1、附件6 :課程教學大綱模板光電儀器設計課程教學大綱（模板）課程編碼：0639英文名稱： Photoelectric instrument design總學時：40實驗：0上機：0適合專業：測控技術與儀器、光電信息科學與工程（工學）、光電信息科學與工程（理學）測控技術與儀器（卓越工程師）一、課程性質與目的課程性質：光電儀器設計是測控技術與儀器專業的一門綜合性專業課，它是在機械、光學、電子學、計算機等有關課程的基礎上，以光、機、電結合的光電儀器為著重點，講授其光電儀器設計中的共性問題，以培養學生光電儀器總體設計的能力。內容以總體設計， 精度分析，光柵與讀數裝置的有關設計為主。課程目的：1. 能進行

2、光電儀器總體設計；2. 能進行光電儀器設計方案的論證和選擇；3. 能估算光電儀器設計方案的精度。（說明：課程目的要體現以學生為中心，學生學習后能夠具有什么能力）二、課程目標通過本課程的學習，學生應具備以下能力：1. 能按照光電儀器總體設計的一般程序獨立綜合分析問題2. 能運用設計原則，設計原理，設計方法進行光電儀器總體設計；3. 能選擇、設計光電儀器中的常用部件；4. 能擬定儀器的總體結構參數；5. 能估算光電儀器各部件及整體儀器的精度。（說明：課程目標要體現以學生為中心，學生學習后能夠具體解決什么問題）三、教師信息主講：吳玲玲、紀小輝、尚小燕助教：四、基本要求1. 本課程是測控技術與儀器專業

3、的一門專業課。課前應修完精密機械零件，工程光學，光 電儀器電路，傳感器，微機原理，誤差理論，幾何量測量，機械量測量等。本課程的內容是上述課程的綜合和進一步深化，是專業技能的綜合訓練。在教學中既要注意與上述課程的聯系、綜合、深入，也要注意避免在同一層次上的重復。2. 根據本課程在本專業所處的地位和課程內容的特點，本課程的重點應放在專業知識的綜合、深化、聯系實際上。3. 本課程的深度和廣度，應根據國民經濟發展形勢對人材的要求，要盡量擴寬專業面，要適當的增添自動化儀器儀表的內容，參考教材內容要不斷補充國內、外新型的先進儀器方面的知識。五、課程內容及要求 第一章緒論1.1光電儀器在國民經濟中的地位和重

4、要性；光電儀器研究的內容，現狀和發展方向.1.2 光電儀器設計課程的性質、任務及與其它課程的關系。1.3 光電儀器的組成。1.4 光電儀器的特性指標。 要求：能說明光電儀器發展概況，能分析光電儀器的組成。 重點：本課程的教學目的及要求；光電儀器的設計特點與組成；儀器靜態特性指標。 難點：儀器的基本組成。作業：用框圖形式表示光電儀器的組成。第二章儀器總體設計2.1 設計任務分析2.2 信號轉換原理選擇2.3 提高儀器精度的技術措施 設計原則的討論：阿貝原則，布萊恩建議，變形最小原則，測量鏈最短原則，基面統一 原則。設計原理的研究：平均讀數原理，位移量同步比較原理。2.4 儀器結構參數及技術指標的

5、確定：靈敏杠桿的杠桿比的確定。2.5 光電儀器中的光學系統參數的確定：光源的選擇、基于光電探測器的光學系統基 本參數的確定2.6 總體設計中應考慮的其他問題：結構工藝性問題，標準化，系列化，通用化可靠性 設計，造型設計，綜合技術經濟指標的考慮2.7 儀器設計總體方案的確定要求：能說明總體設計的目的、 在儀器設計中的重要性。 能運用儀器設計的主要原則及設 計原理進行方案設計； 能說明儀器結構參數及技術指標的、 光電系統中主要參數及結構的確定 方法。重點：總體設計任務分析； 提高儀器精度的技術措施； 儀器結構參數及技術指標的確定； 光電系統中主要參數及結構的確定。難點：儀器設計的主要原則及設計原理

6、。 作業：確定電容壓力傳感器補償溫度誤差的結構參數。第三章儀器精度分析3.1 精度分析的任務3.2 誤差的數學性質與分類3.3 原理誤差及其調整3.4 儀器機構誤差的分析方法：微分法、幾何法3.5 總體精度分析的目的和方法3.6 儀器精度和測量精度3.7 光學經緯儀的總體精度分析 要求：能用儀器精度分析的常用方法對簡單儀器的精度進行分析。 重點：原理誤差；儀器機構誤差分析。難點：建立機構誤差的幾何模型和數學模型；對原始誤差進行分析與計算。作業： 1用微分法計算杠桿百分表的示值誤差 2用作用線與瞬時臂法計算齒輪傳動的方程式 第四章定位與校準4.1 概述4.2 定位4.3 校準要求：能解釋定位與校

7、準技術的基本原理及其在儀器中的應用。能解釋莫爾條紋定位測量的原理、 零位光柵定位測量系統、激光在定位中的應用、激光光斑定位和激光干涉定位的應用、機械定位裝置。能解釋校準的含義、目的和校準方法。重點：定位與校準技術的基本原理。難點：定位與校準技術的基本原理。第五章光電儀器設計舉例及典型成像光譜儀簡介5.1 平視顯示器視差測量儀5.2 微小錐體零件自動檢測儀5.3 典型成像光譜儀簡介要求：能說明典型成像光譜儀的原理及其應用。重點：光電儀器設計的基本方法；典型成像光譜儀的原理。難點：光電儀器設計的基本方法；典型成像光譜儀的原理。（說明：課程要求要體現以學生為中心，學生學習后能用什么知識點解決什么問題

8、，不用“了解”、“理解”、“掌握”等描述課程要求。）六、教材及參考文獻教材：光電儀器設計，高明主編，國防工業出版社，2012參考書：現代精密儀器設計，李慶祥，王東生，李玉和等，清華大學出版社，2004量儀設計，孫祖寶,機械工業出版社，1982精密儀器設計，陳林才、張鄂主編，機械工業出版社，1991光學計量儀器設計，王因明，機械工業出版社，1982精密儀器設計，薛實福、李慶祥，清華大學出版社，1991七、達成課程目標的途徑和措施為了達成課程目標，采用的教學環節有課堂教學、課后作業題、課后思考題。總體要達到使學生完整掌握從事光電儀器設計的基本知識和方法。1、 課堂教學：課堂講授以傳授基本知識、基本

9、方法、 基本結構、 基本規律、 思想方法、分析方法為主，以提出問題、思想方法、內容歸納、案例應用為主要手段，盡可能多地介紹光電儀器的新發展，結合課后習題、隨堂提問和課外答疑等多種方式鞏固課堂教學內容。2、課程成績：學生應按要求參加全部的課堂教學活動，按要求獨立完成作業。（1）課后作業： 課后留練習題作業，由學生課外獨立完成；教師對學生作業最少親自批改1/3，及時掌握學生情況，安排習題課內容。（2）隨堂測驗：根據教學內容隨堂進行測試。（3）文獻綜述：根據題目進行文獻檢索并寫出文獻綜述。（4）大作業：針對光電儀器的設計任務，完成一個報告，內容包括研究背景和意義、總體設計、系統設計和精度估算。（5）

10、期末考試： 內容涉及課程的基本概念和基本方法，題型包括填空、 簡單、計算或者原理分析題。3、 課程成績評定包括五個部分：課后作業（10% ）;隨堂測驗 （10% ）;文獻綜述 （10%）； 報告（10% ）；期末考試績（60% ）。課后作業隨堂測驗文獻綜述報告期末考試10 10 10 10 60（說明：達成課程目標的途徑和措施要寫清楚要想達成本課程的目標，教學環節中具體米取了哪些措施，成績評定包含哪些部分，每個部分在成績中所占隨堂測驗、文獻綜述、報告、大的比重。成績評定的部分可以包含課后作業、 作業、期中考試、期末考試績等等教師可根據課程特點來選擇環節及比例八、課程目標對于畢業要求的支撐畢業要

11、求課程目標30.30.30.20.10.13-1能夠運用工程知識，通過類比、改進或 創新等方式，一提出滿足特定需求的光電儀器 產品、制造工藝和測控系統的合理解決方 案，并體現創新意識。0.30.30.20.23-3能夠基于特定條件和解決方案設計計 算，完成總體設計、光學系統設計、 統設計和機械結構、零部件及制造工藝設 計。電子系0.40.64-2能夠針對光電儀器系統原理、零部件和 性能以及測控系統設計和實施工程實驗，0.40.30.3析實驗數據，得到合理有效的結論。5-1能夠合理選擇并將現代光電儀器技術、 資源、工具應用于特定復雜光電儀器與測控系統工程問題的解決過程。0.40.30.310-1

12、能夠針對光電儀器行業國際狀況、光 電儀器、 測控系統中的復雜工程問題， 口頭表達或書面方式與同行進行有效溝通 和交流，陳述自己的想法。通過(說明：達成課程目標對于畢業要求的支撐應反映課程的幾個目標分別對應 支撐了畢業要求當中的哪一點，而且要根據課程特點列出該課程目標對畢業要 求支撐的權重系數，系數由教師根據課程特點來給定。支撐某個畢業要求的若 干個課程目標的權重系數相加總和為1。如：上表中每一行的權重系數之和都為 1)九、課程目標達成評價學生在相應環節得分的達成值v樣本中相應環節所設計平均值該環節的權重的分值該環節的權重達成目標值分配課程目標十備早節主要內容其講上討小注論它1220.51.211.30.521422182.1132.242.42確定2.522.612.713102123.113.213.343.40.53.50.513.724444.114.2213145.10.55.20.55.323.6計2.3系數之和都為1)_各教學環節學時分配 實4.35習、課程教學進度緒論概述設計任務分析信號轉換原理的選擇儀器精度理論中的概念綜述校準光電儀器設計舉例及典型成像光譜儀簡介平視顯示器視差測量儀微小