《现代仪器仪表创新设计与先进技术应用手册》，中国知识出版社，2006年
《最新仪器仪表生产设计技术实务全书》全二卷+1CD，中国民族音像出版社，2004年
《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 年2月
《精密仪器设计》，薛实福、李庆祥，清华大学出版社，1990.4；
《光电精密仪器设计》，殷纯永、方仲彦，机械工业出版社，1996.4；
《现代光电仪器共性技术与系统集成》，萧泽新编著，电子工业出版社
《仪器设计技术基础》陈非凡编著，清华大学出版社
《测控仪器设计》韩峻峰，重庆大学出版社
《仪器精度设计》，郑文学、王金波，兵器工业出版社，2000.4；
《测控仪器设计》，浦昭邦、王宝光主编，机械工业出版社，第二版，2007-5-1
《精密测量技术》，李岩、花国梁主编，中国计量出版社，2001.9。
《智能仪器设计基础》，赵新民、王祁，哈尔滨工业大学出版社，第二版，2005-09
《智能仪表设计实用技术及实例》张元良吕艳王建军编著，机械工业出版社，2008-4-15
《电子仪器仪表设计》，高吉祥，电子工业出版社， 2007-6-1
《光机系统设计》（原书第3版）作者：（美）约德（Yoder，P.R.）著，周海宪，程云芳译，机械工业出版社《光电仪器：激光传感与测量》作者：（意）多纳特（Donati,S.）著，赵宏等译，西安交通大学出版社《精密仪器结构设计手册》张善锺主编，机械工业出版社
《仪器精度理论》马宏，王金波主编，北京航空航天大学出版社
课程名称：光电信息物理基础 学号 2014051105003 姓名刘丽 成绩
论LED恒流源的重要性 摘要：LED作为一种新型照明光源,具有发光效率高、寿命长、显色性好、绿色环保、不易 破损且易于进行数字控制等优点。LED照明方式是一种低压安全的照明方式,需要设计合理 的LED驱动电源。开关电源效率高,体积小,是LED驱动电源的首选,同时LED具有恒压负 载特性,其驱动电源一般采用恒流源。恒流源是现代电子工业和科学实验不可或缺的仪器设备，广泛应用于电子测量、仪表调试、医疗器械和航空航天等领域。随着电子技术的发展，数据采集与处理能力的不断提高，许多领域对恒流源的稳定度和精密度要求越来越高。只有 具备高精度、高稳定度、低纹波、大量程及强可靠性等特点的恒流源，才有更多的实用价值。 一个产品的质量好坏取决于它的设计,如何提高恒流源的品质,提高其稳定性。 关键词：LED，驱动器，恒流源 LED恒流电源是led电源的一种,是采用开关电源变换器，做成隔离型的恒 流电源，其输出电流恒定且可调，设计时还要注意输入功率因数要高。 主要原因是： 1. 避免驱动电流超出最大额定值，影响其可靠性。 2. 获得预期的亮度要求，并保证各个LED亮度、色度的一致性。 LED驱动电源是把电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光的电压转换器，通常情况下：LED驱动电源的输入包括高压工频交流（即市电）、低压直流、高压直流、低压高频交流（如电子变压器的输出）等。而LED驱动电源的输出则 大多数为可随LED正向压降值变化而改变电压的恒定电流源。 一、LED驱动一般特性要求 （1）高可靠性：特别像LED路灯的驱动电源，装在高空，维修不方便维修的花费也大。 （2）高效率：LED是节能产品，驱动电源的效率要高。对于电源安装在灯具内 的结构尤为重要的发光效率随着LED温度的升高而下降，所以LED的散热非常 重要。电源的效率高，它的耗损功率小，在灯具内发热量就小， 也就降低了灯具的温升,对延缓LED的光衰有利。
光学系统设计（Zemax初学手册） 蔡长青 ISUAL 计画团队 国立成功大学物理系 （第一版，1999年7月29日） 前言 整个中华卫星二号“红色精灵”科学酬载计画，其量测仪器基本上是个光学仪器。所以光学系统的分析乃至于设计与测试是整个酬载发展重要一环。 这份初学手册提供初学者使用软体作光学系统设计练习，整个需要Zemax光学系统设计软体。它基本上是Zemax使用手册中tutorial的中文翻译，由蔡长青同学完成，并在Zemax E. E. 7.0上测试过。由于蔡长青同学不在参与“红色精灵”计画，所以改由黄晓龙同学接手进行校稿与独立检验，整个内容已在Zemax E. E. 8.0版上测试过。我们希望藉此初学手册（共有七个习作）与后续更多的习作与文件，使团队成员对光学系统设计有进一步的掌握。（陈志隆注） (回内容纲目) 习作一：单镜片(Singlet) 你将学到：启用Zemax，如何键入wavelength，lens data，产生ray fan，OPD，spot diagrams，定义thickness solve以及variables，执行简单光学设计最佳化。 设想你要设计一个F/4单镜片在光轴上使用，其focal length 为100mm，在可见光谱下，用BK7镜片来作。 首先叫出ZEMAX的lens data editor(LDE)，什么是LDE呢？它是你要的工作场所，譬如你决定要用何种镜片，几个镜片，镜片的radius，thickness，大小，位置……等。 然后选取你要的光，在主选单system下，圈出wavelengths，依喜好键入你要的波长，同时可选用不同的波长等。现在在第一列键入0.486，以microns为单位，此为氢原子的F-line 光谱。在第二、三列键入0.587及0.656，然后在primary wavelength上点在0.486的位置，primary wavelength主要是用来计算光学系统在近轴光学近似(paraxial optics，即first-order optics)下的几个主要参数，如focal length，magnification，pupil sizes等。 再来我们要决定透镜的孔径有多大。既然指定要F/4的透镜，所谓的F/#是什么呢？F/#就是光由无限远入射所形成的effective focal length F跟paraxial entrance pupil的直径的比值。所以现在我们需要的aperture就是100/4=25(mm)。于是从system menu上选general data，在aper value上键入25，而aperture type被default为Entrance Pupil diameter。也就是说，entrance pupil的大小就是aperture的大小。 回到LDE，可以看到3个不同的surface，依序为OBJ，STO及IMA。OBJ就是发光物，即光源，STO即aperture stop的意思，STO不一定就是光照过来所遇到的第一个透镜，你在设计一组光学系统时，STO可选在任一透镜上，通常第一面镜就是STO，若不是如此，则可在STO这一栏上按滑鼠，可前后加入你要的镜片，于是STO就不是落在第一个透镜上了。而IMA就是imagine plane，即成像平面。回到我们的singlet，我们需要4个面 (surface)，于是在STO栏上，选取insert cifter，就在STO后面再插入一个镜片，编号为2，通常OBJ 为0，STO为1，而IMA为3。 再来如何输入镜片的材质为BK7。在STO列中的glass栏上，直接打上BK7即可。又
《光电仪器原理与设计》 MEA04007 本课程是一门专业技术课，适合于近测控技术与仪器，光学工程类各专业。本课程的目的是通过光电仪器原理与设计课程的学习，培养学生光电仪器原理分析、仪器使用和仪器系统设计能力。 本课程的任务是使学生以现有光、机、电、算基础知识为起点，通过常用光电仪器工作原理及设计原则的理论和方法的学习，从普遍规律和具体经验两方面提高对于光电仪器原理和设计的认知和掌握；熟知常用光电仪器的工作原理；掌握光电仪器重要组成部件的结构、功能及参数设计方法；培养学生进行总体设计的能力；为后续课程的学习和工程设计奠定理论基础和工程实践基础。 《Optoelectronic Instrument Principle and Design》 MEA04007 The objective of this course is to familiarize students with principles and basic design methods of commonly used optoelectronic instruments. Students will be trained to master the operating procedure of the instruments, distinguish the structure and function of each component, and present preliminary results of both overall design and parameter design. This course starts from basic physical principles adopted in optoelectronic instruments, and covers accuracy analysis of measuring instrument and modern instrument design methods such as ergonomics or optimum design. The focused functional contents include light sources, optical elements, detectors and metrical standards. Micro displacement technology for precision instruments and common alignment schemes are also introduced. Examples of conventional instruments like interferometers or microscopes are proposed to train the students to solve specific practical problems.
光电系统模拟与仿真设计报告 姓名: 学号: 专业: 光电技术学院
实验一Zemax仿真设计 实验目的 1．熟悉Zemax实验环境，练习使用元件库中的常用元件组建光学系统。 2．利用Zeamx的优化功能设计光学系统并使其系统的各项性能参数达到最优。 实验内容（1、2中任选一个，3必做） 1、显微物镜系统设计 在图1 显示一个10X 显微物镜。其包含二组远距的胶合双重透镜（Lister型式）。NA：0.25；EFL=0.591。表1 提供了这个设计的数据。第一镜面到像距为0.999。第一镜面到物距为6.076。最后一面供作保护面之用。畸变=0.26﹪。 图1 10倍显微物镜系统 表1 10倍显微物镜参数 要求：（1）运用zemax软件仿真实现该系统，并进行像质评价和分析，给出多个波长和多个视场的像质评价和分析。 （2）改变某一Lens Data，观察像质评价和分析，然后设置该Lens Data为变量并进行优化，再观察像质评价和分析，最后比较优化前后结果，在此基础上多选几个变量
进行优化看能否得到更好的像质。 （3）在原有系统基础上再加一个单透镜或双透镜，选取一定的参数进行优化，看能否得到更好像质的系统。 （4）改变系统波长，观察像质评价和分析，重复完成（3），比较优化前后像质情况。 2、望远镜头系统设计 在图2 是一个望远镜头具有20°视场以及EFL=5 。这个镜组的资料给定在表2。 图2 望远镜头系统 表2 望远镜头系统参数 要求：（1）运用zemax软件仿真实现该系统，并进行像质评价和分析，给出多个波长和多个视场的像质评价和分析。 （2）改变某一Lens Data，观察像质评价和分析，然后设置该Lens Data为变量并进行优化，再观察像质评价和分析，最后比较优化前后结果，在此基础上多选几个变量进行优化看能否得到更好的像质。 （3）在原有系统基础上再加一个单透镜或双透镜，选取一定的参数进行优化，看能否得到更好像质的系统。 （4）改变系统波长，观察像质评价和分析，重复完成（3），比较优化前后像质情况。 3、广告投影机物镜设计
《光电仪器系统设计》复习 注：以下题目的答案仅供参考，部分题目的答案可能不够完整与严格。 第一章概论 一、什么是光电仪器，其基本作用有那些？ 以光学原理为基础，综合采用电子、计算机、机械等其他技术的各类仪器，用于对物质实体及其属性进行观察、监测、测定、验证、传输、变换、显示、分析处理与控制。 二、光电仪器的基本构成包括哪几部分，涉及哪些内容？ 光电仪器的构成——三大部分 ●机械部分：仪器的传动机构、联接机构、调整机构和壳体等 ●电子与微机控制部分：各种电子线路、照明、显示和计算机控制等 ●光学部分：由各种透镜、棱镜、平面镜、光栅和光纤等元件组合而成 三、光电仪器设计的指导思想是什么？ (1) 仪器的性能指标确定要合理，综合考虑应用场合和整体性能 (2) 经济性：不盲目追求复杂、高级方案，尽可能采用最简单、最经济的设计方案满足所提出的功能要求。 (3) 可靠性：可靠性差，就没有使用价值。 (4) 环保与安全性：不污染环境，对操作人员没有伤害。 (5) 效率：尽可能提高测量速度 (6) 寿命：充分考虑器件的寿命，易耗元件的更换，维护的方便。 (7) 封装和造型：总体结构安装、部件建的造型、细部美化等都要考虑，尽量使产品。 (8) 操作方便：操作要符合人们的习惯，尽可能节省人的体力和脑力。 四、光电仪器设计的原则是什么？ (1) 从原理上提高性能的原则 (2) 精度匹配原则：在分析基础上，对各部分精度分配恰当 (3) 最短传动链原则：影响精度的测量和传动链最短，零部件最少 (4) 零部件的标准化、系列化和通用化原则
(5) 便于加工和生产的原则 (6) 最佳性价比的原则 五、光学仪器如何进行分类？ ①按光学工作原理： ●反射原理：采用各种反射镜及其组合：潜艇观察镜、反光镜等 ●成像原理：显微、望远、投影、照相、OCT等 ●物理光学：干涉、衍射、偏振等 ●导波光学：纤维光学和波导光电仪器等 ②按经典光学应用分类： ●观察仪器：望远镜、显微镜等 ●测量仪器：测距仪、干涉仪、OCT等 ●瞄准： ●摄像：照相机 ③按光谱波段分类： ●可见光仪器：目视光学仪器、可见光成像仪器 ●红外光学仪器：红外夜视仪器、空间红外探测仪器 ●紫外光学仪器：紫外成像仪器、光刻机器 ④按现代光学用途分类： ●民用光电仪器：普通目视光学仪器、可见光成像仪器、CCD观察及成像仪器等 ●军用光电仪器：观测仪器、头盔夜视仪、空间红外探测仪器、各种军用装备等 ●空间光电仪器：飞机机载光电仪器、卫星光电仪器 六、光学仪器设计包括哪些程序？ (1) 确定设计任务：根据用户需求、发展要求来确定 (2) 调研：了解国内外同类产品、性能和特点 (3) 分析设计任务，制定设计任务书 (4) 方案设计： ①实现功能分析；
西安工业大学 课程设计论文 课题名称:__光电仪器课程设计____ 姓名: 学号: 专业: 学院: 指导老师： 时间：
目录 第一章引言------------------------------------------------------------------------------------------（1）1．1 国内外测径的主要方法-------------------------------------------------------------（1） 1.1.1 扫描阴影法--------------------------------------------------------------------------（1） 1.1.2 投影放大法--------------------------------------------------------------------------（2） 1.1.3 衍射法---------------------------------------------------------------------------------（3） 1.1.4 双光路成像法------------------------------------------------------------------------（4） 1.2 国内外光电测径系统的发展现状-------------------------------------------------（4）第二章细丝直径测量仪方案设计与系统分析--------------------------------------------（5）2．1 课题的方案设计-----------------------------------------------------------------------（5）2．2 细丝直径测量仪的工作原理--------------------------------------------------------（6）第三章光学系统系统设计------------------------------------------------------------------------（7）3．1照度匹配-----------------------------------------------------------------------------------（7）3．2照明方法-----------------------------------------------------------------------------------（8）3．3．照明系统的设计原则----------------------------------------------------------------（9）3．4 光源的选择及分析-------------------------------------------------------------------（11）3．5像系统分析-----------------------------------------------------------------------------（13）3．5．1成像物镜的设计--------------------------------------------------------------（13） 3．5．2 CCD镜头的选择-------------------------------------------------------------（14）第四章精度分析-----------------------------------------------------------------------------------（14）4．1系统误差分析----------------------------------------------------------------------------（14）4．1．1本系统中包含的误差-------------------------------------------------------（14） 4．1．2减小误差的措施--------------------------------------------------------------（16）第五章总结-------------------------------------------------------------------------------------------（17）5．1投影法测量系统的特点--------------------------------------------------------------（17）5．2结束语--------------------------------------------------------------------------------------（17）第六章致谢和参考文献------------------------------------------------------------------------（19）
一、简答题 1、根据系统工作的基本目的，通常光电系统可以分为哪两大类？ 答：(1)信息光电系统。例如：光电测绘仪器仪表、光电成像系统、光电搜索与跟踪系统、光电检测系统、光通信系统等。(2)能量光电系统。例如：激光武器、激光加工设备、太阳能光伏发电、“绿色”照明系统等。 2、光电系统的研发过程需要哪些学科理论与技术的相互配合？ 答：光电系统的发展需要多种学科相互配合。它是物理学、光学、光谱学、电子学、微电子学、半导体技术、自动控制、精密机械、材料学等学科的相互促进和渗透。应用各学科的最新成果，将使光电系统不断创新和发展。 3、光学系统设计基本要求包括哪些？ 答：基本要求包括：性能、构型选择、和可制造性三个方面。 4、光学系统设计技术要求包括哪些？ 答：基本结构参数（物距、成像形式、像距、F数或数值孔径、放大率、全视场、透过率、焦距、渐晕）；成像质量要求（探测器类型、主波长、光谱范围、光谱权重、调制传递函数、RMS波前衰减、能量中心度、畸变）；机械和包装要求；其它具体要求。 5、望远物镜设计中需要校正的像差主要是哪些？ 答：球差、慧差和轴向色差。 6、目镜设计中需要校正的像差主要是哪些？ 答：像散、垂轴色差和慧差。 7、显微物镜设计中需要校正的像差主要是哪些？ 答：球差、轴向色差和正弦差，特别是减小高级像差。 8、几何像差主要有哪些？ 答：几何像差主要有七种：球差、慧差、象散、场曲、畸变、轴向色差和垂轴色差。 9、用于一般辐射测量的探头有哪些？ 答：光电二极管 10、可用于微弱辐射测量的探头有哪些？ 答：光电倍增管 11、常用光源中哪些灯的显色性较好？ 答：常用光源中，白炽灯、卤钨灯、氙灯的显色性较好。（高压汞灯、高压钠灯的显色性较差） 12、何谓太阳常数？ 答：太阳常数——在地球-太阳的年平均距离，大气层外太阳对地球的的辐照度(1367±7) W2m-2
《光电仪器设计课程设计任务书》 一、题目: 钢板厚度测试仪 该仪器是用于对钢板轧制进行在线测量的一种测试仪器。 二、技术要求 1.方法：非接触式测量； 2.钢板厚度：5±0.05mm 3.测量精度：±1%； 4.测量状态：在线测量； 5.测量环境：钢板冷却后； 6.超出厚度公差要有报警功能。 三、设计任务 对该仪器进行总体设计，具体任务如下： 1.设计任务分析； 2.方案论证； 3.系统设计（含局部单元设计）； 4.精度估算。 四、设计要求 1.设计说明书一份(不少于5000字)； 2.时间：2014年12月4日2014年12月18日 2014年12月18日下午答辩交论文； 3.参考文献：自定
目录 第一章引言 (1) §1.1研究的背景和意义 (1) §1.2国内外研究现状 (2) 第二章测量原理和方案论证 (4) 设计任务分析 (4) §2.1方案一：激光三角法 (4) §2.2方案二：激光扫描测径 (10) §2.3方案三：激光倾斜照明法 (12) §2.4方案论证 (14) 第三章系统设计 (16) §3.1光系统设计 (16) §3.2机械结构设计 (18) §3.2.1 步进电机的驱动 (18) §3.2.2 测量部分的设计 (19) §3.3电子系统设计 (20) §3.3.1驱动电路设计 (20) §3.3.2 数据采集系统的设计 (21) §3.3.3报警电路设计 (22) §3.3,4图像坐标系 (23) §3.3.5测量系统摄像机参数的确定 (24) 第四章精度分析 (27) §4.1.1原理误差 (27) §4.1.2激光源产生的误差 (27) §4.1.3光学成像系统误差 (28) §4.1.4 CCD及信号处理电路误差 (28) 第五章总结 (29) 参考文献 (31)
武汉工程大学考研《光电系统设计基 础》考试大纲 一. 参考教材 吴晗平编著.《光电系统设计基础》.科学出版社，2010年第1版. 二. 考试方法、考试时间 闭卷考试，试卷满分150分。考试时间180分钟 三. 试题形式 简答题约占30% 分析题约占20% 证明题约占20% 设计计算题约占30% 四. 考试要求 《光电系统设计基础》是光学、光电类专业的重要专业基础课程，使学生具有进行光电系统实际技术工作的基本方法和技能，为从事具体光电系统设计、科研、生产等，打下良好的工程技术基础。在要求较扎实的理论知识基础上，着重考查考生灵活运用知识的能力和专业知识面。 为了组织好该门课程的研究生入学考试，以便能真正选拔出优秀人才，考试试题的评价标准是高等学校优秀本科毕业生能达到的及格或及格以上水平，以保证被录取者具有基本的专业水平，并有利于高等学校的择优选拔。故试题的难度系数在原本科生该门课程结业考试试题难度系数的基础上，适当加大。 五. 考试内容 参加该门课程考试的考生须掌握如下内容： 第一章绪论 1.1 光电系统及其基本组成与设计 1.2 光电系统的分类 1.3 光电系统的应用 1.4光电系统的发展基础 1.5 光电技术及系统发展的制约因素 1.6 光电产品工程设计控制程序 1.7 光电产品设计图样文件技术要求 1.8 光电系统设计与仿真软件 第二章光学系统设计概要 2.1光学仪器及其发展 2.2光学设计及其发展 2.3应掌握的光学设计基础 2.4光线追迹及像差校正常用方法 2.5光学设计的大致类型及各类镜头的设计差别 第三章目标辐射及其工程计算
3.1光辐射与度量 3.2 绝对黑体及其基本定律 3.3 辐射源及特性形式分类 3.4 点源、小面源、朗伯扩展源产生的辐照度 3.5 目标与环境光学特性的分类及特点 3.6 环境与目标光辐射特性 3.7 目标辐射的简化计算程序 第四章红外辐射大气透过率的工程理论计算 4.1大气衰减与透过率 4.2 大气的组成及吸收作用 4.3 大气中辐射衰减的物理基础 4.4 大气透过率数据表 4.5 海平面上大气气体的分子吸收 4.6 不同高度时的分子吸收修正问题 4.7 大气分子与微粒的散射 4.8 与气象条件有关的衰减 4.9 平均透过率与积分透过率的计算方法 第五章红外凝视成像系统 5.1 热成像技术特点 5.2 红外凝视成像技术发展 5.3 红外凝视成像系统的工作原理 5.4 红外焦平面阵列非均匀性产生的原因及其校正技术第六章红外传感器工程设计 6.1 红外工作波段的选取分析 6.2 系统总体对红外传感器提出的功能及性能指标要求6.3红外传感器工作原理与组成 6.4红外探测器件及物镜光学参数选取 第七章CCD及其应用系统设计 7.1 CCD成像器件的特征参量及其评价 7.2 CCD摄像机分类 7.3 CCD图像传感器在微光电视系统中的应用 7.4 CCD的工程技术应用与设计 第八章光电系统作用距离工程理论计算 8.1 红外系统作用距离计算 8.2 激光测距系统作用距离计算 8.3 电视跟踪仪作用距离计算 8.4 微光电视作用距离计算 第九章LED及其应用设计 9.1 LED的工作原理 9.2 LED的发展历史与半导体材料的分代 9.3 LED的工作特性 9.4 LED特性与主要参数 9.5 LED的分类
仪器的基本组成部分有信息源及传输介质，光学系统，转换放大部件，基准部件，信号采集与处理系统，计算与显示装置，机械结构部件 分度值是仪器最小分度所代表的被测量的值。分辨力是仪器所能测得的被测量的最小增量。 灵敏度是指仪器对被测量变化的反应能力，即输出量与输入量的变化之比。分辨率是仪器设计的一个重要指标，是仪器设备能够感受，识别或探测的输入量的最小值。 测量范围是指在允许误差极限范围内仪器所能测出的被测量与最小被测量之间的范围。示值范围是指仪器所显示或指示的最低值到最高值的范围。在绝对测量中，两者是一样的。在相对测量中，两者是不一样的。 示值误差是指仪器示值与被测量的真值之差。 滞差或回程误差是由于测量中行程方向不同，对应于同一输入信号产生的不同输出信号的差异。 灵敏阀是指能引起仪器示值可见变化所需的最小输入量，这一项指标表示仪器感受微小量的敏感程度 仪器误差是指仪器本身固误差，测量误差是指测量结果和被测量值间的差异 阿贝原则，要使量仪给出准确的测量结果，必须将被测件布置在基准元件沿运动方向的延长线上。产生的主要原因：由于运动件在移动过程中产生角运动造成的。结构上措施，设计及工艺上提高导轨的运动精度，减小因导轨运动不直线性带来的倾角值。从结构布置上，尽量使读数线和被测参数的测量线靠得近些，减小两者之间相隔距离。在使用仪器时，即在测量时应尽量将被测件安置到标准件的延长线上或最靠近的程度。 爱彭斯坦原理是利用各种机构，使可能产生的误差相互抵消或削弱。 布莱恩建议是指①一条线②没有角运动③测出和算出位移量，然后加以补偿。布莱恩建议是阿贝原则的扩展。 测量链最短原则是指仪器中构成测量链环节的零件数目应最少。包括主测量链和辅助测量链，主测量链应越短越好。 基面统一原则是指在设计零件时，应该使零件的设计基面，工艺基面和测量基面保持一致。 平均读书原理是指采用多次重复测量，取的平均读书，以提高精度的方法，也称误差平均原理。 位移同步比较原理是指当相应的位移作同步运动的过程中，分别测出它们的位移量，再根据它们之间存在的特定关系，直接进行比较而实现测量和控制，以提高仪器精度，同时简化仪器结构。 精度包括正确度（系统误差的反映），精密度（随机误差的反映），精确度。原理误差是由于仪器的某些环节采用近似的原理来代替理论上应有的正确装置而产生的误差。原始误差是由于制造，安装，调整不完善和使用中的磨损，变形等，使得仪器构件，部件的形状，尺寸，相互位置，工作参数偏离理想位置而产生的误差。局部误差是一个原始误差只使仪器产生一定的示值误差。作用误差是原始误差换算到作用线方向上的折合值。 误差独立作用原理是指局部误差是某一原始误差的函数，并且与其他原始误差无关，不因其他原始误差的大小变化而变化。
设计性实验参考资料： 简易光学仪器设计 一、供选择的仪器 凸透镜（150mm 一个，70mm 一个，45mm 一个）、显微测微尺，显微镜目镜，显微镜物镜、光源、光具座、物屏、像屏、支架、透镜夹，干板夹，过渡架、游标卡尺、卷尺、透明直尺等 二、设计要求 1．设计测量凸透镜焦距的原理、方法和步骤。（要求高斯公式法和共轭法两种方法必做，并在实验中比较优缺点） 2．设计望远镜并测量角放大率。（望远镜与显微镜选做一个） 3．设计显微镜并测量角放大率。 上述设计中应有光路图、计算公式和大致操作步骤 三、实验原理 （一）凸透镜焦距的测量原理 1、自准直法 如右图所示，把物体放在凸透镜的焦平面上时，物体上各点发出的光线经过透镜折射后成为平行光，如果在透镜后垂直放置一块平面反射镜，平面镜将此平行光反射回去，反射光再次通过透镜后仍会聚于透镜的焦平面上，这个像与原物大小相等，是倒立的实像。前后移动透镜位置，当在物平面上得到一个清晰的倒立的实像时，物屏到透镜中心的距离就是该透镜的焦距。这种测量透镜焦距的方法称为自准直法，能比较迅速、直接测得焦距的数值，自准直法也是光学仪器调节中常用的重要方法。 2、共轭法（两次成像法，位移法） 如图所示，使物屏与像屏之间的距离D 大于透镜4倍焦距时，沿光轴方向前后移动透镜，可在像屏上观察到一个放大的和一个缩小的倒立的实像。透镜两次成像时的间距为d 。 测出D 和d ，就 可计算出凸透镜的焦距：22 4D d f D -= 3、高斯公式法（物距像距法）
在近轴光线条件下，薄透镜成像公式为： 111u v f += 式中u 为物距，v 为像距，f 为薄透镜焦距。只要量出 u 、v ，即可由公式求出焦距 f'。 （二）望远镜的组装 1、望远镜的构造及其放大原理 望远镜通常是由两个共轴光学系统组成，我们把它简化为两个凸透镜，其中长焦距的凸透镜作为物镜，短焦距的凸透镜作为目镜。物镜的作用是将远处物体发出的光经会聚后在目镜物方焦平面上生成一倒立的实像，而目镜起一放大镜作用，把其物方焦平面上的倒立实像再放大成一虚像，供人眼观察。 如图所示为开普勒望远镜的光路示意图，图中L 0为物镜，Le 为目镜。用望远镜观察不同位置的物体时，只需调节物镜和目镜的相对位置，使物镜成的实像落在目镜物方焦平面上，这就是望远镜的“调焦”。 2、望远镜的角放大率 望远镜的角放大率M 定义为：通过目视仪器观看物体时，其物体像对人眼张角的正切与人眼直接观看物体时物体对人眼张角的正切之比。如上图所示，可得 tan tan e o o e y f f M y f f θθ''= ≈=' 3、望远镜角放大率的测量方法
智能仪器设计复习题及答 案 The document was prepared on January 2, 2021
1、智能仪器有何特点 答：智能仪器有以下特点：（1）自动校正零点、满度和切换量程（2）多点快速检测（3）自动修正各类测量误差（4）数字滤波（5）数据处理（6）各种控制规律（7）多种输出形式（8）数据通信（9）自诊断（10）掉电保护。 2、简述智能仪表的设计思想和研制步骤。 答：智能仪表的设计思想是根据仪表的功能要求和技术经济指标，自顶向下（由大到小、由粗到细）地按仪表功能层次把硬件和软件分成若干个模块，分别进行设计和调试，然后把它们连接起来，进行总调。智能仪表的研制步骤大致上可以分为三个阶段：确定任务、拟定设计方案阶段；硬件、软件研制及仪表结构设计阶段；仪表总调、性能测试阶段。 3、在MCS-51系列单片机中扩展外部存储器用哪几个I/O端口 答：在MCS-51系列单片机中扩展外部存储器用P0和P2口。 4、在8031扩展系统中，片外程序存储器和片外数据存储器共处一个地址空间，为什么不会发生总线冲突 答：因为片外程序存储器和片外数据存储器虽然共处一个地址空间，但它们的控制信号是不同的，其中8031的PSEN为片外程序存储器的读选通信号，而RD和WR为片外数据存储器的读和写选通信号。 5、MCS-51有哪些中断源它们各自的中断服务程序入口地址是什么 答：MCS-51有5个中断源，它们分别是外部中断0、定时器0、外部中断1、定时器1和串行口。它们各自的中断服务程序入口地址见下表。
6、当使用一个定时器时，如何通过软硬件结合的方法来实现较长时间的定时 答：首先用定时器定时一个时间，然后在数据存储器中设置一个计数器，通过计数器对定时器的溢出次数的累计即可实现较长时间的定时。 7、试述模拟量输入通道的结构形式及其使用场合。 答：模拟量输入通道有单通道和多通道之分。多通道的结构通常又可以分为两种：（1）每个通道有独自的放大器、S/H和A/D，这种形式通常用于高速数据采集系统。（2）多路通道共享放大器、S/H和A/D，这种形式通常用于对速度要求不高的数据采集系统。 8、说明模拟多路开关MUX在数据采集系统中的作用。 答：在多路共享A/D的输入通道中，需用多路模拟开关轮流切换各通道模拟信号进行 A/D转换，以达到分时测量和控制的目的。 9、说明采样/保持电路在数据采集系统中的作用及其使用方法。 答：采样保持电路用来保持A/D转换器的输入信号不变。该电路有采样和保持两种运行模式，由逻辑控制输入端来选择。在采样模式中，输出随输入变化；在保持模式中，电路的输出保持在保持命令发出时的输入值，直到逻辑控制输入端送入采样命令为止。此时，输出立即跳变到输入值，并开始随输入变化直到下一个保持命令给出为止。 10、A/D转换器有哪些类型请比较它们各自的特点，并各举一例。 答：A/D转换器有（1）比较型，其特点是速度较快、抗干扰差、价格较高。如 ADC0809。（2）积分型（包括双积分式和电压频率转换式），其特点是速度慢、抗干扰强、价格较低。如双积分式的MC14433，电压频率转换式的VFC-32。 11、试述A/D转换器的主要参数、输入/输出方式和控制信号。
光电仪器设计技术基础 一、课程基本情况 号30130313开课单位精仪系课程w称 中文至称光电仪器设计技术基础 类文至称Design for Optical Instruments 牧学目的写 A 重点讲授光学界面、F-P扫描干涉仪、光在各项异性晶体中传播、电光-、声光、磁光效应及其应用、偏振控制、介质波导、波导色散、光纤模式等知识，着重基础，强调理论与实践相结合，介绍学科前沿知识。 贝贵人杨昌喜 口文化素质课□公共基础课□学科基础课 口专业基础i果/专业i果□其它 牧学方式/讲授为主□实验/实建为主□专题讨论为主 口案例数学为主□自学为主□其它 /中文□ 中文+英文（英文授课＞50%） □英文□其他夕卜语 学分学时 学分 3 总学时48 身械方式及成 定标冶考试 课堂提问讨论10%,作业10%,专题论文/调研报告10%,考试70%o 书 中丈外文 敬材《光电精密仪器设计》 Elements of Photonics 走妥书《精密仪器设计》《现代干涉测量技术》 Optical components systems and measurement techniques 先修妥送、 陕系及专业 无 二、课程内容简介（200 - 400字，双语教学课程须同时提供中英文内容简介） 讲授光在各项异性晶体中的传播，电光效应、声光效应、磁光效应及其应用，特别是讲述电光相位调制器、强度调种器、相位延返器、表面声光偏转器、磁光隔离器、偏振控制器等器件的原理及应用。讲述介质波导、波导色散、光纤模式等梃念。结合基础介绍学科前沿知识。 This course is basically comprised of two parts. Part I is devoted to the topics that apply to light propagation in free space and anisotropic media. Various external field effects, such as electrooptic effect, elastooptic effect, magnetooptic effect and photorefractive effect, will be discussed. We will explain how these effects are applied to such integrated optics devices as switches, modulators, deflectors, tunable filters,
《光电仪器原理与设计》 课程编号： 课程名称：光电仪器原理与设计 学分：3 学时:48 (其中实验学时：0) 先修课程：应用光学，波动光学，公差与误差。 一、目的与任务 本课程是一门专业技术课，适合于近测控技术与仪器，光学工程类各专业。本课程的目的是通过光电仪器原理与设计课程的学习，培养学生光电仪器原理分析、仪器使用和仪器系统设计能力。 本课程的任务是使学生以现有光、机、电、算基础知识为起点，通过常用光电仪器工作原理及设计原则的理论和方法的学习，从普遍规律和具体经验两方面提高对于光电仪器原理和设计的认知和掌握；熟知常用光电仪器的工作原理；掌握光电仪器重要组成部件的结构、功能及参数设计方法；培养学生进行总体设计的能力；为后续课程的学习和工程设计奠定理论基础和工程实践基础。 二、教学内容及学时分配 理论教学部分（48学时） 第一章光电仪器设计概论（2学时） （1）光电仪器的发展与特点 （2）光电仪器的分类及组成 （3）总体设计的基本观点及设计步骤 第二章仪器精度分析与设计（6学时） （1）仪器精度定义及误差来源 （2）误差分析与计算方法 （3）仪器误差的合成 （4）仪器精度的分配 （5）提高精度的基本设计原则 （6）仪器误差补偿 第三章现代仪器设计方法（4学时） （1）设计方法学
（2）人机工程学 （3）优化设计方法 （4）有限元分析 （5）可靠性设计 第四章标准量与标准器（6学时） （1）计量标准概述 （2）标尺与度盘 （3）计量光栅 （4）光学编码度盘 第五章光源与照明（6学时） （1）常用光源 （2）目标信号类型 （3）点光源 （4）线光源 （5）面光源 第六章光学零件的选择与调整（6学时）（1）几何光学元件 （2）物理光学元件 （3）新型光学元件 （4）光学元件的误差分配、装配校正第七章光电探测与器件（6学时） （1）光电探测器性能参数 （2）光电探测器工作原理与分类 （3）光电探测器应用实例 第八章运动与定位（6学时） （1）结构设计基本原则 （2）微位移机构 （3）光学与光电瞄准法 （4）轴向对准法 第九章典型仪器原理与分析（6学时）
课程设计说明书 课程设计名称：数字电子技术基础课程设计题目： 学院名称： 专业：班级： 学号：姓名： 评分：教师： 20 年月
数字电路 课程设计任务书 13 － 14 学年 第 1学期 第 2 周－ 3 周 注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。 2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。题目 光电计数器的设计 内容及要求 〖基本要求〗利用发光二极管和光敏三极管作为光电计数器的传感器进行计数，用数码管显示计数值，当数码管显示值与设定值相同时报警，此外计数器停止计数，手动清除报警后可重新工作。 〖提高要求〗l)发光器件和光接收器之间的距离大于lM(提示：若距离较远可增大发光二极管的电流，这种情况下只能采用脉冲供电方法，此时有物体和无物体其输出频率会产生变化 2)有抗干扰技术，防止背景光和瓶子抖动产生计数误差 3每计数100，用灯闪烁2S 指示一下 进度安排 1. 仿真、画PCB 线路板图、领元器件：2天 2. 制作、焊接：2天3．调试：3天 3. 验收：1天 4. 提交报告：13-14学年第一学期3～7周 学生姓名： 指导时间：第2～3周 指导地点： 任务下达 13年 9 月 7 日 任务完成 年 月 日 考核方式 1.评阅 □√ 2.答辩 □√ 3.实际操作□√ 4.其它□ 指导教师 系（部）主任
摘要 光电计数器的设计可对物件计数，计数物件速度可慢、可快，它在生产流水线包装数量控制等领域广泛应用，既节省劳动力又高效地完成任务。 设计采用模数结合电路。电路主要分为信号采集电路、两位十进制计数电路、数码显示电路、报警电路四个模块，分别实现对通过光电门的物体感应，计数，显示，报警。当计数达到预设数目后，停止计数并报警，可手动清除报警。 关键词：计数感应报警
西安工业大学北方信息工程学院课程设计（论文） 题目：钢板厚度测试仪 系别： 专业： 班级： 学号： 姓名： 2012年11月12号
目录 第1章引言 (1) 1.1 研究的背景和意义 (1) 1.2 国内外研究状况 (1) 第2章测量原理和方法论证 (2) 2.1 检测系统的测量原理 (2) 2.2 方案的可行性分析 (3) 2.3 本章小结 (4) 第3章系统设计 (4) 3.1 光学系统设计 (4) 3.2机械结构设计 (5) 3.3 电路系统设计 (6) 3.4 计算机软硬件系统设计 (15) 第4章精度分析 (18) 4.1 电路对测量精度的影响 (18) 4.2 误差分析 (18) 第5章总结 (19) 参考文献 (20)
第一章引言 §1.1.1研究背景和意义 测量是人类生产、社会生活中不可或缺的活动:工作计时、购物称重、量体裁衣……都是测量活动，是分别对时间、质量、长度等物理量的测量。几何量测量则主要是对各种零件的几何形状、几何尺寸的测量，它在整个测量系统中占有重要地位，在现代化的工业企业中按照专业化协作原则组织生产的，各零部件在专业分厂成批制造后集中到一厂进行装配，因而只有通过精确的测量、制造才能保证零部件的互换性和装配的可靠性，从而保证整机产品的质量和使用性能。由此可见测量技术在现代的工业企业中的重要作用。传统的测量方法开始于接触式测量，这种测量方法检测效率低，劳动强度大，而且会使测量仪器的检测头发生磨损，从而造成仪器的测量精度下降。那么，这就需要有一种新的方法来代替接触式测量. 随着科技大发展和生产力的要求，非接触式的测量方法出现了。第一台成功的非接触式自动测厚仪应用了X射线吸收技术。从此，非接触式测量方法开始了迅猛发展，其强大的功能和优点无法使传统的接触式测量望其项背，也为人类社会的发展，工业文明的进步做出了巨大的贡献。 激光测厚仪是近年来开发出的高科技实用型设备, 是用于热轧生产线上时在线式连续测量成材厚度的非接触式测量设备。它有效地改善了工作环境, 具有测量准确、精度高、实用性好、安全可靠、无辐射、非接触式测量等人工测量及其它测量方法无法比拟的优点, 并为轧制钢材厚度控制提供了准确的信息, 从而提高了生产效率和产品质量, 降低了劳动强度度。激光测厚仪使用两年多以来, 具不完全统计, 因板厚误差造成的废品率下降了50%以上, 创经济效益上亿元, 广泛地受到人们的肯定与赞赏。我们有理由相信，在未来的发展过程中，激光测厚仪作为非接触测量领域的一个重要分支将更能发挥其作用。 §1.1.2测量分类 几何量测量中，长度（包括厚度）是基本的、主要的测量参数，其测量的技术水平随人类文明发展而不断地创新、拓宽。从线刻尺到千分尺等机械测长仪， 说明了长度测量技术的不断发展。进入20世纪后，加工精度的提高又要求有 较高的测量技术，因此出现了光、电、气等各种测量手段。在较丰富的测量方法中，分类方法也较多，特别是对不同的被测对象，采用的方法也不一样，大致可 分为： 按自动化方式来分:自动测量、非自动测量，非自动测量是手动测量的方法，是在测量操作者的直接操作下完成整个厚度测量过程;而自动测量是指按测量者 是指按测量者所规定的程序自动进行并完成厚度测量过程的方法。很明显，自动