光电检测技术论文范文
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导语：如何才能写好一篇光电检测技术论文，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。
篇1
1.前言
随着我国科学技术和经济的发展，光电检测技术被广泛应用到机械设计制造中。主要是因为其特点是可以实现无接触检测，因而可以将机械动态检测变成光电静态检测，从而可显著简化机械结构。除此之外在很多场合还可省去调整操作，本文首先对阐述光电检测的基本原理;然后对光电检测在机械设计制造中的应用进行了分析和探究。
2.光电检测的基本原理
电管的基本结构简图如图1所示，具体选择哪一种结构的光电管与设备具体结构和使用要求有关。透射式光电管的工作原理是发光二级管发出的光信号直接照射到接收三级管的基极，三极管基级接收到光信号后在发射极或集电极上产生一个输出信号，然后后续电路再对所接收到的信号进行处理去控制相应部件.显然光电流的强弱直接影响到输出信号的强弱，当发光管和接收管之间没有任何物体时，输出信号最强;反之当有物体夹在中间时，输出信号就开始减弱，中间物体的厚度越厚，透明度越差，则输出信号就越弱，因此用这种光电管即可进行物置检测，也可进行物体厚度检测。
透射式光电管在印刷机上主要用于位置检测和双.张检测，其位置检测实际结构示意图如图2（A）所示.图中光电管1是通用的槽形光祸，控制圆盘2用来控制光电管1发光管和接收管之间的通与断，控制圆盘2固定在回转轴3上，因而可以用来检测回转轴3的相对位置，从而根据工艺要求发出相应的控制信号，厚度检测如图2（B）所示，由发光管1发出的信号经过纸张2到达接收管3，纸张厚度或透明度发生变化后，接收管3输出的信号强度也随之变化，因而在用一张纸调试好后当有两张纸或多张纸通过发光管和接收管之间时，接收管的输出信号强度减弱，从而发出双张或多张控制信号。
3.光电检测在机械设计制造中的应用
在实际应用过程中，光电检测这一种技术能够在机械设计中所应用的位置比较多，它所具有的特点就是可以实施没有接触性、不触摸式的检测，并且能够在动态环境下实施检测，还能够取得比较好的效果，这样就能够表现机械结构比较简单，同时在检测过程中，还能够将这些不必要的场合省略。由于印刷机的纸张一旦检测中，采取先进的光电检测技术以后，其纸张厚度就有着非常大的变化，这样就不用去调整所检测的零部件。如果单单的应用机械检测，所检测的纸张一旦出现变化，就会出现机械检测工作不正常。
3.1印刷机上的应用
光电检测技术在的印刷机上应用是现今发展的必然趋势，在技术上只有紧密的与计算机信息技术联系在一起，才能够提高印刷机的操作效率。从现在设计与实践中分析，在一些小型的印刷机中应用光电检测技术系统是比较难的，其价格昂贵，一般是这些业主难以承担。目前，国内的一些印刷机的企业自行研发了一些专业性的控制装置，虽然价格低廉，但是可操作性差，具有不稳定性，安全性能值得考虑。透射式光电管在印刷机上主要用于位置检测和双.张检测，由于发光管1在发出需要的信号后，在历经这些纸张2后，就可以直到接收管3了，同时纸张的透明度与厚度，都会因此产生变化，这样接收管3所输出的必要信号，在此基础上，其强度也会发生变化，对此，在调试纸张后，注意纸张的厚度与接收管的距离，时刻关注接收管的接受信号的强度。而对于射式光电管而言，它主要是进行位置上的检测。在光电管1的上面，妥善的装好一个接收管，一个发光管，一旦发现纸张在达到光电管的下面时，这些纸张所反应的信号，就会直接的传导光电管1中，这样就能够在接收管的，形成了一个信号。
3.2在包装机械制造中的应用
光电检测的技术在包装机械制造中的应用是必然发展的趋势，在技术上只有紧密的与计算机信息技术联系在一起，才能够提高包装机械的操作效率。从现在设计与实践中分析，在一些小型的包装机械中应用光电检测技术系统是比较难的其价格昂贵，一般是这些业主难以承担。光电检测技术应用的范围比较广泛，在包装机械中的应用也是如此，例如料面控制就是其成功之处，它的优点就是能完成没有触摸式的检测，还能够就动态性的检测，直接转变成一个静态式的检测，这样就极大地简化了机械的操作结构，应用经典的例子就是牙膏灌装机，由于牙膏管尾的端是夹扁的，就应当与这些的商标图案，时刻处在一个平面上，此时就应当采取反射型的光电性的控制装置。一旦发现牙膏已经灌装好，就直接的传送到该工位，这样凸轮就能够透过杠杆将这些牙膏的带底座直接的从需要的位置中直接的托起，由此能够起到步进电动机的带动其慢速中的旋转。在具体应用中一般包含两大方面：一是整合了工程企业信息资源，提高了它的利用效率。通过计算机的应用到工程企业实务中，减少了工程企业人员的工作时间，又提高了工程企业核算的精确度和监管力度，这些变化也促使我国工程企业组织结构的变化，工作部门和人员工作的重新分工，大幅度的提高了我国的工程企业信息资源利用效率、精确度。
4.结束语
综上所述，从光电检测技术的工作过程看，这实际上是一个机电一体化的典型范例.也就是说，对设计人员来说既要掌握机械结构的基本知识，又要对光电器件的工作原理有所了解这样才能充分发挥光电技术的作用。同时从实际生产中可看出，只要所设计电路本身具有良好的抗干扰能力，在工作中就不会有问题。本文主要对光电检测的基本原理和光电检测在机械设计制造中的应用进行了探究，从而知道在制造的过程中应该注意的问题和要求。
参考文献：
[1]殷红，彭珍瑞.检测技术类课程整合教学模式研究[J].中国电力教育，2009，（17）.
[2] 吴飞艳，电梯平衡系数智能检测系统设计，硕士学位论文，北京，中国科学技术大学，2012
[3]华北水利水电学院教务处.华北水利水电学院专业建设发展规划材料汇[Z].
篇2
关键词：激光测距，单片机，蜂鸣器
1、研究内容
残疾人是社会中最主要的弱势群体，他们要面对更多的困难和压力。，激光测距。随着2008年奥运会、残奥会的成功举办，政府越来越关注弱势群体，给予盲人的关怀也越来越多，这也使助盲成为现在社会的一个热点问题。
目前市场上已经出现一些导盲类产品，例如盲杖、导盲犬等，但是因为种种原因，这些产品并不能有效的帮助盲人导盲。比如，导盲犬由于训练困难，价格昂贵，一直不能被推广普及。可见，如何实现更好的导盲依然是一个亟待解决的问题。
由此，我们想要设计出一个“新型智能导盲器”，使之能够有效作为盲人的导盲器材，克服传统导盲器件价格较高，使用不方便，使用范围有限等缺点。
而随着时代的发展，光电技术特别是光电探测技术，光信息处理技术的应用已经遍及现代生活的各个领域。尤其是光机电一体化系统，模块很小，工作性能很高。基于此，我们想设计出“光电智能导盲器”，以便快速，准确，实时的帮助盲人了解周围的实际情况，更好的服务广大盲人群众。
2、研究方案
为了实现准确、快速定位障碍物的目的，我们提出了 “光电智能手持导盲仪”。盲人通过使用此设备可以知道周围物体的分布情况，可以获得一个周围环境的大概的距离远近的轮廓图。我们主要应用以下两种技术：
一、激光测距技术：激光测距技术与一般测距技术相比，具有操作方便、系统简单以及白天和夜晚都可以工作的优点。，激光测距。此外，与雷达测距、微波测距相比，激光测距具有良好的抗干扰性和较高的精度，以及更快的反应速度。
二、单片机控制技术：单片机体积小，重量轻，结构较为简单，成本低廉，可以实现一般的控制功能。而且单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了广泛的应用。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。
三、蜂鸣器语音输出技术：蜂鸣器反应快，声音变频速度快，距离越近频率越高，便于快速给盲人用户提示，同时蜂鸣器声音也给周围行人一定警告。
根据以上三种关键技术，我们提出的主要设计思路如下：
整个导盲仪通过激光测距模块测距，蜂鸣器报警，起到导盲作用。
在导盲仪上，嵌入一个单片机控制模块，作为整个装置的核心。在单片机的旁边固定一个蜂鸣器，蜂鸣器可以发出声音。，激光测距。导盲仪前端安置一个激光探头和一块接收板。在导盲仪上则安装一个开关，控制导盲仪的工作。
根据激光测距仪的原理，激光器发射头发出激光束，遇到障碍物后反射到达导盲仪前端的接收板，接收板上装有光电探测器。障碍物表面漫反射的光信号经过光电探测器转变为电信号，再经过滤波，放大，整合，A/D转换，传送给单片机。经过单片机分析处理后，根据激光往返时间算出的距离输出不同的指令，如果在报警距离以内，单片机便会发出控制信号，即高电平到蜂鸣器，驱动蜂鸣器发出不同频率的提示音，使盲人通过蜂鸣器的声音提示躲避障碍物，方便盲人出行。
导盲仪通过盲人的手动扫描，给盲人提供不同方位的障碍物信息。
3、技术路线及可行性分析
本作品主要包括：激光测距技术，光电检测技术，单片机控制技术，语音输出技术。
技术路线主要从光电技术，控制技术，电路设计技术三方面分析。
光电技术：主要是激光测距技术和光电检测技术。目前，激光测距技术已经十分成熟，独立的激光测距仪已经十分普遍。仿照成型的激光测距仪，设计制作出我们需要的激光测距模块。
针对我们的需要，我们采用短脉冲高频率激光测距技术。脉冲式激光测距是基于对光波在本机与目标间渡越时间的计量来感知目标距离，属于“时基法”测距，其优点是操作方便、系统设计简单，满足设计要求。
单片机下达测距指令后由激光器发出脉冲激光，经扩束准直的光学系统后通过指示与稳定系统导向穿越大气层射向目标。光学系统一般是望远光学系统，为的是减少出射光束的发散角，以提高光能面密度，增大工作距离，还可以减少背景和周围非目标物的干扰。指示与稳定系统，带有瞄准镜和方向机构，用以对准盲人需要探测的方位，提供目标角方位信息。图中的传感器，可提供目标方位和俯仰角。激光束离开本机的同时，从发射光束中取出参考脉冲信号，参考信号通过光电探测器，变成电脉冲，这个电脉冲经滤光、放大、整形后送入单片机，通过单片机控制，启动数字式测距计时器开始计时；到达目标的激光束有一部分被表面漫反射回到测距机；经接收物镜和窄带光学滤波器再次到达探测器，窄带光学滤波器的主要作用是充分利用激光优良的单色性，提高系统的信噪比；光探测器再次将光信号转换为电信号，然后将电信号送往放大器和匹配滤波器，这是因为从光电探测器出来的信号不足以推动电路工作。处理后的信号进入比较器进行比较；比较器的输出信号驱动测距计时器计时停止，单片机接收距离信息。，激光测距。根据距离信息，单片机决定是否驱动蜂鸣器发出声音。
单片机控制：单片机是整个装置的控制核心，所有的控制功能通过写入单片机程序来实现。，激光测距。单片机要能接收两次电信号，根据激光测距的距离信息，进行分析判断。，激光测距。在设定的允许范围以外，不发出控制信号，如果一旦低于预先设定的范围，则发出控制信号，控制信号驱动蜂鸣器发出声音。根据单片机接收到的距离信息，单片机发出不同的电压控制信号，蜂鸣器据此发出不同频率的声音。
电路设计：信号处理电路包括光电信号处理电路和声音输出电路。整个电路中单片机、探头、光电传感器和蜂鸣器是主体，激光探头发射和接收板接收光信号，经过光电转换，滤波，放大，A/D转换之后，反馈到单片机，单片机进行信号处理，最后通过电路控制蜂鸣器输出声音信号。蜂鸣器反应快，声音变频速度快，根据单片机发出不同的电平信号，发出不同频率间隔的提示音。
4、特色与创新点
1、利用激光测距技术，快速，准确的测量障碍物的距离；并根据距离信息，实现单片机的控制；
2、手持导盲仪使用方便，探测灵活，可用于高低地势探测，障碍报警；
3、利用蜂鸣器的声音频率提示障碍物距离远近，便于盲人判断；
4、结构简单实用，方便携带，可扩展性强，可长时间使用。
5、参考资料
[1]王永仲，现代军事光学技术[M]，北京：科学出版社，2003。
[2]何俊发，王红霞，刘晓彬，激光测距新方法研究[J]，应用激光，2003，23(5)：299—300。
[3]陈敏，杜小平，一种提高相位激光测距精确度的方法[J]，现代电子技术，2005，16：114一l15。
篇3
关键词：测试技术及仪器；导论；教学
作者简介：王平（1977-），男，浙江杭州人，南京航空航天大学自动化学院，副教授。（江苏 南京 210096）
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）35-0119-02
一、在本科教学中开展本专业导论课程的必要性
测控技术与仪器专业是建立在精密机械、电子技术、光学、自动控制和计算机技术基础上，以工为主，多学科综合的专业，探讨各种精密测试和控制技术的新原理、新方法。开发激光、传感器、光电检测和计算机等新技术在精密测试仪器仪表中的应用，及以计算机技术为中心的面向机电运动、面向自动化生产的控制技术，使精密仪器仪表及测试和控制技术向高精度、动态、自动化、综合和多功能等机电一体化和信息化方向发展。因此，本专业本科教学具有鲜明的特点，包括：
1.课程门类较多，具有交叉学科特征
本专业的主要课程包括机械设计基础，电工电子学、微机原理与应用、自动控制、光学、测控电路、光电检测技术、传感器技术、智能仪器仪表设计、电路分析基础、电子技术基础、误差理论及应用、计算机程序设计、微型计算机原理与接口技术等，涵盖机械、电子、计算机等多门类的主干课程，课程信息量大。
2.注重复合能力的培养
本专业从培养人才方面来看，培养包括面向零件几何精度参数、机械量和热工过程参数的计量测试和控制技术，及仪器的应用和开发研究的高级工程技术人才，广泛适用于质量监督部门、机械、电气、汽车、造船、航空、航天、动力、冶金和石化等多方面产业和科研部门对人才的需求。因此，学生必须掌握机、电、计算机等多个领域的专业技能。
而本专业的学生入学情况则比较复杂，呈现如下几种特点：很多学生是在高考时报考的是通信、电子、自动化等其他热门专业，后经过调剂进入本专业学习，对本专业的特点缺乏认识，对于本专业课程多、跨学科能力培养的情况不太了解；存在与高中学习习惯的衔接问题，对大学学习的主动性不够；对于90后的新一代本科生而言，普遍对于社会具有一定程度的认识，面临较大的竞争压力，但是对于本专业的就业前景以及如何提高自身的就业能力还缺乏清晰的认识。
针对这种情况，在高等学科开展本专业的导论课程对刚入学的学生进行专业特点、课程体系的设置、就业情况等方面的介绍和学习引导是非常必要的。
二、课程的教学目标和难点
本课程的教学目的在于初步建立起概念体系，了解专业的知识体系以及后续学习的科目，明确课程之间的衔接关系，合理分配时间，明确学习目的、用法。此外，应使得学生了解专业的应用和发展过程、发展前景、毕业分配和可能职位。
本课程的教学难点在于，本科新生不具备本专业的基本知识，只能用大量的、实例、类比去定性解释基本概念以及课程体系结构，教学内容的深浅较难把握。同时，导论课的课时一般较少，通常在16学时左右，如何在短时间内让学生建立对专业的初步认识具有难度。
三、课程内容
本课程通过4部分进行讲授，主要包括：
1.基本概念
如测控技术、仪器仪表定义的介绍，包括什么是仪器仪表以及测控技术，并对现实生活中的仪器仪表分类举例，包括医疗、家电、工厂自动化、军事领域、航空仪表、宇航测控等应用的介绍；仪器的历史简介以及仪表的最基本功能组成部分，包括传感器、信号处理、转换、传输部分、信号显示、与人交互部分等；仪器仪表的分类，以及各部分功能的演变、评价指标等。
2.介绍传感器技术
包括其基本概念、分类、相关课程（如“传感器技术”），以及性能指标（包括静态指标、动态指标等）。介绍信号调理，用图示方式介绍噪声概念，模拟信号放大、模拟信号滤波的作用，以及相关课程（如“模拟电子技术”）；介绍信号处理，包括频谱分析、滤波等应用简介以及实现平台，包括硬件平台、软件平台及工具简介；介绍相关课程如“数字信号处理”、单片机、DSP等相关技术；介绍可靠性设计，包括特定条件、特定时间、完成特定功能的含义；介绍一般可靠性设计方法，包括电源、信号调理、屏蔽、改善应用环境等方法；介绍通讯技术，简单介绍通信技术的基本概念。
3.课堂讨论
课堂讨论仪器仪表的设计方法，回顾仪器仪表的评价指标，并讨论选择如下功能模块的实现技术：包括传感器的类型、原理、使用环境、寿命、精度、厂家、成本、对后续处理的要求；处理部分采用什么结构，模拟电路部分设计、模数转换设计、数字电路部分设计主要芯片选择、处理结构和算法；仪器整体结构，包括PC虚拟仪器结构、独立仪器结构，以及显示方式、输入方式以及主要模块的选择；根据信息存储要求、存储手段、数据导出特征选择存储技术；并考虑可扩展技术，如多台仪器能否联网、如何协调工作、选用何种协议等问题。
4.总结
仪器仪表（检测技术）与别的学科的关系以及检测技术在工科体系中的地位，指明信息学科的最前端，使用最广泛，需求最迫切。
四、教学方法的运用
传统的教学方法手段单一，缺乏交流，尤其专业导论课程内容抽象，教学效果往往不理想。为了取得较好的教学效果，可以采用以下方法：
1.精心制作PPT教案
由于教学内容是以专题形式组织，且尚缺少成型的教材，因此需要制作教案。采用文字、图像、声音、视频等多种媒体表现形式，以利于将背景知识及应用情况讲透。教学过程中利用大屏幕投影的优势，将一些需要教师在黑板上动态演示的过程作成FLASH动画，既可以在课堂上演示，也可以由学生在课后自己观摩。
在应用实例讲解中，对现实生活中的仪器仪表分类举例：医疗器械：例如心脏起博器、肠胃镜、X光、B超、核磁共振、检测监护仪器等，反映了检测技术造成医疗手段的进步；家电行业中空调、热水器、GPS定位导航系统技术进步造成消费者舒适度的提高；在工厂自动化中对温度、压力、转速的测量，以及生产需要的信息资料的获取等；在军事领域，包括对敌监控等直观、学生感兴趣的应用作为切入点介绍。在对传感器的定义介绍，举例包括：温度传感器，可以是双金属片：温度转换为机械变形；热电偶：温度转换为电压；数字传感器：温度转换为数字量等不同类型，但是功能相同。对信号处理、转换、传输部分的介绍，采用图表方式，表现各种信号处理、转换、传输举例：在信号显示、与人交互部分，用图举例，包括指针表盘、LCD显示、计算机屏幕等。在介绍评价指标时，以测温度为例举例，对于体温、环境温度、实验室精密生化反映温度控制、发电厂生产车间炉温监测等几种情况下需要的量程以及测试精度的对比。目的在于使仪器仪表抽象的知识形象化，便于学生理解。
2.教学形式上引入课堂讨论
组织学生就感兴趣的背景问题进行课堂讨论和辩论，讨论议题包括仪器仪表的应用、就业、学科在社会上的作用、前景等有争议的问题，以激发学生的学习兴趣和潜能，明确学习目的。
3.考核方式的选择
专业导论考核方式应采用能反映学生对专业认识掌握程度的一些方法，如采用课程论文、调研等形式，既可以避免死背书的弊端，又可以培养学生专业的兴趣。在这种考核方式下，学生不需要记忆枯燥的概念，而需要建立相应的知识体系。
五、教学效果
经过16课时的学习，大学一年级新生对于本专业的概念体系、知识体系和课程体系有了初步的了解和认识，并对后续学习的科目以及课程之间的衔接关系做了主动的调研，为今后四年的本科学习合理分配时间、明确学习目的打下了基础。此外，学生对专业的应用和发展过程、发展前景、毕业分配和可能职位均做了一定的了解。经过六年的教学经验证明，开设本课程对于学生的发展起到了明显的促进作用。
参考文献：
[1]樊秀娣.开设大学工程专业导论课程的构想 [J].同济大学学报：人文社会科学版，1994，5（1）：85-89.
[2]侯媛彬.测控技术与仪器专业导论[M].北京：北京大学出版社，2010.
[3]刘光明，于斐，周雅，等.大学低年级课程中开设专业导论课的探索[J].高教论坛，2007，（1）：37-39.
[4]罗福午.提高对于专业概论课的认识[J].中国高教研究，1992，（2）：82-85.
[5]鄢泰宁.为新生开设专业概论课有助于激发学生的学习热情[J].中国地质教育，2008，（2）：76-77.
篇4
“仪器科学与动态测试”教育部重点实验室在“仪器科学与技术”一级博士点学科和“测试计量技术及仪器”、“精密仪器及机械”两个二级博士点学科的基础上建立，2001年1月被科技部批准为教育部重点实验室，2002年9月26日通过教育部评估，成绩为良好。
本实验室针对动态测试技术发展趋势，经过多年的不懈努力，逐渐形成了特色显明、相互联系、互相支撑的三个研究方向，即恶劣环境动态参数测试理论与技术，微机械传感器及集成测量系统，多维信息处理与重构技术。实验室在这三个研究方向上的研究工作处于国内先进水平，具有较高的学术地位。
近年来承担研究“863”计划、国家科学基金、省部委重大计划等多项重点项目，有2项国家级奖，5项省部级奖，申请专利15项，授权发明专利2项，成果转让3项，技术转让8项，发表学术论文228多篇，被SCI、EI、ISTP收录了76篇。
山西省集成精密成形工程技术研究中心
该研究中心建立于1999年10月，主要研究方向及内容为：（1）零件温近净成形技术；（2）材料精密成形及强韧化方法；3）生产过程自动化；4）计算机模拟仿真，对成形工艺进行优化，缩短研制周期，降低研制成本。现已对D60、58SiMn、60Si2Mn、35CrMnSi等弹体材料和20CrMnTi等结构用钢及镁合金、铝合金、铜合金等有色金属的温成形时流变应力及其微观结构相应、变形后力学性能、变形抗力力学模型进行了研究；突破了多项工程应用方面的关键技术；采用以上理论研究成果和技术成形出副变速齿轮，其跨三齿公法线长度误差控制在±0.015mm以内，达到了IT8级精度（滚齿精度）；生产的药型罩内表面可去掉机加工序；东风系列火箭铝合金发射支架达到了机加的精度，且提高了产品机械性能；破甲弹尾翼温挤压成形，使强度极限和延伸率同时提高20%以上，尺寸精度提高2级；钛合金炮口制退器强度比铸件提高30%以上（达1350MPa以上），延伸率大于7%，材料利用率达85%以上；镁合金燃烧弹弹体强度提高25%以上（达350MPa以上），延伸率大于7%，材料利用率达85%以上；大口径弹体壁厚差小于1.5mm，材料利用率提高15%，降低变形力30%，力学性能提高10%。
以上理论研究和成形产品经省、部级鉴定大部分达到国际先进水平，部分成果达到国际领先水平。奖励方面，学校获国防科技进步二等奖、三等奖，山西省科技进步二等奖，教育部科技进步二等奖，香港国际专利博览会金奖各一项；山西省教育厅科技进步一等奖两项。
山西省现代无损检测技术工程研究中心
“山西省现代无损检测技术工程研究中心”于2002年成立，该中心在科学研究、实验室建设、人才培养等方面取得了丰硕成果，形成了以下三个特色明显的、相互支撑的研究方向：（1）构件内部形态特征提取技术；（2）信息处理、重建与识别技术；（3）光电检测与系统集成技术。
近五年来，完成或在研科研项目100余项，其中国家自然科学基金5项，国防跨行业研究基金2项，其他省部级基金22项，省部委重点课题9项，横向协作和其他类型课题80多项，其研究成果处于国内和国际先进水平，具有较高的学术地位和学术影响。课题中获国家发明奖1项、国家科技进步奖1项、教育部提名国家科技进步二等奖2项、国防科学技术二等奖1项、三等奖2项、省部级科技进步二等奖14项、三等奖2项，发明专利10项。在国内外重要学术刊物及国际会议上共发表学术论文700余篇，其中200余篇论文为SCI、EI、ISTP收录。
山西省超重力化工工程技术研究中心
山西省超重力化工工程技术研究中心成立于2004年8月。中心主要研究超重力场及撞击流旋转填料床中强化传递和微观混合的机理，包括超重力环保工程技术，超重力反应工程技术，超重力过程强化工程技术。
中心主要进行超重力场中传质机理、比表面积、传质系数、压降研究。完成了“超重力法吹脱氨氮废水技术研究”、“超重力烟气脱硫除尘技术研究”、 “旋转填料床净化低温甲醇洗尾气的技术研究”，首次在IS-RPB装置引入的液膜分离及萃取等研究于2005年荣获山西省科技进步一等奖一项。
兵器工业“传爆药性能检测试验中心”
该研究中心于1990年筹建，2001年通过验收。主要研究方向及内容：（1）传爆药安全性检测与评估；（2）传爆药理化及爆炸性能检测；（3）传爆药新型工艺及配方研究；（4）传爆药用炸药超细化技术研究。
该研究中心已开展了传爆药安全、理化、爆炸性能试验近30项；可以进行传爆药小试、中试工艺试验；建立有传爆药用炸药超细化全套设备，取得了一批科研成果并在几十种型号中得到应用，在国内传爆药技术领域具有无可替代的地位和作用。
山西省“先进制造技术”重点（开放）实验室
该研究中心建立于2000年3月，主要研究方向及内容：
计算机辅助设计、辅助制造及企业信息化（复杂模具CAD/CAM产品开发,先进制造技术及其应用,三维重构及反求工程,精益型CAX集成制造技术）；制造自动化技术及系统(新型控制及检测监控技术研究,军品民品动力学特性分析技术,信息处理及管理技术)；新型加工技术及装备(超声振动切削技术及产品开发,切削理论及新型刀具研发,深孔技术研究及其产品开发,绿色制造及特种加工技术)；继续工程教育―现代数控及CAD培训。
该实验室近年来获得省、部级科技进步奖12项，已鉴定项目8项，承担国家自然基金1项，省自然基金8项，兵器（“十五”）研究项目5项，省部级科技攻关项目20项，横向科研课题42项，整体水平属省内领先，国内先进，在三维CAD研发方面属国际同行先进水平。
山西省超细粉体工程技术研究中心
经山西省科技厅批准，于2003年12月成立了“山西省超细粉体工程技术研究中心”。中心以开发研究有广泛应用前景的、有显著经济效益、技术含量高的新型超细粉体产品为主要目标；以研究开发纳米技术为发展方向；以为企业提供适合规模生产的、成熟配套的、节能环保的、超细粉体的生产工艺技术为主要研究内容，为山西高科技粉体材料产业的发展做出了贡献。中心的具体研究内容：超细粉体工艺技术开发；超细粉体的复合忏悔改性工艺技术研究；超细粉体产品开发；纳米材料与纳米技术开发；超细粒子表征技术研究；高级专业人培养。
近年来，该中心先后承担国家级、省部级和企业合作开发科研课题30项，其中18项科研成果通过省部级鉴定，其中获国家发明奖1项，13项成果获省部级科技进步二、三等奖。在国内外重要学术期刊及国际学术会议上120余篇，其中EI、ISTP收录30余篇，出版专著和教材四部，具有进行粉体技术研究开发的良好基础。
山西省高分子复合材料工程研究中心
篇5
【论文摘 要】《光学设计》是一门实践性很强的课程，是光学工程和光信息科学与技术专业的主修课。本文对《光学设计》课堂教学内容的组织、教学方法的改进以及考核方式的改革等进行了探讨，以期对该课程的教学改革提供方法与思路。
《光学设计》是许多工科院校的“光信息科学与技术”、“光学工程”等专业的主修课程，北京信息科技大学光信息科学与技术专业在应用光学、物理光学等必修课基础上也开设了这门重要的专业选修课。《光学设计》是一门将几何光学与物理光学知识与实践相结合的学科，通过该课程的学习，学生可以系统的了解光学设计方面的知识，了解一些最常用的光学系统的设计方法，以及了解光学设计的发展方向。该课程的特点是应用性较强，涉及的内容较多，如何在有限的学时内，通过该课程的学习，培养学生熟练设计各种光学系统的能力，提高学生的分析能力和实践能力，这对授课教师提出了严峻挑战。该课程一般通过理论教学和实践教学两个环节完成教学内容，本文将几年来的课堂教学工作所积累下来的心得与体会加以总结，主要涉及到教学内容的组织，教学方法的改进与考核方式的变革等。
一、精心组织授课内容，理清主线，突出重点。
光学设计课程囊括的知识点比较多，面向不同的教学对象，因为其本身知识积累就不同，而不同的教材组织方式，调强的知识重点也不尽相同，因此需要教师因人而异、不断调整授课内容的组织方式。北京信息科技大学光信息科学与技术专业将该课程核定为32学时，在这么短的课时内，如何选择讲授的知识点来保证教学活动的完成，根据本专业的特点，我们精心组织了教学内容，主要为了理清思路，并突出重点。光学设计涉及到的内容可分为：高斯光学、像差理论、典型光学系统、计算机自动优化方法、光学系统公差分析及光学元件制图等。高斯光学是光学系统分析的基础，光学系统初始结构计算就是基于高斯光学理论的；像差理论是光学设计的重中之重，只有深刻了解了像差理论，才能够自主、灵活的设计光学系统；典型光学系统包括放大镜、显微镜、望远镜等系统，是了解实际光学系统的钥匙，也是光学系统初始结构计算的理论基础；而计算机自动优化方法、光学系统公差分析及光学元件制图等是实践性很强的内容，也是把上述理论知识与实际设计过程联系的纽带。只有理清了这些内容的知识体系，才能有的放矢，条理清楚的讲授。我们经过探索，发现在授课时选择一个实际的光学系统（如开普勒望远镜系统），从它的基本结构讲起，引出物镜和目镜的各自特点，用高斯光学知识分析其放大率、视场角等参数，再引申到实际系统像差对像质的影响，最后讲授怎样设计这样一个系统以及设计中应该注意的问题。这样就能把所有要讲授的内容串联起来，学生就能更好地理清思路，知道哪部分内容的作用以及怎样学习效率更高。另外，讲解时不能一概而论，必须突出重点，每个知识模块的学时要分配得当。比如像差理论是本课程的重点，需要占用较多的学时讲解；而且像差理论这一部分应该把重点放在各种系统参数（比如，光阑大小、位置，材料折射率、相对色散等）对初级像差的影响上，因为这是一个优秀光学设计工程师必须练好的最重要的基本功。最后，处理好知识点与实际光学系统之间的关系。比如要提醒学生每一部分知识点都要结合与实际光学系统设计（包括加工、检测）的关系来学习，做到有的放矢、思路清晰。
二、教学方法的改进
1．课堂教学与课外科技创新实践相结合
学习基本原理知识的目的是为了更好地应用到实际生活中。我们积极鼓励学生参加各种科技创新活动，坚持课堂教学与课外创新实践活动相结合，强化实践能力培养，提高学生的设计与综合分析能力。比如，在学习了照相系统基本知识以后，我们鼓励学生调研如今市场上的各种照相机（包括数码相机、传统相机、摄像机等），让学生考察照相机的基本结构以及重要技术参数，并让学生尝试自己设计一台照相机系统。这样，学生的学习积极性得到大大提高，他们在设计过程中遇到很多问题，再重新回过头在课堂找答案，被动接收变为主动学习，学习效率大大提高。
2．现代多媒体教学技术的使用
多媒体教学是以计算机为核心的教学手段，能交互的综合处理文本、图形、图像、动画、音频及视频等多种媒体信息，更丰富、更复杂的信息多媒体教学对全面提高教学质量，增进教学效果起着不可替代的推进作用。基于多媒体的光学设计课程教学优势包括：第一，图文并茂，简洁直观，激发学生学习兴趣，提高学生学习的主动性。比如在讲授望远系统时，我们把目前世界上的各种望远系统图片投影到黑板上，并列举各系统的优缺点，使学生顿时产生了浓厚的学习兴趣。第二，把教师从繁重的板书中解放出来，更有利于教师语言、人格魅力的发挥，学生可以在相同的时间内获取更多的知识，提高课堂教学效率和教学质量。比如，在讲授各种目镜结构时，由于目镜的种类很多，有惠更斯目镜、冉斯登目镜、凯涅尔目镜、对称式目镜以及广角目镜等，一一板书这些目镜结构和特点非常花时间，而且作用不大。使用多媒体就可以很快的展示各种目镜结构以及特点，从而把更多时间放到讲授目镜选型以及设计中去。第三，教师为主导，学生为主体，二者相互有机结合，实现教与学的良性互动。比如，在学习球差与系统相对孔径以及光阑的关系这部分内容时，我们让学生自己提出各种参数，然后现场用多媒体计算光线轨迹并画出光路图、像差图等，学生再根据像差图提出新的修正结构，直到得出满意的球差。在这个过程中，教师与学生不再是填鸭式的灌输与接受知识，而是很好的互动，并激发了学生学习兴趣。
3．光学设计软件的应用
在光学设计课程教学中，为了演示光线追迹结果及光学系统在各种不同情况下、不同输入光场时的输出光场情况等，需要编制相应的模块软件。但由于编制这样的模块软件工作量大、难度较高，往住使任课老师放弃在教学过程中演示复杂的光学现象，即使有人花大量时间和精力编制出一些，也因为功能不强、效果不佳而影响教学效果。我们将诸如ZEMAX、OSLO、CODE－V等功能强大的商业光学设计软件引入光学设计课程的教学过程，可以减小设计工作量，并且使课程课件的深度得到加强，从而扩大学生的感性认知和视野，增强教学效果。
现有的成像光学分析与设计软件主要有三种，分别为：美国Optical Research Association 公司的CODE－V软件；Lambda Research Corporation公司的OSLO软件；Focus Software Inc开发的ZEMAX软件。其中ZEMAX软件由于界面友好，容易上手，目前占据市场最大份额；我们在课堂教学中采用的也是ZEMAX软件。该软件可做光学组件设计与照明系统的照度分析，也可建立反射、折射、绕射等光学模型，并结合优化、公差等分析功能，是将实际光学系统的设计概念、优化、分析、公差以及报表集成在一起的一套综合性的光学设计仿真软件。课堂利用ZEMAX的计算与模拟功能，鼓励学生通过自主探索，在掌握理论知识的前提下，让学生建立相应的物理模型和数学模型，通过自己输入参数去完成对光学系统的形象化和具体化，并对光学系统像差进行详细了解，为进一步设计提供参考依据。例如，如果要给学生讲授cook三片式透镜组（入瞳10mm，全视场角40°）的结构以及性能，通过ZEMAX可以很形象地显示。图1所示，cook透镜组的二维和三维结构图都可以画出，而且所选三个视场（0视场、10°视场、20°视场）的光线轨迹也可以准确画出，这样就使得学生有更形象、直观的认识。如果要了解该透镜组性能，就可以利用ZEMAX光线追迹程序快速计算出每一条光线的轨迹，并算出各种像差值。该cook透镜组的几种像差图见图2所示，这里只显示了四种像差图：点列图、波像差图、调制传递函数图和场曲、像散及畸变图。根据这些像差图，学生可以对该系统的像差有个全面的认识，可以更进一步改进并优化结构参数。而计算实际像差利用传统的手工计算花费时间是巨大的。 总之，利用光学设计软件，可以使光学设计课程授课效率更高，学生学习兴趣更浓，学习效果更好。
三、课程考核方法的改革
考试已成为课程改革的一部分，与课程的实施方法相辅相成，从而更客观地反映教与学的效果，达到拓展学生的个性，激发其学习能力和兴趣的目的。传统理工科课程通常以闭卷笔试加平时成绩相结合的方式进行考核。针对《光学设计》的课程特点，我们采用了以考核综合知识和能力为主导的考试方法。具体包括：①建立小课题，指导学生撰写小论文。比如让学生们调研目前流行的单反相机的原理并进行初步设计，学生通过查资料，深入调研，强化学生自己思考的过程，同时也能考察一个学生的综合素质。②开展课堂讨论，给予总结评价。这部分的考核主要是通过讨论来考察学生对知识点的应用和具体解决问题的能力。③试卷考核。该部分主要考概念题和思考题，加深学生对理论基本知识的理解和掌握。
通过这三种方式来全面综合地考察、评定学生对该门课程的学习掌握和理解程度，从而更好地反馈和指导教学。这样的考核方法覆盖指标更全面，考核的结果就会更客观合理，能够真实全面反映学生的学习情况与能力水平，有利于对学生的知识和能力进行综合评价。
四、教师自身能力提高
教师是课程改革最直接、最关键的群体，因此教师的自身成长与课程的建设发展密切相关。教师的专业成长不仅仅是教学经历和教学经验的累积与丰富，更是教师由被动到主动参与课程决策、课程运作和课程评价，促进课程、教师和学生共同发展的过程。在不断变革的社会大环境下，教师应树立终身教育和终身学习的观念，即“教育既是为了促进个人的终身全面发展，又是为了促进社会的持续发展和全面进步。”只有具备这样的观念，才能不断解决教育中出现的各种问题，才能建构新课程条件下的目标、教学、评价体系。另外，很多人对于光学设计存在错误的认识，认为只要学好几种光学设计软件就可以进行光学设计。其实，光学设计是一种创造性的工作，它需要经验也需要设计人员有正确的设计思想和设计理念，而软件只是工具而已。光学设计总要从像差补偿开始，如果没有对基础像差理论的深入、正确理解，只是按照已有参数按步就班地操作，光学设计则成了完全的技术工作，毫无思想性可言。对于这部分理论内容要有“板凳要坐十年冷”的准备，从复杂、枯燥的公式中理解设计的基础，打好光学设计的基础。光学设计是一门需要慢慢磨的手艺，作为教师的我们就更要负起责任，不断提高自身水平，不浮躁、不图快，踏踏实实的不断学习，积极地参与科研，积累更多的光学设计经验，这样才能更好地讲授好这门课。
五、结束语
随着科学技术的发展，光学系统的作用越来越被重视，迫切需要光学设计的专业人才，为此高校肩负着培养具有良好光学设计人才的重任。本文对光学设计教学内容与课程设置的安排、教学方式的优化改革以及考核方式多样化等问题进行了研究与讨论，为学生更好地掌握光学设计知识、将来更好地服务于社会打下良好的基础。
参考文献
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