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1、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：Photoelectricinstrumentdesign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。内容以总体设计，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
2、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
3、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。本课程的内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内容的特点，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内容，参考教材内容要不断补充国内、外新型的先进仪器方面的知识。五、课程内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；光电仪器研究的内容，现状和发展
4、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
5、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
6、.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
7、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，国防工业出版社，2012参考书
8、：现代精密仪器设计，李庆祥，王东生，李玉和等，清华大学出版社，2004量仪设计，孙祖宝,机械工业出版社，1982精密仪器设计，陈林才、张鄂主编，机械工业出版社，1991光学计量仪器设计，王因明,机械工业出版社，1982精密仪器设计，薛实福、李庆祥，清华大学出版社，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、内容归纳、案例应用为主要手段，尽可能多地介绍光电仪器的新发展
9、，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内容。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，安排习题课内容。(2)随堂测验：根据教学内容随堂进行测试。(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，内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：内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
10、验（10%）；文献综述（10%）；报告（10%）；期末考试绩（60%）。课后作业10随堂测验10文献综述10报告10期末考试60（说明：达成课程目标的途径和措施要写清楚要想达成本课程的目标，教学环节中具体采取了哪些措施，成绩评定包含哪些部分，每个部分在成绩中所占的比重。成绩评定的部分可以包含课后作业、随堂测验、文献综述、报告、大作业、期中考试、期末考试绩等等，教师可根据课程特点来选择环节及比例。）八、课程目标对于毕业要求的支撑课程目标12345毕业要求3-1能够运用工程知识，通过类比、改进或0.30.30.20.10.10.30.30.20.20.40.60.40.30.30.40.30.3创
11、新等方式，提出满足特定需求的光电仪器产品、制造工艺和测控系统的合理解决方案，并体现创新意识。3-3能够基于特定条件和解决方案设计计算，完成总体设计、光学系统设计、电子系统设计和机械结构、零部件及制造工艺设计。4-2能够针对光电仪器系统原理、零部件和性能以及测控系统设计和实施工程实验，分析实验数据，得到合理有效的结论。5-1能够合理选择并将现代光电仪器技术、资源、工具应用于特定复杂光电仪器与测控系统工程问题的解决过程。10-1能够针对光电仪器行业国际状况、光电仪器、测控系统中的复杂工程问题，通过口头表达或书面方式与同行进行有效沟通和交流，陈述自己的想法。（说明：达成课程目标对于毕业要求的支撑应反
12、映课程的几个目标分别对应支撑了毕业要求当中的哪一点，而且要根据课程特点列出该课程目标对毕业要求支撑的权重系数，系数由教师根据课程特点来给定。支撑某个毕业要求的若干个课程目标的权重系数相加总和为1。如：上表中每一行的权重系数之和都为1）九、课程目标达成评价达成值=学生在相应环节得分的平均值该环节的权重样本中相应环节所设计的分值该环节的权重达成目标值分配课程目标1课后作业0.1随堂测验0.1文献综述报告0.5期末考试0.3230.40.30.60.740.10.10.40.450.40.40.2（说明：课程目标达成目标值的权重系数分配应反映课程成绩评定包含的各部分分别对应支撑了课程目标当中的哪一点
13、，而且要根据课程特点列出该部分对课程目标支撑的权重系数，系数由教师根据课程特点来给定。支撑某个课程目标的若干个成绩评定部分的权重系数相加总和为1。如：上表中每一行的权重系数之和都为1）十、课程教学进度章节11.11.21.3主要内容绪论概述光电仪器的组成光电仪器的静态特性各教学环节学时分配讲实上讨习其授验机论题它20.510.5小计2备注2光电仪器总体设计1422182.12.22.32.4设计任务分析信号转换原理的选择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13422.5光电仪器中的光学系统参数的确定2.6总体设计中应考虑的其他问题2.7仪器设计总体方案的确定21133.13.23.33.43.53.63.744.14.24.3仪器精度分析仪器精度理论中的概念综述原理误差仪器机构误差分析及常见误差计算方法
