Matlab程序設計 課程設計

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1、 工程光學課程設計指導手冊 （ 光電子技術(shù)科學專業(yè)適用） 理學院 日期：2008年 9月 目 錄 一、工程光學課程設計目的與要求 2 二、工程光學課程設計時間安排 2 三、工程光學課程設計學生守則及管理辦法 2 四、工程光學課程設計報告要求及撰寫規(guī)范 3 五、工程光學課程設計答辯 4 六、工程光學課程設計成績評定辦法 4 附件1：參考題目 5 附件2《工程光學》課程設計大綱 14 一、工程光學課程設計目的與要求 《工程光學》是儀器科學與技術(shù)學科人才培養(yǎng)計

2、劃中的專業(yè)基礎課?！豆こ坦鈱W》這門課分為三個教學模塊進行，第一模塊理論教學、第二模塊計算機軟件設計、第三個模塊實踐教學環(huán)節(jié)。工程光學課程設計是屬于第二模塊的教學環(huán)節(jié)，在學生充分掌握工程光學（幾何光學）的理論和典型光路的基礎上，利用像差理論能夠進行簡單光路的光學參數(shù)計算和設計，并利用Zemax光學設計軟件進行仿真和參數(shù)優(yōu)化，達到理論與實際應用相結(jié)合。而本課程的主要特色是它的設計性。本課程設計正是為這一目的而開設的。它主要解決的問題與主導思想是： （1）結(jié)合實際問題加深學生對工程光學的理解與應用。 （2）培養(yǎng)提高學生分析問題和解決問題的能力。 （3）使學生具備查閱資料、分析設計、上機實踐和書

3、寫文檔的能力。 教學目的與要求： 1.達到能夠靈活運用工程光學課程中所講授內(nèi)容，進行近軸光路的計算，設定初始光學參數(shù)。 2.熟悉Zemax光學設計軟件的基本功能和用法。 3.并能夠用Zemax光學設計軟件進行簡單光路的模擬和優(yōu)化。。 4.使學生初步具備查閱資料、參數(shù)設計、上機實踐和書寫科技報告的能力。 二、工程光學課程設計時間安排 第1～4 天：明確設計內(nèi)容，查閱相關(guān)的參考資料。 第5～7天：根據(jù)設計的要求進行參數(shù)計算、確定初始的光學參數(shù)。 第8～9天：負責課程設計的教師安排機房講解Zemax光學設計軟件的使用方法。 第10~11天：利用Zemax光學設計軟件仿真設計并對

4、參數(shù)進行優(yōu)化，得到比較理想的設計結(jié)果。 第12~13天：撰寫設計報告（包括理論計算和軟件優(yōu)化）。 第14天：答辯。 要求：1人或1-3人為一組，獨立完成1個問題。 三、工程光學課程設計學生守則及管理辦法 1、 學生在課程設計期間應遵守學校作息制度；請假需經(jīng)指導教師同意，并按學校規(guī)定辦理請假手續(xù)，否則以曠課論處，每天早、晚簽到，其它時間由指導教師隨機點名一次。 2、 學生必須隨時接受指導教師的檢查，指導及安排的工作。 3、 課程設計所使用的機器，須經(jīng)指導教師同意后，方可使用。課程設計結(jié)束后，制作成果必須交學院資料室。 4、 學生使用的計算機、電子儀器或其它設備，若因責任事故造成丟

5、失或損壞，應酌情賠償。若設備發(fā)生故障，應及時報告，學生不得擅自修理。 5、 嚴格禁止學生在計算機房或?qū)嶒炇彝嬗螒?，每發(fā)現(xiàn)一次，則課程設計成績降低5分。學生未經(jīng)指導教師同意將私人盤片、器材帶入計算機房或?qū)嶒炇?，將予以沒收。學生也不得將計算機房和實驗室中的任何設備、器材和工具帶回宿舍使用，否則視為盜竊。 6、 學生在實驗室內(nèi)必須嚴肅認真，不得大聲喧嘩，嚴禁吃任何食物，嚴禁吸煙，每日負責衛(wèi)生打掃，并在離開時切斷電源，關(guān)好水龍頭，關(guān)緊門窗。 7、 學生借閱院資料室參考書籍和資料時，必須簽名借閱。 8、 學生在課程設計期間必須每天到所在的實驗室簽到。 管理辦法： 1． 指導教師要在學生開始

6、課程設計的至少前一周召開課程設計動員大會, 向?qū)W生講解課程設計大綱, 部署課程設計選題, 詳細講解每一道題目的要求, 要達到的目標, 課程設計報告的規(guī)范等與課程設計有關(guān)的問題，使學生提前做好準備, 保證課程設計的順利進行。 2． 指導教師要在選題、設計、上機實現(xiàn)等諸環(huán)節(jié)上投入精力，加強指導、討論和答疑的力度。尤其在選題上，要充分考慮學生目前所具有的知識水平、掌握的開發(fā)工具、以及綜合設計能力的現(xiàn)狀，使題目取材合理、大小適中、難易適度，使學生在完成設計工作后，能有所收獲。 3． 參加課程設計的學生要珍惜機會、勤奮工作、勇于創(chuàng)新、勇于探索、勇于實踐，虛心向指導教師請教，向同學學習，獨立完成設計

7、任務。 4． 學生需保質(zhì)、保量、保時間進度地提交規(guī)范的課程設計報告，審查由指導教師全權(quán)負責。 四、工程光學課程設計報告要求及撰寫規(guī)范 課程設計的總結(jié)報告是在完成設計后，學生對歸納技術(shù)文檔、撰寫科學技術(shù)總結(jié)報告能力的訓練。通過撰寫課程設計總結(jié)報告，不僅可以把設計及技術(shù)參考等內(nèi)容進行全面總結(jié)，而且還可以把實踐內(nèi)容提升到理論高度?？偨Y(jié)報告按如下內(nèi)容順序用A4紙進行打?。ㄗ珜懀┎⒀b訂成冊： 1、統(tǒng)一的封面（含課程設計課題名稱、專業(yè)、班級、姓名、學號、指導教師等）。 2、設計任務和技術(shù)要求（由指導教師在選題時提供給學生）。 3、內(nèi)容摘要： [1] 摘要是論文內(nèi)容的簡短陳述，一般不超過4

8、00字。 [2] 關(guān)鍵詞應為反映論文主題內(nèi)容的通用技術(shù)詞匯，一般為4個左右，一定要在摘要中出現(xiàn)。 4、目錄： 目錄要層次清晰，要給出標題及頁次。 5、課程設計總結(jié)報告正文，正文可按章節(jié)來撰寫，應含以下內(nèi)容： [1] 問題重述及分析 [2] 符號設定及必要假設 [3] 模型建立（層層遞進地建立模型、進行計算機實現(xiàn)） [4] 模型優(yōu)缺點分析。 [5] 附錄（程序及圖表） 6、按統(tǒng)一格式列出主要參考文獻： 參考文獻必須是學生在課程設計中真正閱讀過和運用過的，文獻按照在正文中的出現(xiàn)順序排列。各類文獻的書寫格式如下： [1] 圖書類的參考文獻 序號? 作者名·書名·（版次）·出

9、版單位，出版年：引用部分起止頁碼。 [2] 翻譯圖書類的參考文獻 序號? 作者名·書名·譯者·（版次）出版單位，出版年：引用部分起止頁碼。 [3] 期刊類的參考文獻 序號? 作者名·文集名·期刊名·年，卷（期）：引用部分起止頁碼。 7、說明書總篇幅一般不超過15頁。 五、工程光學課程設計答辯 答辯是課程設計中一個重要的教學環(huán)節(jié)，通過答辯可使學生進一步發(fā)現(xiàn)設計中存在的問題，進一步搞清尚未弄懂的、不甚理解的或未曾考慮到的問題，從而取得更大的收獲，圓滿地達到課程設計的目的與要求。 1、答辯資格 按計劃完成課程設計任務，經(jīng)指導教師審查通過并在其設計圖紙、說明書或論文等文件上簽字者，

10、方獲得參加答辯資格。 2、答辯小組組成 課程設計答辯小組由2－3名教師組成，由系負責組織。 3、答辯 課程設計審查通過后，由答辯小組主持答辯。答辯前，答辯小組應詳細審閱學生的課程設計資料，為答辯作好準備，答辯中，學生須報告自己設計的主要內(nèi)容（約5分鐘），并回答答辯小組成員提問的3－4個問題或回答考簽上提出的問題。每個學生答辯時間約15分鐘。 六、工程光學課程設計成績評定辦法 答辯結(jié)束后，答辯小組應舉行會議，根據(jù)學生平日表現(xiàn)，系統(tǒng)設計情況，系統(tǒng)完成情況，報告撰寫情況以及答辯情況，綜合評定學生的最終成績。 課程設計的成績分為：優(yōu)秀、良好、中等、及格，不及格五個等級。不及格的學生須跟下

11、一年級重作。 附件1：參考題目 光電子專業(yè)工程光學課程設計參考題目 題目1、三片照相物鏡設計 設計要求：采用三片庫克（cookie）結(jié)構(gòu)，D/f=1/5，半像面尺寸：18mm 半視場角：20° 設計波長：0.486um、0.587um、0.656um，口徑D：10mm 計算：系統(tǒng)焦距f，，后焦距（BFL） 設計題目1 照相物鏡設計（三片庫克鏡結(jié)構(gòu)）參數(shù) 圖0 課程設計最終設計要求 題目2、雙膠合望遠物鏡設計 設計要求：采用雙膠合（Doublet）結(jié)構(gòu)，D/f=1/11，半像面尺寸：4.8mm

12、 半視場角：0.5° 設計波長：0.486um、0.587um、0.656um，口徑D：50mm 計算：系統(tǒng)焦距f，，后焦距（BFL） 設計題目2望遠物鏡設計（雙膠合鏡結(jié)構(gòu)）參數(shù) 設計題目2望遠物鏡設計（雙膠合鏡結(jié)構(gòu)）光線追跡圖 題目3、半導體激光器準直物鏡設計 設計要求：采用雙膠合（Doublet）結(jié)構(gòu)，D/f=1/3，通光口徑D：5 mm 半視場角：0° 設計波長： 0.656um 計算：系統(tǒng)焦距f，后焦距（BFL） 設計題目3 半導體激光器準直物鏡設計（雙膠合結(jié)構(gòu)）參數(shù) 圖0

13、 課程設計最終設計要求 題目4、CCD電子望遠物鏡設計 設計要求：采用雙膠合（Doublet）結(jié)構(gòu)，D/f=2/9，CCD半像面尺寸：1.8mm ，1/3inch 半視場角：1.8° 設計波長：0.486um、0.587um、0.656um，口徑D：20mm 要求在緒論中查閱CCD的相關(guān)資料（包括型號、尺寸、分類、應用等內(nèi)容） 計算：系統(tǒng)焦距f，后焦距（BFL） 設計題目 4 CCD電子望遠物鏡設計（雙膠合結(jié)構(gòu)）參數(shù) 題目5、平行光管物鏡設計 設計要求：采用雙膠合（Doublet）結(jié)構(gòu)，D

14、/f=1/6，半像面尺寸：5.25mm 半視場角：1° 設計波長：0.486um、0.587um、0.656um，口徑D：50mm 計算：系統(tǒng)焦距f，后焦距（BFL） 設計題目 5 平行光管物鏡設計（雙膠合結(jié)構(gòu)）參數(shù) 題目6、單片照明系統(tǒng)設計 設計要求：采用單片結(jié)構(gòu)，光源距離物鏡物距：17.5mm，通光口徑D：15mm 視場物高：0 ，設計波長：0.486um、0.587um、0.656um，光源光視效能：15lm/W，要求照明50mm遠外的觀察屏，形成直徑為40mm的均勻亮斑，亮斑平均照度E：50lx

15、（請參考應用光學教材例題109頁） 計算：系統(tǒng)焦距f，D/f，后焦距（BFL），光源功率（W） 設計題目 6 單片照明系統(tǒng)設計參數(shù) 題目7、雙膠合放大鏡設計 設計要求：采用雙膠合（Doublet）結(jié)構(gòu)，放大倍率：10倍，通光口徑D：10mm 半視場角：5.5° 設計波長：0.486um、0.587um、0.656um 計算：系統(tǒng)焦距f，D/f，后焦距（BFL），觀察范圍尺寸 設計題目7 雙膠合放大鏡設計（雙膠合結(jié)構(gòu)）參數(shù) 題目8、單片放大鏡設計 設計要求：采用單片（singlet）結(jié)構(gòu)，放大倍率：5倍，通光

16、口徑D：15mm 半視場角：10° 設計波長：0.486um、0.587um、0.656um 計算：系統(tǒng)焦距f，D/f，后焦距（BFL），觀察范圍尺寸 設計題目8 單片放大鏡設計（單片結(jié)構(gòu)）參數(shù) 注1：題目1-8：可根據(jù)每個組的學生人數(shù)，變換不同的設計要求，得到不同的設計結(jié)果。 注2：學生可以自選題目或選擇指導老師擬定的題目。（自選題目需要得到指導教師對題目的難度、工作量確認后方可） 附件2《工程光學》課程設計大綱 適用專業(yè)：光電子技術(shù)科學專業(yè) 時 間：2周----2011~2012學年

17、第1學期第10-11周 實習班級：物理與材料工程學院光電子技術(shù)科學專業(yè)2008級1，2班 一、課程性質(zhì) 《工程光學》是儀器科學與技術(shù)學科人才培養(yǎng)計劃中的專業(yè)基礎課?！豆こ坦鈱W》這門課分為三個教學模塊進行，第一模塊理論教學、第二模塊計算機軟件設計、第三個模塊實踐教學環(huán)節(jié)。工程光學課程設計是屬于第二模塊的教學環(huán)節(jié)，在學生充分掌握工程光學（幾何光學）的理論和典型光路的基礎上，利用像差理論能夠進行簡單光路的光學參數(shù)計算和設計，并利用Zemax光學設計軟件進行仿真和參數(shù)優(yōu)化，達到理論與實際應用相結(jié)合。而本課程的主要特色是它的設計性。本課程設計正是為這一目的而開設的。 二、教學目的 1.達到

18、能夠靈活運用工程光學課程中所講授內(nèi)容，進行近軸光路的計算，設定初始光學參數(shù)。 2.熟悉Zemax光學設計軟件的基本功能和用法。 3.并能夠用Zemax光學設計軟件進行簡單光路的模擬和優(yōu)化。。 4.使學生初步具備查閱資料、參數(shù)設計、上機實踐和書寫科技報告的能力。 三、教學基本內(nèi)容及步驟 第1～4 天：明確設計內(nèi)容，查閱相關(guān)的參考資料。 第5～7天：根據(jù)設計的要求進行參數(shù)計算、確定初始的光學參數(shù)。 第8～9天：負責課程設計的教師安排機房講解Zemax光學設計軟件的使用方法。 第10~11天：利用Zemax光學設計軟件仿真設計并對參數(shù)進行優(yōu)化，得到比較理想的設計結(jié)果。 第12~1

19、3天：撰寫設計報告（包括理論計算和軟件優(yōu)化）。 第14天：答辯。 要求：1人或1-3人為一組，獨立完成1個問題。 四、 教學基本要求 1、 指導教師要在學生開始課程設計的至少前一周召開課程設計動員大會, 向?qū)W生講解課程設計大綱, 部署課程設計選題, 詳細講解每一道題目的要求, 要達到的目標, 課程設計報告的規(guī)范等與課程設計有關(guān)的問題，使學生提前做好準備, 保證課程設計的順利進行。 2、 指導教師要在選題、設計、上機實現(xiàn)等諸環(huán)節(jié)上投入精力，加強指導、討論和答疑的力度。尤其在選題上，要充分考慮學生目前所具有的知識水平、掌握的開發(fā)工具、以及綜合設計能力的現(xiàn)狀，使題目取材合理、大小適中、難

20、易適度，使學生在完成設計工作后，能有所收獲。 3、 參加課程設計的學生要珍惜機會、勤奮工作、勇于創(chuàng)新、勇于探索、勇于實踐，虛心向指導教師請教，向同學學習，獨立完成設計任務。 4、 學生需保質(zhì)、保量、保時間進度地提交規(guī)范的課程設計報告，審查由指導教師全權(quán)負責。 五、 設計內(nèi)容及時間安排 1、 設計選題參見附錄。 時間安排 設計內(nèi)容 第1-4天 選定題目，上網(wǎng)或到圖書館查資料，明確需求。 第5-7天 根據(jù)設計的要求進行參數(shù)計算、確定初始的光學參數(shù)。 第8-9天 負責課程設計的教師安排機房講解Zemax光學設計軟件的使用方法。 第10-11天 利用Zemax光學設計軟件仿

21、真設計并對參數(shù)進行優(yōu)化，得到比較理想的設計結(jié)果。 第12~13天 撰寫設計報告（包括理論計算和軟件優(yōu)化）。 第14天 答辯 地點：光電子機房（綜合樓五樓） 2、 設計要求： (1) 對問題分析深入、透徹，結(jié)論正確。 (2) 利用光學設計軟件能重現(xiàn)所設計的光學系統(tǒng)。 (3) 對初級結(jié)果進行優(yōu)化，得到較理想的設計結(jié)果。 (4) 報告條理清晰，語言流暢，圖表齊全、規(guī)范。 3、實習報告要求： (1) 封面； (2) 內(nèi)容提要； (3) 目錄； (4)“實習報告”正文應該包含以下內(nèi)容： ① 概述題目的內(nèi)容及問題分析； ② 計算或仿真所做問題的結(jié)果； ③ 分析所得出的

22、結(jié)論； ④ 參考文獻。 4、實習驗收要求： (1) 運行所設計的系統(tǒng)； (2) 回答有關(guān)問題； (3) 提交實習報告（打印）； (4) 以選課班級為單位提交光盤; (5) 內(nèi)容有創(chuàng)新的成績要高一些。 5、考核標準包括： （1）根據(jù)設計題目的要求，計算初級像差，得到初級光學參數(shù)（30%） （2）利用光學設計軟件能重現(xiàn)所設計的光學系統(tǒng)。對初級結(jié)果進行優(yōu)化，得到較理想的設計結(jié)果。（40%） （3）總結(jié)報告（30%） 六、設計報告書寫要求 (1) 按照要求書寫設計報告； (2) 要求報告層次結(jié)構(gòu)清晰、圖表完整、語言通順、字跡工整。 七、驗收要求 (1) 運行所設計的系統(tǒng)； (2) 回答有關(guān)問題； (3) 提交實習報告（打?。?； (4) 以選課班級為單位提交光盤; (5) 內(nèi)容有創(chuàng)新的成績要高一些。 八、考核方式和方法 通過設計答辯方式，并結(jié)合學生的動手能力，獨立分析解決問題的能力和創(chuàng)新精神，總結(jié)報告和答辯水平以及學習態(tài)度綜合考評。成績分為優(yōu)、良、中、及格和不及格五等。 評定成績 = 平時出勤（20%）+設計報告（30%）+驗收和答辯（50%） 大綱撰寫人： 大綱審閱人： 學院負責人： 修訂日期：2010年9 月 10 日 14