《激光测量技术》课程教学大纲.docx

激光测量技术教学大纲一'课程基本信息课程名称激光测量技术Laser Measurement Technology课程编码SCC621821020开课院部理学院课程团队（未设置）学分2.0课内学时32讲授32实验0上机0|实践0课外学时16适用专业光电信息科学与工程授课语言中文先修课程应用光学、物理光学、激光原理与技术课程简介 （限选）本课程为光电信息科学与工程专业本科生的专业公共选修课。在相关专业基础课的基础上，进一步拓展学生的视野，夯实基本理论知 识，培养学生利用所学知识解决实际问题的能力。课程通过对激光测后技术的基本原理和实际应用系统的讲授，使学生了解激光测盘技术的发展历史、现状和趋势，建立光学测H的基 本概念，打好测量数据处理的基咄，掌握激光测试技术的基本原理和方法，熟悉常用光电检测系统，从测量原理、关键技术到国际前沿动 态多个层面学习精密激光测量技术与系统，学习科研创新思维.掌握国际发展现状.并且具备进行激光测试系统分析和设计的能力。内容主要包括基本测量技术和参数、激光干涉测量技术及其应用、激光衍射测量技术及其应用、激光准直及多自由度测量技术及其应 用、激光三维视觉测量技术及其应用、激光扫描测径技术及其应用、激光多普勒测速技术以及激光测距技术及其应用。This course is a professional public elective course for undergraduates majoring in photoelectric information science and engineering. On the basis of relevant professional basic courses, further expand students, horizons, consolidate basic theoretical knowledge, and cultivate students* ability to use the knowledge they have learned to solve practical problems.Through the teaching of the basic principle and practical application system of laser measurement technology, the course enables students to understand the development history, current situation and trend of laser measurement technology, and establish the basic concept of optical measurement, lay a good foundalion for rneasuremenl data processing, master the basic principles and methods of laser testing technology, be familiar with commonly used photoelectric detect ion systems, from measurement principles, key technologies to the international frontier dynamics learn precision laser measurement technology and systems at multiple levels, learn innovative thinking in scientific research, nuister the current situation of internationHl development, and have the abi1ily to analyze and design la5er test systems.The content mainly includes basic measurement technology and parameters, Laser Interferometry technology and its applicat ion. laser diffraction measurement technology and its application, laser collimation and mu 11 i-degree-of-froedom measurement technology and its application, laser three-dimensional vision measurement technology and its application, laser scanning diameter measurement technology and its application, laser Doppler velocity measuremenI technology and laser ranging technology and its application.负责人大纲执笔人审核人二' 课程目标序号代号课程目标OBE毕业要月R指标点任务自选1Ml目标1:能针对激光测量领域复杂工程问题.进行系统性方案设计.对设计方案进行优化的过程中具 有一定的创新意识。是3.33.32M2目标2 ：能够选择与使用恰当的仪器、信息资源和专业模拟软件对激光测量领域复杂工程问题进行分 析、计算与设计是5.25.23M3目标3:能够独立解决激光测量技术问题并且可以与多学科背景下的团队成员有效淘通，共同协作是9.19. 14Ml目标4：能够就激光测量领域的复杂工程问题,以口头汇报、论文、专利等方式，准确表达自己的观 点，回应质疑，理解与业界同行和社会公众交流的差异性是10. 110. 1三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1第1章第一章光学测量 的基础知识本章重点难点：光学测量系统中的常用电路、多相流体渗流特 征、研究方法及应用。Ml/0.5自学大纲21.11.1基本概念、基 本方法、应用领域 及发展趋势基本概念；基本构成；主要应用范的；基本方法；发展趋势。1讲授/31.2L2光学测量系统 中的噪声和常见处 理电路光学测量系统中的噪声；光学测量系统中的常用电路，1讲授/4第2章第二莹激光准直 及多自由度测量激光准直技术、直线度误差、振幅测量法、滚转角测量。/ /52. 12.1激光准直技术直线度误差，振幅测量法；振幅（光强）型激光准直测量系 统；位相测量型激光准直系统。0.5讲授、讨 论/62.22. 2激光准直测量 仪基本结构；发射光学系统；光电目标靶。0.5讲授、讨 论/72.32. 3激光准直测量 仪的应用直线度测量；孔/轴同心度测量；光束漂移分离检测方法。0.5讲授、讨 论/82.42.4多自由度测量概述；干涉测量法；偏摆角和佛仰角度的测量；滚转角测量； 多自由度同时测量。M1,M2,M3, M40.5讲授、讨 论2课后作业9第二章 作业汇 报PPT作业汇报分组汇报PPT作业，师生共同给各组汇报情况投票打分并点评 讨论。2讲授、讨 论/10第3章第三章激光干涉 测工技术与系统本章重点难点：激光稳频技术、激光干涉测星系统的测国误 差。/113. 13.1激光干涉测量 基本原理与系统组成激光干涉测量原理；激光干涉测B系统与典型仪器.0.5讲授、讨 论/123.23. 2激光干涉测量 中的关键技术激光稳频技术；双频激光生成技术；干涉信号相位测量技术； 空气折射率测量技术。0.5讲授、讨 论/133.33. 3激光干涉仪的 典型应用作为独立测量仪器的典型应用；作为嵌入式测量部件的典型应 用。0.5讲授、讨 论/143.43. 4激光干涉测量 系统的测量误差激光干涉仪内在的原理误差；环境因素相关测量误差；安装不 当引入的测量误差；典型系统测量误差综合分析，3, M40.5讲授、讨 论2.5课后作业15第三章 作业汇 报PPT作业汇报分组汇报PPT作业,师生共同给各组汇报情况投票打分并点评 讨论。2讲授、讨 论/16第4章第四至激光全息 测量与散斑测量技 术本章重点难点：数字全息干涉测量、电子散斑干涉测量/174.14.1激光全息干涉测0技术全息干涉测量方法；数字全息干涉测量；激光全息干涉测量技 术的应用。0.5讲授/ /184.24.2激光散斑干涉测星散斑的概念，散斑照相测量原理及应用；散斑干涉测量原理及 应用；电子散斑干涉测量.3, M40.5讲授2.5课后作业19第四章 作业汇 报PPT作业汇报分组汇报PPT作业，师生共同给各组汇报情况投票打分并点评 讨论。2讲授、讨 论/ /20第5章第五堂激光齿射 测量与莫尔条纹技 术本章重点难点：衍射测0、莫尔条纹、基于衍射光栅干涉原理 的位移测量技术，/ /215. 15. 1激光衍射测量 基本原理单缝彷射测0；圆孔衍射测B；光栅衍射测量。0.5讲授、讨 论/225.25. 2莫尔条纹测试 技术莫尔条纹的形成原理；莫尔条纹的基本性质；莫尔条纹测试技 术；单光楣光学系统；双光栅光学系统；三光栅光学系统。0.5讲授、讨 论/235.35.3基于衍射光栅 干涉原理的位移测技术基于傅里叶光学的光栅齿射特性分析；光栅的多普勒频移；单 衍射光栅位移测量技术；双平行光栅干涉式测量技术；两垂直 光栅一一迈克尔逊式光栅干涉测量技术；可增大垂向测量范围 的光栅自准直技术；双频激光光栅干涉测量技术；多自由度测 届技术。0.5讲授、讨 论/ /245.45. 4光栅测量系统的误差分析光栅测量系统的光电转换与电学细分技术；光栅测量系统的主 要误差源。M1,M2,W3, M40.5讲授、讨 论2课后作业25第五章 作业汇 报PPT作业汇报分组汇报PPT作业，师生共同给各组汇报情况投票打分并点评 讨论。2讲授、讨 论/26第6章第六至光学三维 测量技术本章重点难点：激光三角法测量物体三维形状、基于光栅投射 的三维形状测量技术。/276. 16.1物体宏观三维 形状测量技术概述接触式测量；非接触式测量；主动宏观三维形状测量技术微观 表面形貌测量技术。0.2讲授、讨 论/286.26.2激光三角法测 量物体三维形状激光三角法的测量原理；激光线光三维形状测量技术；激光同 步扫描三维形状测量技术。0.2讲授、讨 论/296.36.3基于光栅投射 的三维形状测量技 术光栅投射法测量三维形状的基本原理；相位测量技术。0.5讲授、讨 论/306.46. 4光学三维形状 测量技术的应用光学三维形状测量技术的应用0.2讲授、讨 论/316.56. 5微观表面三维 形貌测量技术的概 述微观表面形貌测量技术的发展；表面形貌二维评定参数；微观 表面三维形貌测量的特点。1讲授、讨 论/326.66.6微观表面三维 形貌的机械式探针 测量技术微观表面三维形貌的机械式探针测量技术0.2讲授、讨 论/336.76.7微观表面三维 形貌的光学式探针 测量技术微观表面三维形貌的光学式探针测量技术3, M10.2讲授、讨 论2.5课后作业34第六章 作业汇 报PPT作业汇报分组汇报1网作业，师生共同给各组汇报情况投票打分并点评 讨论。2讲授、讨 论/35第7章第七堂激光测距 技术与系统本章重点难点：脉冲激光测距原理、相位激光测距原理、激光 调獗、扫妆干涉测距原理、基于飞秒激光叛率根的绝对距离测 量方法。/367.17.1脉冲激光测距脉冲激光测距原理；关键技术分析。1讲授、讨/原理及关键技术论377.27. 2相位激光测距 原理及关键技术相位激光测距原理；多测尺相位激光测距方法；相位激光测距 关键技术。0.5讲授、讨 论/387.37.3多波长（合成 波长）干涉测量多波长干涉测量原理；多波长干涉测量关键技术，0.5讲授、讨 论1/397.47.4激光调频、扫 频干涉测距原理及 关键技术调频干涉测工技术；三光束调频干涉测B技术；半导体正弦调 频连续波测量技术；调戚干涉测量关键技术；波长扫描干涉测 量技术。0.5讲授、讨 论/407.57.5基于飞秒激光 撅率梳的绝对距离 测量方法飞秒激光光源技术；频率梳齿间干涉相位测距法；脉冲飞行时 间与互相关干涉联合测距法；双光学频率桩的飞行时间与互相 关干涉条纹辨析测距法；频率梳光谱分析干涉测距法；飞行时 间法、多波长干涉与光谱分辨干涉法组合测量方法；参考光学 频率桎的多波长干涉测距法。M1,M2,U3, M40.5讲授、讨 论2课后作业41第七章 作业汇 报PPT作业汇报分组汇报PPT作业，师生共同给各组汇报情况投票打分并点评 讨论。2讲授、讨 论/42第8章第八章激光测速 技术与系统本章重点难点：激光多普勒测速、多普勒光学相干层析成像 仪、激光多普勒流量计、激光制导。/438. 18.1激光多普勒测 速激光多普勒测速1讲授、讨 论/448.28. 2远程测速与测 风激光雷达远程测速与测风激光雷达0.5讲授、讨 论/458.38. 3激光多普勒显 微镜激光多普勒显微镜0.5讲授、讨 论/468.48. 4多普勒光学相 干层析成像仪多普勒光学相干层析成像仪0.5讲授、讨 论/478.58. 5激光多普勒流激光多普勒流量计和成像系统，粒子图像测速仪0.5讲授、讨/量计、成像系统和 粒子图像测速仪论488.68.6红外激光制导红外激光制导3, M40.5讲授、讨 论2课后作业49第八章 作业汇 报PPT作业汇报分组汇报PPT作业，师生共同给各组汇报情况投票打分并点评 讨论。2讲授、讨 论/四' 考核方式序号考核环节操作细节总评占比1随堂测试1、利用QQ群.石大云课堂平台等.课中进行基础知识的答题，2、题目主要是基础客观题为主3、成绩按答题正确率折算成百分制。10%2文字作业1、本课程共有6次大作业，检验学生运用理论知识，分析实际案例的能力2、根据运用理论知识熟练程度.实际案例分析能力，翻转课堂实际效果.文字作业报告表达情况进行评分。10%3PPT作业1、本课程共有八次PPT作业，检测学生团队合作综合运用理论知识，资料搜集、分析案例、口头表达和交流的能力2、根据资料搜集能力,PPT内容安排是否切合主题.是否重点突出，是否生动形象的情况.汇报的同学对内容是否能够 熟练掌握，语言是否流畅清晰等方面进行投票评分3、按百分制投票成绩八次求平均为最终成绩40%4期末考试1、采用试卷形式进行测试2、根据回答正确与否进行成绩计算,百分制10%五' 调场细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1Ml文字作业50%50%卜能准确理解理论知识点,方案设计准确.大作业格式规范.内容正确；B-基本能理解理论知识点. 方案设计基本正确，大作业格式较规范，内容基本正确：c-能部分理解理论知识点,方案设计不全或有明 显错误，大作业格式较规范，内容不全或有明显错误；D-大量抄袭或者不能理解理论知识点，未能按时完 成，格式、文字、表述混乱。2Ml期末考试50%见试卷评分标准3M2随堂测试50%利用石大云课堂在线测试功能进行评分4M2期末考试50H见试卷评分标准5M3PPT作业100%A-能够针对专题内容搜集资料.资料搜集全面,PPT模板选择简洁,内容安排切合主题.重点突出，生动 形象，汇报的同学对内容能够熟练学墀，语言流畅清晰；B-基本能够针对专题内容搜集资料，资料搜集较 全面，PPT模板选择简洁，内容安排基本切合主题,重点较为突出，比较生动形象，汇报的同学对内容能 够基本熟练掌握，语言流畅清晰；C-资料搜集略有偏题，内容比较简单单调不够全面.PPT模板选择简 洁，内容安排略有偏题，重点不突出，不够生动形象，汇报的同学对内容不能熟练掌握,语言不够流畅清 晰；卜资料搜集杂乱偏题，内容简单单调，PPT模板选择繁杂，内容安排偏题，重点不突出,不生动形 象，汇报的同学对内容不熟悉6M4PPT作业50%卜能够针对专题内容搜集资料,资料搜集全面. PR模板选择简洁.内容安排切合主题.里点突出，生动 形象,汇报的同学对内容能够熟练掌握，语言流畅清晰；B-基本能够针对专题内容搜集资料，资料搜集较 全面，PPT模板选择简洁，内容安排基本切合主题,重点较为突出，比较生动形象，汇报的同学对内容能 够基本熟练掌握，语言流畅清晰；C-资料搜集略有偏题，内容比蛟简单单调不够全面，PPT模板选择简 洁，内容安排略有偏题，重点不突出，不够生动形象，汇报的同学对内容不能熟练掌握.语言不够流畅清 晰；D资料搜集杂乱偏题.内容简单单调,刊吓模板选择繁杂，内容安排偏题，重点不突出.不生动形 象，汇报的同学对内容不熟悉7M4随堂测试50%利用石大云课堂在线测试功能进行评分评分簿 (A, B,(级说明：,D, E=90-100,80-89, 70-79,60-69, 0-59; (A, B, C, D = 90-100, 75-89,60-74, 0-59; A, B, C=90-100, 75-89,60-74,0-59; M, X=80-100, 0-79六' 教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书 光学测量技术与应用，冯其波，谢芳，清华大学出版社，2008, ISBN:9787302171362.2图书精密激光测量技术与系统.胡鹏程,陆振刚，科学出版社，2015, 1SBN:9787O3O46O111.3图书光学测量技术，仰.波宁、米吕莱、普里耶热夫，国防工业出版社，2016, ISBN:9787118104066.