《光电系统原理与设计》课程教学大纲

《光电系统原理与设计》教学大纲一、课程基本信息课程名称光电系统原理与设计PrincipleandDesignofOptoelectronicSystem课程编码SCC623621020开课院部理学院课程团队（未设置）学分2.0课内学时32讲授32实验0上机0实践0课外学时0适用专业光电信息科学与工程授课语言中文先修课程应用光学课程简介（限选）（课程简介...）本课程是一门专业技术课，适合于光学工程、测控技术与仪器类各专业。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的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、功能和参数设计方法，培养学生进行总体设计的能力，为后续课程写学习和工程设计奠定理论基础和工程实践基础。(Intro...)Theobjectiveofthiscourseistofamiliarizestudentswithprinciplesandbasicdesignmethodsofcommonlyusedoptoelectronicsystem.Studentswillbetrainedtomastertheoperatingprocedureoftheinstruments,distinguishthestructureandfunctionofeachcomponent,andpresentthepreliminaryofbothoveralldesignandparameterdesign.Thiscoursestarsfrombasicphysicalprinciplesadoptedinoptoelectronicsystem,andcoversaccuracyanalysisofmeasurementinstrumentandmoderninstrumentdesignmethodsuchasergonomicsofoptimumdesign.Thefocusedfunctionalcontentsincludelightsource,opticalelements,detectorsandmetricalstandards.Microdisplacementtechnologyforprecisioninstrumentandcommonalignmentschemesarealsointroduced.Examplesofconventionalinstrumentslikeinterferometerormicroscopeareproposedtotrainthestudentssosolvespecialpracticalproblems.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：理解并掌握光电系统原理专业基础知识，并能将其运用于解决专业基础问题是1.41.42M2目标2：针对光电系统的复杂工程问题，能够根据用户需求确定设计目标，能够设计满足特定工艺需求的装置或系统，并体现一定的创新意识是3.13.13M3目标3：能够选用或开发光电信息技术工具，满足进行光电系统设计、制造和研发工程实践的需要，并能分析其局限性是5.25.2三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1第一章第一章光电仪器设计概论本章重点难点：光电系统组成，光电产品工程设计控制程序M2,M3////21.11.1光电仪器的发展与特点光电仪器的发展历程，光电仪器的特点M21讲授0/31.21.2光电仪器的分类与组成光电仪器的分类，光电仪器的组成，光电仪器设计的研究对象M21讲授0/41.31.3总体设计的基本观点及设计步骤总体设计方法，新仪器的设计步骤，光电仪器设计的研究方法M31讲授0/5第二章第二章现代仪器设计方法本章重点难点：设计方法，优化设计，可靠性设计M1,M3////62.12.1设计方法学设计方法学的发展历程，设计方法学的研究对象和方法M31讲授0/72.22.2人机工程学仪器参数的设计，仪器性能的提高，操作者主观感受的改善M31讲授0/82.32.3优化设计方法优化设计方法及步骤，优化设计实例M31讲授0/92.42.4有限元分析有限元分析概述，有限元分析实例M11讲授0/102.52.5可靠性设计可靠性的评价指标，可靠性的分配方法M31讲授0/11第三章第三章仪器精度分析与设计本章重点难点：误差的分析与计算，仪器精度的分配M2,M3////123.13.1仪器的误差与精度误差的基本概念，精度的含义和仪器的精度指标，仪器误差的来源M31讲授0/133.23.2仪器误差的分析与计算微分法，几何法，逐步投影法，其他方法M31讲授0/143.33.3仪器误差的合成随机误差的合成，系统误差的合成，不同性质误差的合成，仪器误差合成实例M21讲授0/153.43.4仪器精度的分配仪器精度的分配方法,仪器精度分配实例M21讲授0/163.53.5提高精度的基本设计原则阿贝原则及其扩展，光学自适应原则，圆周封闭原则，其他相关原则M21讲授0/173.63.6仪器误差的补偿方法误差补偿方法，硬件补偿，软件补偿M21讲授0/18第四章第四章光源与照明系统本章重点难点：光源的基本特性参数，照明系统M3////194.14.1光源的基本特性参数有关光源的几个基本概念，选择光源时要注意的几个问题M31讲授0/204.24.2照明系统对照明系统的要求，设计照明系统时要遵循的原则，照明方式及其结构尺寸，对照明系统像差的考虑M31讲授0/214.34.3光学元件的误差分配与装配校正光学元件的误差分配，光学元件的装配校正M32讲授0/224.54.5光电探测器应用实例三维坐标测量,PSD光强检测,光敏二极管光谱分析,线阵CCDM33讲授0/23第五章第五章标准量与标准器本章重点难点：标尺与度盘标尺的分类和特点，编码度盘的参数选择M1,M2////245.15.1计量标准概述国际单位制（SI），量值的传递方法M21讲授0/255.25.2标尺与度盘标尺的分类和特点标尺的误差和精度等级，度盘及其误差，度盘参数的选择M11讲授0/265.35.3光波长电磁波波长，测量方法，细分M11讲授0/27第六章第六章运动与对准本章重点难点：变形最小原则，机械式微位移机构，临界角法M1,M2,M3////286.16.1结构设计的基本原则运动学原则,变形最小原则M21讲授0/296.26.2位移机构微位移技术简介，机械式微位移机构，压电、电致伸缩器件M11讲授0/306.36.3光学与光电瞄准光学瞄准，光电显微镜，光电自动对准系统M32讲授0/316.46.4轴向对准像散法，斜光束法，偏心光束法，临界角法，精密自动定位器设计实例M32讲授0/326.56.5共焦显微镜基本原理，单元部件分析，共焦显微镜的应用领域M32讲授0/四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时作业1.每周布置2~3道题目，平均每次课1道题以上。2.成绩采用百分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。3.考核学生对光电系统基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力题型主要有作图、分析和计算题。25%2大作业1.本课程要求利用Matlab、Zemax等现代仿真工具建立研究对象的模型，设计出解决光电系统中设计问题的实验方案。2.根据模型建立情况和实验方案的准确性评分。25%3期末考试1.闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。3.主要考核学生对光电系统基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有简答题、作图题、分析题、计算题等。40%4课堂表现随机检查学生上课精神状态、回答问题情况10%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1平时作业40%A-独立思考、按时完成，作图规范，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案准确B-独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案准确C-独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较合理、答案准确D-作业抄袭，未能按时完成，作图不规范，解题思路混乱2M1期末考试60%(见试卷评分标准)3M2大作业100%A-利用Matlab等现代仿真工具建立研究对象的模型正确，系统功能满足要求,设计光电系统系统中设计问题的实验方案合理B-利用Matlab等现代仿真工具建立研究对象的模型正确，系统功能基本满足要求,设计解决光电系统系统中设计问题的实验方案基本合理C-利用Matlab等现代仿真工具建立研究对象的模型基本正确，系统功能基本满足要求,设计解决光电系统系统中设计问题的实验方案基本合理D-利用Matlab等现代仿真工具建立研究对象的模型不正确，系统功能不能满足要求,设计解决光电系统系统中设计问题的实验方案不合理4M3平时作业60%A-独立思考、按时完成，作图规范，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案准确B-独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案准确C-独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较合理、答案准确D-作业抄袭，未能按时完成，作图不规范，解题思路混乱5M3期末考试40%(见试卷评分标准)评分等级说明：[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59];[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59];[A,B,C]=[90-100,