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1、光纖傳感技術(shù)課程教學(xué)大綱課程代碼: 09094012課程英文名稱: The technologies of optical fiber sensing 課程總學(xué)時(shí): 24 講課: 22 實(shí)驗(yàn): 2 上機(jī): 0適用專業(yè):光信息科學(xué)與技術(shù),信息顯示與光電技術(shù)大綱編寫(修訂)時(shí)間: 2010.7一、大綱使用說明一、大綱使用說明(一)課程的地位及教學(xué)目標(biāo) 本課程是光信息科學(xué)類專業(yè)的一門專業(yè)課, 光纖傳感技術(shù)是伴隨著光導(dǎo)纖維及光通訊技術(shù)的 發(fā)展而逐步形成的。 通過本課程的學(xué)習(xí), 可以使學(xué)生了解光纖中光傳輸和傳感的基本理論, 使學(xué) 生掌握光纖傳感的基本原理以及常用的傳感器測量原理;了解各種光纖傳感正在發(fā)展
2、的前沿課 題。培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用光纖傳感器的基本技能, 提高學(xué)生應(yīng)用高科技產(chǎn)品的技能。 增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)素 養(yǎng)。使學(xué)生具有理論聯(lián)系實(shí)際和實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng), 努力培養(yǎng)面向生產(chǎn)第一線的高素質(zhì)應(yīng)用型 人才,培養(yǎng)學(xué)生對(duì)前期學(xué)習(xí)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力。(二)知識(shí)、能力及技能方面的基本要求 知識(shí)方面的基本要求通過本科程的學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握:1 了解光在光纖中的傳播特點(diǎn)。2 掌握光纖傳感器的強(qiáng)度調(diào)制、相位調(diào)制、偏振調(diào)制、波長調(diào)制、頻率調(diào)制等基本原 理。3 掌握光纖傳感器應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)和典型系統(tǒng)構(gòu)成。4 了解光纖傳感技術(shù)面臨的新課題和發(fā)展前景新類型光纖及其傳感應(yīng)用、新興光 集成工藝及其與光纖傳感器的互通。能力方面的基本要求
3、 通過本科程的學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生:1. 具有抽象思維能力、邏輯推理能力、空間想象能力和自學(xué)能力。2. 具有綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決問題的能力。 技能方面的基本要求通過本課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生獲得1 應(yīng)用光纖傳感器的基本技能,提高學(xué)生應(yīng)用高科技產(chǎn)品的技能。2 設(shè)計(jì)簡單的光纖傳感器的技能。(三)實(shí)施說明1嚴(yán)格按照大綱基本要求實(shí)施教學(xué)過程2豐富教學(xué)方式,活躍教學(xué)氣氛,提高教學(xué)質(zhì)量 3注意知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系,啟發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考,解決問題能力(四)對(duì)先修課的要求本課的先修課程: 物理光學(xué) 、基礎(chǔ)物理學(xué) 、光無源器件 和光電檢測 等方面的知識(shí)。(五)對(duì)習(xí)題課、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的要求1. 對(duì)習(xí)題課的要求各章內(nèi)容學(xué)習(xí)結(jié)束后,根據(jù)
4、教材內(nèi)容選擇習(xí)題,布置習(xí)題作業(yè),根據(jù)習(xí)題的完成質(zhì)量,隨堂 講解各章重點(diǎn)習(xí)題,期末總復(fù)習(xí)全面講解。2. 對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的要求:根據(jù)所學(xué)理論內(nèi)容,分析理論內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)上的差別,分析出現(xiàn)的原因,加強(qiáng)對(duì)理論和實(shí)踐 結(jié)合的能力的培養(yǎng)。(六)課程考核方式 1計(jì)分制:百分制2總評(píng)成績構(gòu)成:平時(shí)成績(30)% ;期末成績(70)% ;(1)平時(shí)成績構(gòu)成:作業(yè)(50)% ;出勤(50)%;(2)期末成績:考核形式閉卷或開卷(七)參考書目:1光纖傳感器及其應(yīng)用技術(shù),黎敏,廖延彪 武漢大學(xué)出版社,2008.8 2光纖測量與傳感技術(shù).孫圣和,王廷云.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.2002 3光纖傳感器新進(jìn)展靳偉、阮雙琛科學(xué)出版社.
5、2006.二、中文摘要本課程論述光纖傳感器中使用的光纖、光源、光探測器以及光纖傳感器及其系統(tǒng)的原理、 特點(diǎn)、應(yīng)用。主要內(nèi)容包括:光纖的結(jié)構(gòu)特性、光學(xué)特性和傳輸特性;光纖傳感器使用的光源; 光纖光柵傳感器、光纖熒光傳感器、光纖溫度傳感器、光纖氣體傳感器等原理、特點(diǎn)以及一般設(shè) 計(jì)方法。三、課程學(xué)時(shí)分配表序號(hào)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)講課實(shí)驗(yàn)上機(jī)1光纖基礎(chǔ)661.1了解光纖的種類;理解光纖的結(jié)構(gòu)特征; 光纖的制備。斜光纖和子午光纖在階躍光 纖中光波的傳輸特點(diǎn)。21.2掌握斜光纖和子午光纖在梯度光纖中光波的傳輸特點(diǎn)。光纖數(shù)值孔徑21.3光纖中光波傳輸?shù)哪J焦饫w中光波傳輸 的模式,光纖損耗和色散22光纖傳感基本原理1
6、2122.1光強(qiáng)調(diào)制型光纖傳感原理42.2光相位調(diào)制型光纖傳感與解調(diào)原理22.3光偏振調(diào)制型光纖傳感原理及解調(diào)方法22.4光波長調(diào)制型光纖解調(diào)原理,光頻率光纖 傳感原理,分布式光纖傳感原理43光纖傳感器的應(yīng)用663.1第一節(jié)光纖溫度傳感器的應(yīng)用23.2光纖壓力和液位傳感器的應(yīng)用23.3白光干涉壓力和溫度傳感器的設(shè)計(jì)2合計(jì)24四、教學(xué)內(nèi)容及基本要求第1部分光纖基礎(chǔ)總學(xué)時(shí)(單位:學(xué)時(shí)):6 講課:6 實(shí)驗(yàn):0上機(jī):0第1.1部分 光纖傳輸基本理論(講課 4學(xué)時(shí)) 具體內(nèi)容:1)掌握斜光纖和子午光纖在階躍光纖中光波的傳輸特點(diǎn);2)掌握斜光纖和子午光纖在梯度光纖中光波的傳輸特點(diǎn);3)光纖數(shù)值孔徑;第1
7、.2部分 光波在光纖中傳輸?shù)哪J嚼碚摚ㄖv課2學(xué)時(shí))具體內(nèi)容:1)光纖中光波傳輸?shù)哪J?,?)光纖損耗和色散;重 點(diǎn):掌握階躍光纖及梯度光纖中光的傳輸機(jī)制,會(huì)用光線理論解釋其中光的傳輸機(jī)制。 難 點(diǎn):階躍光纖及梯度光纖中光的傳輸機(jī)制,會(huì)用光線及光波理論解釋其中光的傳輸機(jī)。 第2部分光纖傳感基本原理總學(xué)時(shí)(單位:學(xué)時(shí)):12 講課:12 實(shí)驗(yàn):0上機(jī):0第2.1部分 光強(qiáng)調(diào)制型光纖傳感原理(講課4學(xué)時(shí))具體內(nèi)容:1)光纖傳感基本原理;2)非功能性光強(qiáng)調(diào)制型光纖傳感原理;3)物理效應(yīng)型光強(qiáng)調(diào)制型光纖傳感原理;4)功能性光強(qiáng)調(diào)制型光纖傳感原理;第2.2部分光相位調(diào)制型光纖傳感與及解調(diào)方法(講課2學(xué)時(shí))
8、具體內(nèi)容:1)功能型光相位調(diào)制原理;2)光相位解調(diào)原理;第2.3部分光偏振調(diào)制型光纖傳感原理及解調(diào)方法(講課2學(xué)時(shí))具體內(nèi)容:1)功能型光偏振調(diào)制原理;2)光偏振態(tài)的檢測;第2.4部分光波長,頻率調(diào)制型光纖傳感原理及解調(diào)方法(講課 4學(xué)時(shí))具體內(nèi)容:1)光波長調(diào)制與解調(diào)原理;2)光頻率調(diào)制原理;3)分布式光纖傳感原理;4)波域分布式光纖傳感原理;重點(diǎn):掌握光強(qiáng)調(diào)制、波長調(diào)制調(diào)制原理和干涉法解調(diào)方法。難點(diǎn):功能型光強(qiáng)、偏振調(diào)制原理。第3部分光纖傳感器及其應(yīng)用總學(xué)時(shí)(單位:學(xué)時(shí)):6 講課:4 實(shí)驗(yàn):2上機(jī):0 第3.1部分 光纖溫度傳感器(講課 2學(xué)時(shí))具體內(nèi)容:1)半導(dǎo)體吸收型光纖溫度傳感器;2)光纖熒光溫度傳感器;3)熱輻射式光纖溫度傳感器;第3.2部分 光纖液位傳感器(講課 2學(xué)時(shí)) 具體內(nèi)容:1)液面敏感型光纖液位傳感器;2)液內(nèi)敏感型光纖液位傳感器;3)壓敏型光纖液位傳感器第3.3部分 白光干涉壓力和溫度傳感器的設(shè)計(jì)具體內(nèi)容:1)光信號(hào)的檢測;2)壓力與光參量變化關(guān)系重點(diǎn):掌握溫度和液位光纖傳感器的設(shè)計(jì)原理。難點(diǎn):白光干涉壓力和溫度傳感器的設(shè)計(jì)原理。編寫人:沈龍海 審核人:秦艷利 批
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