導(dǎo)語：如何才能寫好一篇光電檢測(cè)技術(shù)論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞：光電檢測(cè)技術(shù);機(jī)械設(shè)計(jì)制造;應(yīng)用

1.前言

隨著我國科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，光電檢測(cè)技術(shù)被廣泛應(yīng)用到機(jī)械設(shè)計(jì)制造中。主要是因?yàn)槠涮攸c(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)無接觸檢測(cè)，因而可以將機(jī)械動(dòng)態(tài)檢測(cè)變成光電靜態(tài)檢測(cè)，從而可顯著簡化機(jī)械結(jié)構(gòu)。除此之外在很多場合還可省去調(diào)整操作，本文首先對(duì)闡述光電檢測(cè)的基本原理;然后對(duì)光電檢測(cè)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用進(jìn)行了分析和探究。

2.光電檢測(cè)的基本原理

電管的基本結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示，具體選擇哪一種結(jié)構(gòu)的光電管與設(shè)備具體結(jié)構(gòu)和使用要求有關(guān)。透射式光電管的工作原理是發(fā)光二級(jí)管發(fā)出的光信號(hào)直接照射到接收三級(jí)管的基極，三極管基級(jí)接收到光信號(hào)后在發(fā)射極或集電極上產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào)，然后后續(xù)電路再對(duì)所接收到的信號(hào)進(jìn)行處理去控制相應(yīng)部件.顯然光電流的強(qiáng)弱直接影響到輸出信號(hào)的強(qiáng)弱，當(dāng)發(fā)光管和接收管之間沒有任何物體時(shí)，輸出信號(hào)最強(qiáng);反之當(dāng)有物體夾在中間時(shí)，輸出信號(hào)就開始減弱，中間物體的厚度越厚，透明度越差，則輸出信號(hào)就越弱，因此用這種光電管即可進(jìn)行物置檢測(cè)，也可進(jìn)行物體厚度檢測(cè)。

透射式光電管在印刷機(jī)上主要用于位置檢測(cè)和雙.張檢測(cè)，其位置檢測(cè)實(shí)際結(jié)構(gòu)示意圖如圖2（A）所示.圖中光電管1是通用的槽形光禍，控制圓盤2用來控制光電管1發(fā)光管和接收管之間的通與斷，控制圓盤2固定在回轉(zhuǎn)軸3上，因而可以用來檢測(cè)回轉(zhuǎn)軸3的相對(duì)位置，從而根據(jù)工藝要求發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，厚度檢測(cè)如圖2（B）所示，由發(fā)光管1發(fā)出的信號(hào)經(jīng)過紙張2到達(dá)接收管3，紙張厚度或透明度發(fā)生變化后，接收管3輸出的信號(hào)強(qiáng)度也隨之變化，因而在用一張紙調(diào)試好后當(dāng)有兩張紙或多張紙通過發(fā)光管和接收管之間時(shí)，接收管的輸出信號(hào)強(qiáng)度減弱，從而發(fā)出雙張或多張控制信號(hào)。

3.光電檢測(cè)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用

在實(shí)際應(yīng)用過程中，光電檢測(cè)這一種技術(shù)能夠在機(jī)械設(shè)計(jì)中所應(yīng)用的位置比較多，它所具有的特點(diǎn)就是可以實(shí)施沒有接觸性、不觸摸式的檢測(cè)，并且能夠在動(dòng)態(tài)環(huán)境下實(shí)施檢測(cè)，還能夠取得比較好的效果，這樣就能夠表現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)比較簡單，同時(shí)在檢測(cè)過程中，還能夠?qū)⑦@些不必要的場合省略。由于印刷機(jī)的紙張一旦檢測(cè)中，采取先進(jìn)的光電檢測(cè)技術(shù)以后，其紙張厚度就有著非常大的變化，這樣就不用去調(diào)整所檢測(cè)的零部件。如果單單的應(yīng)用機(jī)械檢測(cè)，所檢測(cè)的紙張一旦出現(xiàn)變化，就會(huì)出現(xiàn)機(jī)械檢測(cè)工作不正常。

3.1印刷機(jī)上的應(yīng)用

光電檢測(cè)技術(shù)在的印刷機(jī)上應(yīng)用是現(xiàn)今發(fā)展的必然趨勢(shì)，在技術(shù)上只有緊密的與計(jì)算機(jī)信息技術(shù)聯(lián)系在一起，才能夠提高印刷機(jī)的操作效率。從現(xiàn)在設(shè)計(jì)與實(shí)踐中分析，在一些小型的印刷機(jī)中應(yīng)用光電檢測(cè)技術(shù)系統(tǒng)是比較難的，其價(jià)格昂貴，一般是這些業(yè)主難以承擔(dān)。目前，國內(nèi)的一些印刷機(jī)的企業(yè)自行研發(fā)了一些專業(yè)性的控制裝置，雖然價(jià)格低廉，但是可操作性差，具有不穩(wěn)定性，安全性能值得考慮。透射式光電管在印刷機(jī)上主要用于位置檢測(cè)和雙.張檢測(cè)，由于發(fā)光管1在發(fā)出需要的信號(hào)后，在歷經(jīng)這些紙張2后，就可以直到接收管3了，同時(shí)紙張的透明度與厚度，都會(huì)因此產(chǎn)生變化，這樣接收管3所輸出的必要信號(hào)，在此基礎(chǔ)上，其強(qiáng)度也會(huì)發(fā)生變化，對(duì)此，在調(diào)試紙張后，注意紙張的厚度與接收管的距離，時(shí)刻關(guān)注接收管的接受信號(hào)的強(qiáng)度。而對(duì)于射式光電管而言，它主要是進(jìn)行位置上的檢測(cè)。在光電管1的上面，妥善的裝好一個(gè)接收管，一個(gè)發(fā)光管，一旦發(fā)現(xiàn)紙張?jiān)谶_(dá)到光電管的下面時(shí)，這些紙張所反應(yīng)的信號(hào)，就會(huì)直接的傳導(dǎo)光電管1中，這樣就能夠在接收管的，形成了一個(gè)信號(hào)。

3.2在包裝機(jī)械制造中的應(yīng)用

光電檢測(cè)的技術(shù)在包裝機(jī)械制造中的應(yīng)用是必然發(fā)展的趨勢(shì)，在技術(shù)上只有緊密的與計(jì)算機(jī)信息技術(shù)聯(lián)系在一起，才能夠提高包裝機(jī)械的操作效率。從現(xiàn)在設(shè)計(jì)與實(shí)踐中分析，在一些小型的包裝機(jī)械中應(yīng)用光電檢測(cè)技術(shù)系統(tǒng)是比較難的其價(jià)格昂貴，一般是這些業(yè)主難以承擔(dān)。光電檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用的范圍比較廣泛，在包裝機(jī)械中的應(yīng)用也是如此，例如料面控制就是其成功之處，它的優(yōu)點(diǎn)就是能完成沒有觸摸式的檢測(cè)，還能夠就動(dòng)態(tài)性的檢測(cè)，直接轉(zhuǎn)變成一個(gè)靜態(tài)式的檢測(cè)，這樣就極大地簡化了機(jī)械的操作結(jié)構(gòu)，應(yīng)用經(jīng)典的例子就是牙膏灌裝機(jī)，由于牙膏管尾的端是夾扁的，就應(yīng)當(dāng)與這些的商標(biāo)圖案，時(shí)刻處在一個(gè)平面上，此時(shí)就應(yīng)當(dāng)采取反射型的光電性的控制裝置。一旦發(fā)現(xiàn)牙膏已經(jīng)灌裝好，就直接的傳送到該工位，這樣凸輪就能夠透過杠桿將這些牙膏的帶底座直接的從需要的位置中直接的托起，由此能夠起到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)其慢速中的旋轉(zhuǎn)。在具體應(yīng)用中一般包含兩大方面：一是整合了工程企業(yè)信息資源，提高了它的利用效率。通過計(jì)算機(jī)的應(yīng)用到工程企業(yè)實(shí)務(wù)中，減少了工程企業(yè)人員的工作時(shí)間，又提高了工程企業(yè)核算的精確度和監(jiān)管力度，這些變化也促使我國工程企業(yè)組織結(jié)構(gòu)的變化，工作部門和人員工作的重新分工，大幅度的提高了我國的工程企業(yè)信息資源利用效率、精確度。

4.結(jié)束語

綜上所述，從光電檢測(cè)技術(shù)的工作過程看，這實(shí)際上是一個(gè)機(jī)電一體化的典型范例.也就是說，對(duì)設(shè)計(jì)人員來說既要掌握機(jī)械結(jié)構(gòu)的基本知識(shí)，又要對(duì)光電器件的工作原理有所了解這樣才能充分發(fā)揮光電技術(shù)的作用。同時(shí)從實(shí)際生產(chǎn)中可看出，只要所設(shè)計(jì)電路本身具有良好的抗干擾能力，在工作中就不會(huì)有問題。本文主要對(duì)光電檢測(cè)的基本原理和光電檢測(cè)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用進(jìn)行了探究，從而知道在制造的過程中應(yīng)該注意的問題和要求。

參考文獻(xiàn)：

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關(guān)鍵詞：激光測(cè)距，單片機(jī)，蜂鳴器

 

1、研究內(nèi)容

殘疾人是社會(huì)中最主要的弱勢(shì)群體，他們要面對(duì)更多的困難和壓力。，激光測(cè)距。隨著2008年奧運(yùn)會(huì)、殘奧會(huì)的成功舉辦，政府越來越關(guān)注弱勢(shì)群體，給予盲人的關(guān)懷也越來越多，這也使助盲成為現(xiàn)在社會(huì)的一個(gè)熱點(diǎn)問題。

目前市場上已經(jīng)出現(xiàn)一些導(dǎo)盲類產(chǎn)品，例如盲杖、導(dǎo)盲犬等，但是因?yàn)榉N種原因，這些產(chǎn)品并不能有效的幫助盲人導(dǎo)盲。比如，導(dǎo)盲犬由于訓(xùn)練困難，價(jià)格昂貴，一直不能被推廣普及?？梢姡绾螌?shí)現(xiàn)更好的導(dǎo)盲依然是一個(gè)亟待解決的問題。

由此，我們想要設(shè)計(jì)出一個(gè)“新型智能導(dǎo)盲器”，使之能夠有效作為盲人的導(dǎo)盲器材，克服傳統(tǒng)導(dǎo)盲器件價(jià)格較高，使用不方便，使用范圍有限等缺點(diǎn)。

而隨著時(shí)代的發(fā)展，光電技術(shù)特別是光電探測(cè)技術(shù)，光信息處理技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)遍及現(xiàn)代生活的各個(gè)領(lǐng)域。尤其是光機(jī)電一體化系統(tǒng)，模塊很小，工作性能很高。基于此，我們想設(shè)計(jì)出“光電智能導(dǎo)盲器”，以便快速，準(zhǔn)確，實(shí)時(shí)的幫助盲人了解周圍的實(shí)際情況，更好的服務(wù)廣大盲人群眾。

2、研究方案

為了實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、快速定位障礙物的目的，我們提出了 “光電智能手持導(dǎo)盲儀”。盲人通過使用此設(shè)備可以知道周圍物體的分布情況，可以獲得一個(gè)周圍環(huán)境的大概的距離遠(yuǎn)近的輪廓圖。我們主要應(yīng)用以下兩種技術(shù)：

一、激光測(cè)距技術(shù)：激光測(cè)距技術(shù)與一般測(cè)距技術(shù)相比，具有操作方便、系統(tǒng)簡單以及白天和夜晚都可以工作的優(yōu)點(diǎn)。，激光測(cè)距。此外，與雷達(dá)測(cè)距、微波測(cè)距相比，激光測(cè)距具有良好的抗干擾性和較高的精度，以及更快的反應(yīng)速度。

二、單片機(jī)控制技術(shù)：單片機(jī)體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)較為簡單，成本低廉，可以實(shí)現(xiàn)一般的控制功能。而且單片機(jī)比專用處理器更適合應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機(jī)械產(chǎn)品中都會(huì)集成有單片機(jī)。

三、蜂鳴器語音輸出技術(shù)：蜂鳴器反應(yīng)快，聲音變頻速度快，距離越近頻率越高，便于快速給盲人用戶提示，同時(shí)蜂鳴器聲音也給周圍行人一定警告。

根據(jù)以上三種關(guān)鍵技術(shù)，我們提出的主要設(shè)計(jì)思路如下：

整個(gè)導(dǎo)盲儀通過激光測(cè)距模塊測(cè)距，蜂鳴器報(bào)警，起到導(dǎo)盲作用。

在導(dǎo)盲儀上，嵌入一個(gè)單片機(jī)控制模塊，作為整個(gè)裝置的核心。在單片機(jī)的旁邊固定一個(gè)蜂鳴器，蜂鳴器可以發(fā)出聲音。，激光測(cè)距。導(dǎo)盲儀前端安置一個(gè)激光探頭和一塊接收板。在導(dǎo)盲儀上則安裝一個(gè)開關(guān)，控制導(dǎo)盲儀的工作。

根據(jù)激光測(cè)距儀的原理，激光器發(fā)射頭發(fā)出激光束，遇到障礙物后反射到達(dá)導(dǎo)盲儀前端的接收板，接收板上裝有光電探測(cè)器。障礙物表面漫反射的光信號(hào)經(jīng)過光電探測(cè)器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，再經(jīng)過濾波，放大，整合，A/D轉(zhuǎn)換，傳送給單片機(jī)。經(jīng)過單片機(jī)分析處理后，根據(jù)激光往返時(shí)間算出的距離輸出不同的指令，如果在報(bào)警距離以內(nèi)，單片機(jī)便會(huì)發(fā)出控制信號(hào)，即高電平到蜂鳴器，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出不同頻率的提示音，使盲人通過蜂鳴器的聲音提示躲避障礙物，方便盲人出行。

導(dǎo)盲儀通過盲人的手動(dòng)掃描，給盲人提供不同方位的障礙物信息。

3、技術(shù)路線及可行性分析

本作品主要包括：激光測(cè)距技術(shù)，光電檢測(cè)技術(shù)，單片機(jī)控制技術(shù)，語音輸出技術(shù)。

技術(shù)路線主要從光電技術(shù)，控制技術(shù)，電路設(shè)計(jì)技術(shù)三方面分析。

光電技術(shù)：主要是激光測(cè)距技術(shù)和光電檢測(cè)技術(shù)。目前，激光測(cè)距技術(shù)已經(jīng)十分成熟，獨(dú)立的激光測(cè)距儀已經(jīng)十分普遍。仿照成型的激光測(cè)距儀，設(shè)計(jì)制作出我們需要的激光測(cè)距模塊。

針對(duì)我們的需要，我們采用短脈沖高頻率激光測(cè)距技術(shù)。脈沖式激光測(cè)距是基于對(duì)光波在本機(jī)與目標(biāo)間渡越時(shí)間的計(jì)量來感知目標(biāo)距離，屬于“時(shí)基法”測(cè)距，其優(yōu)點(diǎn)是操作方便、系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡單，滿足設(shè)計(jì)要求。

單片機(jī)下達(dá)測(cè)距指令后由激光器發(fā)出脈沖激光，經(jīng)擴(kuò)束準(zhǔn)直的光學(xué)系統(tǒng)后通過指示與穩(wěn)定系統(tǒng)導(dǎo)向穿越大氣層射向目標(biāo)。光學(xué)系統(tǒng)一般是望遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)，為的是減少出射光束的發(fā)散角，以提高光能面密度，增大工作距離，還可以減少背景和周圍非目標(biāo)物的干擾。指示與穩(wěn)定系統(tǒng)，帶有瞄準(zhǔn)鏡和方向機(jī)構(gòu)，用以對(duì)準(zhǔn)盲人需要探測(cè)的方位，提供目標(biāo)角方位信息。圖中的傳感器，可提供目標(biāo)方位和俯仰角。激光束離開本機(jī)的同時(shí)，從發(fā)射光束中取出參考脈沖信號(hào)，參考信號(hào)通過光電探測(cè)器，變成電脈沖，這個(gè)電脈沖經(jīng)濾光、放大、整形后送入單片機(jī)，通過單片機(jī)控制，啟動(dòng)數(shù)字式測(cè)距計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)；到達(dá)目標(biāo)的激光束有一部分被表面漫反射回到測(cè)距機(jī)；經(jīng)接收物鏡和窄帶光學(xué)濾波器再次到達(dá)探測(cè)器，窄帶光學(xué)濾波器的主要作用是充分利用激光優(yōu)良的單色性，提高系統(tǒng)的信噪比；光探測(cè)器再次將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后將電信號(hào)送往放大器和匹配濾波器，這是因?yàn)閺墓怆娞綔y(cè)器出來的信號(hào)不足以推動(dòng)電路工作。處理后的信號(hào)進(jìn)入比較器進(jìn)行比較；比較器的輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)測(cè)距計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)停止，單片機(jī)接收距離信息。，激光測(cè)距。根據(jù)距離信息，單片機(jī)決定是否驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出聲音。

單片機(jī)控制：單片機(jī)是整個(gè)裝置的控制核心，所有的控制功能通過寫入單片機(jī)程序來實(shí)現(xiàn)。，激光測(cè)距。單片機(jī)要能接收兩次電信號(hào)，根據(jù)激光測(cè)距的距離信息，進(jìn)行分析判斷。，激光測(cè)距。在設(shè)定的允許范圍以外，不發(fā)出控制信號(hào)，如果一旦低于預(yù)先設(shè)定的范圍，則發(fā)出控制信號(hào)，控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出聲音。根據(jù)單片機(jī)接收到的距離信息，單片機(jī)發(fā)出不同的電壓控制信號(hào)，蜂鳴器據(jù)此發(fā)出不同頻率的聲音。

電路設(shè)計(jì)：信號(hào)處理電路包括光電信號(hào)處理電路和聲音輸出電路。整個(gè)電路中單片機(jī)、探頭、光電傳感器和蜂鳴器是主體，激光探頭發(fā)射和接收板接收光信號(hào)，經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換，濾波，放大，A/D轉(zhuǎn)換之后，反饋到單片機(jī)，單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理，最后通過電路控制蜂鳴器輸出聲音信號(hào)。蜂鳴器反應(yīng)快，聲音變頻速度快，根據(jù)單片機(jī)發(fā)出不同的電平信號(hào)，發(fā)出不同頻率間隔的提示音。

4、特色與創(chuàng)新點(diǎn)

1、利用激光測(cè)距技術(shù)，快速，準(zhǔn)確的測(cè)量障礙物的距離；并根據(jù)距離信息，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的控制；

2、手持導(dǎo)盲儀使用方便，探測(cè)靈活，可用于高低地勢(shì)探測(cè)，障礙報(bào)警；

3、利用蜂鳴器的聲音頻率提示障礙物距離遠(yuǎn)近，便于盲人判斷；

4、結(jié)構(gòu)簡單實(shí)用，方便攜帶，可擴(kuò)展性強(qiáng)，可長時(shí)間使用。

5、參考資料

[1]王永仲，現(xiàn)代軍事光學(xué)技術(shù)[M]，北京：科學(xué)出版社，2003。

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關(guān)鍵詞：測(cè)試技術(shù)及儀器；導(dǎo)論；教學(xué)

作者簡介：王平（1977-），男，浙江杭州人，南京航空航天大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，副教授。（江蘇 南京 210096）

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）35-0119-02

一、在本科教學(xué)中開展本專業(yè)導(dǎo)論課程的必要性

測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)是建立在精密機(jī)械、電子技術(shù)、光學(xué)、自動(dòng)控制和計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上，以工為主，多學(xué)科綜合的專業(yè)，探討各種精密測(cè)試和控制技術(shù)的新原理、新方法。開發(fā)激光、傳感器、光電檢測(cè)和計(jì)算機(jī)等新技術(shù)在精密測(cè)試儀器儀表中的應(yīng)用，及以計(jì)算機(jī)技術(shù)為中心的面向機(jī)電運(yùn)動(dòng)、面向自動(dòng)化生產(chǎn)的控制技術(shù)，使精密儀器儀表及測(cè)試和控制技術(shù)向高精度、動(dòng)態(tài)、自動(dòng)化、綜合和多功能等機(jī)電一體化和信息化方向發(fā)展。因此，本專業(yè)本科教學(xué)具有鮮明的特點(diǎn)，包括：

1.課程門類較多，具有交叉學(xué)科特征

本專業(yè)的主要課程包括機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，電工電子學(xué)、微機(jī)原理與應(yīng)用、自動(dòng)控制、光學(xué)、測(cè)控電路、光電檢測(cè)技術(shù)、傳感器技術(shù)、智能儀器儀表設(shè)計(jì)、電路分析基礎(chǔ)、電子技術(shù)基礎(chǔ)、誤差理論及應(yīng)用、計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)、微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)等，涵蓋機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)等多門類的主干課程，課程信息量大。

2.注重復(fù)合能力的培養(yǎng)

本專業(yè)從培養(yǎng)人才方面來看，培養(yǎng)包括面向零件幾何精度參數(shù)、機(jī)械量和熱工過程參數(shù)的計(jì)量測(cè)試和控制技術(shù)，及儀器的應(yīng)用和開發(fā)研究的高級(jí)工程技術(shù)人才，廣泛適用于質(zhì)量監(jiān)督部門、機(jī)械、電氣、汽車、造船、航空、航天、動(dòng)力、冶金和石化等多方面產(chǎn)業(yè)和科研部門對(duì)人才的需求。因此，學(xué)生必須掌握機(jī)、電、計(jì)算機(jī)等多個(gè)領(lǐng)域的專業(yè)技能。

而本專業(yè)的學(xué)生入學(xué)情況則比較復(fù)雜，呈現(xiàn)如下幾種特點(diǎn)：很多學(xué)生是在高考時(shí)報(bào)考的是通信、電子、自動(dòng)化等其他熱門專業(yè)，后經(jīng)過調(diào)劑進(jìn)入本專業(yè)學(xué)習(xí)，對(duì)本專業(yè)的特點(diǎn)缺乏認(rèn)識(shí)，對(duì)于本專業(yè)課程多、跨學(xué)科能力培養(yǎng)的情況不太了解；存在與高中學(xué)習(xí)習(xí)慣的銜接問題，對(duì)大學(xué)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性不夠；對(duì)于90后的新一代本科生而言，普遍對(duì)于社會(huì)具有一定程度的認(rèn)識(shí)，面臨較大的競爭壓力，但是對(duì)于本專業(yè)的就業(yè)前景以及如何提高自身的就業(yè)能力還缺乏清晰的認(rèn)識(shí)。

針對(duì)這種情況，在高等學(xué)科開展本專業(yè)的導(dǎo)論課程對(duì)剛?cè)雽W(xué)的學(xué)生進(jìn)行專業(yè)特點(diǎn)、課程體系的設(shè)置、就業(yè)情況等方面的介紹和學(xué)習(xí)引導(dǎo)是非常必要的。

二、課程的教學(xué)目標(biāo)和難點(diǎn)

本課程的教學(xué)目的在于初步建立起概念體系，了解專業(yè)的知識(shí)體系以及后續(xù)學(xué)習(xí)的科目，明確課程之間的銜接關(guān)系，合理分配時(shí)間，明確學(xué)習(xí)目的、用法。此外，應(yīng)使得學(xué)生了解專業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展過程、發(fā)展前景、畢業(yè)分配和可能職位。

本課程的教學(xué)難點(diǎn)在于，本科新生不具備本專業(yè)的基本知識(shí)，只能用大量的、實(shí)例、類比去定性解釋基本概念以及課程體系結(jié)構(gòu)，教學(xué)內(nèi)容的深淺較難把握。同時(shí)，導(dǎo)論課的課時(shí)一般較少，通常在16學(xué)時(shí)左右，如何在短時(shí)間內(nèi)讓學(xué)生建立對(duì)專業(yè)的初步認(rèn)識(shí)具有難度。

三、課程內(nèi)容

本課程通過4部分進(jìn)行講授，主要包括：

1.基本概念

如測(cè)控技術(shù)、儀器儀表定義的介紹，包括什么是儀器儀表以及測(cè)控技術(shù)，并對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中的儀器儀表分類舉例，包括醫(yī)療、家電、工廠自動(dòng)化、軍事領(lǐng)域、航空儀表、宇航測(cè)控等應(yīng)用的介紹；儀器的歷史簡介以及儀表的最基本功能組成部分，包括傳感器、信號(hào)處理、轉(zhuǎn)換、傳輸部分、信號(hào)顯示、與人交互部分等；儀器儀表的分類，以及各部分功能的演變、評(píng)價(jià)指標(biāo)等。

2.介紹傳感器技術(shù)

包括其基本概念、分類、相關(guān)課程（如“傳感器技術(shù)”），以及性能指標(biāo)（包括靜態(tài)指標(biāo)、動(dòng)態(tài)指標(biāo)等）。介紹信號(hào)調(diào)理，用圖示方式介紹噪聲概念，模擬信號(hào)放大、模擬信號(hào)濾波的作用，以及相關(guān)課程（如“模擬電子技術(shù)”）；介紹信號(hào)處理，包括頻譜分析、濾波等應(yīng)用簡介以及實(shí)現(xiàn)平臺(tái)，包括硬件平臺(tái)、軟件平臺(tái)及工具簡介；介紹相關(guān)課程如“數(shù)字信號(hào)處理”、單片機(jī)、DSP等相關(guān)技術(shù)；介紹可靠性設(shè)計(jì)，包括特定條件、特定時(shí)間、完成特定功能的含義；介紹一般可靠性設(shè)計(jì)方法，包括電源、信號(hào)調(diào)理、屏蔽、改善應(yīng)用環(huán)境等方法；介紹通訊技術(shù)，簡單介紹通信技術(shù)的基本概念。

3.課堂討論

課堂討論儀器儀表的設(shè)計(jì)方法，回顧儀器儀表的評(píng)價(jià)指標(biāo)，并討論選擇如下功能模塊的實(shí)現(xiàn)技術(shù)：包括傳感器的類型、原理、使用環(huán)境、壽命、精度、廠家、成本、對(duì)后續(xù)處理的要求；處理部分采用什么結(jié)構(gòu)，模擬電路部分設(shè)計(jì)、模數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)、數(shù)字電路部分設(shè)計(jì)主要芯片選擇、處理結(jié)構(gòu)和算法；儀器整體結(jié)構(gòu)，包括PC虛擬儀器結(jié)構(gòu)、獨(dú)立儀器結(jié)構(gòu)，以及顯示方式、輸入方式以及主要模塊的選擇；根據(jù)信息存儲(chǔ)要求、存儲(chǔ)手段、數(shù)據(jù)導(dǎo)出特征選擇存儲(chǔ)技術(shù)；并考慮可擴(kuò)展技術(shù)，如多臺(tái)儀器能否聯(lián)網(wǎng)、如何協(xié)調(diào)工作、選用何種協(xié)議等問題。

4.總結(jié)

儀器儀表（檢測(cè)技術(shù)）與別的學(xué)科的關(guān)系以及檢測(cè)技術(shù)在工科體系中的地位，指明信息學(xué)科的最前端，使用最廣泛，需求最迫切。

四、教學(xué)方法的運(yùn)用

傳統(tǒng)的教學(xué)方法手段單一，缺乏交流，尤其專業(yè)導(dǎo)論課程內(nèi)容抽象，教學(xué)效果往往不理想。為了取得較好的教學(xué)效果，可以采用以下方法：

1.精心制作PPT教案

由于教學(xué)內(nèi)容是以專題形式組織，且尚缺少成型的教材，因此需要制作教案。采用文字、圖像、聲音、視頻等多種媒體表現(xiàn)形式，以利于將背景知識(shí)及應(yīng)用情況講透。教學(xué)過程中利用大屏幕投影的優(yōu)勢(shì)，將一些需要教師在黑板上動(dòng)態(tài)演示的過程作成FLASH動(dòng)畫，既可以在課堂上演示，也可以由學(xué)生在課后自己觀摩。

在應(yīng)用實(shí)例講解中，對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中的儀器儀表分類舉例：醫(yī)療器械：例如心臟起博器、腸胃鏡、X光、B超、核磁共振、檢測(cè)監(jiān)護(hù)儀器等，反映了檢測(cè)技術(shù)造成醫(yī)療手段的進(jìn)步；家電行業(yè)中空調(diào)、熱水器、GPS定位導(dǎo)航系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)步造成消費(fèi)者舒適度的提高；在工廠自動(dòng)化中對(duì)溫度、壓力、轉(zhuǎn)速的測(cè)量，以及生產(chǎn)需要的信息資料的獲取等；在軍事領(lǐng)域，包括對(duì)敵監(jiān)控等直觀、學(xué)生感興趣的應(yīng)用作為切入點(diǎn)介紹。在對(duì)傳感器的定義介紹，舉例包括：溫度傳感器，可以是雙金屬片：溫度轉(zhuǎn)換為機(jī)械變形；熱電偶：溫度轉(zhuǎn)換為電壓；數(shù)字傳感器：溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字量等不同類型，但是功能相同。對(duì)信號(hào)處理、轉(zhuǎn)換、傳輸部分的介紹，采用圖表方式，表現(xiàn)各種信號(hào)處理、轉(zhuǎn)換、傳輸舉例：在信號(hào)顯示、與人交互部分，用圖舉例，包括指針表盤、LCD顯示、計(jì)算機(jī)屏幕等。在介紹評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)，以測(cè)溫度為例舉例，對(duì)于體溫、環(huán)境溫度、實(shí)驗(yàn)室精密生化反映溫度控制、發(fā)電廠生產(chǎn)車間爐溫監(jiān)測(cè)等幾種情況下需要的量程以及測(cè)試精度的對(duì)比。目的在于使儀器儀表抽象的知識(shí)形象化，便于學(xué)生理解。

2.教學(xué)形式上引入課堂討論

組織學(xué)生就感興趣的背景問題進(jìn)行課堂討論和辯論，討論議題包括儀器儀表的應(yīng)用、就業(yè)、學(xué)科在社會(huì)上的作用、前景等有爭議的問題，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和潛能，明確學(xué)習(xí)目的。

3.考核方式的選擇

專業(yè)導(dǎo)論考核方式應(yīng)采用能反映學(xué)生對(duì)專業(yè)認(rèn)識(shí)掌握程度的一些方法，如采用課程論文、調(diào)研等形式，既可以避免死背書的弊端，又可以培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)的興趣。在這種考核方式下，學(xué)生不需要記憶枯燥的概念，而需要建立相應(yīng)的知識(shí)體系。

五、教學(xué)效果

經(jīng)過16課時(shí)的學(xué)習(xí)，大學(xué)一年級(jí)新生對(duì)于本專業(yè)的概念體系、知識(shí)體系和課程體系有了初步的了解和認(rèn)識(shí)，并對(duì)后續(xù)學(xué)習(xí)的科目以及課程之間的銜接關(guān)系做了主動(dòng)的調(diào)研，為今后四年的本科學(xué)習(xí)合理分配時(shí)間、明確學(xué)習(xí)目的打下了基礎(chǔ)。此外，學(xué)生對(duì)專業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展過程、發(fā)展前景、畢業(yè)分配和可能職位均做了一定的了解。經(jīng)過六年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)證明，開設(shè)本課程對(duì)于學(xué)生的發(fā)展起到了明顯的促進(jìn)作用。

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篇4

“儀器科學(xué)與動(dòng)態(tài)測(cè)試”教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在“儀器科學(xué)與技術(shù)”一級(jí)博士點(diǎn)學(xué)科和“測(cè)試計(jì)量技術(shù)及儀器”、“精密儀器及機(jī)械”兩個(gè)二級(jí)博士點(diǎn)學(xué)科的基礎(chǔ)上建立，2001年1月被科技部批準(zhǔn)為教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，2002年9月26日通過教育部評(píng)估，成績?yōu)榱己谩?/p>

本實(shí)驗(yàn)室針對(duì)動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，經(jīng)過多年的不懈努力，逐漸形成了特色顯明、相互聯(lián)系、互相支撐的三個(gè)研究方向，即惡劣環(huán)境動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試?yán)碚撆c技術(shù)，微機(jī)械傳感器及集成測(cè)量系統(tǒng)，多維信息處理與重構(gòu)技術(shù)。實(shí)驗(yàn)室在這三個(gè)研究方向上的研究工作處于國內(nèi)先進(jìn)水平，具有較高的學(xué)術(shù)地位。

近年來承擔(dān)研究“863”計(jì)劃、國家科學(xué)基金、省部委重大計(jì)劃等多項(xiàng)重點(diǎn)項(xiàng)目，有2項(xiàng)國家級(jí)獎(jiǎng)，5項(xiàng)省部級(jí)獎(jiǎng)，申請(qǐng)專利15項(xiàng)，授權(quán)發(fā)明專利2項(xiàng)，成果轉(zhuǎn)讓3項(xiàng)，技術(shù)轉(zhuǎn)讓8項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文228多篇，被SCI、EI、ISTP收錄了76篇。

山西省集成精密成形工程技術(shù)研究中心

該研究中心建立于1999年10月，主要研究方向及內(nèi)容為：（1）零件溫近凈成形技術(shù)；（2）材料精密成形及強(qiáng)韌化方法；3）生產(chǎn)過程自動(dòng)化；4）計(jì)算機(jī)模擬仿真，對(duì)成形工藝進(jìn)行優(yōu)化，縮短研制周期，降低研制成本。現(xiàn)已對(duì)D60、58SiMn、60Si2Mn、35CrMnSi等彈體材料和20CrMnTi等結(jié)構(gòu)用鋼及鎂合金、鋁合金、銅合金等有色金屬的溫成形時(shí)流變應(yīng)力及其微觀結(jié)構(gòu)相應(yīng)、變形后力學(xué)性能、變形抗力力學(xué)模型進(jìn)行了研究；突破了多項(xiàng)工程應(yīng)用方面的關(guān)鍵技術(shù)；采用以上理論研究成果和技術(shù)成形出副變速齒輪，其跨三齒公法線長度誤差控制在±0.015mm以內(nèi)，達(dá)到了IT8級(jí)精度（滾齒精度）；生產(chǎn)的藥型罩內(nèi)表面可去掉機(jī)加工序；東風(fēng)系列火箭鋁合金發(fā)射支架達(dá)到了機(jī)加的精度，且提高了產(chǎn)品機(jī)械性能；破甲彈尾翼溫?cái)D壓成形，使強(qiáng)度極限和延伸率同時(shí)提高20%以上，尺寸精度提高2級(jí)；鈦合金炮口制退器強(qiáng)度比鑄件提高30%以上（達(dá)1350MPa以上），延伸率大于7%，材料利用率達(dá)85%以上；鎂合金燃燒彈彈體強(qiáng)度提高25%以上（達(dá)350MPa以上），延伸率大于7%，材料利用率達(dá)85%以上；大口徑彈體壁厚差小于1.5mm，材料利用率提高15%，降低變形力30%，力學(xué)性能提高10%。

以上理論研究和成形產(chǎn)品經(jīng)省、部級(jí)鑒定大部分達(dá)到國際先進(jìn)水平，部分成果達(dá)到國際領(lǐng)先水平。獎(jiǎng)勵(lì)方面，學(xué)校獲國防科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、三等獎(jiǎng)，山西省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，教育部科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，香港國際專利博覽會(huì)金獎(jiǎng)各一項(xiàng)；山西省教育廳科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)兩項(xiàng)。

山西省現(xiàn)代無損檢測(cè)技術(shù)工程研究中心

“山西省現(xiàn)代無損檢測(cè)技術(shù)工程研究中心”于2002年成立，該中心在科學(xué)研究、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、人才培養(yǎng)等方面取得了豐碩成果，形成了以下三個(gè)特色明顯的、相互支撐的研究方向：（1）構(gòu)件內(nèi)部形態(tài)特征提取技術(shù)；（2）信息處理、重建與識(shí)別技術(shù)；（3）光電檢測(cè)與系統(tǒng)集成技術(shù)。

近五年來，完成或在研科研項(xiàng)目100余項(xiàng)，其中國家自然科學(xué)基金5項(xiàng)，國防跨行業(yè)研究基金2項(xiàng)，其他省部級(jí)基金22項(xiàng)，省部委重點(diǎn)課題9項(xiàng)，橫向協(xié)作和其他類型課題80多項(xiàng)，其研究成果處于國內(nèi)和國際先進(jìn)水平，具有較高的學(xué)術(shù)地位和學(xué)術(shù)影響。課題中獲國家發(fā)明獎(jiǎng)1項(xiàng)、國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)1項(xiàng)、教育部提名國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、國防科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、三等獎(jiǎng)2項(xiàng)、省部級(jí)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)14項(xiàng)、三等獎(jiǎng)2項(xiàng)，發(fā)明專利10項(xiàng)。在國內(nèi)外重要學(xué)術(shù)刊物及國際會(huì)議上共發(fā)表學(xué)術(shù)論文700余篇，其中200余篇論文為SCI、EI、ISTP收錄。

山西省超重力化工工程技術(shù)研究中心

山西省超重力化工工程技術(shù)研究中心成立于2004年8月。中心主要研究超重力場及撞擊流旋轉(zhuǎn)填料床中強(qiáng)化傳遞和微觀混合的機(jī)理，包括超重力環(huán)保工程技術(shù)，超重力反應(yīng)工程技術(shù)，超重力過程強(qiáng)化工程技術(shù)。

中心主要進(jìn)行超重力場中傳質(zhì)機(jī)理、比表面積、傳質(zhì)系數(shù)、壓降研究。完成了“超重力法吹脫氨氮廢水技術(shù)研究”、“超重力煙氣脫硫除塵技術(shù)研究”、 “旋轉(zhuǎn)填料床凈化低溫甲醇洗尾氣的技術(shù)研究”，首次在IS-RPB裝置引入的液膜分離及萃取等研究于2005年榮獲山西省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)一項(xiàng)。

兵器工業(yè)“傳爆藥性能檢測(cè)試驗(yàn)中心”

該研究中心于1990年籌建，2001年通過驗(yàn)收。主要研究方向及內(nèi)容：（1）傳爆藥安全性檢測(cè)與評(píng)估；（2）傳爆藥理化及爆炸性能檢測(cè)；（3）傳爆藥新型工藝及配方研究；（4）傳爆藥用炸藥超細(xì)化技術(shù)研究。

該研究中心已開展了傳爆藥安全、理化、爆炸性能試驗(yàn)近30項(xiàng)；可以進(jìn)行傳爆藥小試、中試工藝試驗(yàn)；建立有傳爆藥用炸藥超細(xì)化全套設(shè)備，取得了一批科研成果并在幾十種型號(hào)中得到應(yīng)用，在國內(nèi)傳爆藥技術(shù)領(lǐng)域具有無可替代的地位和作用。

山西省“先進(jìn)制造技術(shù)”重點(diǎn)（開放）實(shí)驗(yàn)室

該研究中心建立于2000年3月，主要研究方向及內(nèi)容：

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、輔助制造及企業(yè)信息化（復(fù)雜模具CAD/CAM產(chǎn)品開發(fā),先進(jìn)制造技術(shù)及其應(yīng)用,三維重構(gòu)及反求工程,精益型CAX集成制造技術(shù)）；制造自動(dòng)化技術(shù)及系統(tǒng)(新型控制及檢測(cè)監(jiān)控技術(shù)研究,軍品民品動(dòng)力學(xué)特性分析技術(shù),信息處理及管理技術(shù))；新型加工技術(shù)及裝備(超聲振動(dòng)切削技術(shù)及產(chǎn)品開發(fā),切削理論及新型刀具研發(fā),深孔技術(shù)研究及其產(chǎn)品開發(fā),綠色制造及特種加工技術(shù))；繼續(xù)工程教育―現(xiàn)代數(shù)控及CAD培訓(xùn)。

該實(shí)驗(yàn)室近年來獲得省、部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)12項(xiàng)，已鑒定項(xiàng)目8項(xiàng)，承擔(dān)國家自然基金1項(xiàng)，省自然基金8項(xiàng)，兵器（“十五”）研究項(xiàng)目5項(xiàng)，省部級(jí)科技攻關(guān)項(xiàng)目20項(xiàng)，橫向科研課題42項(xiàng)，整體水平屬省內(nèi)領(lǐng)先，國內(nèi)先進(jìn)，在三維CAD研發(fā)方面屬國際同行先進(jìn)水平。

山西省超細(xì)粉體工程技術(shù)研究中心

經(jīng)山西省科技廳批準(zhǔn)，于2003年12月成立了“山西省超細(xì)粉體工程技術(shù)研究中心”。中心以開發(fā)研究有廣泛應(yīng)用前景的、有顯著經(jīng)濟(jì)效益、技術(shù)含量高的新型超細(xì)粉體產(chǎn)品為主要目標(biāo)；以研究開發(fā)納米技術(shù)為發(fā)展方向；以為企業(yè)提供適合規(guī)模生產(chǎn)的、成熟配套的、節(jié)能環(huán)保的、超細(xì)粉體的生產(chǎn)工藝技術(shù)為主要研究內(nèi)容，為山西高科技粉體材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。中心的具體研究內(nèi)容：超細(xì)粉體工藝技術(shù)開發(fā)；超細(xì)粉體的復(fù)合懺悔改性工藝技術(shù)研究；超細(xì)粉體產(chǎn)品開發(fā)；納米材料與納米技術(shù)開發(fā)；超細(xì)粒子表征技術(shù)研究；高級(jí)專業(yè)人培養(yǎng)。

近年來，該中心先后承擔(dān)國家級(jí)、省部級(jí)和企業(yè)合作開發(fā)科研課題30項(xiàng)，其中18項(xiàng)科研成果通過省部級(jí)鑒定，其中獲國家發(fā)明獎(jiǎng)1項(xiàng)，13項(xiàng)成果獲省部級(jí)科技進(jìn)步二、三等獎(jiǎng)。在國內(nèi)外重要學(xué)術(shù)期刊及國際學(xué)術(shù)會(huì)議上120余篇，其中EI、ISTP收錄30余篇，出版專著和教材四部，具有進(jìn)行粉體技術(shù)研究開發(fā)的良好基礎(chǔ)。

山西省高分子復(fù)合材料工程研究中心

篇5

【論文摘 要】《光學(xué)設(shè)計(jì)》是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，是光學(xué)工程和光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的主修課。本文對(duì)《光學(xué)設(shè)計(jì)》課堂教學(xué)內(nèi)容的組織、教學(xué)方法的改進(jìn)以及考核方式的改革等進(jìn)行了探討，以期對(duì)該課程的教學(xué)改革提供方法與思路。

《光學(xué)設(shè)計(jì)》是許多工科院校的“光信息科學(xué)與技術(shù)”、“光學(xué)工程”等專業(yè)的主修課程，北京信息科技大學(xué)光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)在應(yīng)用光學(xué)、物理光學(xué)等必修課基礎(chǔ)上也開設(shè)了這門重要的專業(yè)選修課?！豆鈱W(xué)設(shè)計(jì)》是一門將幾何光學(xué)與物理光學(xué)知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合的學(xué)科，通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以系統(tǒng)的了解光學(xué)設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，了解一些最常用的光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，以及了解光學(xué)設(shè)計(jì)的發(fā)展方向。該課程的特點(diǎn)是應(yīng)用性較強(qiáng)，涉及的內(nèi)容較多，如何在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，通過該課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生熟練設(shè)計(jì)各種光學(xué)系統(tǒng)的能力，提高學(xué)生的分析能力和實(shí)踐能力，這對(duì)授課教師提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。該課程一般通過理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩個(gè)環(huán)節(jié)完成教學(xué)內(nèi)容，本文將幾年來的課堂教學(xué)工作所積累下來的心得與體會(huì)加以總結(jié)，主要涉及到教學(xué)內(nèi)容的組織，教學(xué)方法的改進(jìn)與考核方式的變革等。

一、精心組織授課內(nèi)容，理清主線，突出重點(diǎn)。

光學(xué)設(shè)計(jì)課程囊括的知識(shí)點(diǎn)比較多，面向不同的教學(xué)對(duì)象，因?yàn)槠浔旧碇R(shí)積累就不同，而不同的教材組織方式，調(diào)強(qiáng)的知識(shí)重點(diǎn)也不盡相同，因此需要教師因人而異、不斷調(diào)整授課內(nèi)容的組織方式。北京信息科技大學(xué)光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)將該課程核定為32學(xué)時(shí)，在這么短的課時(shí)內(nèi)，如何選擇講授的知識(shí)點(diǎn)來保證教學(xué)活動(dòng)的完成，根據(jù)本專業(yè)的特點(diǎn)，我們精心組織了教學(xué)內(nèi)容，主要為了理清思路，并突出重點(diǎn)。光學(xué)設(shè)計(jì)涉及到的內(nèi)容可分為：高斯光學(xué)、像差理論、典型光學(xué)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)自動(dòng)優(yōu)化方法、光學(xué)系統(tǒng)公差分析及光學(xué)元件制圖等。高斯光學(xué)是光學(xué)系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)，光學(xué)系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)計(jì)算就是基于高斯光學(xué)理論的；像差理論是光學(xué)設(shè)計(jì)的重中之重，只有深刻了解了像差理論，才能夠自主、靈活的設(shè)計(jì)光學(xué)系統(tǒng)；典型光學(xué)系統(tǒng)包括放大鏡、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡等系統(tǒng)，是了解實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)的鑰匙，也是光學(xué)系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)計(jì)算的理論基礎(chǔ)；而計(jì)算機(jī)自動(dòng)優(yōu)化方法、光學(xué)系統(tǒng)公差分析及光學(xué)元件制圖等是實(shí)踐性很強(qiáng)的內(nèi)容，也是把上述理論知識(shí)與實(shí)際設(shè)計(jì)過程聯(lián)系的紐帶。只有理清了這些內(nèi)容的知識(shí)體系，才能有的放矢，條理清楚的講授。我們經(jīng)過探索，發(fā)現(xiàn)在授課時(shí)選擇一個(gè)實(shí)際的光學(xué)系統(tǒng)（如開普勒望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)），從它的基本結(jié)構(gòu)講起，引出物鏡和目鏡的各自特點(diǎn)，用高斯光學(xué)知識(shí)分析其放大率、視場角等參數(shù)，再引申到實(shí)際系統(tǒng)像差對(duì)像質(zhì)的影響，最后講授怎樣設(shè)計(jì)這樣一個(gè)系統(tǒng)以及設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的問題。這樣就能把所有要講授的內(nèi)容串聯(lián)起來，學(xué)生就能更好地理清思路，知道哪部分內(nèi)容的作用以及怎樣學(xué)習(xí)效率更高。另外，講解時(shí)不能一概而論，必須突出重點(diǎn)，每個(gè)知識(shí)模塊的學(xué)時(shí)要分配得當(dāng)。比如像差理論是本課程的重點(diǎn)，需要占用較多的學(xué)時(shí)講解；而且像差理論這一部分應(yīng)該把重點(diǎn)放在各種系統(tǒng)參數(shù)（比如，光闌大小、位置，材料折射率、相對(duì)色散等）對(duì)初級(jí)像差的影響上，因?yàn)檫@是一個(gè)優(yōu)秀光學(xué)設(shè)計(jì)工程師必須練好的最重要的基本功。最后，處理好知識(shí)點(diǎn)與實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)之間的關(guān)系。比如要提醒學(xué)生每一部分知識(shí)點(diǎn)都要結(jié)合與實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)（包括加工、檢測(cè)）的關(guān)系來學(xué)習(xí)，做到有的放矢、思路清晰。

二、教學(xué)方法的改進(jìn)

1．課堂教學(xué)與課外科技創(chuàng)新實(shí)踐相結(jié)合

學(xué)習(xí)基本原理知識(shí)的目的是為了更好地應(yīng)用到實(shí)際生活中。我們積極鼓勵(lì)學(xué)生參加各種科技創(chuàng)新活動(dòng)，堅(jiān)持課堂教學(xué)與課外創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)相結(jié)合，強(qiáng)化實(shí)踐能力培養(yǎng)，提高學(xué)生的設(shè)計(jì)與綜合分析能力。比如，在學(xué)習(xí)了照相系統(tǒng)基本知識(shí)以后，我們鼓勵(lì)學(xué)生調(diào)研如今市場上的各種照相機(jī)（包括數(shù)碼相機(jī)、傳統(tǒng)相機(jī)、攝像機(jī)等），讓學(xué)生考察照相機(jī)的基本結(jié)構(gòu)以及重要技術(shù)參數(shù)，并讓學(xué)生嘗試自己設(shè)計(jì)一臺(tái)照相機(jī)系統(tǒng)。這樣，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性得到大大提高，他們?cè)谠O(shè)計(jì)過程中遇到很多問題，再重新回過頭在課堂找答案，被動(dòng)接收變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)效率大大提高。

2．現(xiàn)代多媒體教學(xué)技術(shù)的使用

多媒體教學(xué)是以計(jì)算機(jī)為核心的教學(xué)手段，能交互的綜合處理文本、圖形、圖像、動(dòng)畫、音頻及視頻等多種媒體信息，更豐富、更復(fù)雜的信息多媒體教學(xué)對(duì)全面提高教學(xué)質(zhì)量，增進(jìn)教學(xué)效果起著不可替代的推進(jìn)作用?；诙嗝襟w的光學(xué)設(shè)計(jì)課程教學(xué)優(yōu)勢(shì)包括：第一，圖文并茂，簡潔直觀，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。比如在講授望遠(yuǎn)系統(tǒng)時(shí)，我們把目前世界上的各種望遠(yuǎn)系統(tǒng)圖片投影到黑板上，并列舉各系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，使學(xué)生頓時(shí)產(chǎn)生了濃厚的學(xué)習(xí)興趣。第二，把教師從繁重的板書中解放出來，更有利于教師語言、人格魅力的發(fā)揮，學(xué)生可以在相同的時(shí)間內(nèi)獲取更多的知識(shí)，提高課堂教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。比如，在講授各種目鏡結(jié)構(gòu)時(shí)，由于目鏡的種類很多，有惠更斯目鏡、冉斯登目鏡、凱涅爾目鏡、對(duì)稱式目鏡以及廣角目鏡等，一一板書這些目鏡結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)非?；〞r(shí)間，而且作用不大。使用多媒體就可以很快的展示各種目鏡結(jié)構(gòu)以及特點(diǎn)，從而把更多時(shí)間放到講授目鏡選型以及設(shè)計(jì)中去。第三，教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體，二者相互有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的良性互動(dòng)。比如，在學(xué)習(xí)球差與系統(tǒng)相對(duì)孔徑以及光闌的關(guān)系這部分內(nèi)容時(shí)，我們讓學(xué)生自己提出各種參數(shù)，然后現(xiàn)場用多媒體計(jì)算光線軌跡并畫出光路圖、像差圖等，學(xué)生再根據(jù)像差圖提出新的修正結(jié)構(gòu)，直到得出滿意的球差。在這個(gè)過程中，教師與學(xué)生不再是填鴨式的灌輸與接受知識(shí)，而是很好的互動(dòng)，并激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

3．光學(xué)設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用

在光學(xué)設(shè)計(jì)課程教學(xué)中，為了演示光線追跡結(jié)果及光學(xué)系統(tǒng)在各種不同情況下、不同輸入光場時(shí)的輸出光場情況等，需要編制相應(yīng)的模塊軟件。但由于編制這樣的模塊軟件工作量大、難度較高，往住使任課老師放棄在教學(xué)過程中演示復(fù)雜的光學(xué)現(xiàn)象，即使有人花大量時(shí)間和精力編制出一些，也因?yàn)楣δ懿粡?qiáng)、效果不佳而影響教學(xué)效果。我們將諸如ZEMAX、OSLO、CODE－V等功能強(qiáng)大的商業(yè)光學(xué)設(shè)計(jì)軟件引入光學(xué)設(shè)計(jì)課程的教學(xué)過程，可以減小設(shè)計(jì)工作量，并且使課程課件的深度得到加強(qiáng)，從而擴(kuò)大學(xué)生的感性認(rèn)知和視野，增強(qiáng)教學(xué)效果。

現(xiàn)有的成像光學(xué)分析與設(shè)計(jì)軟件主要有三種，分別為：美國Optical Research Association 公司的CODE－V軟件；Lambda Research Corporation公司的OSLO軟件；Focus Software Inc開發(fā)的ZEMAX軟件。其中ZEMAX軟件由于界面友好，容易上手，目前占據(jù)市場最大份額；我們?cè)谡n堂教學(xué)中采用的也是ZEMAX軟件。該軟件可做光學(xué)組件設(shè)計(jì)與照明系統(tǒng)的照度分析，也可建立反射、折射、繞射等光學(xué)模型，并結(jié)合優(yōu)化、公差等分析功能，是將實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)概念、優(yōu)化、分析、公差以及報(bào)表集成在一起的一套綜合性的光學(xué)設(shè)計(jì)仿真軟件。課堂利用ZEMAX的計(jì)算與模擬功能，鼓勵(lì)學(xué)生通過自主探索，在掌握理論知識(shí)的前提下，讓學(xué)生建立相應(yīng)的物理模型和數(shù)學(xué)模型，通過自己輸入?yún)?shù)去完成對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的形象化和具體化，并對(duì)光學(xué)系統(tǒng)像差進(jìn)行詳細(xì)了解，為進(jìn)一步設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。例如，如果要給學(xué)生講授cook三片式透鏡組（入瞳10mm，全視場角40°）的結(jié)構(gòu)以及性能，通過ZEMAX可以很形象地顯示。圖1所示，cook透鏡組的二維和三維結(jié)構(gòu)圖都可以畫出，而且所選三個(gè)視場（0視場、10°視場、20°視場）的光線軌跡也可以準(zhǔn)確畫出，這樣就使得學(xué)生有更形象、直觀的認(rèn)識(shí)。如果要了解該透鏡組性能，就可以利用ZEMAX光線追跡程序快速計(jì)算出每一條光線的軌跡，并算出各種像差值。該cook透鏡組的幾種像差圖見圖2所示，這里只顯示了四種像差圖：點(diǎn)列圖、波像差圖、調(diào)制傳遞函數(shù)圖和場曲、像散及畸變圖。根據(jù)這些像差圖，學(xué)生可以對(duì)該系統(tǒng)的像差有個(gè)全面的認(rèn)識(shí)，可以更進(jìn)一步改進(jìn)并優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)。而計(jì)算實(shí)際像差利用傳統(tǒng)的手工計(jì)算花費(fèi)時(shí)間是巨大的。 　總之，利用光學(xué)設(shè)計(jì)軟件，可以使光學(xué)設(shè)計(jì)課程授課效率更高，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣更濃，學(xué)習(xí)效果更好。

三、課程考核方法的改革

考試已成為課程改革的一部分，與課程的實(shí)施方法相輔相成，從而更客觀地反映教與學(xué)的效果，達(dá)到拓展學(xué)生的個(gè)性，激發(fā)其學(xué)習(xí)能力和興趣的目的。傳統(tǒng)理工科課程通常以閉卷筆試加平時(shí)成績相結(jié)合的方式進(jìn)行考核。針對(duì)《光學(xué)設(shè)計(jì)》的課程特點(diǎn)，我們采用了以考核綜合知識(shí)和能力為主導(dǎo)的考試方法。具體包括：①建立小課題，指導(dǎo)學(xué)生撰寫小論文。比如讓學(xué)生們調(diào)研目前流行的單反相機(jī)的原理并進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，學(xué)生通過查資料，深入調(diào)研，強(qiáng)化學(xué)生自己思考的過程，同時(shí)也能考察一個(gè)學(xué)生的綜合素質(zhì)。②開展課堂討論，給予總結(jié)評(píng)價(jià)。這部分的考核主要是通過討論來考察學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用和具體解決問題的能力。③試卷考核。該部分主要考概念題和思考題，加深學(xué)生對(duì)理論基本知識(shí)的理解和掌握。

通過這三種方式來全面綜合地考察、評(píng)定學(xué)生對(duì)該門課程的學(xué)習(xí)掌握和理解程度，從而更好地反饋和指導(dǎo)教學(xué)。這樣的考核方法覆蓋指標(biāo)更全面，考核的結(jié)果就會(huì)更客觀合理，能夠真實(shí)全面反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況與能力水平，有利于對(duì)學(xué)生的知識(shí)和能力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

四、教師自身能力提高

教師是課程改革最直接、最關(guān)鍵的群體，因此教師的自身成長與課程的建設(shè)發(fā)展密切相關(guān)。教師的專業(yè)成長不僅僅是教學(xué)經(jīng)歷和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的累積與豐富，更是教師由被動(dòng)到主動(dòng)參與課程決策、課程運(yùn)作和課程評(píng)價(jià)，促進(jìn)課程、教師和學(xué)生共同發(fā)展的過程。在不斷變革的社會(huì)大環(huán)境下，教師應(yīng)樹立終身教育和終身學(xué)習(xí)的觀念，即“教育既是為了促進(jìn)個(gè)人的終身全面發(fā)展，又是為了促進(jìn)社會(huì)的持續(xù)發(fā)展和全面進(jìn)步?！敝挥芯邆溥@樣的觀念，才能不斷解決教育中出現(xiàn)的各種問題，才能建構(gòu)新課程條件下的目標(biāo)、教學(xué)、評(píng)價(jià)體系。另外，很多人對(duì)于光學(xué)設(shè)計(jì)存在錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)，認(rèn)為只要學(xué)好幾種光學(xué)設(shè)計(jì)軟件就可以進(jìn)行光學(xué)設(shè)計(jì)。其實(shí)，光學(xué)設(shè)計(jì)是一種創(chuàng)造性的工作，它需要經(jīng)驗(yàn)也需要設(shè)計(jì)人員有正確的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)理念，而軟件只是工具而已。光學(xué)設(shè)計(jì)總要從像差補(bǔ)償開始，如果沒有對(duì)基礎(chǔ)像差理論的深入、正確理解，只是按照已有參數(shù)按步就班地操作，光學(xué)設(shè)計(jì)則成了完全的技術(shù)工作，毫無思想性可言。對(duì)于這部分理論內(nèi)容要有“板凳要坐十年冷”的準(zhǔn)備，從復(fù)雜、枯燥的公式中理解設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，打好光學(xué)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。光學(xué)設(shè)計(jì)是一門需要慢慢磨的手藝，作為教師的我們就更要負(fù)起責(zé)任，不斷提高自身水平，不浮躁、不圖快，踏踏實(shí)實(shí)的不斷學(xué)習(xí)，積極地參與科研，積累更多的光學(xué)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，這樣才能更好地講授好這門課。

五、結(jié)束語

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，光學(xué)系統(tǒng)的作用越來越被重視，迫切需要光學(xué)設(shè)計(jì)的專業(yè)人才，為此高校肩負(fù)著培養(yǎng)具有良好光學(xué)設(shè)計(jì)人才的重任。本文對(duì)光學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容與課程設(shè)置的安排、教學(xué)方式的優(yōu)化改革以及考核方式多樣化等問題進(jìn)行了研究與討論，為學(xué)生更好地掌握光學(xué)設(shè)計(jì)知識(shí)、將來更好地服務(wù)于社會(huì)打下良好的基礎(chǔ)。

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