本书主要介绍与光机电控综合实验系统相关的原理、技术、元器件，以及设计方法和设计实例，并通过引入科技论文撰写方法、科技项目实施方法等相关内容，旨在引导相关专业高年级本科生和研究生了解掌握实用的光电仪器系统的设计实现方法，以及科学研究的过程和方法。
高等教育教学过程是一个特殊的认识过程，在继承已有知识和学习间接经验的基础上，逐步在实践中巩固所学理论，进而努力使学习过程与实际科学研究工作一致起来。综合性的实践类课程是高等教育，尤其是工科高等教育课程设置中不可缺少的重要环节。在本科教学中设置综合性实践类必修课程，让每个学生都得到解决实际工程问题的锻炼机会，教会学生综合应用基础知识的方法，促进学生将掌握的知识转化为能力，对于提高工科类本科学生创新能力和实践技能意义重大。“光电测控系统专项实验”课程正是以加强学生创新精神和工程实践能力培养为主要目标的一门研究型课程，是北京理工大学测控技术与仪器专业的综合实践类学科基础教育必修课。课程的目的是结合本学科其他基础理论课程，培养学生初步形成仪器设计和系统构成的基本思想，加强培养学生的动手能力和在实际工作中独立发现问题、分析问题与解决问题的能力，以及表达能力和团队合作精神等其他科研能力，并将这种教学模式或教学思想推广到整个专业课程的建设中。
“光电测控系统专项实验”课程的实质是仪器类专业的综合性课程设计。课程的内容涵盖了设计性实验课程的内容，还包含了其他科研相关能力的训练。作为综合性、设计性的实验课程，为了保证课程教学的开展兼具开放性和规则性，课程教材的建设是必不可少的一个环节，也是课堂教学模式的一个有力补充。从目前调研结果来看，工科光电类实验课程的教材已有不少，大都是验证性、训练性实验；部分现有教材包含个别综合性和设计性实验，侧重点是教材理论技术的应用举例。对于以综合设计和能力训练为侧重点的实践类课程，基本都在探索阶段，针对性教材基本还是空白。
到本书出版时为止，“光电测控系统专项实验”课程已经进行了8年。课程的设计和实施已经从最初的尝试探索，发展到今天逐步成熟。在多年的教学中，不管是在测控技术与仪器专业的技能训练方面，还是在工科实践教育方面，编者都积累了一些经验。在对课程不断完善的同时，我们也希望把这些知识和经验总结提炼形成文字，不仅为课程教学的继续完善提供有力支持，也为工科类专业课程的立体化教学与实践研究贡献微薄的力量。
编著本书的目的旨在为工科光电类综合设计实验课程提供系统化的教学素材和参考书，帮助具备光、机、电、算、材、物等知识基础的青年学人，学会综合应用基础知识的方法，促进他们将掌握的知识转化为工程能力，提高工科类本科学生创新能力和实践技能。并借此抛砖引玉，吸引更多对工程教育和综合性实践类课程教学有兴趣和热情的教育工作者，共同思考此类课程的实施方法和发展方向，提升实践教学效果。
本书的特色主要体现在以下几个方面：
（1）教材内容以光电测控类系统设计能力培养和实践能力训练为本，不局限于具体的理论和技术细节，而更侧重授人以渔，从总体设计和应用角度，帮助读者掌握工程设计实践的思路和方法。与常见的以实验为纲的指导书不同，本书偏重工科实践类教育的设计和实施，既包括光电测控仪器系统的总体设计和模块分析，也包括通用的文献检索和科技文献写作知识等，还包括了编者在工程实践类教育设计方面的经验分享。
（2）教材组织采用从总到分，从知识到实践，从基础到应用的结构。从工科实践课程的设计和通用基础出发，在基本实践能力训练基础上，以光电测控系统的总体设计思路和方法步骤为入口，以光电测控系统功能模块为纲，就各模块分别展开讨论，包括设计选型思路和使用原则，最后以学生综合训练作品为例，给出了研究型课程项目设计的参考。
（3）教材面向工科实践课程教学双方广泛的读者群。本书定位不局限于课程配套教材，除了针对学生和技术人员的工程能力基础训练和光电测控系统的设计指导之外，还包括了工程实践类课程设计方面的讨论。本书除了可以作为学生综合实践类课程的教材，也可以作为光电测控技术类设计人员的参考手册，还可以作为工程教育类教师设计研究型课程的参考资料。
本书分为两大部分，第一部分从工科实践教育的发展和国内外工程教育认证相关规范和标准出发，分别从教师角度和学生角度，系统讨论综合实践类课程的目的和意义，以及研究型课程的设计思路和实施方法。第二部分是教材的主体，分为三篇。第一篇共两章，系统论述了光电测控仪器设计的总体思路和方法，并给出了系统设计中相关有用知识，包括文献检索的方法和技巧，项目设计任务的启动思路和模块划分，以及科技文献写作的原则和写作方法等。第二篇共四章，以光电测控系统的各功能模块为纲，分析光电测控系统中涉及的光机电系统选择和设计的主要思想和方法。第三篇为应用前两篇部分知识的几个综合实践设计实例，精选几个综合性较强的光电测控系统课题，全面展现了学生在整个课程训练过程中各阶段的工作和进展，既可以作为学生研究型课程项目设计的参考，也可以供从事实践教育的教师作为案例分析使用。
本书第一部分由周雅执笔，第二部分第一篇第1章由赵跃进执笔，第2章由周雅执笔，第二篇第3章、第4章由胡摇执笔，第5章由刘明、董立泉执笔，第6章由董立泉执笔，第三篇学生实例由胡摇、周雅整理点评。
由于编著者水平有限，书中难免有不妥之处，恳请读者在使用过程中批评指正。
编者
于北京理工大学
目 录
绪论 （1）
第一部分 大工程时代，你准备好了吗？
教 师 篇
I 工科实践教育的发展和启发 （5）
I．1 国际工程师互认相关协议简介 （5）
I．2 几种国际国内的工程教育认证和规范的相关标准准则 （7）
I．2．1 美国工程教育专业认证ABET （8）
I．2．2 澳大利亚工程师协会IEAUST专业认证 （11）
I．2．3 CDIO教育模式 （14）
I．2．4 中国全国工程教育专业认证 （17）
I．2．5 教育部卓越工程师教育培养计划 （19）
II 研究型教学和研究型课程设计 （21）
II．1 研究性学习和研究型教学的概念 （21）
II．2 研究型课程的特征和设计依据 （23）
II．2．1 研究型课程教学方法的特征 （23）
II．2．2 研究型课程的设计依据 （23）
II．3 研究型课程的教学设计 （26）
II．3．1 研究型课程“光电测控系统专项实验”的教学环境分析 （26）
II．3．2 研究型课程“光电测控系统专项实验”的教学组织 （27）
II．3．3 研究型课程“光电测控系统专项实验”的学生自主学习阶段设计 （29）
II．3．4 研究型课程“光电测控系统专项实验”的教学设计评价 （31）
II．4 研究型课程的设计理念和项目式教学中的一些问题 （31）
II．4．1 研究型课程中实验专题项目内容的扩展 （33）
II．4．2 研究型课程中学生的自我认识和资质挖掘 （34）
II．4．3 研究型课程中的团队合作 （34）
学 生 篇
III 成为一名合格工程师应具备哪些素质 （36）
IV 如何准备研究型课程的学习 （38）
参考文献 （40）
第二部分 光电测控系统设计
第一篇 光电测控系统设计总体
第1章 光电测控系统设计的一般方法和步骤 （42）
第2章 系统设计的一些知识 （46）
2．1 文献检索的方法和技巧 （46）
2．1．1 文献检索有什么用 （46）
2．1．2 文献检索怎么用 （47）
2．1．3 常用的文献检索工具 （48）
2．1．4 常用的文献检索语法 （51）
2．1．5 文献检索技巧 （53）
2．1．6 文献检索示例 （57）
2．2 如何开始一个设计任务/项目 （59）
2．2．1 立项阶段：需求和问题分析 （60）
2．2．2 明确问题阶段：技术路线的分析与确定 （61）
2．2．3 项目进行的关键问题：模块划分和管理 （62）
2．2．4 系统设计、模块划分和进度管理表格使用举例 （71）
2．3 设计技术工作总结和报告的撰写 （74）
2．3．1 文献综述报告的提纲和撰写 （76）
2．3．2 开题报告的提纲和撰写 （78）
2．3．3 结题报告的提纲和撰写 （82）
2．3．4 课题研究中的团队写作 （84）
2．3．5 科技写作的一些其他提醒 （85）
参考文献 （90）
第二篇 光电测控系统基本模块
第3章 光信息的产生模块 （91）
3．1 光电测控系统中的光源及辐射源 （91）
3．1．1 光源的几个基本概念 （91）
3．1．2 测控系统中的光源选择 （94）
3．1．3 测控系统中的几种常用光源及其特性 （95）
3．1．4 光信号的调制 （114）
3．2 光电测控系统中的光学系统和常用光学元件 （121）
3．2．1 测控系统中的成像光学系统选择 （121）
3．2．2 几种常用光学系统的特点和主要应用范围 （130）
参考文献 （135）
第4章 光信息的获取和转换模块 （137）
4．1 光电探测器 （137）
4．1．1 光辐射探测器的性能参数和噪声 （137）
4．1．2 光电探测器件的工作原理和特性 （140）
4．2 光电成像器件 （149）
4．2．1 光电成像器件的应用领域 （149）
4．2．2 像管和摄像管的工作原理和特性简介 （151）
4．2．3 固体成像器件的工作原理和主要特性 （156）
参考文献 （166）
第5章 光电信息的处理模块 （168）
5．1 光电检测与光电测控系统中的电路设计 （168）
5．1．1 概述 （168）
5．1．2 基本电路元器件介绍 （168）
5．1．3 常见光电元器件检测方法 （189）
5．2 电子电路设计制作的一般方法 （193）
5．2．1 电子电路的设计过程 （193）
5．2．2 印制电路板的设计方法和技巧 （194）
5．3 软硬件开发环境 （196）
5．3．1 MATLAB （197）
5．3．2 Visual C++ （208）
5．3．3 单片机开发 （218）
参考文献 （227）
第6章 光电测控系统的执行模块 （228）
6．1 光电测控系统中的机械结构 （228）
6．1．1 测控系统中机械结构设计的要求、方法和基本准则 （228）
6．1．2 测控系统中光学零件的固紧结构设计 （234）
6．1．3 测控系统中常用的几种传动机构 （238）
6．2 光电测控系统中的控制执行机构 （244）
6．2．1 机械伺服系统设计 （244）
6．2．2 导向机构设计 （247）
6．2．3 微位移机构设计 （250）
参考文献 （251）
第三篇 实 例 篇
第7章 测控系统设计举例 （252）
7．1 压电陶瓷移相干涉法测量光学元件微面形 （252）
7．1．1 开题报告 （253）
7．1．2 结题报告 （256）
7．1．3 项目研究报告 （257）
7．1．4 教师点评 （263）
7．2 激光反射法音频声源定位与语音内容解析 （264）
7．2．1 开题报告 （264）
7．2．2 结题报告 （269）
7．2．3 项目研究报告 （270）
7．2．4 教师点评 （283）
7．3 复杂表面物体体积的非接触光学测量 （284）
7．3．1 开题报告 （284）
7．3．2 结题报告 （290）
7．3．3 项目研究报告 （292）
7．3．4 教师点评 （302）
7．4 基于光电导航的智能移动测量小车 （302）
7．4．1 开题报告 （303）
7．4．2 结题报告 （308）
7．4．3 项目研究报告 （309）
7．4．4 教师点评 （316）
书单推荐
