仪器科学与技术

20804仪器科学与技术一、学科概况仪器科学与技术是一个多学科相互交叉和相互渗透的综合性新兴学科，它包含光电测试技术及仪器、测控技术及仪器、微型机械与纳米技术、智能仪器与虚拟仪器、测试理论与测试技术、误差理论与数据处理、现代传感技术与系统、故障诊断与信号分析、质量工程、惯性测试技术与控制、电磁测量技术与仪器等。中北大学“仪器科学与技术学科”依托于“动态测试技术”国家重点实验室培育基地、“电子测试技术”国防科技重点实验室、“仪器科学与动态测试”教育部重点实验室、山西省重点基础性研究学科和山西省“动态测试技术”重点实验室、“微纳惯性传感及集成测量系统”教育部工程中心。该学科现有专职教师45名，其中教授17名，副教授15名，32名教师拥有博士学位。目前承担着国家级课题20余项、省部级课题60余项，科研项目的经费合计2000余万元。学科下设精密仪器及机械、测试计量技术及仪器、微纳技术及仪器等研究方向，培育能独立从事教学、科研等工作的高级专门人才。二、培养目标本学科培养目标是全面深入仪器科学与技术学科坚实的基础理论和系统的专门知识及相关的实验技术，具备本学科的科学研究和技术开发能力，能够及时跟踪仪器科学与技术学科的国际前沿发展动态，在仪器科学与技术方向掌握坚实的基础理论和系统的专门知识，有一定的知识面和较强的自学能力，具有独立从事科学研究或担负专门技术工作的能力，熟练运用英语和计算机，有良好的人际交流沟通能力和良好的社会责任感，有较强的国际化视野和交叉学科的能力，具有一定的学术创新能力，可在本学科相关科研单位或研发部门等从事教学、科技研发和管理工作。三、培养年限学术型硕士生培养年限一般为3年。要求论文时间不少于1.5年，提前答辩和延期答辩要经过严格审批。四、学科专业研究方向1、080401精密仪器及机械（1）微纳器件与系统集成本方向以国家重大战略需求为牵引，重点针对超高温、超高压、超高过载冲击、高旋转、爆炸毁伤等特殊应用环境中测试应用需求，开展基于新材料、新结构、新效应的新型功能结构与器件研究。结合半导体超晶格的共振隧穿效应、高Q微腔和微纳机电传感探测技术，开展基于宽禁带半导体材料的纳米敏感结构及器件和以纳米光学与光学微3腔微结构单元的新一代微光器件的研究；针对目前海洋环境中高分辨率水声成像声纳的核心器件及仪器设备展开研究，实现水下成像声纳的产业化，为我国海洋监测、海洋工程、海上军事作战、海洋科学研究等实际应用中对低成本、高可靠性水下成像声纳的产业化打下坚实的理论和技术支撑，能够为我国研制具有完全自主知识产权的高性能水声成像声纳奠定技术基础，同时能够促进我国MEMS技术在新领域中的应用。（2）惯性测量与组合导航该方向主要针对高速旋转以及高过载冲击等特种应用环境下对微小型、高可靠性MEMS器件和系统集成技术的应用需求，开展微传感器、微执行器和微系统集成方面的基础理论、仿真设计、加工制造方法研究，重点解决MEMS器件在恶劣应用环境下的微小型化、系统集成化以及高可靠性等关键科学问题；以常规弹药的制导化应用为背景，以解决高速旋转弹药飞行姿态的高精度测量为切入点，通过对半捷联效应、半捷联模型与算法、高旋环境下的姿态测量与误差补偿技术、半捷联结构及制造技术、抗高过载微惯性测量组合集成与现场快速标定技术、三微化导航处理计算机技术等相关内容的探讨与研究，揭示半捷联惯性测量方法的内涵与本质，形成半捷联惯性测量的方法体系和应用能力，为高速旋转弹药飞行姿态精度测试问题的有效解决提供一种新的思路和技术途径。（3）光电传感与系统集成主要以光电子技术在微纳传感与精密测量领域的应用需求为背景，针对微电子技术向光电子技术发展过程中的前沿基础科学问题，重点开展微型光谐振腔物理与器件、微集成光电传感器、芯片集成光波导传感器及精密光电仪器的研究，解决MEMS与MOEMS加工过程的工艺兼容性问题，突破激光在微光波导中耦合与传输技术，实现多种物理量的高精度测量。针对激光投影显示中激光散斑无法彻底消除的“瓶颈”问题，开展激光散斑消除技术与微小型低成本散斑消除器件研究，重点解决低成本激光散斑消除技术为主的新原理和低成本的机理实现问题，完成微光机电散斑消除器件的加工与应用，实现激光显示的产业化。（4）光电测试理论与技术针对新型武器参数测试具有量值大、变化快、环境恶劣、不可重复、试验成本高、难以实现计量上的溯源等特点，建立温度、速度、激光信息综合探测平台，开展超高速多目标速度、形状、坐标、速度分布，超高温温度、温度场、窄脉冲激光综合参数信息等方面的高精度探测技术研究，提出新的测试原理、方案，建立兵器装备瞬态温度校准体系，研究可以在恶劣环境下工作的瞬态高温测试系统（2000℃，响应时间1ms）；突破传统测试技术的极限，为新武器的研发奠定技术基础，提供可靠的支撑手段。2、080402测试计量技术及仪器（1）恶劣环境动态测试4主要研究武器系统动态参量测试技术，根据国防及工业部门的迫切需要，研究恶劣环境下的信息获取科学—动态测试的新概念即：“将测试系统直接放入被测体（各种机动车辆及其零部件、发射中的武器系统、飞行的弹丸及导弹、运载火箭、几千米深的石油井下等）内，或被测环境（爆炸场内、火炮膛内的环境、强电磁环境等）中，在被测对象实际运动的过程中实时实况地测取各种动态参数。”（2）动态测试理论与校准技术针对国防和民用工业中存在的动态测试问题与需求，研究非电量动态参量测试中的传感与信息获取方法；研究动态参量的测试、校准理论与技术；研究动态测试系统的特性分析、建模与修正方法以及测量不确定度的表示；研究动态测试数据的现代信号分析与处理方法。（3）装备试验测试与系统主要针对提高武器装备试验测试能力与试验测试水平的需求，开展装备的试验与测试技术的通用性技术研究。通过重点开展装备试验测试平台的架构与集成技术、虚拟测试环境与仿真、信息获取与处理技术、试验测试信息共享技术、目标模拟技术、基于FPGA的通用接口与仪器重构技术、ATML技术及应用等技术的研究，解决装备试验设备与测试仪器硬件融合、信息共享、数据融合问题，促进武器装备测试系统硬件和软件平台标准化、系列化和模块化的发展。（4）现代检测技术与评估将武器装备系统的自动化测试、可信性分析与性能评估融为一体，以航空航天等国防重点装备的研制、试验、生产和维护过程中的测试计量和仪器技术发展为需求，进行武器装备的智能化检测与可信性分析评估；以航空航天领域武器装备半实物仿真的动态加载技术作为突破口，进行扭矩/弯矩加载系统的结构设计、抑制多余力矩的先进控制策略、扭矩/转角测试技术和电机伺服控制技术等方面的研究；面向国防技术需求，利用嵌入式技术，研究适应装备研制、试验、生产等不同阶段的总线式通用测试环境的硬件板卡和测试平台，实现测试资源的通用化和标准化。基础理论研究与应用开发相结合，实现测试设备的智能化、集成化、通用化及便携化，促使相关研究成果在航空航天、工业过程等领域得到了推广应用。（5）电子测试仪器与系统针对飞行载体在发射、大气层再入、潜射出水、星箭分离、侵彻、着陆、水下寻的过程中无线电“黑障区”遥测系统无法获得测试数据的技术难题，开展动态实时数据压缩存储算法研究，解决恶劣环境下武器系统冲击、振动、温度、压力、工作状况等动态数据的获取问题；开展复合防护、多级缓冲、强化封装的抗高过载结构和防护措施研究，解决有限容量约束下飞行体飞行侵彻过程中非平稳动态参数的可靠记录问题；开展实时、大容量动态存储测试理论与技术研究，为深空探测、载人航天以及近地空间飞行器等国家重大工程和国防重点武器型号研制提供关键技术和核心器件。5（6）自动测试与控制技术该方向主要以航天、航空、兵器等领域恶劣环境下的武器装备电子设备自动检测为现实需求背景，研究高温、高压、高过载条件下复杂电子设备及系统的自动检测、故障诊断技术。重点针对航天测控发展过程中急需解决的问题和需求，开展电子自动检测系统体系结构、仪用数据传输及编码、高可靠性仪用总线及协议、微弱信号检测、通道模型、隔离抗干扰和信息获取策略等研究，突破其关键技术，并将这些技术直接应用于相关的过程测量。3、0804Z1微纳技术及仪器**（1）微系统集成技术主要研究微纳技术领域高灵敏测试的新效应、新机理。包括基于微传感器的无线传感与攻击网络技术、微机电器件及电路的混合集成技术等方向。本研究方向形成了以应用基础为牵引的学科特色,重点围绕先进材料与微纳结构的新特性、规模化制备系统集成，重点开展规模化微纳加工方法与装备、新型微纳光电器件及系统等方面研究。（2）晶体电子学主要包括纳米功能材料机理研究和薄膜器件两个研究方向。目前已经形成稳定完整的学科梯队，覆盖理论研究和器件研究多个层次。本研究方向针对以半导体晶体为基础的薄膜材料、纳米器件、功能材料及传感器中电子运动的规律、特性开展理论研究，探索新型敏感机理并开展相应的实验验证和新型器件研究。6五、课程设置类别课程名称总学时授课学时学分开课学期授课方式考核方式备注必修课（22学分）公共基础课（10学分）中国特色社会主义理论与实践研究外语英语口语4012040401204026211、21讲授考试基础理论课（4学分）随机过程矩阵理论理论物理概论弹性力学404040404040404022221讲授考试专业基础课（8学分）现代信号处理仪器科学与动态测试专题现代传感理论与技术试验装备与检测系统设计专题光电探测理论与技术半导体物理微惯性技术404040404040402020202020202022222222讲授考试选修课（5~7学分）公共选修课（3学分）自然辩证法概论马克思主义与社会科学方法论全校选修课（任选一门）2020405540112222讲授考查自然辩证法概论”“马克思主义与社会科学方法论”两门课程任选一门，其余课程学生根据需要从全校选修课中选择。专业选修课（2~4学分）测控仪器前沿技术嵌入式系统及仪器虚拟测试技术仪器精度理论自动测试系统设计与集成技术信号与动态测试系统分析工程系统中的信号处理方法高速数字信号处理滤波器的理论与设计方法计量概论测量数据的不确定度分析与评定方法激光技术电磁兼容原理及应用VHDL语言与ASIC设计混合集成电路技术光电子技术惯性制导与组合导航20202020202020202020202020202020202055555555555555555522自辅考查每门课开课人数不少于5人，否则不能开课必修环节（6学分）实践课程（2学分）文献检索与文献综述201012讲辅、实践考查外文科技写作与实践201012讲辅、实践考查7实践与创新活动（4学分）教学实践学术讲座创新创业讲座创新项目立项高水平论文科技成果参加学术会议科技赛事获奖11121112考查考查考查考查考查考查考查考查总学分：33~35学分说明：一、实践课程1、文献检索与文献综述：由教师讲辅，学生进行文献检索时间。要求查阅一定数量的文献资料，写出不少于五千字的文献综述报告。2、外文科技写作与实践：由教师讲辅，学生进行写作实践。二、实践与创新活动（从所列的条件选修3学分，以下条件任何一条若双倍满足，则相应得到的学分乘2，以此类推）1、教学实践：协助辅导本科生课程，协助指导本科生毕业设计及大学生科技创新及科技大赛等等。2、学术讲座：参加8次以上学术活动，并主讲1次以上学术报告。每次学术活动要有500字左右的总结报告，注明参加学术活动的时间、地点、报告人、学术报告题目，简述内容并阐明自己对相关问题的学术观点或看法。学校提倡研究生尽可能多地参加跨学科的学术活动。3、创新创业讲座：参加4次以上创新创业讲座，每次术讲座要有1000字左右的总结报告，注明参加的时间、地点、主讲人人、题目，简述内容并结合自身实际情况形成创新创业的思路。4创新项目立项：申报山西省研究生优秀创新项目、中北大学研究生科技立项并立项或导师的其它科研项目立项（在参加项目人员名单中）。5、高水平论文：发表学校学位条例要求以外的核心期刊论文并见刊，每发一篇算1学分。6、科技成果：取得科技成果（专利、鉴定、专著等）。7、参加学术会议：参加与课题相关的学术会议。8、科技