光電檢測技術論文范文
時間：2023-03-23 23:01:30
導語：如何才能寫好一篇光電檢測技術論文，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。
篇1
1.前言
隨著我國科學技術和經濟的發展，光電檢測技術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無接觸檢測，因而可以將機械動態檢測變成光電靜態檢測，從而可顯著簡化機械結構。除此之外在很多場合還可省去調整操作，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
電管的基本結構簡圖如圖1所示，具體選擇哪一種結構的光電管與設備具體結構和使用要求有關。透射式光電管的工作原理是發光二級管發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射極或集電極上產生一個輸出信號，然后后續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，其位置檢測實際結構示意圖如圖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發光管和接收管之間的通與斷，控制圓盤2固定在回轉軸3上，因而可以用來檢測回轉軸3的相對位置，從而根據工藝要求發出相應的控制信號，厚度檢測如圖2（B）所示，由發光管1發出的信號經過紙張2到達接收管3，紙張厚度或透明度發生變化后，接收管3輸出的信號強度也隨之變化，因而在用一張紙調試好后當有兩張紙或多張紙通過發光管和接收管之間時，接收管的輸出信號強度減弱，從而發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，并且能夠在動態環境下實施檢測，還能夠取得比較好的效果，這樣就能夠表現機械結構比較簡單，同時在檢測過程中，還能夠將這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以后，其紙張厚度就有著非常大的變化，這樣就不用去調整所檢測的零部件。如果單單的應用機械檢測，所檢測的紙張一旦出現變化，就會出現機械檢測工作不正常。
3.1印刷機上的應用
光電檢測技術在的印刷機上應用是現今發展的必然趨勢，在技術上只有緊密的與計算機信息技術聯系在一起，才能夠提高印刷機的操作效率。從現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系統是比較難的，其價格昂貴，一般是這些業主難以承擔。目前，國內的一些印刷機的企業自行研發了一些專業性的控制裝置，雖然價格低廉，但是可操作性差，具有不穩定性，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，由于發光管1在發出需要的信號后，在歷經這些紙張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，其強度也會發生變化，對此，在調試紙張后，注意紙張的厚度與接收管的距離，時刻關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，一個發光管，一旦發現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
光電檢測的技術在包裝機械制造中的應用是必然發展的趨勢，在技術上只有緊密的與計算機信息技術聯系在一起，才能夠提高包裝機械的操作效率。從現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系統是比較難的其價格昂貴，一般是這些業主難以承擔。光電檢測技術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，它的優點就是能完成沒有觸摸式的檢測，還能夠就動態性的檢測，直接轉變成一個靜態式的檢測，這樣就極大地簡化了機械的操作結構，應用經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。一旦發現牙膏已經灌裝好，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。在具體應用中一般包含兩大方面：一是整合了工程企業信息資源，提高了它的利用效率。通過計算機的應用到工程企業實務中，減少了工程企業人員的工作時間，又提高了工程企業核算的精確度和監管力度，這些變化也促使我國工程企業組織結構的變化，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信息資源利用效率、精確度。
4.結束語
綜上所述，從光電檢測技術的工作過程看，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構的基本知識，又要對光電器件的工作原理有所了解這樣才能充分發揮光電技術的作用。同時從實際生產中可看出，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：
[1]殷紅，彭珍瑞.檢測技術類課程整合教學模式研究[J].中國電力教育，2009，（17）.
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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建設發展規劃材料匯[Z].
篇2
關鍵詞：激光測距，單片機，蜂鳴器
1、研究內容
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，政府越來越關注弱勢群體，給予盲人的關懷也越來越多，這也使助盲成為現在社會的一個熱點問題。
目前市場上已經出現一些導盲類產品，例如盲杖、導盲犬等，但是因為種種原因，這些產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。
而隨著時代的發展，光電技術特別是光電探測技術，光信息處理技術的應用已經遍及現代生活的各個領域。尤其是光機電一體化系統，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：
一、激光測距技術：激光測距技術與一般測距技術相比，具有操作方便、系統簡單以及白天和夜晚都可以工作的優點。，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：單片機體積小，重量輕，結構較為簡單，成本低廉，可以實現一般的控制功能。而且單片機比專用處理器更適合應用于嵌入式系統，因此它得到了廣泛的應用。現代人類生活中所用的幾乎每件電子和機械產品中都會集成有單片機。
三、蜂鳴器語音輸出技術：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。
根據以上三種關鍵技術，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，控制導盲儀的工作。
根據激光測距儀的原理，激光器發射頭發出激光束，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過光電探測器轉變為電信號，再經過濾波，放大，整合，A/D轉換，傳送給單片機。經過單片機分析處理后，根據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，單片機便會發出控制信號，即高電平到蜂鳴器，驅動蜂鳴器發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、技術路線及可行性分析
本作品主要包括：激光測距技術，光電檢測技術，單片機控制技術，語音輸出技術。
技術路線主要從光電技術，控制技術，電路設計技術三方面分析。
光電技術：主要是激光測距技術和光電檢測技術。目前，激光測距技術已經十分成熟，獨立的激光測距儀已經十分普遍。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。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，其優點是操作方便、系統設計簡單，滿足設計要求。
單片機下達測距指令后由激光器發出脈沖激光，經擴束準直的光學系統后通過指示與穩定系統導向穿越大氣層射向目標。光學系統一般是望遠光學系統，為的是減少出射光束的發散角，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。指示與穩定系統，帶有瞄準鏡和方向機構，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，這個電脈沖經濾光、放大、整形后送入單片機，通過單片機控制，啟動數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良的單色性，提高系統的信噪比；光探測器再次將光信號轉換為電信號，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。根據距離信息，單片機決定是否驅動蜂鳴器發出聲音。
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。，激光測距。單片機要能接收兩次電信號，根據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，不發出控制信號，如果一旦低于預先設定的范圍，則發出控制信號，控制信號驅動蜂鳴器發出聲音。根據單片機接收到的距離信息，單片機發出不同的電壓控制信號，蜂鳴器據此發出不同頻率的聲音。
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，激光探頭發射和接收板接收光信號，經過光電轉換，濾波，放大，A/D轉換之后，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，根據單片機發出不同的電平信號，發出不同頻率間隔的提示音。
4、特色與創新點
1、利用激光測距技術，快速，準確的測量障礙物的距離；并根據距離信息，實現單片機的控制；
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、結構簡單實用，方便攜帶，可擴展性強，可長時間使用。
5、參考資料
[1]王永仲，現代軍事光學技術[M]，北京：科學出版社，2003。
[2]何俊發，王紅霞，劉曉彬，激光測距新方法研究[J]，應用激光，2003，23(5)：299—300。
[3]陳敏，杜小平，一種提高相位激光測距精確度的方法[J]，現代電子技術，2005，16：114一l15。
篇3
關鍵詞：測試技術及儀器；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導論課程的必要性
測控技術與儀器專業是建立在精密機械、電子技術、光學、自動控制和計算機技術基礎上，以工為主，多學科綜合的專業，探討各種精密測試和控制技術的新原理、新方法。開發激光、傳感器、光電檢測和計算機等新技術在精密測試儀器儀表中的應用，及以計算機技術為中心的面向機電運動、面向自動化生產的控制技術，使精密儀器儀表及測試和控制技術向高精度、動態、自動化、綜合和多功能等機電一體化和信息化方向發展。因此，本專業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、傳感器技術、智能儀器儀表設計、電路分析基礎、電子技術基礎、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
本專業從培養人才方面來看，培養包括面向零件幾何精度參數、機械量和熱工過程參數的計量測試和控制技術，及儀器的應用和開發研究的高級工程技術人才，廣泛適用于質量監督部門、機械、電氣、汽車、造船、航空、航天、動力、冶金和石化等多方面產業和科研部門對人才的需求。因此，學生必須掌握機、電、計算機等多個領域的專業技能。
而本專業的學生入學情況則比較復雜，呈現如下幾種特點：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，后經過調劑進入本專業學習，對本專業的特點缺乏認識，對于本專業課程多、跨學科能力培養的情況不太了解；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，但是對于本專業的就業前景以及如何提高自身的就業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的導論課程對剛入學的學生進行專業特點、課程體系的設置、就業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，了解專業的知識體系以及后續學習的科目，明確課程之間的銜接關系，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的應用和發展過程、發展前景、畢業分配和可能職位。
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構，教學內容的深淺較難把握。同時，導論課的課時一般較少，通常在16學時左右，如何在短時間內讓學生建立對專業的初步認識具有難度。
三、課程內容
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、儀器儀表定義的介紹，包括什么是儀器儀表以及測控技術，并對現實生活中的儀器儀表分類舉例，包括醫療、家電、工廠自動化、軍事領域、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
包括其基本概念、分類、相關課程（如“傳感器技術”），以及性能指標（包括靜態指標、動態指標等）。介紹信號調理，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，以及相關課程（如“模擬電子技術”）；介紹信號處理，包括頻譜分析、濾波等應用簡介以及實現平臺，包括硬件平臺、軟件平臺及工具簡介；介紹相關課程如“數字信號處理”、單片機、DSP等相關技術；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、信號調理、屏蔽、改善應用環境等方法；介紹通訊技術，簡單介紹通信技術的基本概念。
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技術：包括傳感器的類型、原理、使用環境、壽命、精度、廠家、成本、對后續處理的要求；處理部分采用什么結構，模擬電路部分設計、模數轉換設計、數字電路部分設計主要芯片選擇、處理結構和算法；儀器整體結構，包括PC虛擬儀器結構、獨立儀器結構，以及顯示方式、輸入方式以及主要模塊的選擇；根據信息存儲要求、存儲手段、數據導出特征選擇存儲技術；并考慮可擴展技術，如多臺儀器能否聯網、如何協調工作、選用何種協議等問題。
4.總結
儀器儀表（檢測技術）與別的學科的關系以及檢測技術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
傳統的教學方法手段單一，缺乏交流，尤其專業導論課程內容抽象，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勢，將一些需要教師在黑板上動態演示的過程作成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，對現實生活中的儀器儀表分類舉例：醫療器械：例如心臟起博器、腸胃鏡、X光、B超、核磁共振、檢測監護儀器等，反映了檢測技術造成醫療手段的進步；家電行業中空調、熱水器、GPS定位導航系統技術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、轉速的測量，以及生產需要的信息資料的獲取等；在軍事領域，包括對敵監控等直觀、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：溫度轉換為機械變形；熱電偶：溫度轉換為電壓；數字傳感器：溫度轉換為數字量等不同類型，但是功能相同。對信號處理、轉換、傳輸部分的介紹，采用圖表方式，表現各種信號處理、轉換、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、環境溫度、實驗室精密生化反映溫度控制、發電廠生產車間爐溫監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、學科在社會上的作用、前景等有爭議的問題，以激發學生的學習興趣和潛能，明確學習目的。
3.考核方式的選擇
專業導論考核方式應采用能反映學生對專業認識掌握程度的一些方法，如采用課程論文、調研等形式，既可以避免死背書的弊端，又可以培養學生專業的興趣。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
經過16課時的學習，大學一年級新生對于本專業的概念體系、知識體系和課程體系有了初步的了解和認識，并對后續學習的科目以及課程之間的銜接關系做了主動的調研，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，學生對專業的應用和發展過程、發展前景、畢業分配和可能職位均做了一定的了解。經過六年的教學經驗證明，開設本課程對于學生的發展起到了明顯的促進作用。
參考文獻：
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篇4
“儀器科學與動態測試”教育部重點實驗室在“儀器科學與技術”一級博士點學科和“測試計量技術及儀器”、“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，成績為良好。
本實驗室針對動態測試技術發展趨勢，經過多年的不懈努力，逐漸形成了特色顯明、相互聯系、互相支撐的三個研究方向，即惡劣環境動態參數測試理論與技術，微機械傳感器及集成測量系統，多維信息處理與重構技術。實驗室在這三個研究方向上的研究工作處于國內先進水平，具有較高的學術地位。
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，授權發明專利2項，成果轉讓3項，技術轉讓8項，發表學術論文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研究中心
該研究中心建立于1999年10月，主要研究方向及內容為：（1）零件溫近凈成形技術；（2）材料精密成形及強韌化方法；3）生產過程自動化；4）計算機模擬仿真，對成形工藝進行優化，縮短研制周期，降低研制成本。現已對D60、58SiMn、60Si2Mn、35CrMnSi等彈體材料和20CrMnTi等結構用鋼及鎂合金、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構相應、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鍵技術；采用以上理論研究成果和技術成形出副變速齒輪，其跨三齒公法線長度誤差控制在±0.015mm以內，達到了IT8級精度（滾齒精度）；生產的藥型罩內表面可去掉機加工序；東風系列火箭鋁合金發射支架達到了機加的精度，且提高了產品機械性能；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品經省、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。
山西省現代無損檢測技術工程研究中心
“山西省現代無損檢測技術工程研究中心”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）構件內部形態特征提取技術；（2）信息處理、重建與識別技術；（3）光電檢測與系統集成技術。
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，橫向協作和其他類型課題80多項，其研究成果處于國內和國際先進水平，具有較高的學術地位和學術影響。課題中獲國家發明獎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，發明專利10項。在國內外重要學術刊物及國際會議上共發表學術論文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研究中心
山西省超重力化工工程技術研究中心成立于2004年8月。中心主要研究超重力場及撞擊流旋轉填料床中強化傳遞和微觀混合的機理，包括超重力環保工程技術，超重力反應工程技術，超重力過程強化工程技術。
中心主要進行超重力場中傳質機理、比表面積、傳質系數、壓降研究。完成了“超重力法吹脫氨氮廢水技術研究”、“超重力煙氣脫硫除塵技術研究”、 “旋轉填料床凈化低溫甲醇洗尾氣的技術研究”，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“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，在國內傳爆藥技術領域具有無可替代的地位和作用。
山西省“先進制造技術”重點（開放）實驗室
該研究中心建立于2000年3月，主要研究方向及內容：
計算機輔助設計、輔助制造及企業信息化（復雜模具CAD/CAM產品開發,先進制造技術及其應用,三維重構及反求工程,精益型CAX集成制造技術）；制造自動化技術及系統(新型控制及檢測監控技術研究,軍品民品動力學特性分析技術,信息處理及管理技術)；新型加工技術及裝備(超聲振動切削技術及產品開發,切削理論及新型刀具研發,深孔技術研究及其產品開發,綠色制造及特種加工技術)；繼續工程教育―現代數控及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，省部級科技攻關項目20項，橫向科研課題42項，整體水平屬省內領先，國內先進，在三維CAD研發方面屬國際同行先進水平。
山西省超細粉體工程技術研究中心
經山西省科技廳批準，于2003年12月成立了“山西省超細粉體工程技術研究中心”。中心以開發研究有廣泛應用前景的、有顯著經濟效益、技術含量高的新型超細粉體產品為主要目標；以研究開發納米技術為發展方向；以為企業提供適合規模生產的、成熟配套的、節能環保的、超細粉體的生產工藝技術為主要研究內容，為山西高科技粉體材料產業的發展做出了貢獻。中心的具體研究內容：超細粉體工藝技術開發；超細粉體的復合懺悔改性工藝技術研究；超細粉體產品開發；納米材料與納米技術開發；超細粒子表征技術研究；高級專業人培養。
近年來，該中心先后承擔國家級、省部級和企業合作開發科研課題30項，其中18項科研成果通過省部級鑒定，其中獲國家發明獎1項，13項成果獲省部級科技進步二、三等獎。在國內外重要學術期刊及國際學術會議上120余篇，其中EI、ISTP收錄30余篇，出版專著和教材四部，具有進行粉體技術研究開發的良好基礎。
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專業的主修課。本文對《光學設計》課堂教學內容的組織、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”、“光學工程”等專業的主修課程，北京信息科技大學光信息科學與技術專業在應用光學、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合的學科，通過該課程的學習，學生可以系統的了解光學設計方面的知識，了解一些最常用的光學系統的設計方法，以及了解光學設計的發展方向。該課程的特點是應用性較強，涉及的內容較多，如何在有限的學時內，通過該課程的學習，培養學生熟練設計各種光學系統的能力，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。該課程一般通過理論教學和實踐教學兩個環節完成教學內容，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，主要涉及到教學內容的組織，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，調強的知識重點也不盡相同，因此需要教師因人而異、不斷調整授課內容的組織方式。北京信息科技大學光信息科學與技術專業將該課程核定為32學時，在這么短的課時內，如何選擇講授的知識點來保證教學活動的完成，根據本專業的特點，我們精心組織了教學內容，主要為了理清思路，并突出重點。光學設計涉及到的內容可分為：高斯光學、像差理論、典型光學系統、計算機自動優化方法、光學系統公差分析及光學元件制圖等。高斯光學是光學系統分析的基礎，光學系統初始結構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；典型光學系統包括放大鏡、顯微鏡、望遠鏡等系統，是了解實際光學系統的鑰匙，也是光學系統初始結構計算的理論基礎；而計算機自動優化方法、光學系統公差分析及光學元件制圖等是實踐性很強的內容，也是把上述理論知識與實際設計過程聯系的紐帶。只有理清了這些內容的知識體系，才能有的放矢，條理清楚的講授。我們經過探索，發現在授課時選擇一個實際的光學系統（如開普勒望遠鏡系統），從它的基本結構講起，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，再引申到實際系統像差對像質的影響，最后講授怎樣設計這樣一個系統以及設計中應該注意的問題。這樣就能把所有要講授的內容串聯起來，學生就能更好地理清思路，知道哪部分內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參數（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之間的關系。比如要提醒學生每一部分知識點都要結合與實際光學系統設計（包括加工、檢測）的關系來學習，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新實踐相結合
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新活動，堅持課堂教學與課外創新實踐活動相結合，強化實踐能力培養，提高學生的設計與綜合分析能力。比如，在學習了照相系統基本知識以后，我們鼓勵學生調研如今市場上的各種照相機（包括數碼相機、傳統相機、攝像機等），讓學生考察照相機的基本結構以及重要技術參數，并讓學生嘗試自己設計一臺照相機系統。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，被動接收變為主動學習，學習效率大大提高。
2．現代多媒體教學技術的使用
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勢包括：第一，圖文并茂，簡潔直觀，激發學生學習興趣，提高學生學習的主動性。比如在講授望遠系統時，我們把目前世界上的各種望遠系統圖片投影到黑板上，并列舉各系統的優缺點，使學生頓時產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、人格魅力的發揮，學生可以在相同的時間內獲取更多的知識，提高課堂教學效率和教學質量。比如，在講授各種目鏡結構時，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構和特點非常花時間，而且作用不大。使用多媒體就可以很快的展示各種目鏡結構以及特點，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，二者相互有機結合，實現教與學的良性互動。比如，在學習球差與系統相對孔徑以及光闌的關系這部分內容時，我們讓學生自己提出各種參數，然后現場用多媒體計算光線軌跡并畫出光路圖、像差圖等，學生再根據像差圖提出新的修正結構，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果及光學系統在各種不同情況下、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開發的ZEMAX軟件。其中ZEMAX軟件由于界面友好，容易上手，目前占據市場最大份額；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的照度分析，也可建立反射、折射、繞射等光學模型，并結合優化、公差等分析功能，是將實際光學系統的設計概念、優化、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學模型，通過自己輸入參數去完成對光學系統的形象化和具體化，并對光學系統像差進行詳細了解，為進一步設計提供參考依據。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°）的結構以及性能，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構圖都可以畫出，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、調制傳遞函數圖和場曲、像散及畸變圖。根據這些像差圖，學生可以對該系統的像差有個全面的認識，可以更進一步改進并優化結構參數。而計算實際像差利用傳統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，激發其學習能力和興趣的目的。傳統理工科課程通常以閉卷筆試加平時成績相結合的方式進行考核。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。②開展課堂討論，給予總結評價。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、最關鍵的群體，因此教師的自身成長與課程的建設發展密切相關。教師的專業成長不僅僅是教學經歷和教學經驗的累積與豐富，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、教師和學生共同發展的過程。在不斷變革的社會大環境下，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展，又是為了促進社會的持續發展和全面進步。”只有具備這樣的觀念，才能不斷解決教育中出現的各種問題，才能建構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，光學設計是一種創造性的工作，它需要經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，只是按照已有參數按步就班地操作，光學設計則成了完全的技術工作，毫無思想性可言。對于這部分理論內容要有“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驗，這樣才能更好地講授好這門課。
五、結束語
隨著科學技術的發展，光學系統的作用越來越被重視，迫切需要光學設計的專業人才，為此高校肩負著培養具有良好光學設計人才的重任。本文對光學設計教學內容與課程設置的安排、教學方式的優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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