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。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，国防工业出版社，2012
参考书：
《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，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%）；随堂测验（10%）；文献综述（10%）；
