光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟范文

時(shí)間:2024-04-11 11:24:41

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光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟

篇1

大學(xué)生職業(yè)能力的作用社會(huì)發(fā)展而日新月異,勞動(dòng)者的素質(zhì)及能力也必將隨之提高。教高[2006]16文件進(jìn)一步明確培養(yǎng)“高素質(zhì)技能型專門人才”的目標(biāo)。高素質(zhì)技能型專門人才不僅是能夠?qū)⑺鶎W(xué)專業(yè)知識(shí)、技能應(yīng)用于所從事崗位的專門人才,更應(yīng)是職業(yè)能力和素質(zhì)都高的專門人才。因此職業(yè)能力是人們從事某種職業(yè)的多種能力的綜合,是勝任某種職業(yè)崗位的必要條件。而LightTools專業(yè)光學(xué)軟件的教學(xué)既是光電信息專業(yè)的教學(xué)特色,也是培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)能力的有效途徑之一。LightTools是一個(gè)全新的具有光學(xué)精度的交互式三維實(shí)體建模軟件體系,提供最現(xiàn)代化的手段直接描述光學(xué)系統(tǒng)中的光源、透鏡、反射鏡、分束器、衍射光學(xué)元件、棱鏡、掃描轉(zhuǎn)鼓、機(jī)械結(jié)構(gòu)以及光路設(shè)置。由于LightTools把光學(xué)和機(jī)械元件集合在統(tǒng)一的體系下處理,并配有“放置”光源、發(fā)射光線的非順序面光線追跡的強(qiáng)大功能,使它在系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)、復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃、光機(jī)一體設(shè)計(jì)、雜光分析、照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析、單位各部門間學(xué)術(shù)交流和數(shù)據(jù)交換、課題論證或產(chǎn)品推廣等各環(huán)節(jié)中均可發(fā)揮重要的作用,已是人們進(jìn)行產(chǎn)品光學(xué)性能分析的必備工具之一。

2.使用LightTools專業(yè)軟件進(jìn)行案例教學(xué)方法的嘗試

光電信息科學(xué)與工程專業(yè)大學(xué)生職業(yè)能力的全面培養(yǎng)與訓(xùn)練,涉及該專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的定位、專業(yè)課程設(shè)置、教學(xué)方法的選擇等諸方面因素。然而,在軟件教學(xué)中,通常是以介紹軟件各種命令和操作步驟為主要課堂內(nèi)容,一方面,易使學(xué)生因?yàn)榭菰锏拿疃W(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動(dòng)性。另一方面,也容易最后使學(xué)生學(xué)會(huì)了理論知識(shí),但無(wú)法應(yīng)用于實(shí)踐,在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)造性思維方面也有不足。因此,在多年的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件教學(xué)過(guò)程中,我們根據(jù)光電信息類工作崗位所需的職業(yè)能力要求,以服務(wù)為宗旨,就業(yè)為導(dǎo)向,以“必需、夠用”為度,本著學(xué)以致用的原則,選取教學(xué)內(nèi)容,發(fā)現(xiàn)采用案例教學(xué)法能夠很好地解決了上述問(wèn)題。在LightTools軟件教學(xué)中,其教學(xué)計(jì)劃分主要為兩部分,第一部分是非成像光學(xué)理論知識(shí)的介紹,要求學(xué)生掌握非成像光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路、注意事項(xiàng),評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等,以使學(xué)生在后續(xù)使用LightTools軟件進(jìn)行光學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)能夠在宏觀上把握設(shè)計(jì)要領(lǐng)。這部分主要占總學(xué)時(shí)的5%。第二部分是案例設(shè)計(jì),占總學(xué)時(shí)的95%。主要從最基本的案例(如導(dǎo)光管、手電筒設(shè)計(jì))開(kāi)始,逐漸過(guò)渡到較復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(如液晶顯示器背光源系統(tǒng)、車燈系統(tǒng)、投影儀系統(tǒng)設(shè)計(jì)等)。由簡(jiǎn)到難,由淺入深的教學(xué)思路,能夠使學(xué)生接受知識(shí)比較容易,同時(shí)學(xué)習(xí)情緒高漲,能夠極大的調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。另外案例的選擇在LightTools教學(xué)中也是至關(guān)重要的。我們選取的案例通常是光學(xué)設(shè)計(jì)公司的培訓(xùn)案例,以及他們公司簡(jiǎn)單的一些設(shè)計(jì)實(shí)例。

3.結(jié)束語(yǔ)

篇2

關(guān)鍵詞:激光粒度儀;粒度

1 引 言

激光粒度分析方法是近年來(lái)發(fā)展較快的一種測(cè)試粒度分布的方法,其主要特點(diǎn)是:測(cè)量的粒徑范圍廣,可進(jìn)行從納米到微米量級(jí)范圍的粒度分布測(cè)試,適用范圍廣泛, 不僅能測(cè)量固體顆粒, 還能測(cè)量液體中的粒子, 重現(xiàn)性好。與傳統(tǒng)方法相比, 激光粒度分析儀能給出更加準(zhǔn)確可靠的測(cè)量結(jié)果,測(cè)量時(shí)間快,整個(gè)測(cè)量過(guò)程只需 lmin即可完成。激光粒度分析儀已實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)檢測(cè)和實(shí)時(shí)顯示, 可以讓用戶在整個(gè)測(cè)量過(guò)程中觀察并監(jiān)視樣品。

2 激光粒度儀簡(jiǎn)介

2.1儀器主要技術(shù)參數(shù)

本文主要介紹的是MasterSizer2000(MS2000)激光粒度儀。該儀器的粒度測(cè)量范圍為0.02~2000μm,掃描速度為1000次/s,對(duì)于亞微米區(qū)測(cè)量性能的靈敏度很高。在15s之內(nèi)就可以完成一個(gè)樣品的操作,30s之內(nèi)完成系統(tǒng)對(duì)光、背景扣除、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理到報(bào)告生成。

采用標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程(SOP),使每種樣品的測(cè)量步驟標(biāo)準(zhǔn)化,避免了不同時(shí)間、不同操作員、不同實(shí)驗(yàn)室間參數(shù)設(shè)定的不統(tǒng)一,同時(shí)也使日常測(cè)量更簡(jiǎn)便。

該設(shè)備擁有干濕法兩種進(jìn)樣平臺(tái)以滿足不同應(yīng)用需求,并且具備功率連續(xù)可調(diào)的超聲和攪拌分散功能,以滿足對(duì)于粉料、液體懸浮液、乳濁液等不同樣品測(cè)定的要求。

2.2儀器主要特點(diǎn)

MS2000激光粒度儀擁有穩(wěn)定的激光光源。采用He-Ne氣體激光器作為光源,所發(fā)射的激光波長(zhǎng)為633nm,該光源具有極高的穩(wěn)定性和良好的抗震性。由于散射光強(qiáng)與光波的四次方的倒數(shù)成正比,所以顆粒對(duì)633nm波長(zhǎng)的散射光能量是普通固體激光器的2倍,提高了小粒子信號(hào)的散射強(qiáng)度。

模塊化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)使得濕法和干法測(cè)量模式之間可快速地互換,用于濕法和干法分析的樣品分散器可用于所有的樣品類型,每個(gè)分散器均采用自動(dòng)軟件配置,確保操作簡(jiǎn)便易行。全自動(dòng)進(jìn)樣器,可進(jìn)行無(wú)人操作。軟件功能包括結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)、報(bào)告設(shè)計(jì)器、標(biāo)準(zhǔn)操作程序向?qū)?、客戶參?shù)計(jì)算、靈活地?cái)?shù)據(jù)輸出、光學(xué)參數(shù)、數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)、安全訪問(wèn)系統(tǒng),操作更加人性化。

2.3儀器基本工作原理

MS2000激光粒度儀是應(yīng)用小角度激光散射技術(shù)研發(fā)出來(lái)的激光衍射粒度分析儀。它的工作原理是完全基于米氏光散射理論,建立由激光光源、粒子通路和檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成的激光粒度儀光學(xué)系統(tǒng)。首先由He-Ne激光器發(fā)射出一定波長(zhǎng)的激光,該光束經(jīng)過(guò)濾鏡后成為單一的平行光。然后該光束照射到樣品顆粒表面后發(fā)生散射現(xiàn)象,其散射光的角度與顆粒的直徑成反比關(guān)系,而散射光強(qiáng)隨角度的增加呈對(duì)數(shù)規(guī)律衰減。散射光經(jīng)過(guò)反傅立葉透鏡后,成像在排列有多個(gè)檢測(cè)器的焦平面上,散射光的能量分布與顆粒直徑的分布直接相關(guān)。通過(guò)接受和測(cè)量散射光的能量分布就可以得出顆粒的粒度分布特征,其基本工作原理如圖2所示。

3 樣品檢測(cè)

3.1系統(tǒng)準(zhǔn)備

首先根據(jù)測(cè)試需要選擇用干法或濕法進(jìn)樣器。確定好之后,對(duì)整個(gè)儀器系統(tǒng)先進(jìn)行清潔,因?yàn)橹挥袧崈舻南到y(tǒng)測(cè)試出來(lái)的結(jié)果才最真實(shí),任何一點(diǎn)污染都會(huì)影響顆粒度的分布和大小。濕法測(cè)試選用蒸餾水作為分散劑,通過(guò)對(duì)光和測(cè)量背景完成系統(tǒng)的準(zhǔn)備;干法測(cè)試先抽真空,使整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到設(shè)定好的真空壓力值后再繼續(xù)測(cè)試。

3.2測(cè)試樣品

3.2.1濕法測(cè)試

用濕法測(cè)試的樣品,可以是粉體或者漿料、液體。待系統(tǒng)準(zhǔn)備就緒后,按照軟件提示加入樣品,并根據(jù)需要可伴隨超聲攪拌,直到樣品量處于遮光度范圍內(nèi)即可測(cè)試。

3.2.2干法測(cè)試

用干法測(cè)試的樣品只能是粉體,干法測(cè)試與濕法測(cè)試的不同之處就在于干法需要先添加樣品至樣品池,然后進(jìn)行系統(tǒng)抽真空和進(jìn)樣操作并測(cè)量結(jié)果。而濕法需要先對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)光和背景測(cè)量,然后再加入樣品進(jìn)行測(cè)試。

3.3檢測(cè)實(shí)例

以高嶺土原礦為被測(cè)樣品,選擇濕法測(cè)試,得到如圖3所示的結(jié)果。

從測(cè)試結(jié)果中可以方便得到粒度測(cè)試條件及數(shù)據(jù)、累積分布曲線、D(0.1)、D(0.5)、D(0.9)等,見(jiàn)圖4和圖5。

4 結(jié)束語(yǔ)

MS2000激光粒度分析儀已在很多領(lǐng)域得到應(yīng)用,特別是在陶瓷材料顆粒度的檢測(cè)分析中。因?yàn)榱6仁翘沾刹牧弦粋€(gè)非常重要的表征參數(shù),粒徑及其分布對(duì)陶瓷材料的成形、坯體的致密度、燒成溫度等有著極為重要的影響,所以激光粒度儀的應(yīng)用為減少陶瓷產(chǎn)品的缺陷提供了可靠的科學(xué)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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[2] 張福根.論現(xiàn)代激光粒度儀采用全米氏理論的必要性[J].中國(guó)

粉體技術(shù),1996,2(1).

篇3

傳統(tǒng)的專業(yè)課程教學(xué)前后課程之間往往缺乏有機(jī)聯(lián)系和有效的交叉。這樣的結(jié)果是學(xué)生對(duì)理論課程缺少興趣,而當(dāng)學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)類課程需要用到這些理論知識(shí)時(shí),學(xué)生又感覺(jué)迷茫,無(wú)法將以前的課程聯(lián)系起來(lái),在一定程度上也導(dǎo)致課程學(xué)習(xí)質(zhì)量的下降。因此,學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和效率較低。為此,本專業(yè)教師有意識(shí)地將先修的理論課程中加入部分軟件實(shí)例,即在理論教學(xué)過(guò)程中引入一些專業(yè)軟件分析得到的結(jié)果。一方面可以使課程教學(xué)更為直觀、形象,教學(xué)內(nèi)容更多樣,豐富了教學(xué)素材,有利于學(xué)生理解課程內(nèi)容;另一方面,無(wú)形中也激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)軟件的興趣。而在軟件設(shè)計(jì)課程教學(xué)中,結(jié)合實(shí)例,運(yùn)用專業(yè)知識(shí)來(lái)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題,使得學(xué)生能夠?qū)I(yè)知識(shí)和軟件運(yùn)用聯(lián)系起來(lái),加深了學(xué)生對(duì)選修課程和知識(shí)的認(rèn)識(shí),也促進(jìn)了他們對(duì)軟件的認(rèn)識(shí)。同時(shí),在設(shè)計(jì)類課程教學(xué)結(jié)束后,增加了后續(xù)課程,即專門的課程設(shè)計(jì)。在課程設(shè)計(jì)中,要求學(xué)生完成指導(dǎo)教師提供的設(shè)計(jì)任務(wù),在教師指導(dǎo)下,獨(dú)立完成設(shè)計(jì)工作,通過(guò)課程設(shè)計(jì),使學(xué)生能夠真正全面地應(yīng)用專業(yè)軟件的設(shè)計(jì)和分析功能,并將專業(yè)知識(shí)融合到具體的設(shè)計(jì)和分析中。既使學(xué)生能夠獲得全面的鍛煉,也鞏固了選修的專業(yè)知識(shí)。在最后一學(xué)期,除了常規(guī)的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)外,教師們通過(guò)前期與企業(yè)的溝通與聯(lián)絡(luò),積極為學(xué)生落實(shí)有關(guān)實(shí)習(xí)企業(yè)。學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間可以到企業(yè)實(shí)習(xí),并直接參與具體產(chǎn)品的設(shè)計(jì)任務(wù),通過(guò)與企業(yè)導(dǎo)師和本專業(yè)指導(dǎo)教師的聯(lián)合指導(dǎo),完成從機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與性能分析、優(yōu)化,到產(chǎn)品樣品制作一個(gè)系列的設(shè)計(jì)與制作過(guò)程。實(shí)踐表明,這個(gè)過(guò)程大大增強(qiáng)了學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)和專業(yè)軟件的能力,也增強(qiáng)了學(xué)生走向社會(huì)的自信心。經(jīng)過(guò)這個(gè)環(huán)節(jié)鍛煉的學(xué)生畢業(yè)后都能夠很快融入企業(yè),并在企業(yè)科研一線發(fā)揮積極作用。

二、課程教學(xué)內(nèi)容改革

課程教學(xué)方面,傳統(tǒng)軟件教學(xué)方法是首先介紹菜單、工具欄、命令等操作內(nèi)容,再介紹詳細(xì)的軟件原理、操作步驟等。教學(xué)中發(fā)現(xiàn),這種介紹方式內(nèi)容單一、枯燥,教學(xué)內(nèi)容前后往往沒(méi)有直接的聯(lián)系,事實(shí)上,軟件也普遍存在不少不常用的命令。這樣,一方面學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容不感興趣,另一方面教師教學(xué)也缺少激情。同時(shí),由于軟件教學(xué)的特點(diǎn),一般是以多媒體教學(xué)為主的教學(xué)方式,這種方式由于與實(shí)際的軟件操作有差別,缺少連貫性和直觀性。這些都容易導(dǎo)致學(xué)生思想不集中和對(duì)課程失去興趣。為此,探討逐步減少命令、操作等軟件細(xì)節(jié)方面的單一教學(xué),改為以實(shí)例為目的的目標(biāo)教學(xué)。在課堂上只進(jìn)行少量的基本操作教學(xué),開(kāi)始以實(shí)例為主進(jìn)行教學(xué)。對(duì)于個(gè)別容易自學(xué)的軟件,要求學(xué)生課前自學(xué),而不在課堂上對(duì)軟件基本操作做系統(tǒng)介紹。在課堂上以某一具體研究對(duì)象或任務(wù)為目標(biāo),通過(guò)結(jié)合專業(yè)知識(shí)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析,明確需要設(shè)計(jì)和分析的內(nèi)容,再通過(guò)軟件操作實(shí)例進(jìn)行示范,直接在課堂上通過(guò)軟件進(jìn)行演示。這樣,一方面,學(xué)生在聽(tīng)課過(guò)程中需要調(diào)動(dòng)思維,對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析和設(shè)計(jì),調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性,增加了學(xué)生在課堂上的參與度。由于需要用專業(yè)知識(shí)去分析和設(shè)計(jì),這樣也促進(jìn)學(xué)生對(duì)已有專業(yè)知識(shí)的理解和運(yùn)用;另一方面,由于有具體的分析對(duì)象和目標(biāo),學(xué)生也能夠更容易理解軟件的操作原理和原則。同時(shí),通過(guò)直接的軟件演示教學(xué),學(xué)生也更容易理解有關(guān)操作要求。當(dāng)然,由于要求現(xiàn)場(chǎng)操作,對(duì)任課教師的要求也提高,要求任課教師對(duì)軟件的使用要非常熟悉并能夠靈活運(yùn)用。

三、學(xué)生學(xué)習(xí)方式改革

學(xué)生學(xué)習(xí)方式從最初的被動(dòng)式課堂聽(tīng)課、上機(jī)練習(xí),逐漸改變?yōu)橐灾鲃?dòng)性的課堂學(xué)習(xí)討論,課后自主設(shè)計(jì)與分析,以及綜合性設(shè)計(jì)為主的主動(dòng)式學(xué)習(xí)。值得注意的是,這種主動(dòng)式學(xué)習(xí)的前提是需要充分地調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)的重要性和意義有足夠的認(rèn)識(shí)。近幾年來(lái),由于在就業(yè)方面已經(jīng)形成一定的良性循環(huán),低年級(jí)學(xué)生也較早地意識(shí)到有關(guān)專業(yè)軟件學(xué)習(xí)的重要性和優(yōu)勢(shì)。總體上,學(xué)生對(duì)這類課程的興趣在逐年增加。

四、考核方式改革

課程考核方式不僅是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)本課程情況的一種重要評(píng)價(jià)方式,客觀上也是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的一項(xiàng)重要因素。目前,比較常用的考核方式包括筆試、上機(jī)考試和大作業(yè)。幾種方法更有利弊,下面針對(duì)專業(yè)軟件課程考試對(duì)這幾種方法的優(yōu)劣進(jìn)行分析。采用筆試的方式進(jìn)行考核,是最傳統(tǒng)也最簡(jiǎn)單的考核形式。但實(shí)踐表明,這種側(cè)重軟件操作和實(shí)踐的課程,以筆試的方式更多的只是測(cè)試學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度,而無(wú)法有效了解學(xué)生對(duì)軟件使用的熟練程度以及專業(yè)知識(shí)綜合運(yùn)用與分析的能力。顯然,相比較而言,采用上機(jī)考試是更為合理的方式。比較常見(jiàn)的上機(jī)考試方法是出一些具體的設(shè)計(jì)任務(wù),限定學(xué)生在規(guī)定時(shí)間完成整個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)。但這種方式也存在一些缺點(diǎn),比如,由于針對(duì)具體實(shí)例的設(shè)計(jì)與分析往往需要的時(shí)間長(zhǎng),操作的關(guān)聯(lián)性強(qiáng),很容易出現(xiàn)學(xué)生因?yàn)閭€(gè)別難點(diǎn)未掌握而后續(xù)分析完全錯(cuò)誤的情況。同時(shí),由于在常規(guī)的兩個(gè)小時(shí)左右的考核時(shí)間內(nèi),一般只能完成為數(shù)不多的幾個(gè)任務(wù),考核的結(jié)果存在較大的隨機(jī)性。另一種比較合理的考核方式是采用任務(wù)式的大作業(yè),即布置相關(guān)任務(wù),由學(xué)生在課后規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成,并提交相關(guān)程序和報(bào)告。這種方式更接近于實(shí)際應(yīng)用,還可以使學(xué)生在任務(wù)完成過(guò)程中得到鍛煉,是一種較為可行的方法。當(dāng)然,這種方法也有一定的缺點(diǎn),由于缺少有效的監(jiān)管,部分主動(dòng)性差的學(xué)生,容易出現(xiàn)偷懶和抄襲現(xiàn)象。綜合可見(jiàn),上機(jī)和大作業(yè)相結(jié)合的方法是較合理的考核方式。

五、總結(jié)