光纖傳感及應(yīng)用課程標(biāo)準(zhǔn)

1、光纖傳感技術(shù)及應(yīng)用課程標(biāo)準(zhǔn)（The optical fiber sensing technology and application）、課程概述（一）課程基本信息課程名稱(chēng)光纖傳感技術(shù)及應(yīng)用課程編碼0課程類(lèi)型及 性質(zhì)專(zhuān)業(yè)選修考試/考查考試適用專(zhuān)業(yè)物理學(xué)專(zhuān)業(yè)（光電器件及其應(yīng)用方 向）開(kāi)課單位物理系總學(xué)時(shí)48總學(xué)分3（二）課程性質(zhì)與任務(wù)本課程是物理學(xué)專(zhuān)業(yè)（光電器件及其應(yīng)用方向）的一門(mén)專(zhuān)業(yè)課，光纖傳感技術(shù)及 應(yīng)用是伴隨著光導(dǎo)纖維及光通訊技術(shù)的發(fā)展而逐步形成的。通過(guò)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(cè)量原理；了解各種光纖傳感正在發(fā)展的

2、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、課程目標(biāo)（一）總體目標(biāo)通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，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）具體目標(biāo)1、知識(shí)目標(biāo)（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(zhǎng)調(diào)制

3、、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(lèi)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。2、能力目標(biāo)（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(wèn)題的能力。3、素質(zhì)目標(biāo)（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(jiǎn)單的光纖傳感器的技能。三、課程設(shè)計(jì)思路（一）課程設(shè)計(jì)的依據(jù)光纖傳感技術(shù)是以光電子學(xué)、機(jī)械學(xué)、材料學(xué)及計(jì)算機(jī)信息處理等為基礎(chǔ)的一門(mén) 新興技術(shù)。光纖是光波導(dǎo)的一種，具有損耗低、頻帶寬、線徑細(xì)、可撓性好、抗電磁 干擾，

4、耐化學(xué)腐蝕、原料豐富、制造過(guò)程能耗少、節(jié)約大量有色金屬等突出優(yōu)點(diǎn)，引 起了人們的高度重視。隨著光纖制造工藝的不斷發(fā)展、完善以及光電器件性能的不斷 提高，光纖的應(yīng)用由最初的傳像、醫(yī)療診斷到通信網(wǎng)絡(luò)，從長(zhǎng)距離光纖通信到光纖傳 感，廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、運(yùn)輸、通信、服務(wù)、軍事、能源、教育等各種領(lǐng)域，為信息世 界的發(fā)展提供了一個(gè)有效的媒介。光纖的各種特性直接影響著光纖的各種應(yīng)用，光纖 的各種應(yīng)用又對(duì)光纖特性的改進(jìn)提出了許多新要求、新課題。（二）課程目標(biāo)、內(nèi)容結(jié)構(gòu)確定的思路主要目標(biāo)是使學(xué)生了解掌握光纖傳感器中使用的光纖、光源、光探測(cè)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：光纖傳感器中使用的

5、光纖、光 源、光探測(cè)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）課程目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的途徑光纖傳感技術(shù)實(shí)驗(yàn)課，通過(guò)典型工作任務(wù)的驅(qū)動(dòng)教學(xué)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)學(xué)習(xí)與技能訓(xùn)練 目標(biāo)。在教學(xué)方法上，注重學(xué)生自主學(xué)習(xí)、實(shí)現(xiàn)教學(xué)互動(dòng)。同時(shí)注重培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè) 素養(yǎng)和方法能力。四、教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)要求模塊一 光纖基礎(chǔ)總學(xué)時(shí)（單位：學(xué)時(shí) ）:8 講課:8第部分 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)；

6、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； 第部分 光波在光纖中傳輸?shù)哪Ｊ嚼碚?(講課 4 學(xué)時(shí)) 具體內(nèi)容 :1) 光纖中光波傳輸?shù)哪Ｊ剑?) 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)。教學(xué)方法與手段：講授。模塊二 光纖傳感基本原理 總學(xué)時(shí)(單位：學(xué)時(shí) ):16 講課:16第部分 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

7、纖傳感原理；4) 功能性光強(qiáng)調(diào)制型光纖傳感原理；第部分 光相位調(diào)制型光纖傳感與及解調(diào)方法 (講課 4 學(xué)時(shí)) 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；第部分 光偏振調(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) 功能型光偏振調(diào)制原理；2) 光偏振態(tài)的檢測(cè)；第部分 光波長(zhǎng)，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(zhǎng)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(zhǎng)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。 教學(xué)方法與手段：講授。模

8、塊三 光纖傳感器及其應(yīng)用總學(xué)時(shí)（單位：學(xué)時(shí) ）:8 講課:8 第部分 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部分 白光干涉壓力和溫度傳感器的設(shè)計(jì)（講課 4 學(xué)時(shí)） 具體內(nèi)容 :1）光信號(hào)的檢測(cè)； 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。 教學(xué)方法與手段：講授及實(shí)驗(yàn)。模塊四 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

9、實(shí)驗(yàn)一：電容式傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn) ?（實(shí)驗(yàn) 4 學(xué)時(shí)） 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅??1了解電容式傳感器的工作原理。 ?2. 熟悉電容式傳感器的位移特性。 ? 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容： ?1. 觀察電容式傳感器的工作過(guò)程。 ?2. 記錄電容式傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 ? 主要實(shí)驗(yàn)儀器與器材： ?1. 傳感器應(yīng)用平臺(tái)； ?2. 萬(wàn)用表。 實(shí)驗(yàn)二：壓電式傳感器振動(dòng)實(shí)驗(yàn) ?（實(shí)驗(yàn) 4 學(xué)時(shí)） 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅??1. 了解壓電式傳感器振動(dòng)實(shí)驗(yàn)的工作原理。 ?2. 熟悉壓電式傳感器振動(dòng)實(shí)驗(yàn)。 ? 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容： ?1. 觀察壓電式傳感器振動(dòng)實(shí)驗(yàn)的工作過(guò)程。 ?2. 記錄壓電式傳感器振動(dòng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。？ 主要實(shí)驗(yàn)儀器與器材

10、：？1傳感器應(yīng)用平臺(tái)；？2.萬(wàn)用表。？實(shí)驗(yàn)三：霍爾式傳感器位移實(shí)驗(yàn)？?？（實(shí)驗(yàn)4學(xué)時(shí)） 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅海?. 了解霍爾式傳感器的工作原理。？2. 熟悉霍爾式傳感器位移實(shí)驗(yàn)。？實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：？1. 觀察霍爾式傳感器的工作過(guò)程。？2. 記錄霍爾式傳感器位移的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。？ 主要實(shí)驗(yàn)儀器與器材：？1傳感器應(yīng)用平臺(tái)；？2.萬(wàn)用表。？實(shí)驗(yàn)四：光纖傳感器位移實(shí)驗(yàn)？（實(shí)驗(yàn)4學(xué)時(shí)） 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅海?. 了解光纖傳感器的工作原理。？2. 熟悉光纖傳感器位移實(shí)驗(yàn)。？實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：？1. 觀察光纖傳感器的工作過(guò)程2. 記錄光纖傳感器位移的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。？ 主要實(shí)驗(yàn)儀器與器材：？1. 傳感器應(yīng)用平臺(tái)；？2. 萬(wàn)用表。（三）課

11、程學(xué)時(shí)安排模塊（或 項(xiàng)目、任 務(wù)、單元）教學(xué)內(nèi)容教學(xué)環(huán)節(jié)備注理論 教學(xué)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn) 教學(xué)學(xué)時(shí)模塊一光纖傳輸基本理論4基礎(chǔ)光波在光纖中傳輸?shù)哪Ｊ嚼碚?基礎(chǔ)模塊二光相位調(diào)制型光纖傳感與及解調(diào)方法4基礎(chǔ)光相位調(diào)制型光纖傳感與及解調(diào)方法4基礎(chǔ)光偏振調(diào)制型光纖傳感原理及解調(diào)方 法4基礎(chǔ)光波長(zhǎng)，頻率調(diào)制型光纖傳感原理及解 調(diào)方法4基礎(chǔ)模塊三光纖溫度傳感器2提高光纖液位傳感器2提高白光干涉壓力和溫度傳感器的設(shè)計(jì)4提高模塊四電容式傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)4拓展壓電式傳感器振動(dòng)實(shí)驗(yàn)4拓展霍爾式傳感器位移實(shí)驗(yàn)4拓展光纖傳感器位移實(shí)驗(yàn)？4拓展總學(xué)時(shí)48五、課程實(shí)施建議（一）教學(xué)方法建議該課程應(yīng)采取板書(shū)和多媒體結(jié)合的教學(xué)手段

12、提高教學(xué)效率，通過(guò)多媒體展現(xiàn)更多物理學(xué)和光電信息科學(xué)領(lǐng)域的科研熱點(diǎn)和前沿內(nèi)容，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。（二）教材選用建議教材：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，參考書(shū)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，2 光纖測(cè)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.20023. 光纖傳感器新進(jìn)展.靳偉、阮雙琛.科學(xué)出版社.2006.（三）課程資源開(kāi)發(fā)與利用建議1. 嚴(yán)格按照大綱基本要求實(shí)施教學(xué)過(guò)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(wèn)題能力（四）考核方式建議1 .計(jì)分制：百分制2 .總評(píng)成績(jī)構(gòu)成：平時(shí)成績(jī)（30）% ;期末成績(jī)（70）% ；（1）平時(shí)成績(jī)構(gòu)成：作業(yè)（50）% ;出勤（50）%;（2）期末成績(jī)：考核形式閉卷或開(kāi)卷六、附錄（一）編制依據(jù)根據(jù)物