光学系统设计步骤范文

导语：如何才能写好一篇光学系统设计步骤，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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大学生职业能力的作用社会发展而日新月异，劳动者的素质及能力也必将随之提高。教高[2006]16文件进一步明确培养“高素质技能型专门人才”的目标。高素质技能型专门人才不仅是能够将所学专业知识、技能应用于所从事岗位的专门人才,更应是职业能力和素质都高的专门人才。因此职业能力是人们从事某种职业的多种能力的综合,是胜任某种职业岗位的必要条件。而LightTools专业光学软件的教学既是光电信息专业的教学特色,也是培养学生职业能力的有效途径之一。LightTools是一个全新的具有光学精度的交互式三维实体建模软件体系，提供最现代化的手段直接描述光学系统中的光源、透镜、反射镜、分束器、衍射光学元件、棱镜、扫描转鼓、机械结构以及光路设置。由于LightTools把光学和机械元件集合在统一的体系下处理，并配有“放置”光源、发射光线的非顺序面光线追迹的强大功能，使它在系统初步设计、复杂系统设计规划、光机一体设计、杂光分析、照明系统设计分析、单位各部门间学术交流和数据交换、课题论证或产品推广等各环节中均可发挥重要的作用，已是人们进行产品光学性能分析的必备工具之一。

2.使用LightTools专业软件进行案例教学方法的尝试

光电信息科学与工程专业大学生职业能力的全面培养与训练，涉及该专业培养目标的定位、专业课程设置、教学方法的选择等诸方面因素。然而，在软件教学中，通常是以介绍软件各种命令和操作步骤为主要课堂内容,一方面，易使学生因为枯燥的命令而失去学习兴趣和学习主动性。另一方面，也容易最后使学生学会了理论知识，但无法应用于实践，在培养学生的创新能力和创造性思维方面也有不足。因此，在多年的计算机辅助设计软件教学过程中，我们根据光电信息类工作岗位所需的职业能力要求，以服务为宗旨，就业为导向，以“必需、够用”为度，本着学以致用的原则，选取教学内容，发现采用案例教学法能够很好地解决了上述问题。在LightTools软件教学中，其教学计划分主要为两部分，第一部分是非成像光学理论知识的介绍，要求学生掌握非成像光学系统的设计思路、注意事项，评价标准等，以使学生在后续使用LightTools软件进行光学设计时能够在宏观上把握设计要领。这部分主要占总学时的5%。第二部分是案例设计，占总学时的95%。主要从最基本的案例（如导光管、手电筒设计）开始，逐渐过渡到较复杂光学系统的设计（如液晶显示器背光源系统、车灯系统、投影仪系统设计等）。由简到难，由浅入深的教学思路，能够使学生接受知识比较容易，同时学习情绪高涨，能够极大的调动学生的学习热情。另外案例的选择在LightTools教学中也是至关重要的。我们选取的案例通常是光学设计公司的培训案例，以及他们公司简单的一些设计实例。

3.结束语

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关键词：激光粒度仪；粒度

1 引 言

激光粒度分析方法是近年来发展较快的一种测试粒度分布的方法，其主要特点是：测量的粒径范围广，可进行从纳米到微米量级范围的粒度分布测试，适用范围广泛, 不仅能测量固体颗粒, 还能测量液体中的粒子, 重现性好。与传统方法相比, 激光粒度分析仪能给出更加准确可靠的测量结果，测量时间快，整个测量过程只需 lmin即可完成。激光粒度分析仪已实现了实时检测和实时显示, 可以让用户在整个测量过程中观察并监视样品。

2 激光粒度仪简介

2.1仪器主要技术参数

本文主要介绍的是MasterSizer2000（MS2000）激光粒度仪。该仪器的粒度测量范围为0.02~2000μm，扫描速度为1000次/s，对于亚微米区测量性能的灵敏度很高。在15s之内就可以完成一个样品的操作，30s之内完成系统对光、背景扣除、数据采集、数据处理到报告生成。

采用标准操作规程（SOP），使每种样品的测量步骤标准化，避免了不同时间、不同操作员、不同实验室间参数设定的不统一，同时也使日常测量更简便。

该设备拥有干湿法两种进样平台以满足不同应用需求，并且具备功率连续可调的超声和搅拌分散功能，以满足对于粉料、液体悬浮液、乳浊液等不同样品测定的要求。

2.2仪器主要特点

MS2000激光粒度仪拥有稳定的激光光源。采用He-Ne气体激光器作为光源，所发射的激光波长为633nm，该光源具有极高的稳定性和良好的抗震性。由于散射光强与光波的四次方的倒数成正比，所以颗粒对633nm波长的散射光能量是普通固体激光器的2倍，提高了小粒子信号的散射强度。

模块化的系统设计使得湿法和干法测量模式之间可快速地互换，用于湿法和干法分析的样品分散器可用于所有的样品类型，每个分散器均采用自动软件配置，确保操作简便易行。全自动进样器，可进行无人操作。软件功能包括结果数据库、报告设计器、标准操作程序向导、客户参数计算、灵活地数据输出、光学参数、数数据库、安全访问系统，操作更加人性化。

2.3仪器基本工作原理

MS2000激光粒度仪是应用小角度激光散射技术研发出来的激光衍射粒度分析仪。它的工作原理是完全基于米氏光散射理论，建立由激光光源、粒子通路和检测系统构成的激光粒度仪光学系统。首先由He-Ne激光器发射出一定波长的激光，该光束经过滤镜后成为单一的平行光。然后该光束照射到样品颗粒表面后发生散射现象，其散射光的角度与颗粒的直径成反比关系，而散射光强随角度的增加呈对数规律衰减。散射光经过反傅立叶透镜后，成像在排列有多个检测器的焦平面上，散射光的能量分布与颗粒直径的分布直接相关。通过接受和测量散射光的能量分布就可以得出颗粒的粒度分布特征，其基本工作原理如图2所示。

3 样品检测

3.1系统准备

首先根据测试需要选择用干法或湿法进样器。确定好之后，对整个仪器系统先进行清洁，因为只有洁净的系统测试出来的结果才最真实，任何一点污染都会影响颗粒度的分布和大小。湿法测试选用蒸馏水作为分散剂，通过对光和测量背景完成系统的准备;干法测试先抽真空，使整个系统达到设定好的真空压力值后再继续测试。

3.2测试样品

3.2.1湿法测试

用湿法测试的样品，可以是粉体或者浆料、液体。待系统准备就绪后，按照软件提示加入样品，并根据需要可伴随超声搅拌，直到样品量处于遮光度范围内即可测试。

3.2.2干法测试

用干法测试的样品只能是粉体，干法测试与湿法测试的不同之处就在于干法需要先添加样品至样品池，然后进行系统抽真空和进样操作并测量结果。而湿法需要先对整个系统进行对光和背景测量，然后再加入样品进行测试。

3.3检测实例

以高岭土原矿为被测样品，选择湿法测试，得到如图3所示的结果。

从测试结果中可以方便得到粒度测试条件及数据、累积分布曲线、D（0.1）、D（0.5）、D（0.9）等，见图4和图5。

4 结束语

MS2000激光粒度分析仪已在很多领域得到应用，特别是在陶瓷材料颗粒度的检测分析中。因为粒度是陶瓷材料一个非常重要的表征参数，粒径及其分布对陶瓷材料的成形、坯体的致密度、烧成温度等有着极为重要的影响，所以激光粒度仪的应用为减少陶瓷产品的缺陷提供了可靠的科学依据。

参考文献

[1] Malvern Ins. Ltd..Mastersizer Instruction[M].England.1998,1-8.

[2] 张福根.论现代激光粒度仪采用全米氏理论的必要性[J].中国

粉体技术,1996,2（1）.

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传统的专业课程教学前后课程之间往往缺乏有机联系和有效的交叉。这样的结果是学生对理论课程缺少兴趣，而当学习设计类课程需要用到这些理论知识时，学生又感觉迷茫，无法将以前的课程联系起来，在一定程度上也导致课程学习质量的下降。因此，学生学习积极性和效率较低。为此，本专业教师有意识地将先修的理论课程中加入部分软件实例，即在理论教学过程中引入一些专业软件分析得到的结果。一方面可以使课程教学更为直观、形象，教学内容更多样，丰富了教学素材，有利于学生理解课程内容；另一方面，无形中也激发了学生学习专业软件的兴趣。而在软件设计课程教学中，结合实例，运用专业知识来分析问题和解决问题，使得学生能够将专业知识和软件运用联系起来，加深了学生对选修课程和知识的认识，也促进了他们对软件的认识。同时，在设计类课程教学结束后，增加了后续课程，即专门的课程设计。在课程设计中，要求学生完成指导教师提供的设计任务，在教师指导下，独立完成设计工作，通过课程设计，使学生能够真正全面地应用专业软件的设计和分析功能，并将专业知识融合到具体的设计和分析中。既使学生能够获得全面的锻炼，也巩固了选修的专业知识。在最后一学期，除了常规的毕业设计任务外，教师们通过前期与企业的沟通与联络，积极为学生落实有关实习企业。学生在毕业设计期间可以到企业实习，并直接参与具体产品的设计任务，通过与企业导师和本专业指导教师的联合指导，完成从机械结构设计、光学系统设计与性能分析、优化，到产品样品制作一个系列的设计与制作过程。实践表明，这个过程大大增强了学生综合运用专业知识和专业软件的能力，也增强了学生走向社会的自信心。经过这个环节锻炼的学生毕业后都能够很快融入企业，并在企业科研一线发挥积极作用。

二、课程教学内容改革

课程教学方面，传统软件教学方法是首先介绍菜单、工具栏、命令等操作内容，再介绍详细的软件原理、操作步骤等。教学中发现，这种介绍方式内容单一、枯燥，教学内容前后往往没有直接的联系，事实上，软件也普遍存在不少不常用的命令。这样，一方面学生对教学内容不感兴趣，另一方面教师教学也缺少激情。同时，由于软件教学的特点，一般是以多媒体教学为主的教学方式，这种方式由于与实际的软件操作有差别，缺少连贯性和直观性。这些都容易导致学生思想不集中和对课程失去兴趣。为此，探讨逐步减少命令、操作等软件细节方面的单一教学，改为以实例为目的的目标教学。在课堂上只进行少量的基本操作教学，开始以实例为主进行教学。对于个别容易自学的软件，要求学生课前自学，而不在课堂上对软件基本操作做系统介绍。在课堂上以某一具体研究对象或任务为目标，通过结合专业知识对问题进行分析，明确需要设计和分析的内容，再通过软件操作实例进行示范，直接在课堂上通过软件进行演示。这样，一方面，学生在听课过程中需要调动思维，对问题进行分析和设计，调动了学生的积极性，增加了学生在课堂上的参与度。由于需要用专业知识去分析和设计，这样也促进学生对已有专业知识的理解和运用；另一方面，由于有具体的分析对象和目标，学生也能够更容易理解软件的操作原理和原则。同时，通过直接的软件演示教学，学生也更容易理解有关操作要求。当然，由于要求现场操作，对任课教师的要求也提高，要求任课教师对软件的使用要非常熟悉并能够灵活运用。

三、学生学习方式改革

学生学习方式从最初的被动式课堂听课、上机练习，逐渐改变为以主动性的课堂学习讨论，课后自主设计与分析，以及综合性设计为主的主动式学习。值得注意的是，这种主动式学习的前提是需要充分地调动学生的积极性和学习兴趣，使学生对课程学习的重要性和意义有足够的认识。近几年来，由于在就业方面已经形成一定的良性循环，低年级学生也较早地意识到有关专业软件学习的重要性和优势。总体上，学生对这类课程的兴趣在逐年增加。

四、考核方式改革

课程考核方式不仅是对学生学习本课程情况的一种重要评价方式，客观上也是激发学生学习积极性的一项重要因素。目前，比较常用的考核方式包括笔试、上机考试和大作业。几种方法更有利弊，下面针对专业软件课程考试对这几种方法的优劣进行分析。采用笔试的方式进行考核，是最传统也最简单的考核形式。但实践表明，这种侧重软件操作和实践的课程，以笔试的方式更多的只是测试学生对知识点的掌握程度，而无法有效了解学生对软件使用的熟练程度以及专业知识综合运用与分析的能力。显然，相比较而言，采用上机考试是更为合理的方式。比较常见的上机考试方法是出一些具体的设计任务，限定学生在规定时间完成整个设计任务。但这种方式也存在一些缺点，比如，由于针对具体实例的设计与分析往往需要的时间长，操作的关联性强，很容易出现学生因为个别难点未掌握而后续分析完全错误的情况。同时，由于在常规的两个小时左右的考核时间内，一般只能完成为数不多的几个任务，考核的结果存在较大的随机性。另一种比较合理的考核方式是采用任务式的大作业，即布置相关任务，由学生在课后规定时间内完成，并提交相关程序和报告。这种方式更接近于实际应用，还可以使学生在任务完成过程中得到锻炼，是一种较为可行的方法。当然，这种方法也有一定的缺点，由于缺少有效的监管，部分主动性差的学生，容易出现偷懒和抄袭现象。综合可见，上机和大作业相结合的方法是较合理的考核方式。

五、总结