仪的原理及其应用。

重点:光电仪器设计的基本方法;典型成像光谱仪的原理。

难点:光电仪器设计的基本方法;典型成像光谱仪的原理。

(说明:课程要求要体现以学生为中心,学生学习后能用什么知识点解决什么问题,不用“了解”、“理解”、“掌握”等描述课程要求。)

六、教材及参考文献

教材:

《光电仪器设计》,高明主编,国防工业,2012

参考书:

《现代精密仪器设计》,庆祥,王东生,玉和等,清华大学,2004

《量仪设计》,祖宝,机械工业,1982

《精密仪器设计》,林才、鄂主编,机械工业,1991

《光学计量仪器设计》,王因明,机械工业,1982

《精密仪器设计》,薛实福、庆祥,清华大学,1991

七、达成课程目标的途径和措施

为了达成课程目标,采用的教学环节有课堂教学、课后作业题、课后思考题。总体要达到使学生完整掌握从事光电仪器设计的基本知识和方法。

1、课堂教学:课堂讲授以传授基本知识、基本方法、基本结构、基本规律、思想方法、分析方法为主,以提出问题、思想方法、容归纳、案例应用为主要手段,尽可能多地介绍光电仪器的新发展,结合课后习题、随堂提问和课外答疑等多种方式巩固课堂教学容。

2、课程成绩:学生应按要求参加全部的课堂教学活动,按要求独立完成作业。

(1)课后作业:课后留练习题作业,由学生课外独立完成;教师对学生作业最少亲自批

改1/3,及时掌握学生情况,安排习题课容。

(2)随堂测验:根据教学容随堂进行测试。

(3)文献综述:根据题目进行文献检索并写出文献综述。

(4)大作业:针对光电仪器的设计任务,完成一个报告,容包括研究背景和意义、总体

设计、系统设计和精度估算。

(5)期末考试:容涉及课程的基本概念和基本方法,题型包括填空、简单、计算或者原

理分析题。

3、课程成绩评定包括五个部分:课后作业(10%);随堂测验(10%);文献综述(10%);

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