《光電檢測技術(shù)及系統(tǒng)》教學(xué)大綱

《光電檢測技術(shù)及系統(tǒng)》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：06140771課程性質(zhì)：專業(yè)選修課學(xué)分：3.5學(xué)分學(xué)時：56學(xué)時（理論48學(xué)時，實驗8學(xué)時）先修課程：大學(xué)物理、激光原理與技術(shù)、應(yīng)用光學(xué)、光電子技術(shù)基礎(chǔ)等后續(xù)課程：無適用專業(yè)：光電信息科學(xué)與工程開課單位：電子信息工程學(xué)院一、課程說明《光電檢測技術(shù)及系統(tǒng)》是光電信息科學(xué)與工程專業(yè)的一門專業(yè)選修課程。本課程主要傳授光電檢測檢測技術(shù)的基礎(chǔ)理論及其應(yīng)用，為學(xué)生以后從事光電檢測技術(shù)工作打下必要的基礎(chǔ)。本課程注重基本理論知識的深入學(xué)習(xí)，強調(diào)培養(yǎng)運用基礎(chǔ)理論知識解決生產(chǎn)實際中問題的能力，兼顧新技術(shù)、新工藝及其發(fā)展方向的介紹，培養(yǎng)“厚基礎(chǔ)、寬口徑、高素質(zhì)、強能力”的人才。二、課程目標通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達到如下目標：課程目標1：了解光電檢測技術(shù)的發(fā)展特點及趨勢。理解并掌握各種光電探測器的基本原理、主要特征參數(shù)，具備對常見光電探測器進行伏安特性測量、時間響應(yīng)常數(shù)測量等參數(shù)分析及評價的能力；課程目標2：能夠運用學(xué)習(xí)的光電探測器的一些基本特性參數(shù)，來選擇合適的光電探測器。鼓勵學(xué)生多動手，勤思考，培養(yǎng)他們探索科學(xué)的興趣和勇氣，信息的收集、傳遞及處理的能力；課程目標3：能正確運用所學(xué)的知識分析工程需求，了解光電檢測系統(tǒng)的構(gòu)成和設(shè)計方法，能夠根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境和工程需要選擇合適的傳感器，并能夠設(shè)計或改進檢測系統(tǒng)；理解相關(guān)國家標準、行業(yè)標準、企業(yè)標準、法律法規(guī)以及相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)、行業(yè)政策；設(shè)計的產(chǎn)品符合標準和相關(guān)法規(guī)政策；了解光電檢測前沿技術(shù)，鼓勵學(xué)生為我國光電事業(yè)的發(fā)展貢獻力量。三、課程目標與畢業(yè)要求《光電檢測技術(shù)及系統(tǒng)》課程教學(xué)目標對光電信息科學(xué)與工程專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標點課程目標支撐強度1.工程知識1.2能夠?qū)?shù)理和工程科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)知識用于對光電信息相關(guān)復(fù)雜工程問題建立數(shù)學(xué)模型并進行求解。課程目標1：了解光電檢測技術(shù)的發(fā)展特點及趨勢。理解并掌握各種光電探測器的基本原理、主要特征參數(shù)，具備對常見光電探測器進行伏安特性測量、時間響應(yīng)常數(shù)測量等參數(shù)分析及評價的能力。M2.問題分析2.2能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)基本原理，對光電信息領(lǐng)域復(fù)雜工程問題進行表述。課程目標2：能夠運用學(xué)習(xí)的光電探測器的一些基本特性參數(shù)，來選擇合適的光電探測器。鼓勵學(xué)生多動手，勤思考，培養(yǎng)他們探索科學(xué)的興趣和勇氣，信息的收集、傳遞及處理的能力。M3.設(shè)計/開發(fā)解決方案3.3能夠綜合運用所學(xué)知識，完成整體設(shè)計，并對設(shè)計進行優(yōu)化，并最終實現(xiàn)工程表達，體現(xiàn)創(chuàng)新意識。課程目標3：能正確運用所學(xué)的知識分析工程需求，了解光電檢測系統(tǒng)的構(gòu)成和設(shè)計方法，能夠根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境和工程需要選擇合適的傳感器，并能夠設(shè)計或改進檢測系統(tǒng)；理解相關(guān)國家標準、行業(yè)標準、企業(yè)標準、法律法規(guī)以及相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)、行業(yè)政策；設(shè)計的產(chǎn)品符合標準和相關(guān)法規(guī)政策；了解光電檢測前沿技術(shù)，鼓勵學(xué)生為我國光電事業(yè)的發(fā)展貢獻力量。H注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配1.理論部分理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點難點理論學(xué)時實驗學(xué)時對應(yīng)的課程目標1.緒論教學(xué)要求：使學(xué)生了解光電檢測技術(shù)的目的、意義和主要應(yīng)用范圍，掌握光電檢測系統(tǒng)的組成以及光電檢測技術(shù)的特點和發(fā)展狀況。重點：光電檢測技術(shù)的特點和發(fā)展趨勢。難點：光電檢測系統(tǒng)的組成。21、32.光電檢測技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)要求：使學(xué)生了解輻射度量與光度量的內(nèi)涵；掌握與半導(dǎo)體光電器件有關(guān)的基本概念和理論；了解各種光電器件中存在的噪聲和主要特性參數(shù)。重點：輻射度量與光度量的區(qū)別與聯(lián)系；各種光電器件中存在的噪聲和主要特性參數(shù)。難點：半導(dǎo)體光電器件中的基本概念和理論。421、33.光電檢測器件教學(xué)要求：使學(xué)生掌握各種光電傳感器的結(jié)構(gòu)、工作原理、特性參數(shù)，了解光電傳感器的使用方法。重點：各種光電傳感器的結(jié)構(gòu)、特性參數(shù)。難點：各種光電傳感器的工作原理。741、24.半導(dǎo)體發(fā)光管與激光器教學(xué)要求：使學(xué)生了解發(fā)光二極管、半導(dǎo)體激光器件及幾種典型激光器重點：發(fā)光二極管、半導(dǎo)體激光器件及幾種典型激光器的結(jié)構(gòu)、特性參數(shù)及應(yīng)用。難點：發(fā)光二極管、半導(dǎo)體激光器件及幾種典型激光器的工作原理。421、25.輻射信號檢測教學(xué)要求：使學(xué)生掌握各種輻射信號檢測的方法。重點：直接探測法和光外差探測法。難點:空間分布光信號的檢測方法。51、36.光電檢測系統(tǒng)典型電路教學(xué)要求：使學(xué)生了解光電檢測系統(tǒng)典型電路的基本概念和應(yīng)用，掌握常用光電器件典型的輸入與輸出電路。重點：光電檢測系統(tǒng)典型電路的基本概念和應(yīng)用。難點:常用光電器件典型的輸入與輸出電路。41、2、37.微弱光信號檢測教學(xué)要求：使學(xué)生了解光學(xué)相關(guān)檢測的基本概念和應(yīng)用，掌握微弱信號檢測的原理和典型電路。重點：鎖相放大器和光子計數(shù)器的工作原理及其應(yīng)用和特點。難點:取樣積分原理和工作方式。41、2、38.外形尺寸檢測教學(xué)要求：使學(xué)生掌握光電技術(shù)進行尺寸測量的基本原理；使學(xué)生了解兩種測量方法：模擬量變換法和模-數(shù)轉(zhuǎn)換法。重點：模擬量變換法和模-數(shù)轉(zhuǎn)換法。難點：模擬量變換法和模-數(shù)轉(zhuǎn)換法。41、2、39.位移量檢測教學(xué)要求：使學(xué)生掌握激光干涉原理、光柵線位移檢測和光柵角位移檢測，了解軸向位移測量和激光測距方法。重點：激光干涉位移檢測。難點:光柵線位移檢測和光柵角位移檢測。61、2、310.光電外觀檢測教學(xué)要求：使學(xué)生了解用光反射法、光透射法和光衍射法進行外觀檢測的基本原理；使學(xué)生掌握光電變換器的結(jié)構(gòu)和基本原理及光電信號的檢取方法。重點：幾種外觀檢測的基本原理；光電變換器的結(jié)構(gòu)和基本原理。難點:光電變換器的結(jié)構(gòu)和基本原理及光電信號的檢取方法。41、2、311.光纖傳感測量教學(xué)要求：使學(xué)生掌握光纖傳光原理，光纖的分類和基本特性，光纖傳感器原理及應(yīng)用，了解光纖傳感器的應(yīng)用。重點：光纖傳光原理，光纖的分類和基本特性。難點:光纖傳感器原理及應(yīng)用。41、2、3合計4882.實驗部分實驗部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表3。表3實驗項目、實驗內(nèi)容與學(xué)時實驗項目實驗內(nèi)容和要求實驗學(xué)時對應(yīng)的課程目標實驗1：光敏電阻特性實驗實驗內(nèi)容：光敏電阻元器件仿真及其特性研究。實驗要求：熟悉光敏電阻基本結(jié)構(gòu)，掌握光敏電阻的工作原理，分析光敏電阻其阻值隨光強的變化。21、2、3實驗2：光電倍增管特性試驗實驗內(nèi)容：光電倍增管元器件仿真及其特性研究。實驗要求：熟悉光電倍增管基本結(jié)構(gòu)，掌握光電倍增管的工作原理，分析光電倍增管其電流隨光強的變化。21、2、3實驗3：光電二極管特性實驗實驗內(nèi)容：光電二極管元器件仿真及其特性研究。實驗要求：熟悉光電二極管基本結(jié)構(gòu)，掌握光電二極管的工作原理，分析光電二極管其反向電流隨光強的變化。21、2、3實驗4：氦氖激光器實驗實驗內(nèi)容：氦氖激光器偏振態(tài)驗證及偏振度計算。實驗要求：使用激光器，完成對氦氖激光器的偏振驗證并根據(jù)偏振度計算公式計算偏振度。21、3合計8五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，采用啟發(fā)式、討論式教學(xué)和案例教學(xué)等，促進學(xué)生積極思考，開發(fā)學(xué)生的潛能，培養(yǎng)學(xué)生思考問題、分析問題和解決問題的能力；以“少而精”為原則，精選教學(xué)內(nèi)容，精講多練；安排習(xí)題課，鞏固課堂所學(xué)知識；并提供靈活的自主學(xué)習(xí)平臺。實驗教學(xué)著重講授如何用科學(xué)的手段來完成理論的驗證；如何組織實驗、處理數(shù)據(jù)和分析實驗現(xiàn)象；介紹常用設(shè)備和儀器的原理、構(gòu)造和使用維護方法以及綜合實驗內(nèi)容的思路和方案設(shè)計等。采用教師講授和學(xué)生動手操作的方法；在實驗前學(xué)生應(yīng)復(fù)習(xí)和掌握與本實驗有關(guān)的教學(xué)內(nèi)容、認真閱讀實驗指導(dǎo)書；在實驗中要嚴格遵守實驗紀律，按操作規(guī)程使用儀器；實驗結(jié)束后，按規(guī)定對儀器進行維護保養(yǎng)；每完成一項實驗，要認真完成一份實驗報告。六、課程資源1.推薦教材：徐熙平.光電檢測技術(shù)及應(yīng)用（第2版）.機械工業(yè)出版社.2021.5.2.參考書：（1）胡濤，趙勇，王琦.光電檢測技術(shù).機械工業(yè)出版社.2014.6.（2）劉華鋒.光電檢測技術(shù)及系統(tǒng).浙江大學(xué)出版社.2015.4.（3）王霞.光電檢測技術(shù)與系統(tǒng).電子工業(yè)出版社.2015.3.3.期刊：（1）光學(xué)學(xué)報（ActaOpticaSinica）.中科院上海光機所，中國光學(xué)學(xué)會.（2）中國激光（ChineseJournalofLasers）.中科院上海光機所，中國光學(xué)學(xué)會.（3）光電子·激光.天津理工大學(xué)，中國光學(xué)學(xué)會，國家自然科學(xué)基金委員會信息科學(xué)部.（4）光電工程.中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所，中國光學(xué)學(xué)會.（5）OpticsLetters.美國光學(xué)學(xué)會.（6）OpticsExpress.美國光學(xué)學(xué)會.4.網(wǎng)絡(luò)資源：（1）愛課程.光電檢測技術(shù)-北京交通大學(xué)-中國大學(xué)MOOC，/course/preview/NJTU-1207223803/?tid=1207583201.（2）光電測控系統(tǒng)專項實驗_北京理工大學(xué)_中國大學(xué)MOOC(慕課)，/course/BIT-1456058164?from=searchPage.七、課程考核對課程目標的支撐課程成績由過程性考核成績和期末考核成績兩部分構(gòu)成，具體考核/評價細則及對課程目標的支撐關(guān)系見表4。表4課程考核對課程目標的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價細則課程目標123過程性考核課堂表現(xiàn)16（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答及學(xué)習(xí)通參與討論問題情況進行考核，滿分100分。（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√√754作業(yè)12（1）主要考核學(xué)生對各章節(jié)知識點的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭?5實驗12（1）根據(jù)每個實驗的實驗操作完成情況和實驗報告質(zhì)量單獨評分，滿分100分；（2）每次實驗單獨評分，取各次實驗成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以實驗成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭?5期末考核60（1）大作業(yè)總成績100分，以大作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。（2）大作業(yè)形式為課程論文、讀書報告、外文文獻翻譯或期末測試等?！獭獭?51510合計：100分493219

八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、作業(yè)、實驗、大作業(yè)等方式對學(xué)生進行考核評價。考核基本要求：考核總成績由大作業(yè)成績和過程性考核成績組成。其中：大作業(yè)成績?yōu)?00分（權(quán)重60%），形式為課程論文、讀書報告、外文文獻翻譯或期末測試等；課堂表現(xiàn)、作業(yè)、實驗等過程性考核成績?yōu)?00分（權(quán)重40%）。2.過程性考核成績的標準過程性考核方式重點考核內(nèi)容、評價標準、所占比重見表5。表5過程性考核方式評價標準考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂表現(xiàn)40筆記完整，積極參與教學(xué)活動，踴躍回答問題，準確率大于90%。筆記完整，認真參與教學(xué)活動，回答問題準確率大于80%。筆記不完整，偶爾參與教學(xué)活動，回答問題準確率大于70%。上課不認真，上課不記筆記，偶爾參與教學(xué)活動。上課不認真，上課不記筆記，不參與教學(xué)活動。作業(yè)30作業(yè)完整，思路清晰，平均準確率大于等于90%，字跡工整。作業(yè)完整，平均準確率大于等于80%，字跡工整。作