仪器科学与技术 080400 （一级学科：仪器科学与技术）

仪器科学与技术
080400
（一级学科：仪器科学与技术）
仪器科学与技术学科下设测试计量技术及仪器和精密仪器及机械两个二级学科，本学科是1983年获博士学位授予权的光学仪器学科的主要部分，本学科1986年获得硕士学位授予权，2000年获得博士学位授予权，2003年设有博士后流动站，是我校“211工程”和“985工程”的重点建设学科点之一。该学科基础研究与应用基础研究并重，注重军民两用技术的结合，已发展成为一门涉及测试计量技术及仪器、精密仪器及机械、光学工程、机械电子工程、检测技术及自动化装置、计算机应用等多学科交叉的新型综合学科。本学科主要研究方向有：
1.光机电一体化技术研究：主要从事仪器工程设计方法，仪器精度、优化及可靠性设计，智能仪器与虚拟仪器，虚拟设计与虚拟现实等方面的研究工作。
2.近代光学与光电检测技术及仪器研究：主要从事干涉与偏振测量，光学非球面检测，激光多普勒及光散射测量，紫外测量，三维检测等方面的研究工作。
3.微小型光机电系统技术：主要从事微机电系统的设计、制造与检测，微小型机器人及其有效载荷技术，微小型运动及传感仿生技术等方面的研究工作。
4.微纳米测试与测控技术：主要从事微观形貌测量、纳米测量、纳米计量学等方面的研究工作。
5.精密测试与计量：主要从事几何量测试与仪器，远程、在线及智能化测试，计量专家系统与计算机精度仿真，误差理论与数据处理等方面的研究工作。
6.光电信息传感与处理技术：主要从事光学遥感技术，图像采集与处理技术，光学信息处理新方法与新技术等方面的研究工作。
7.瞬态、动态测试技术：主要从事动态与瞬态参数测试与标定技术，动态信号采集与信号分析、处理技术等方面的研究工作。
8.传感器技术及实验仿真：主要从事传感器技术及其应用，传感器特性测试，多传感器监控系统，近感探测技术等方面的研究工作。
一、培养目标
热爱祖国，有社会主义觉悟和较高道德修养，掌握坚实的仪器科学与技术和所属相关专业的基础理论和系统的专门知识，具有在本学科从事科学研究和独立担负专门技术工作的能力，能够胜任在本学科及相关领域的科研、教学、开发和管理等方面工作。
二、课程设置
类别
课程编码
课程名称
学时
学分
学期
考核方式
备注
学位课
21-000001-001-09
科学技术哲学
54
2
1、2
考试
全部必选
21-000001-00*-09
科学社会主义理论与实践
36
1
1、2
考试
21-000002-00*-13
第一外国语(外语Ⅰ)
54+54
2
1、2
考试
21-000003-001-07
数值分析
36
2
1
考试
任选四门
21-080202-006-02
现代控制理论
54
3
1
考试
21-080300-001-01
高等光学
54
3
2
考试
21-080300-002-01
高等光电技术实验
54
3
1
考试
21-080400-001-01
光电仪器现代设计
36
2
2
考试
21-080400-002-01
现代光电测试技术
54
3
2
考试
21-080400-003-02
现代传感技术
54
3
2
考试
21-080400-004-02
现代测试技术与信号处理
54
3
2
考试
选修课
20-070100-018-07
最优化理论与方法
54
3
1
考试
任选二门
20-080202-011-03
脑信息特征及人性化机械
36
2
1
考试
20-080202-012-03
机电系统设计与控制
36
2
2
考试
20-080400-001-01
光学中的数学方法
36
2
2
考试
20-080400-002-01
误差理论及应用
36
2
1
考试
20-080400-003-01
微型系统及其应用
36
2
1
考试
20-080400-004-01
精密光学制造技术
36
2
1
考试
20-080400-005-02
线性系统理论
36
2
2
考试
20-080400-006-02
计算机数字仿真技术
36
2
2
考试
20-080400-007-03
几何量测试技术与实验
36
2
2
考试
20-080400-008-02
计算机工程测试软件设计
36
2
2
考试
20-080400-009-03
机械工程测试理论及应用
36
2
1
考试
20-080400-010-01
光电传感及显微成像技术
36
2
2
考查
20-080400-011-01
光电系统中的控制技术
36
2
1
考查
20-080400-012-02
机电工程动态测试理论及应用
36
2
2
考查
21-000003-005-07
数理统计
36
2
1
考试
21-080202-007-02
机械电子学
54
3
2
考试
21-080300-007-01
现代光学设计方法
36
2
1
考试
三、必修环节
1．文献综述报告（1学分）：本学科硕士学位研究生的文献阅读要结合课题研究方向和具体的研究领域进行，参考文献应在20篇以上，文献综述报告要反映国际和国内在本领域的研究历史、现状和发展趋势。文献综述报告应不少于4000字。
2．学术活动（1学分）：在学期间至少应参加6次以上学术活动，其中本人进行正规性的学术报告或学位论文阶段性报告1次以上。每次参加学术活动要有500字左右的总结报告，注明参加学术活动的时间、地点、报告人、学术报告题目，简述内容并阐明自己对相关问题的学术观点或看法。
3．专业外语（1学分）：使研究生了解、熟悉外语论文的写作及如何在国际会议上发表论文和进行学术报告。由指导教师负责指导研究生选读和笔译相关专业外文文献，学院组织考试。
四、科学研究与学位论文
1．学位论文选题和开题报告：论文选题应反映当前国内外在本学科领域的发展水平和发展趋势，以应用基础理论研究为主的课题应具有一定的理论意义；以工程应用为主的研究课题应具有技术先进性和工程实用价值，并有实践检验。
2．发表论文：应满足校学位评定委员会的要求。
3．学位论文：硕士学位论文应当表明作者具有从事科学研究工作或独立担负专门技术工作的能力，反映出作者在科学研究或专门技术上的新见解。
五、课程简介
21-080400-001-01
光电仪器现代设计
2(36)
适用专业：
仪器科学与技术，光学工程
先修课程：
光电仪器原理与设计
内容概要：
自适应设计原则；仪器工程设计方法；人机工程设计；有限元分析；可靠性设计与可用性评估；智能化设计；精度设计与补偿等。
参考文献：
1. 臧勇编. 现代机械设计方法．北京：冶金工业出版社，1998
2. 黄纯颖. 工程设计方法．北京：中国科学技术出版社，1989
3. 暴金生等编. 智能仪器设计基础．北京：机械工业出版社，1989
4. 张善钟. 精密仪器精度理论．北京：机械工业出版社，1993
5. 杨平等编. 机械电子工程设计．北京：国防工业出版社，2001
6. 浦昭邦等编. 测控仪器设计．北京：机械工业出版社，2001
21-080400-002-01
现代光电测试技术
3(54)
适用专业：
仪器科学与技术，光学工程
先修课程：
应用光学
内容概要：
近代干涉测量技术及其应用；偏振测量技术；纳米级测量技术；空间坐标跟踪测量；形貌测量技术；形位误差的测量及数据处理。
参考文献：
1. 殷纯永. 现代干涉测量技术. 天津：天津大学出版社
2. Rajpal S. Sirohi, Dekker. Optical components, system, and measurement techniques
3. 杨国光. 近代光学测试技术. 浙江：浙江大学出版社，1997
4. 刘巽亮. 光学视觉传感. 北京：中国科学技术出版社，1998
5. 白春礼. 扫描隧道显微术及其应用．上海：上海科学技术出版社，1992
21-080400-003-02
现代传感技术
3(54)
适用专业：
仪器科学与技术，机械电子工程
先修课程：
电子技术基础，物理学
内容概要：
传感器的最新发展和技术动向；传感器主要静态性能指标计算；热传感器；磁传感器；光传感器；光纤传感器；半导体力敏传感器；数字式传感器等新型传感器的设计方法；传感器性能测试与校准。
参考文献：
1. 李科杰. 新编传感器技术手册. 北京：国防工业出版社，2002
2．李科杰. 现代传感器技术. 北京：电子工业出版社，2004
21-080400-004-02
现代测试技术与信号处理
3(54)
适用专业：
仪器科学与技术，航空宇航工程，兵器发射理论与技术，机械电子工程，机电控制工程
先修课程：
测试技术，电子技术，计算机技术，控制理论基础
内容概要：
信号分析与处理；测试系统特性分析计算；测试系统数学建模方法；测试系统误差分析及补偿原理；动态参数测试原理方法及测试系统设计；标定系统原理及应用；计算机在现代测试技术中的应用软件设计。
参考文献：
1．张训文编. 现代测试技术(讲义)
2．黄俊钦. 测试系统动力学. 北京：国防工业出版社，1996
20-080400-001-01
光学中的数学方法
2(36)
适用专业：
仪器科学与技术，光学工程，检测技术与自动化装置
先修课程：
多元微积分，普通物理
内容概要：
数学建模与数学方法概论；偏振光学问题的矩阵描述与计算；光学成像传递中的数学方法；?函数、线性不变系统与快速傅立叶变换；泽尼克函数与正交多项式；沃尔什函数、哈达曼变换；干涉条纹旋滤波、解包裹算法；测控数据卡尔曼滤波；加权、稳健、逐步回归拟合方法；小波变换与位移测量及图像边缘处理；小样本统计与先验贝叶斯估计；数学方法在精密测量工程中的综合应用举例。
参考文献：
1. B. R .Frieden, Probability. Statistical Optics and Data Testing, 3rd edition. Springer-Verlag, 2001
2. H.H. Barrett & K.J. Myers. Foundations of Image Science. Wiley, 2003
3. E. Kreyszig. Advanced Engineering Mathematics.
4. G. Stephenson, P.M. Radmore. Advanced Mathematical Method for Engineering and Science
20-080400-002-01
误差理论及应用
2(36)
适用专业：
仪器科学与技术，光学工程，检测技术与自动化装置，机械制造及其自动化
先修课程：
概率论与数理统计，矩阵分析，计量学基础
内容概要：
误差概述；常见误差源、误差性质及其分布；误差传播、合成与分配；测量结果评定与测量不确定度；各种测量问题的数据处理；误差修正与测量校准；仪器总体精度分析及误差补偿实验。
参考文献：
沙定国. 误差分析与测量不确定度评定. 北京：中国计量出版社，2003
20-080400-003-01
微型系统及其应用
2(36)
适用专业：
仪器科学与技术，光学工程，物理电子学，机械电子工程
先修课程：
电子技术
内容概要：
微型（光电）传感器技术；微型系统的信号处理；微装配技术；微型系统的信号传输；微型系统的智能化设计；微型系统的测试及评价；微型系统的应用研究。
参考文献：
1．王大衍. 现代仪器仪表技术与设计. 北京：科学出版社，2002
2. 赵负图. 现代传感器集成电路（图像及磁传感器电路）. 北京：人民邮电出版社，2000
3. 胡广书. 数字信号处理-理论、算法与实现. 北京：清华大学出版社，1997
20-080400-004-01
精密光学制造技术
2(36)
适用专业：
仪器科学与技术，光学工程
先修课程：
精密机械基础
内容概要：
传统光学加工工艺介绍；精密切削与金刚石刀具；精密磨削与超精密磨削；精密与超精密加工设备；非球面光学零件的数控加工技术及其他加工技术；超光滑表面加工技术；大型反射镜制造技术；能动光学器件；反射镜轻量化技术；微光学元件的制造技术。
参考文献：
1．袁哲俊，王先逵主编. 精密和超精密加工技术. 北京：机械工业出版社，1999
2．杨力主编. 先进光学制造技术. 北京：科学出版社，2001
3. 辛企明主编. 近代光学制造技术. 北京：国防工业出版社，1997
4. 李林，林家明，王平，黄一帆. 工程光学. 北京：北京理工大学出版社，2003
20-080400-005-02
线性系统理论
2(36)
适用专业：
仪器科学与技术，控制理论与控制工程，机械电子工程，导航、制导与控制
先修课程：
自动控制理论，矩阵分析
内容概要：
线性系统理论基础；稳定性；线性状态变量反馈；渐近观测器和补偿器设计；代数系统与Nerode等阶；多变量系统的状态空间描述和矩阵分式描述；多变量系统状态反馈补偿器。
参考文献：
1．张志方，孙常胜．现行控制系统教程．北京：科学出版社，1995
2．T.Kaileth. Linera Systems. Prentice-Hall Inc, 1980
20-080400-006-02
计算机数字仿真技术
2(36)
适用专业：
仪器科学与技术
先修课程：
计算机原理和应用
内容概要：
机电系统仿真；仿真模型建立；仿真环境构成；一体化仿真技术；仿真的数据驱动及仿真数据库；仿真中的图形技术；建模和仿真软件专述。
参考文献：
1．熊光楞等编著．连续系统仿真与离散时间系统仿真．北京：清华大学出版社，2001
2．钱积新等编著．控制系统的数字仿真及计算机辅助设计．北京：化工工业出版社，2003
3．吴旭光，王新民编著．计算机仿真技术与应用．西安：西北工业大学出版社，1998
20-080400-007-03
几何量测试技术与实验
2(36)
适用专业：
仪器科学与技术，机械电子工程，机械制造及其自动化
先修课程：
几何规范学，电工与电子技术
内容概要：
精密测量的概念、理论、原理、方法和技术；各种测量参数的测量原理和测量方法；误差分析方法和对测量结果的评价方法；圆度仪、表面粗糙度测量仪、自准直仪、轮廓投影仪、三坐标测量机原理及应用；形位误差的测量试验。
参考文献：
1. 花国梁等．精密测试技术．清华大学出版社，1986
2. 刘巽尔等．形位误差检测．北京理工大学出版社，1988
20-080400-008-02
计算机工程测试软件设计
2(36)
适用专业：
仪器科学与技术，机械电子工程，控制理论工程，航空宇航工程，兵器发射理论与技术，系统工程，计算机应用技术，检测技术与自动化，武器系统
先修课程：
微机原理及应用，C语言程序设计，测试技术
内容概要：
计算机硬件接口原理、接口程序、接口电路设计；计算机数据采集系统、控制系统、测控系统设计；工程应用软件设计原理及设计分析；测试应用软件、控制应用软件、智能仪表应用软件、信号分析软件、信号处理软件设计；工程应用软件转换原理及设计方法。
参考文献：
1．张训文编. 计算机工程应用程序设计（讲义）
2．林君编. C语言接口与信号处理技术. 海洋出版社
20-080400-009-03
机械工程测试理论及应用
2(36)
适用专业：
仪器科学与技术，机械电子工程，机械制造及其自动化
先修课程：
控制与测试，电工与电子技术
内容概要：
测试技术的基本概念、基本原则以及精密测量系统的组成；线位移及角位移测量；机械工程测试系统的构建及传感器技术，包括机械方式、电测方式、光学方式、气动方式等；纳米测量技术；机械工程测量仪器及应用；三坐标测量、力测量、速度、加速度及振动测量。
参考文献：
1. 郑叔芳等．机械工程测量学．科学出版社，1999
2. 秦树人．机械工程测试原理与技术．重庆大学出版社，2002
20-080400-010-01
光电传感及显微成像技术
2(36)
适用专业：
仪器科学与技术，光学工程，物理电子学
先修课程：
工程光学，电子技术基础
内容概要：
光电传感及显微技术发展概述; 光电传感器及显微镜的一般特性; 光电传感器；光纤传感器；固体像传感器；超分辨光瞳滤波理论与技术；共焦显微术；超分辨共焦显微术；近场光学显微术；扫描隧道显微术。
参考文献：
1. 顾敏著, 王桂英译．共焦显微术的三维成像原理. 北京：新时代出版社, 2000
2. 张树霖．近场光学显微镜及其应用．北京：科学技术出版社，2000
3. 白春礼．扫描隧道显微术及其应用．上海：上海科学技术出版社，1992
4. 强锡富．传感器．北京：机械工业出版社, 2001
20-080400-011-01
光电系统中的控制技术
2(36)
适用专业：
仪器科学与技术，光学工程，物理电子学
先修课程：
电子技术基础
内容概要：
控制方法介绍；光电系统特性分析；光电系统的数学建模；光电系统控制过程中的信号分析及处理；光电系统闭环控制的分析方法；系统稳定性研究及误差分析；典型闭环控制光电系统分析、设计实例。
参考文献：
1. 高稚允，高岳，张开华．军用光电系统. 北京：北京理工大学出版社，1996
2. 王清正，胡渝．光电探测技术. 北京：电子工业出版社，1994
20-080400-012-02
机电工程动态测试理论及应用
2(36)
适用专业：
仪器科学与技术
先修课程：
电子技术基础，传感与测试技术，工程数学
内容概要：
机电系统动态测试理论概述；信号与系统数学模型体系；可测试性理论；测试确定性理论；测试可靠性理论；动态误差补偿；测试系统组成及工作原理；计算机辅助测试；存储测试和遥测试；冲击和震动测试。
参考文献：
郑叔芳，吴晓琳主编．机械工程测量学．科学出版社，1999