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

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關(guān)鍵詞：光電檢測技術(shù);機械設計制造;應用

1.前言

隨著我國科學技術(shù)和經(jīng)濟的發(fā)展，光電檢測技術(shù)被廣泛應用到機械設計制造中。主要是因為其特點是可以實現(xiàn)無接觸檢測，因而可以將機械動態(tài)檢測變成光電靜態(tài)檢測，從而可顯著簡化機械結(jié)構(gòu)。除此之外在很多場合還可省去調(diào)整操作，本文首先對闡述光電檢測的基本原理;然后對光電檢測在機械設計制造中的應用進行了分析和探究。

2.光電檢測的基本原理

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)光二級管發(fā)出的光信號直接照射到接收三級管的基極，三極管基級接收到光信號后在發(fā)射極或集電極上產(chǎn)生一個輸出信號，然后后續(xù)電路再對所接收到的信號進行處理去控制相應部件.顯然光電流的強弱直接影響到輸出信號的強弱，當發(fā)光管和接收管之間沒有任何物體時，輸出信號最強;反之當有物體夾在中間時，輸出信號就開始減弱，中間物體的厚度越厚，透明度越差，則輸出信號就越弱，因此用這種光電管即可進行物置檢測，也可進行物體厚度檢測。

透射式光電管在印刷機上主要用于位置檢測和雙.張檢測，其位置檢測實際結(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，因而可以用來檢測回轉(zhuǎn)軸3的相對位置，從而根據(jù)工藝要求發(fā)出相應的控制信號，厚度檢測如圖2（B）所示，由發(fā)光管1發(fā)出的信號經(jīng)過紙張2到達接收管3，紙張厚度或透明度發(fā)生變化后，接收管3輸出的信號強度也隨之變化，因而在用一張紙調(diào)試好后當有兩張紙或多張紙通過發(fā)光管和接收管之間時，接收管的輸出信號強度減弱，從而發(fā)出雙張或多張控制信號。

3.光電檢測在機械設計制造中的應用

在實際應用過程中，光電檢測這一種技術(shù)能夠在機械設計中所應用的位置比較多，它所具有的特點就是可以實施沒有接觸性、不觸摸式的檢測，并且能夠在動態(tài)環(huán)境下實施檢測，還能夠取得比較好的效果，這樣就能夠表現(xiàn)機械結(jié)構(gòu)比較簡單，同時在檢測過程中，還能夠?qū)⑦@些不必要的場合省略。由于印刷機的紙張一旦檢測中，采取先進的光電檢測技術(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)整所檢測的零部件。如果單單的應用機械檢測，所檢測的紙張一旦出現(xiàn)變化，就會出現(xiàn)機械檢測工作不正常。

3.1印刷機上的應用

光電檢測技術(shù)在的印刷機上應用是現(xiàn)今發(fā)展的必然趨勢，在技術(shù)上只有緊密的與計算機信息技術(shù)聯(lián)系在一起，才能夠提高印刷機的操作效率。從現(xiàn)在設計與實踐中分析，在一些小型的印刷機中應用光電檢測技術(shù)系統(tǒng)是比較難的，其價格昂貴，一般是這些業(yè)主難以承擔。目前，國內(nèi)的一些印刷機的企業(yè)自行研發(fā)了一些專業(yè)性的控制裝置，雖然價格低廉，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上主要用于位置檢測和雙.張檢測，由于發(fā)光管1在發(fā)出需要的信號后，在歷經(jīng)這些紙張2后，就可以直到接收管3了，同時紙張的透明度與厚度，都會因此產(chǎn)生變化，這樣接收管3所輸出的必要信號，在此基礎上，其強度也會發(fā)生變化，對此，在調(diào)試紙張后，注意紙張的厚度與接收管的距離，時刻關(guān)注接收管的接受信號的強度。而對于射式光電管而言，它主要是進行位置上的檢測。在光電管1的上面，妥善的裝好一個接收管，一個發(fā)光管，一旦發(fā)現(xiàn)紙張在達到光電管的下面時，這些紙張所反應的信號，就會直接的傳導光電管1中，這樣就能夠在接收管的，形成了一個信號。

3.2在包裝機械制造中的應用

光電檢測的技術(shù)在包裝機械制造中的應用是必然發(fā)展的趨勢，在技術(shù)上只有緊密的與計算機信息技術(shù)聯(lián)系在一起，才能夠提高包裝機械的操作效率。從現(xiàn)在設計與實踐中分析，在一些小型的包裝機械中應用光電檢測技術(shù)系統(tǒng)是比較難的其價格昂貴，一般是這些業(yè)主難以承擔。光電檢測技術(shù)應用的范圍比較廣泛，在包裝機械中的應用也是如此，例如料面控制就是其成功之處，它的優(yōu)點就是能完成沒有觸摸式的檢測，還能夠就動態(tài)性的檢測，直接轉(zhuǎn)變成一個靜態(tài)式的檢測，這樣就極大地簡化了機械的操作結(jié)構(gòu)，應用經(jīng)典的例子就是牙膏灌裝機，由于牙膏管尾的端是夾扁的，就應當與這些的商標圖案，時刻處在一個平面上，此時就應當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，由此能夠起到步進電動機的帶動其慢速中的旋轉(zhuǎn)。在具體應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。通過計算機的應用到工程企業(yè)實務中，減少了工程企業(yè)人員的工作時間，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，從光電檢測技術(shù)的工作過程看，這實際上是一個機電一體化的典型范例.也就是說，對設計人員來說既要掌握機械結(jié)構(gòu)的基本知識，又要對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。同時從實際生產(chǎn)中可看出，只要所設計電路本身具有良好的抗干擾能力，在工作中就不會有問題。本文主要對光電檢測的基本原理和光電檢測在機械設計制造中的應用進行了探究，從而知道在制造的過程中應該注意的問題和要求。

參考文獻：

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[3]華北水利水電學院教務處.華北水利水電學院專業(yè)建設發(fā)展規(guī)劃材料匯[Z].

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關(guān)鍵詞：激光測距，單片機，蜂鳴器

 

1、研究內(nèi)容

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

目前市場上已經(jīng)出現(xiàn)一些導盲類產(chǎn)品，例如盲杖、導盲犬等，但是因為種種原因，這些產(chǎn)品并不能有效的幫助盲人導盲。比如，導盲犬由于訓練困難，價格昂貴，一直不能被推廣普及。可見，如何實現(xiàn)更好的導盲依然是一個亟待解決的問題。

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

而隨著時代的發(fā)展，光電技術(shù)特別是光電探測技術(shù)，光信息處理技術(shù)的應用已經(jīng)遍及現(xiàn)代生活的各個領(lǐng)域。尤其是光機電一體化系統(tǒng)，模塊很小，工作性能很高。基于此，我們想設計出“光電智能導盲器”，以便快速，準確，實時的幫助盲人了解周圍的實際情況，更好的服務廣大盲人群眾。

2、研究方案

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

一、激光測距技術(shù)：激光測距技術(shù)與一般測距技術(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。，激光測距。此外，與雷達測距、微波測距相比，激光測距具有良好的抗干擾性和較高的精度，以及更快的反應速度。

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

三、蜂鳴器語音輸出技術(shù)：蜂鳴器反應快，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)，我們提出的主要設計思路如下：

整個導盲儀通過激光測距模塊測距，蜂鳴器報警，起到導盲作用。

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

根據(jù)激光測距儀的原理，激光器發(fā)射頭發(fā)出激光束，遇到障礙物后反射到達導盲儀前端的接收板，接收板上裝有光電探測器。障礙物表面漫反射的光信號經(jīng)過光電探測器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺俳?jīng)過濾波，放大，整合，A/D轉(zhuǎn)換，傳送給單片機。經(jīng)過單片機分析處理后，根據(jù)激光往返時間算出的距離輸出不同的指令，如果在報警距離以內(nèi)，單片機便會發(fā)出控制信號，即高電平到蜂鳴器，驅(qū)動蜂鳴器發(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。

導盲儀通過盲人的手動掃描，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：激光測距技術(shù)，光電檢測技術(shù)，單片機控制技術(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)，電路設計技術(shù)三方面分析。

光電技術(shù)：主要是激光測距技術(shù)和光電檢測技術(shù)。目前，激光測距技術(shù)已經(jīng)十分成熟，獨立的激光測距儀已經(jīng)十分普遍。仿照成型的激光測距儀，設計制作出我們需要的激光測距模塊。

針對我們的需要，我們采用短脈沖高頻率激光測距技術(shù)。脈沖式激光測距是基于對光波在本機與目標間渡越時間的計量來感知目標距離，屬于“時基法”測距，其優(yōu)點是操作方便、系統(tǒng)設計簡單，滿足設計要求。

單片機下達測距指令后由激光器發(fā)出脈沖激光，經(jīng)擴束準直的光學系統(tǒng)后通過指示與穩(wěn)定系統(tǒng)導向穿越大氣層射向目標。光學系統(tǒng)一般是望遠光學系統(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物的干擾。指示與穩(wěn)定系統(tǒng)，帶有瞄準鏡和方向機構(gòu)，用以對準盲人需要探測的方位，提供目標角方位信息。圖中的傳感器，可提供目標方位和俯仰角。激光束離開本機的同時，從發(fā)射光束中取出參考脈沖信號，參考信號通過光電探測器，變成電脈沖，這個電脈沖經(jīng)濾光、放大、整形后送入單片機，通過單片機控制，啟動數(shù)字式測距計時器開始計時；到達目標的激光束有一部分被表面漫反射回到測距機；經(jīng)接收物鏡和窄帶光學濾波器再次到達探測器，窄帶光學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；光探測器再次將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，然后將電信號送往放大器和匹配濾波器，這是因為從光電探測器出來的信號不足以推動電路工作。處理后的信號進入比較器進行比較；比較器的輸出信號驅(qū)動測距計時器計時停止，單片機接收距離信息。，激光測距。根據(jù)距離信息，單片機決定是否驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出聲音。

單片機控制：單片機是整個裝置的控制核心，所有的控制功能通過寫入單片機程序來實現(xiàn)。，激光測距。單片機要能接收兩次電信號，根據(jù)激光測距的距離信息，進行分析判斷。，激光測距。在設定的允許范圍以外，不發(fā)出控制信號，如果一旦低于預先設定的范圍，則發(fā)出控制信號，控制信號驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出聲音。根據(jù)單片機接收到的距離信息，單片機發(fā)出不同的電壓控制信號，蜂鳴器據(jù)此發(fā)出不同頻率的聲音。

電路設計：信號處理電路包括光電信號處理電路和聲音輸出電路。整個電路中單片機、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，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，單片機進行信號處理，最后通過電路控制蜂鳴器輸出聲音信號。蜂鳴器反應快，聲音變頻速度快，根據(jù)單片機發(fā)出不同的電平信號，發(fā)出不同頻率間隔的提示音。

4、特色與創(chuàng)新點

1、利用激光測距技術(shù)，快速，準確的測量障礙物的距離；并根據(jù)距離信息，實現(xiàn)單片機的控制；

2、手持導盲儀使用方便，探測靈活，可用于高低地勢探測，障礙報警；

3、利用蜂鳴器的聲音頻率提示障礙物距離遠近，便于盲人判斷；

4、結(jié)構(gòu)簡單實用，方便攜帶，可擴展性強，可長時間使用。

5、參考資料

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關(guān)鍵詞：測試技術(shù)及儀器；導論；教學

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

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）35-0119-02

一、在本科教學中開展本專業(yè)導論課程的必要性

測控技術(shù)與儀器專業(yè)是建立在精密機械、電子技術(shù)、光學、自動控制和計算機技術(shù)基礎上，以工為主，多學科綜合的專業(yè)，探討各種精密測試和控制技術(shù)的新原理、新方法。開發(fā)激光、傳感器、光電檢測和計算機等新技術(shù)在精密測試儀器儀表中的應用，及以計算機技術(shù)為中心的面向機電運動、面向自動化生產(chǎn)的控制技術(shù)，使精密儀器儀表及測試和控制技術(shù)向高精度、動態(tài)、自動化、綜合和多功能等機電一體化和信息化方向發(fā)展。因此，本專業(yè)本科教學具有鮮明的特點，包括：

1.課程門類較多，具有交叉學科特征

本專業(yè)的主要課程包括機械設計基礎，電工電子學、微機原理與應用、自動控制、光學、測控電路、光電檢測技術(shù)、傳感器技術(shù)、智能儀器儀表設計、電路分析基礎、電子技術(shù)基礎、誤差理論及應用、計算機程序設計、微型計算機原理與接口技術(shù)等，涵蓋機械、電子、計算機等多門類的主干課程，課程信息量大。

2.注重復合能力的培養(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)、機械量和熱工過程參數(shù)的計量測試和控制技術(shù)，及儀器的應用和開發(fā)研究的高級工程技術(shù)人才，廣泛適用于質(zhì)量監(jiān)督部門、機械、電氣、汽車、造船、航空、航天、動力、冶金和石化等多方面產(chǎn)業(yè)和科研部門對人才的需求。因此，學生必須掌握機、電、計算機等多個領(lǐng)域的專業(yè)技能。

而本專業(yè)的學生入學情況則比較復雜，呈現(xiàn)如下幾種特點：很多學生是在高考時報考的是通信、電子、自動化等其他熱門專業(yè)，后經(jīng)過調(diào)劑進入本專業(yè)學習，對本專業(yè)的特點缺乏認識，對于本專業(yè)課程多、跨學科能力培養(yǎng)的情況不太了解；存在與高中學習習慣的銜接問題，對大學學習的主動性不夠；對于90后的新一代本科生而言，普遍對于社會具有一定程度的認識，面臨較大的競爭壓力，但是對于本專業(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識。

針對這種情況，在高等學科開展本專業(yè)的導論課程對剛?cè)雽W的學生進行專業(yè)特點、課程體系的設置、就業(yè)情況等方面的介紹和學習引導是非常必要的。

二、課程的教學目標和難點

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

本課程的教學難點在于，本科新生不具備本專業(yè)的基本知識，只能用大量的、實例、類比去定性解釋基本概念以及課程體系結(jié)構(gòu)，教學內(nèi)容的深淺較難把握。同時，導論課的課時一般較少，通常在16學時左右，如何在短時間內(nèi)讓學生建立對專業(yè)的初步認識具有難度。

三、課程內(nèi)容

本課程通過4部分進行講授，主要包括：

1.基本概念

如測控技術(shù)、儀器儀表定義的介紹，包括什么是儀器儀表以及測控技術(shù)，并對現(xiàn)實生活中的儀器儀表分類舉例，包括醫(yī)療、家電、工廠自動化、軍事領(lǐng)域、航空儀表、宇航測控等應用的介紹；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、信號處理、轉(zhuǎn)換、傳輸部分、信號顯示、與人交互部分等；儀器儀表的分類，以及各部分功能的演變、評價指標等。

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（包括靜態(tài)指標、動態(tài)指標等）。介紹信號調(diào)理，用圖示方式介紹噪聲概念，模擬信號放大、模擬信號濾波的作用，以及相關(guān)課程（如“模擬電子技術(shù)”）；介紹信號處理，包括頻譜分析、濾波等應用簡介以及實現(xiàn)平臺，包括硬件平臺、軟件平臺及工具簡介；介紹相關(guān)課程如“數(shù)字信號處理”、單片機、DSP等相關(guān)技術(shù)；介紹可靠性設計，包括特定條件、特定時間、完成特定功能的含義；介紹一般可靠性設計方法，包括電源、信號調(diào)理、屏蔽、改善應用環(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計方法，回顧儀器儀表的評價指標，并討論選擇如下功能模塊的實現(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)，模擬電路部分設計、模數(shù)轉(zhuǎn)換設計、數(shù)字電路部分設計主要芯片選擇、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)信息存儲要求、存儲手段、數(shù)據(jù)導出特征選擇存儲技術(shù)；并考慮可擴展技術(shù)，如多臺儀器能否聯(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（檢測技術(shù)）與別的學科的關(guān)系以及檢測技術(shù)在工科體系中的地位，指明信息學科的最前端，使用最廣泛，需求最迫切。

四、教學方法的運用

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

1.精心制作PPT教案

由于教學內(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，以利于將背景知識及應用情況講透。教學過程中利用大屏幕投影的優(yōu)勢，將一些需要教師在黑板上動態(tài)演示的過程作成FLASH動畫，既可以在課堂上演示，也可以由學生在課后自己觀摩。

在應用實例講解中，對現(xiàn)實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、檢測監(jiān)護儀器等，反映了檢測技術(shù)造成醫(yī)療手段的進步；家電行業(yè)中空調(diào)、熱水器、GPS定位導航系統(tǒng)技術(shù)進步造成消費者舒適度的提高；在工廠自動化中對溫度、壓力、轉(zhuǎn)速的測量，以及生產(chǎn)需要的信息資料的獲取等；在軍事領(lǐng)域，包括對敵監(jiān)控等直觀、學生感興趣的應用作為切入點介紹。在對傳感器的定義介紹，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。對信號處理、轉(zhuǎn)換、傳輸部分的介紹，采用圖表方式，表現(xiàn)各種信號處理、轉(zhuǎn)換、傳輸舉例：在信號顯示、與人交互部分，用圖舉例，包括指針表盤、LCD顯示、計算機屏幕等。在介紹評價指標時，以測溫度為例舉例，對于體溫、環(huán)境溫度、實驗室精密生化反映溫度控制、發(fā)電廠生產(chǎn)車間爐溫監(jiān)測等幾種情況下需要的量程以及測試精度的對比。目的在于使儀器儀表抽象的知識形象化，便于學生理解。

2.教學形式上引入課堂討論

組織學生就感興趣的背景問題進行課堂討論和辯論，討論議題包括儀器儀表的應用、就業(yè)、學科在社會上的作用、前景等有爭議的問題，以激發(fā)學生的學習興趣和潛能，明確學習目的。

3.考核方式的選擇

專業(yè)導論考核方式應采用能反映學生對專業(yè)認識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)學生專業(yè)的興趣。在這種考核方式下，學生不需要記憶枯燥的概念，而需要建立相應的知識體系。

五、教學效果

經(jīng)過16課時的學習，大學一年級新生對于本專業(yè)的概念體系、知識體系和課程體系有了初步的了解和認識，并對后續(xù)學習的科目以及課程之間的銜接關(guān)系做了主動的調(diào)研，為今后四年的本科學習合理分配時間、明確學習目的打下了基礎。此外，學生對專業(yè)的應用和發(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)過六年的教學經(jīng)驗證明，開設本課程對于學生的發(fā)展起到了明顯的促進作用。

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“儀器科學與動態(tài)測試”教育部重點實驗室在“儀器科學與技術(shù)”一級博士點學科和“測試計量技術(shù)及儀器”、“精密儀器及機械”兩個二級博士點學科的基礎上建立，2001年1月被科技部批準為教育部重點實驗室，2002年9月26日通過教育部評估，成績?yōu)榱己谩?/p>

本實驗室針對動態(tài)測試技術(shù)發(fā)展趨勢，經(jīng)過多年的不懈努力，逐漸形成了特色顯明、相互聯(lián)系、互相支撐的三個研究方向，即惡劣環(huán)境動態(tài)參數(shù)測試理論與技術(shù)，微機械傳感器及集成測量系統(tǒng)，多維信息處理與重構(gòu)技術(shù)。實驗室在這三個研究方向上的研究工作處于國內(nèi)先進水平，具有較高的學術(shù)地位。

近年來承擔研究“863”計劃、國家科學基金、省部委重大計劃等多項重點項目，有2項國家級獎，5項省部級獎，申請專利15項，授權(quán)發(fā)明專利2項，成果轉(zhuǎn)讓3項，技術(shù)轉(zhuǎn)讓8項，發(fā)表學術(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）材料精密成形及強韌化方法；3）生產(chǎn)過程自動化；4）計算機模擬仿真，對成形工藝進行優(yōu)化，縮短研制周期，降低研制成本。現(xiàn)已對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流變應力及其微觀結(jié)構(gòu)相應、變形后力學性能、變形抗力力學模型進行了研究；突破了多項工程應用方面的關(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)，達到了IT8級精度（滾齒精度）；生產(chǎn)的藥型罩內(nèi)表面可去掉機加工序；東風系列火箭鋁合金發(fā)射支架達到了機加的精度，且提高了產(chǎn)品機械性能；破甲彈尾翼溫擠壓成形，使強度極限和延伸率同時提高20%以上，尺寸精度提高2級；鈦合金炮口制退器強度比鑄件提高30%以上（達1350MPa以上），延伸率大于7%，材料利用率達85%以上；鎂合金燃燒彈彈體強度提高25%以上（達350MPa以上），延伸率大于7%，材料利用率達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%，力學性能提高10%。

以上理論研究和成形產(chǎn)品經(jīng)省、部級鑒定大部分達到國際先進水平，部分成果達到國際領(lǐng)先水平。獎勵方面，學校獲國防科技進步二等獎、三等獎，山西省科技進步二等獎，教育部科技進步二等獎，香港國際專利博覽會金獎各一項；山西省教育廳科技進步一等獎兩項。

山西省現(xiàn)代無損檢測技術(shù)工程研究中心

“山西省現(xiàn)代無損檢測技術(shù)工程研究中心”于2002年成立，該中心在科學研究、實驗室建設、人才培養(yǎng)等方面取得了豐碩成果，形成了以下三個特色明顯的、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、重建與識別技術(shù)；（3）光電檢測與系統(tǒng)集成技術(shù)。

近五年來，完成或在研科研項目100余項，其中國家自然科學基金5項，國防跨行業(yè)研究基金2項，其他省部級基金22項，省部委重點課題9項，橫向協(xié)作和其他類型課題80多項，其研究成果處于國內(nèi)和國際先進水平，具有較高的學術(shù)地位和學術(shù)影響。課題中獲國家發(fā)明獎1項、國家科技進步獎1項、教育部提名國家科技進步二等獎2項、國防科學技術(shù)二等獎1項、三等獎2項、省部級科技進步二等獎14項、三等獎2項，發(fā)明專利10項。在國內(nèi)外重要學術(shù)刊物及國際會議上共發(fā)表學術(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)填料床中強化傳遞和微觀混合的機理，包括超重力環(huán)保工程技術(shù)，超重力反應工程技術(shù)，超重力過程強化工程技術(shù)。

中心主要進行超重力場中傳質(zhì)機理、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步一等獎一項。

兵器工業(yè)“傳爆藥性能檢測試驗中心”

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

該研究中心已開展了傳爆藥安全、理化、爆炸性能試驗近30項；可以進行傳爆藥小試、中試工藝試驗；建立有傳爆藥用炸藥超細化全套設備，取得了一批科研成果并在幾十種型號中得到應用，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“先進制造技術(shù)”重點（開放）實驗室

該研究中心建立于2000年3月，主要研究方向及內(nèi)容：

計算機輔助設計、輔助制造及企業(yè)信息化（復雜模具CAD/CAM產(chǎn)品開發(fā),先進制造技術(shù)及其應用,三維重構(gòu)及反求工程,精益型CAX集成制造技術(shù)）；制造自動化技術(shù)及系統(tǒng)(新型控制及檢測監(jiān)控技術(shù)研究,軍品民品動力學特性分析技術(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。

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

山西省超細粉體工程技術(shù)研究中心

經(jīng)山西省科技廳批準，于2003年12月成立了“山西省超細粉體工程技術(shù)研究中心”。中心以開發(fā)研究有廣泛應用前景的、有顯著經(jīng)濟效益、技術(shù)含量高的新型超細粉體產(chǎn)品為主要目標；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。中心的具體研究內(nèi)容：超細粉體工藝技術(shù)開發(fā)；超細粉體的復合懺悔改性工藝技術(shù)研究；超細粉體產(chǎn)品開發(fā)；納米材料與納米技術(shù)開發(fā)；超細粒子表征技術(shù)研究；高級專業(yè)人培養(yǎng)。

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

山西省高分子復合材料工程研究中心

篇5

【論文摘 要】《光學設計》是一門實踐性很強的課程，是光學工程和光信息科學與技術(shù)專業(yè)的主修課。本文對《光學設計》課堂教學內(nèi)容的組織、教學方法的改進以及考核方式的改革等進行了探討，以期對該課程的教學改革提供方法與思路。

《光學設計》是許多工科院校的“光信息科學與技術(shù)”、“光學工程”等專業(yè)的主修課程，北京信息科技大學光信息科學與技術(shù)專業(yè)在應用光學、物理光學等必修課基礎上也開設了這門重要的專業(yè)選修課。《光學設計》是一門將幾何光學與物理光學知識與實踐相結(jié)合的學科，通過該課程的學習，學生可以系統(tǒng)的了解光學設計方面的知識，了解一些最常用的光學系統(tǒng)的設計方法，以及了解光學設計的發(fā)展方向。該課程的特點是應用性較強，涉及的內(nèi)容較多，如何在有限的學時內(nèi)，通過該課程的學習，培養(yǎng)學生熟練設計各種光學系統(tǒng)的能力，提高學生的分析能力和實踐能力，這對授課教師提出了嚴峻挑戰(zhàn)。該課程一般通過理論教學和實踐教學兩個環(huán)節(jié)完成教學內(nèi)容，本文將幾年來的課堂教學工作所積累下來的心得與體會加以總結(jié)，主要涉及到教學內(nèi)容的組織，教學方法的改進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。

光學設計課程囊括的知識點比較多，面向不同的教學對象，因為其本身知識積累就不同，而不同的教材組織方式，調(diào)強的知識重點也不盡相同，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。北京信息科技大學光信息科學與技術(shù)專業(yè)將該課程核定為32學時，在這么短的課時內(nèi)，如何選擇講授的知識點來保證教學活動的完成，根據(jù)本專業(yè)的特點，我們精心組織了教學內(nèi)容，主要為了理清思路，并突出重點。光學設計涉及到的內(nèi)容可分為：高斯光學、像差理論、典型光學系統(tǒng)、計算機自動優(yōu)化方法、光學系統(tǒng)公差分析及光學元件制圖等。高斯光學是光學系統(tǒng)分析的基礎，光學系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)計算就是基于高斯光學理論的；像差理論是光學設計的重中之重，只有深刻了解了像差理論，才能夠自主、靈活的設計光學系統(tǒng)；典型光學系統(tǒng)包括放大鏡、顯微鏡、望遠鏡等系統(tǒng)，是了解實際光學系統(tǒng)的鑰匙，也是光學系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)計算的理論基礎；而計算機自動優(yōu)化方法、光學系統(tǒng)公差分析及光學元件制圖等是實踐性很強的內(nèi)容，也是把上述理論知識與實際設計過程聯(lián)系的紐帶。只有理清了這些內(nèi)容的知識體系，才能有的放矢，條理清楚的講授。我們經(jīng)過探索，發(fā)現(xiàn)在授課時選擇一個實際的光學系統(tǒng)（如開普勒望遠鏡系統(tǒng)），從它的基本結(jié)構(gòu)講起，引出物鏡和目鏡的各自特點，用高斯光學知識分析其放大率、視場角等參數(shù)，再引申到實際系統(tǒng)像差對像質(zhì)的影響，最后講授怎樣設計這樣一個系統(tǒng)以及設計中應該注意的問題。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習效率更高。另外，講解時不能一概而論，必須突出重點，每個知識模塊的學時要分配得當。比如像差理論是本課程的重點，需要占用較多的學時講解；而且像差理論這一部分應該把重點放在各種系統(tǒng)參數(shù)（比如，光闌大小、位置，材料折射率、相對色散等）對初級像差的影響上，因為這是一個優(yōu)秀光學設計工程師必須練好的最重要的基本功。最后，處理好知識點與實際光學系統(tǒng)之間的關(guān)系。比如要提醒學生每一部分知識點都要結(jié)合與實際光學系統(tǒng)設計（包括加工、檢測）的關(guān)系來學習，做到有的放矢、思路清晰。

二、教學方法的改進

1．課堂教學與課外科技創(chuàng)新實踐相結(jié)合

學習基本原理知識的目的是為了更好地應用到實際生活中。我們積極鼓勵學生參加各種科技創(chuàng)新活動，堅持課堂教學與課外創(chuàng)新實踐活動相結(jié)合，強化實踐能力培養(yǎng)，提高學生的設計與綜合分析能力。比如，在學習了照相系統(tǒng)基本知識以后，我們鼓勵學生調(diào)研如今市場上的各種照相機（包括數(shù)碼相機、傳統(tǒng)相機、攝像機等），讓學生考察照相機的基本結(jié)構(gòu)以及重要技術(shù)參數(shù)，并讓學生嘗試自己設計一臺照相機系統(tǒng)。這樣，學生的學習積極性得到大大提高，他們在設計過程中遇到很多問題，再重新回過頭在課堂找答案，被動接收變?yōu)橹鲃訉W習，學習效率大大提高。

2．現(xiàn)代多媒體教學技術(shù)的使用

多媒體教學是以計算機為核心的教學手段，能交互的綜合處理文本、圖形、圖像、動畫、音頻及視頻等多種媒體信息，更豐富、更復雜的信息多媒體教學對全面提高教學質(zhì)量，增進教學效果起著不可替代的推進作用。基于多媒體的光學設計課程教學優(yōu)勢包括：第一，圖文并茂，簡潔直觀，激發(fā)學生學習興趣，提高學生學習的主動性。比如在講授望遠系統(tǒng)時，我們把目前世界上的各種望遠系統(tǒng)圖片投影到黑板上，并列舉各系統(tǒng)的優(yōu)缺點，使學生頓時產(chǎn)生了濃厚的學習興趣。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，學生可以在相同的時間內(nèi)獲取更多的知識，提高課堂教學效率和教學質(zhì)量。比如，在講授各種目鏡結(jié)構(gòu)時，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)和特點非常花時間，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，從而把更多時間放到講授目鏡選型以及設計中去。第三，教師為主導，學生為主體，二者相互有機結(jié)合，實現(xiàn)教與學的良性互動。比如，在學習球差與系統(tǒng)相對孔徑以及光闌的關(guān)系這部分內(nèi)容時，我們讓學生自己提出各種參數(shù)，然后現(xiàn)場用多媒體計算光線軌跡并畫出光路圖、像差圖等，學生再根據(jù)像差圖提出新的修正結(jié)構(gòu)，直到得出滿意的球差。在這個過程中，教師與學生不再是填鴨式的灌輸與接受知識，而是很好的互動，并激發(fā)了學生學習興趣。

3．光學設計軟件的應用

在光學設計課程教學中，為了演示光線追跡結(jié)果及光學系統(tǒng)在各種不同情況下、不同輸入光場時的輸出光場情況等，需要編制相應的模塊軟件。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過程中演示復雜的光學現(xiàn)象，即使有人花大量時間和精力編制出一些，也因為功能不強、效果不佳而影響教學效果。我們將諸如ZEMAX、OSLO、CODE－V等功能強大的商業(yè)光學設計軟件引入光學設計課程的教學過程，可以減小設計工作量，并且使課程課件的深度得到加強，從而擴大學生的感性認知和視野，增強教學效果。

現(xiàn)有的成像光學分析與設計軟件主要有三種，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；我們在課堂教學中采用的也是ZEMAX軟件。該軟件可做光學組件設計與照明系統(tǒng)的照度分析，也可建立反射、折射、繞射等光學模型，并結(jié)合優(yōu)化、公差等分析功能，是將實際光學系統(tǒng)的設計概念、優(yōu)化、分析、公差以及報表集成在一起的一套綜合性的光學設計仿真軟件。課堂利用ZEMAX的計算與模擬功能，鼓勵學生通過自主探索，在掌握理論知識的前提下，讓學生建立相應的物理模型和數(shù)學模型，通過自己輸入?yún)?shù)去完成對光學系統(tǒng)的形象化和具體化，并對光學系統(tǒng)像差進行詳細了解，為進一步設計提供參考依據(jù)。例如，如果要給學生講授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，而且所選三個視場（0視場、10°視場、20°視場）的光線軌跡也可以準確畫出，這樣就使得學生有更形象、直觀的認識。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，學生可以對該系統(tǒng)的像差有個全面的認識，可以更進一步改進并優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)。而計算實際像差利用傳統(tǒng)的手工計算花費時間是巨大的。 　總之，利用光學設計軟件，可以使光學設計課程授課效率更高，學生學習興趣更濃，學習效果更好。

三、課程考核方法的改革

考試已成為課程改革的一部分，與課程的實施方法相輔相成，從而更客觀地反映教與學的效果，達到拓展學生的個性，激發(fā)其學習能力和興趣的目的。傳統(tǒng)理工科課程通常以閉卷筆試加平時成績相結(jié)合的方式進行考核。針對《光學設計》的課程特點，我們采用了以考核綜合知識和能力為主導的考試方法。具體包括：①建立小課題，指導學生撰寫小論文。比如讓學生們調(diào)研目前流行的單反相機的原理并進行初步設計，學生通過查資料，深入調(diào)研，強化學生自己思考的過程，同時也能考察一個學生的綜合素質(zhì)。②開展課堂討論，給予總結(jié)評價。這部分的考核主要是通過討論來考察學生對知識點的應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，加深學生對理論基本知識的理解和掌握。

通過這三種方式來全面綜合地考察、評定學生對該門課程的學習掌握和理解程度，從而更好地反饋和指導教學。這樣的考核方法覆蓋指標更全面，考核的結(jié)果就會更客觀合理，能夠真實全面反映學生的學習情況與能力水平，有利于對學生的知識和能力進行綜合評價。

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發(fā)展密切相關(guān)。教師的專業(yè)成長不僅僅是教學經(jīng)歷和教學經(jīng)驗的累積與豐富，更是教師由被動到主動參與課程決策、課程運作和課程評價，促進課程、教師和學生共同發(fā)展的過程。在不斷變革的社會大環(huán)境下，教師應樹立終身教育和終身學習的觀念，即“教育既是為了促進個人的終身全面發(fā)展，又是為了促進社會的持續(xù)發(fā)展和全面進步。”只有具備這樣的觀念，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、教學、評價體系。另外，很多人對于光學設計存在錯誤的認識，認為只要學好幾種光學設計軟件就可以進行光學設計。其實，光學設計是一種創(chuàng)造性的工作，它需要經(jīng)驗也需要設計人員有正確的設計思想和設計理念，而軟件只是工具而已。光學設計總要從像差補償開始，如果沒有對基礎像差理論的深入、正確理解，只是按照已有參數(shù)按步就班地操作，光學設計則成了完全的技術(shù)工作，毫無思想性可言。對于這部分理論內(nèi)容要有“板凳要坐十年冷”的準備，從復雜、枯燥的公式中理解設計的基礎，打好光學設計的基礎。光學設計是一門需要慢慢磨的手藝，作為教師的我們就更要負起責任，不斷提高自身水平，不浮躁、不圖快，踏踏實實的不斷學習，積極地參與科研，積累更多的光學設計經(jīng)驗，這樣才能更好地講授好這門課。

五、結(jié)束語

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，光學系統(tǒng)的作用越來越被重視，迫切需要光學設計的專業(yè)人才，為此高校肩負著培養(yǎng)具有良好光學設計人才的重任。本文對光學設計教學內(nèi)容與課程設置的安排、教學方式的優(yōu)化改革以及考核方式多樣化等問題進行了研究與討論，為學生更好地掌握光學設計知識、將來更好地服務于社會打下良好的基礎。

參考文獻

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