2015年天津大学0804仪器科学与技术考研大纲
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806测控技术基础
一、考试的总体要求
掌握测控技术的基础知识和基本理论,并能合理运用解决实际问题。
二、考试的内容及比例
考试内容分为A、B两个模块,考生可任选其中一个模块。A模块为精密测量基础理论与技术,B模块为传感技术与测控电路。
(一)A模块:精密测量基础理论与技术
1.测试系统
主要内容:测量的基本概念,测试系统的组成,测试系统性能指标。
基本要求:测量、测试、计量的基本概念,测量标准,量值传递与溯源体系;测试系统的组成及各部分功能;理想频率响应特性及不失真测试条件;测量系统(仪器)主要性能指标。
2.测量误差
主要内容:误差的基本概念,精度(准确度)的概念。
基本要求:误差的定义及表示法,误差分类和特征;精度(准确度)的概念。
3.测量不确定度
主要内容:测量不确定度的概念,测量不确定度的评定,测量不确定度的合成。
基本要求:测量不确定度的基本术语,不确定度的来源;标准不确定度的两类评定、合成标准不确定度和扩展不确定度的求取方法;不确定度报告
4.长度量测量
主要内容:长度测量的标准量和标准环境,阿贝原则,长度尺寸的测量,形位误差的测量,表面粗糙度的测量。
基本要求:长度测量的标准量和标准环境;阿贝原则;长度的直接测量和间接测量、绝对测量和相对测量方法及各种常用测量仪器;形位误差测量的基本概念、测量方法和步骤;直线度误差的概念和评定方法,常用测量方法和仪器;表面粗糙度评定基准和参数,常用测量仪器。
5.角度量测量
主要内容:角度的自然基准、实物基准和圆周封闭原则,角度尺寸的测量,圆分度误差的测量。
基本要求:角度的自然基准、实物基准和圆周封闭原则;角度的直接测量和间接测量方法及常用测量仪器;圆分度误差的评定指标;圆分度误差的绝对测量和相对测量方法。
6.速度、转速和加速度测量
主要内容:速度、转速和加速度测量的基本方法。
基本要求:速度的测量方法、皮托管、多普勒测速原理、陀螺仪基本特性及角速度测量原理;频闪式转速测量原理及方法;加速度测量原理和方法。
7.力、力矩和压力测量
主要内容:力、力矩和压力测量的基本方法。
基本要求:力的测量方法和常用测量装置;转矩的测量方法和常用测量装置;压力和真空的测量方法和常用测量装置。
8.机械振动的测试
主要内容:机械振动的概念、类型,振动量的测量方法。
基本要求:机械振动的概念、类型及其表征参数;固有频率和阻尼比的常用测量方法。
9.温度的测量主要内容:温标的概念及各种类型温度计的工作原理。
基本要求:温标的定义;热电偶温度计的工作原理、基本定律和参比端处理方法;热辐射基本定律及热辐射温度计。
10.流量的测量
主要内容:流量的基本概念及各种类型流量计的工作原理和特点。
基本要求:流量的定义;差压式管道流量计;测速式流量计;振动式流量计。
参考材料:
[1]费业泰,误差理论与数据处理[M].6版,北京:机械工业出版社,2010.
[2]施文康,余晓芬,检测技术[M].3版,北京:机械工业出版社,2010.
(二)B模块:测控电路
1.绪论
主要内容:测控电路的功用,对测控电路的主要要求与特点,测控电路的输入输出信号,测控电路的类型与组成。
基本要求:了解测控电路的功用,测控电路的主要要求与特点,测控电路的输入输出信号及测控电路的类型与组成。
2.信号放大电路
主要内容:运算放大器的误差及其补偿,噪声的基础知识,典型测量放大电路,隔离放大电路。
基本要求:掌握实际运算放大器的误差及其补偿方法,包括输入失调电压,失调电流,共模抑制比等的影响;掌握典型测量放大电路的设计及计算;了解运算放大器噪声的种类与处理方法,了解隔离放大器的基本工作原理。
3.信号调制与解调电路
主要内容:调幅式测量电路,调频式测量电路,调相式测量电路,脉冲调制式测量电路。
基本要求:掌握调幅式测量电路的基本原理和方法,包括包络检波和相敏检波的电路的原理及设计方法;了解调频、调相的方法。
4.信号分离电路
主要内容:滤波器基本知识,RC滤波电路,集成有源滤波器
基本要求:了解滤波器种类,掌握各种滤波器的设计方法,重点掌握二阶滤波器的分析与设计。
5.信号运算电路
主要内容:比例运算放大电路,加/减法运算电路,对数、指数和乘、除运算电路,常用特征值运算电路,函数型运算电路,微分积分运算电路,过程调节器电路。
基本要求:熟练掌握同相、反相和差分比例放大电路设计方法。掌握加减运算电路,微分、积分电路原理及设计。了解指数、对数电路,对数电路,常用特征值运算电路和PID电路的工作原理。
6.信号转换电路
主要内容:模拟开关,采样保持电路,电压比较器电路,电压频率转换电路,电压电流转换电路,模拟数字转换电路。
基本要求:掌握几种常用模拟开关原理,了解采样保持电路原理,掌握电平比较电路、滞回比较电路、窗口比较电路原理及应用。掌握V/f和f/V转换电路原理,运放构成的V/I转换器原理,掌握D/A和A/D转换的基本原理和方法。
7.信号细分与辩向电路
主要内容:直传式细分电路,平衡补偿式细分电路。
基本要求:掌握单稳四细分辩向电路,电阻链分相细分电路原理及设计方法以及计算机细分的原理与方法。掌握平衡补偿式细分中的相位跟踪细分,了解幅值跟踪细分,脉冲调宽型跟踪细分以及频率跟踪细分的原理与方法。
8.连续信号控制电路
主要内容:脉宽调制控制电路,导电角控制逆变器,变频控制电路。
基本要求:掌握脉宽调制控制电路的工作原理与控制电路;了解导电角逆变器的基本原理;了解变频控制的基本原理。
9.逻辑与数字控制电路
主要内容:二值逻辑控制与驱动电路,异步与步进电动机驱动电路。
基本要求:掌握二值逻辑控制与驱动电路的基本原理和设计方法。了解异步与步进电动机驱动电路的原理。
10.测控电路设计实例
主要内容:动力调谐陀螺仪再平衡回路,系统建模,电路设计
基本要求:了解测控系统基于电路的实现方法。
参考书材料:
【1】张国雄主编,李醒飞副主编.测控电路.机械工业出版社.2011年4月
807工程光学
一、考试的总体要求
本门课程的考试旨在考核学生有关应用光学和物理光学方面的基本概念、基本理论和实际解决光学问题的能力。
考生应独立完成考试内容,在回答试卷问题时,要求概念准确,逻辑清楚,必要的解题步骤不能省略,光路图应清晰正确。
二、考试的内容及比例:
考试内容包括应用光学和物理光学两部分。
“应用光学”应掌握的重点知识包括:几何光学的基本理论和成像概念、理想光学系统理论、光学系统中的光束限制、平面和平面系统对成像的影响、像差的基本概念和典型光学系统的性质、成像关系及光束限制等。具体知识点如下:
1、掌握几何光学基本定律与成像基本概念,包括:四大基本定律及全反射的内容与现象解释;完善成像条件的概念和相关表述;几何光学符号规则以及单个折射球面、反射球面的成像公式、放大率公式等。
2、掌握理想光学系统的基本理论和典型应用,包括:基点、基面的主要类型及其特点;图解法求像的方法;解析法求像方法(牛顿公式、高斯公式);理想光学系统三个放大率的定义、计算公式及物理意义;理想光学系统两焦距之间的关系;正切计算法以及几种典型组合光组的结构特点、成像关系等。
3、掌握平面系统的主要种类及应用,包括:平面镜的成像特点及光学杠杆原理和应用;反射棱镜的种类、基本用途及成像方向判别;光楔的偏向角公式及其应用等。
4、掌握典型光学系统的光束限制分析,包括:孔径光阑、入瞳、出瞳、孔径角的定义及它们的关系;视场光阑、入窗、出窗、视场角的定义及它们的关系;渐晕、渐晕光阑、渐晕系数的定义;物方远心光路的工作原理;光瞳衔接原则及其作用;场镜的定义、作用和成像关系等。
5、了解像差基本概念,包括:像差的定义、种类和消像差的基本原则;7种几何像差的定义、影响因素、性质和消像差方法等。
6、掌握几种典型光学系统的基本原理和特点,包括:正常眼、近视眼和远视眼的定义和特征,校正非正常眼的方法;视觉放大率的概念、表达式及其意义;显微镜系统的结构特点、成像特点、光束限制特点及主要参数的计算公式;临界照明和坷拉照明系统的组成、优缺点;望远系统的结构特点、成像特点、光束限制特点及主要参数的计算公式;摄影系统的结构特点、成像特点、光束限制特点及主要参数的计算公式;投影系统的概念、计算公式以及其照明系统的衔接条件等。
“物理光学”应掌握的重点知识包括:光的电磁理论基础、光的干涉和干涉系统、光的衍射、光的偏振和晶体光学基础等。其中傅立叶光学一章可作为部分专业(如:光科等)的选作内容。具体知识点如下:
1、掌握电磁波的平面波解,包括:平面波、简谐波解的形式和意义,物理量的关系,电磁波的性质等;掌握波的叠加原理、计算方法和4种情况下两列波的叠加结果、性质分析。2、掌握干涉现象的定义和形成干涉的条件;掌握杨氏双缝干涉性质、装置、公式、条纹特
点及其现象的应用;了解条纹可见度的定义、影响因素及其相关概念(包括临界宽度和允许宽度、空间相干性和时间相干性、相干长度和相干时间等);掌握平行平板的双光束干涉定域面、干涉装置、干涉条纹的性质和计算公式;掌握楔形平板的双光束干涉定域面、干涉装置、干涉条纹的性质和计算公式;掌握典型双光束干涉系统(斐索、迈克尔逊)及其应用;掌握平行平板的多光束干涉条件、装置、干涉条纹性质与计算。
3、掌握衍射现象定义、衍射系统和分类;掌握矩孔夫琅和费衍射的光强分布公式和衍射条纹性质分析;掌握单缝夫琅和费衍射的光强分布公式和衍射条纹性质分析;了解圆孔夫琅和费衍射的光强分布公式和衍射条纹性质分析,成像系统的分辨本领;掌握多缝夫琅和费衍射的光强分布公式和衍射条纹性质分析;掌握衍射光栅(平面光栅)方程、特性;了解闪耀光栅、阶梯光栅的方程、特性。
4、掌握自然光、偏振光和部分偏振光的定义、特点,偏振度的定义,能够产生偏振光的方法;掌握布儒斯特定律和马吕斯定律;掌握晶体光学的基本概念(光轴、主平面、主截面、单轴正负晶体),会用惠更斯原理分析晶体的双折射现象;掌握各种起偏器、分束器和波片(l/4波片、l/2波片和全波片)的结构、作用和工作原理;了解偏振光的矩阵表示,会用矩阵方法表示偏振光和配置器件,并求出射光的矩阵;掌握偏振光的变换和测定方法(辨别偏振光、产生要求的偏振光);掌握偏振光的干涉原理、装置、公式、光强分布特性。
考试内容中基本理论、基本知识和基本技能性题目占80%左右,综合和实际应用题目(有一定难度的题目)不超过20%。
三、试卷题型及比例
试题类型包括:填空题、是非判断题、多重选择题、简答题、作图题、计算题等,每年的试题类型从中选几类,其中计算题所占比例一般为40-50%,其他各类题型一般占60-50%。
试题反映本课程的主要内容和要求,适当均匀分布在上述内容中。
四、考试形式及时间
考试形式为笔试。考试时间为3小时。
五、参考文献
(1)《工程光学》第3版,郁道银,机械工业出版社,2011
(2)《工程光学基础教程》,郁道银,机械工业出版社,2007
(3)《工程光学复习指导与习题解答》,蔡怀宇,机械工业出版社,2009
810生物医学工程基础
一、考试的总体要求
掌握生物医学工程的基础知识和基本理论,并能合理运用解决实际问题。
二、考试的内容及比例
考试内容分为A、B、C两个模块,考生可任选其中一个模块。A模块为医学成像基础,B模块为医用传感基础,C模块为生物医学信号处理基础。
(一)A模块:医学成像基础
1.传统X射线成像
(1)X射线物理基础(X线产生条件及性质;韧致辐射、特征辐射与其对应射线谱;X射线管的技术参数;X线与物质的相互作用;X线强度与硬度;X线的硬化;X线透射与衰减)(2)X射线透视成像(传统X射线成像原理、系统及方式;影响X射线成像质量的主要因素;典型H-D曲线形态,其横纵坐标及各参数含义;原发/客观/主观对比度概念,定义公式,相关性推导;传统X射线成像缺点)
(3)X线影像质量评价(像素、分辨率、对比度的概念)
(4)经典X射线断层成像(X线断层成像的基本原理)
(5)数字减影(数字剪影原理及方法;时序减影、能量减影、混和剪影原理;K吸收带及K吸收边缘法概念)
(6)数字化X线摄影(CR成像原理、DR成像原理、二者区别与成像优点)
2.计算机断层成像
(1)X-CT定义、成像参数和扫描方式(CT成像概念;像素与体元概念;衰减系数与CT值定义;CT与胶片分辨率差异及原因;窗口技术与窗宽、窗位定义;第一代到第五代CT特点)
(2)CT图像重建原理和方法(投影概念与实质;正弦图概念及公式;CT图象重建方法分类及典型代表算法比较;直接反投影重建法原理、计算及“灰雾”成因)
(3)CT图像显示和质量评价方法(CT图像重建显示的代表性图像处理技术;CT图像特点,与X射线透视影像的区别;CT图像质量参数、三种评价参数公式及表征)
(4)CT装置结构(CT装置组成;CT机房要求)
3.放射性核素成像
(1)放射性同位素及射线检测物理基础(放射性同位素概念、性质、衰变规律、在医学中的应用;粒子探测器各部分组成、定义、分类、特性等;放射线检测前置放大器的作用)
(2)放射性同位素扫描与γ照相机(放射性核素成像概念;放射性同位素扫描原理、结构;γ照相机结构、工作原理;)
(3)ECT成像(ECT成像原理与分类;SPECT分类、原理、组成、特点;PET原理,符合湮灭测量与飞行时间差作用、探测器类型、成像过程;PET成像优缺点及主要应用)
4.超声波成像
(1)超声波物理性质(超声波产生及各种物理参数定义、公式;超声波传播和衰减特性;超声辐射声场特性;超声对生物媒质作用)
(2)医用超声换能器(超声辐射声场指向性、近场与远场特性;超声换能器的压电效应原理;超声换能器结构)
(3)超声诊断仪原理(超声波成像基本原理及优势;超声脉冲反射法/脉冲回波法原理;脉冲工作频率(波长)选取考虑因素,与脉冲重复频率间的区别;超声相控阵扫描原理;超声成像基本类型;超声成像回波信号e(t)公式及TGC原理;A超、B超、M超在显示方面的区别)
(4)超声Doppler诊断技术(Doppler效应原理及公式;超声Doppler血流速度测量主要方
法;连续波Doppler速度测量基本原理;脉冲波Doppler速度测量基本原理及特点;超声Doppler测量取得血流方向信息;彩色血流映射主要技术思路;运动目标显示技术和相位检测基本知识)
5.磁共振成像
(1)核磁共振现象(NMR)及其物理基础(原子核磁矩、核磁子、自旋量子数定义;核磁矩与自旋角动量关系;拉莫尔进动概念与进动频率公式;力学动量矩原理;核磁矩的能级分布与核磁共振现象原理)
(2)核磁共振(NMR)信号产生与检测(宏观磁化原理;引入射频RF场原因;自由感应衰减信号FID概念;驰豫时间检测方法)
(3)NMR成像方法(磁共振成像的基本原理;MRI图象重建方法)
(4)MRI装置(磁体系统;NMR波谱仪;图像重建和显示系统)
(5)MRI应用(临床诊断应用范围;MRI与其它成像方法比较)
参考材料:
[1]高上凯著,医学成像技术,清华大学出版社,2001年2月
(二)B模块:为医用传感基础
1.医用传感器基本概念
(1)医用传感器的定义
(2)医用传感器的分类与组成
(3)人体信息检测的特殊性
(4)医用传感器的发展方向
2.医用传感器的基本特性
(1)传感器信息模型的建立
(2)传感器的静态特性
(3)传感器的动态特性
3.常用医用传感器工作原理
(1)电阻应变式传感器
(2)电容式传感器(电容式压力传感器、直流极化型电容传感器、测量电路及分布电容消除方法)
(3)变磁阻式传感器(电杆传感器差动变压器式传感器、变磁阻式传感器的应用)
(4)电动式传感器(附有力学系统的电动式传感器、电磁血流量传感器)
(5)压电式传感器和超声换能器(换能器的结构与超声场、压电式传感器、医用压电超声换能器、医学超声仪器)
(6)热敏式传感器(金属热电偶传感器、热敏电阻温度传感器、PN结二极管和集成电路温度传感器、热释电传感器)
(7)光敏式传感器(光电倍增管、光电导元件、光生伏特元件、光敏管、各种光敏传感器的性能比较)
(8)电化学与生物传感器测量基础(参比电极、离子选择性电极及其应用、气敏电极和气体扩散电极)
4.检测生物电及电刺激生物体用电极
(1)极化现象及对生物电检测的影响、不极化电极、电极的阻抗(2)电极的运动伪差及市电干扰
(3)生物电检测类宏电极的类型
(4)微电极
5.生物传感器及在医学中的应用
(1)生物传感器原理及典型应用
(2)酶电极原理及典型应用
(3)微生物传感器原理及典型应用
(4)免疫传感器原理及典型应用
(5)细胞器及组织传感器典型应用
(6)多功能及微型生物片传感器典型应用
参考材料:
[1]《医用传感器与人体信息检测》,作者:王明时,天津科学技术出版社
(三)C模块:为生物医学信号处理基础
1.生物医学信号概论
(1)生物医学信号处理目的
(2)典型的生物医学信号及其特点
(3)生物医学信号的数学表达(信号概率描述、数字特征以及信号平稳性与遍历性)
(4)生物医学信号通过线性系统
2.数字信号处理的基本概念
(1)离散时间信号(典型离散信号、离散信号的运算)
(2)离散时间系统(离散时间系统的基本概念、输入输出关系
(3)Z变换(Z变换定义、Z变换收敛域、Z变换的性质
(4)离散时间系统的转移函数、频率响应、零极点分析
3.生物医学信号的数字滤波方法
(1)奈奎斯特采样定律(掌握理想采样、频谱混叠、频谱泄露、栅栏效应等概念以及数字频率、归一化频率、频谱分辨率的计算)
(2)线性卷积与循环卷积(图表法、公式法计算卷积)
(3)IIR数字滤波器(掌握基本概念以及给定特性的滤波器设计)
(4)FIR数字滤波器(掌握基本概念以及给定特性的滤波器设计)
(5)匹配滤波器(基本原理和构成、神经传导速度测量用信号模型、非白噪声背景下的匹配滤波器、信号波形未知时的匹配滤波器构造方法)
4.生物医学信号的现代滤波方法
(1)信号功率谱(定义、非参数估计以及基于DFT的功率谱计算)
(2)维纳滤波(原理及公式推倒、滤波器优化、时间离散的维纳滤波器设计)
(3)参数模型(信号的成形滤波器、AR模型阶次估计、ARMA模型参数估计)
(4)自适应滤波及其应用(自适应的概念和原理、LMS自适应滤波器、自适应消噪声、自适应谱线增强和窄带信号分离、自适应系统辨识)
参考材料:
[1]《数字信号处理导论》,作者:胡广书,清华大学出版社(2006-07)
[2]《生物医学信号处理》,作者:杨福生高上凯编著,高等教育出版社(1998-05)
811电路
一、考试的总体要求
掌握电路的基本理论和分析计算电路的基本方法,灵活运用所学的电路理论及方法解决复杂的综合性电路问题。
二、考试的内容及比例
1.基本概念:电压、电流及其参考方向,电阻、电容、电感、电压源和受控源等元件的特性及其电压电流关系,线性和非线性的概念,电功率和电能量,电路模型,基尔霍夫定律。
2.线性电阻电路的分析:简单电阻电路的计算,星角转换,非理想电源的模型及其等效转换,支路分析法,回路分析法,节点分析法,叠加定理,互易定理,替代定理,戴维南定理和诺顿定理,匹配的概念。
3.正弦交流电路的稳态分析:正弦量的基本概念,正弦量的相量、相量图、电路元件电压电流关系的相量形式、阻抗和导纳,基尔霍夫定律的相量形式,正弦电路的功率,功率因数,正弦电路的分析计算(复数运算、相量图分析),含互感电路的计算(互感电压、同名端、串联、并联、互感消去),谐振电路的特点及其分析计算,三相电路的连接方式,对称三相电路的电压、电流和功率的计算,非正弦周期电流电路的分析计算方法。
4.线性动态电路的时域分析:一阶动态电路的动态过程,换路定则,一阶动态电路的分析计算(零输入响应,零状态响应和全响应,三要素法),阶跃函数和冲激函数,阶跃函数响应和冲激函数响应,二阶电路的时域分析。
5.线性电路的复频域分析:电路元件电压电流关系的复频域形式,复频域阻抗和复频域导纳,基尔霍夫定律的复频域形式,用复频域分析法分析计算动态电路。
6.非线性电路:图解法和小信号分析法。
7.网络方程的矩阵形式:关联矩阵,基本回路矩阵,基本割集矩阵,由关联矩阵建立节点方程、基本回路方程和基本割集方程。用直观法列写电路的状态方程。
8.二端口网络:二端口网络(包括有载二端口、有源二端口)及其四种参数(Z、Y、H、A)方程和参数的计算,互易条件口,对称条件,二端口网络的等效电路,二端口网络的联接。
9.分布参数电路:无损传输线的正弦稳态解,特性阻抗,行波和驻波,入射波和反射波,匹配的概念,无损传输线的暂态分析,波的发生和反射,柏德生法则。
10.关于电工测量:电压表、电流表和功率表在电路中的应用,电路参数的测量,功率的测量,三相电路功率的测量。
上述前五部分约占总分的65%,后五部分约占总分的35%。
三、考试的题型及比例
计算题
四、考试形式及时间
考试形式为笔试,考试时间为3小时
815信号与系统
一、考试的总体要求
信号与系统是通信、电子信息、电子科学与技术等专业的一门专业基础课程,是国内外高校相应专业的主干课程之一。要求考生熟练地掌握本课程所讲述的基本概念、基本理论和基本分析方法,并利用这些经典理论分析、解释和计算信号、系统及其相互之间约束关系的问题。
二、考试的内容及比例
(一)信号与系统的基本知识(10~20%)
1、基本信号及其两种(函数表达式和波形图)表示方法;
2、信号的基本运算;
3、系统的描述及系统的基本性质;
(二)连续系统的时域分析(10~20%)
1、零输入响应和零状态响应的概念、性质及其求法;
2、冲激响应和阶跃响应;
3、卷积、卷积的性质及卷积的计算方法;
4、系统响应的时域求法;
(三)连续信号与系统的变换域分析(30~40%)
1、周期信号的傅里叶级数;
2、周期信号的频谱及周期信号的傅立叶变换;
3、非周期信号的傅里叶变换及其性质;
4、取样信号、取样信号的频谱、取样定理及其应用;
5、周期和非周期信号通过线性系统的频域分析;
6、拉普拉斯变换及其性质;
7、信号通过线性系统的S域分析;
8、拉普拉斯变换与傅里叶变换之间的映射关系;
(四)离散信号与系统分析(10~20%)
1、离散时间信号(序列)的描述及其运算;
2、离散卷积及其性质;
3、线性离散系统的特性及其描述方法;
4、差分方程的建立及其解法;
5、Z变换及其性质;
6、离散系统的Z域分析法;
(五)系统函数(10~20%)
1、系统函数的零极点与系统响应之间的关系;
2、系统稳定性及其判断方法;
3、系统的方框图、信号流图表示法与系统模拟;
(六)连续与离散系统的状态变量分析(10~20%)
1、状态、状态变量与状态方程的基本概念;
2、连续与离散状态方程的建立方法;
3、连续系统状态方程的求解;
4、离散系统状态方程的求解;
三、试卷题型及比例
试卷题型分为简答题(包括选择题和填空题等)、一般计算题和综合计算题三种类型,其中简答题和一般计算题约占80~90%,综合计算题约占10~20%。
四、考试形式及时间
考试形式为笔试,考试时间3小时,满分为150分。
五、参考书目
《信号与线性系统分析(第四版)》,吴大正主编,高等教育出版社。
837量子力学
考试的总体要求
本门课程主要考察学生对量子理论的基本概念,基本理论和基本方法的全面认识,正确理解和运用能力。
一、考试的内容及比例
1.掌握波粒二相性的概念,求解简单体系薛定谔方程(包括势阱,谐振子,转子,磁矩在外磁场中的运动等)的方法,波函数的意义.黑体辐射,光电效应,Compton散射,戴维逊-革末实验,隧道效应的意义(30%)。
2.掌握对易关系,算符运算及测不准关系,守恒量,平均值和矩阵元的计算等。理解二维和三维有心势场的特点。(25%)
3.掌握非简并的定态微扰论,会写出常见相互作用的哈密顿量,能够计算波函数至一级修正,能量至二级修正,理解简并定态微扰论和含时微扰论,了解散射理论(20%)
4.掌握单粒子自旋理论和两个粒子的自旋耦合理论,理解全同性概念.对于两个粒子的系统,能够具体写出满足全同性要求的波函数(25%)
二、试卷题型及比例
简答题,证明题为40-50%;计算题60-50%.
三、考试形式及时间
考试形式为笔试。考试时间为三小时(满分150)。
5、描述系统的状态方程与输入-输出方程之间的关系;
6、系统的稳定性、可控性和可观测性的概念。
803机械原理与机械设计
一、考试的总体要求
1.机械原理部分
主要考查学生对机构学与机器动力学的基本概念、基本理论和常用机构的分析与设计方法的掌握,以及相关的分析、解决问题的能力。
2.机械设计部分
主要考查学生对通用机械零件设计计算的基本理论和基本方法的掌握,以及运用基本理论和方法解决一般机械设计问题的能力。
二、考试的内容及比例
1.机械原理部分(占50%)
机构的组成和结构分析,平面机构的运动分析,平面机构的力分析,平面连杆机构及其设计,凸轮机构及其设计,齿轮机构及其设计,轮系及其设计,其他常用机构(间歇运动机构、组合机构、螺旋机构),机器的运转和调速,机械的平衡,机械的效率。
2.机械设计部分(占50%)
机械零件工作能力及计算准则,机械零件的疲劳强度计算,摩擦、磨损及润滑,连接(螺纹、键、花键、过盈),机械传动(带、链、齿轮、蜗杆),轴,轴承(滑动、滚动),联轴器和离合器,弹簧。
三、试卷类型及比例
1.机械原理部分(占50%)
(1)填空题、选择题,约占10%~20%。
(2)计算题、图解分析题,约占80%~90%。
2.机械设计部分(占50%)
812自动控制理论
一、考试的总体要求
包括经典控制理论和现代控制理论的基础部分,主要考察学生对自动控制系统进行分析和综合设计的能力。
二、考试内容及比例
经典控制理论部分(占60%):
1、控制系统的数学模型
系统的输入、输出微分方程模型,非线性系统在工作点处的线性化,传递函数,结构图及其化简,梅逊增益公式。
2、控制系统的分析
控制系统的稳定性,劳斯判据,一阶系统和二阶系统的阶跃响应和性能指标,系统的主导极点和动态性能估算,控制系统的稳态误差,根轨迹和参数根轨迹。
3、控制系统的频率特性,系统的幅相频率特性曲线,奈奎斯特稳定判据;系统的对数频率特性曲线,系统的频率特性指标。
4、控制系统的综合
控制系统的时域指标和频域指标及之间的关系,根轨迹法和频率特性法的串联超前校正,滞后校正,超前-滞后校正,按期望频率特性进行校正。
5、离散时间系统
脉冲传递函数,开环和闭环系统的脉冲传递函数,离散时间系统的稳定性分析,极点位置和暂态响应的关系,稳态误差计算,根轨迹分析。
6、非线性控制系统
相平面的概念,奇点及其分类,极限环及其分类,非线性系统的相平面分析方法,非线性系统的描述函数分析方法。
现代控制理论部分(占40%):
7、系统的状态空间表达式,线性变换,单输入、单输出系统的能控标准实现和能观标准实现,状态方程的解。李亚普诺夫稳定性,李亚普诺夫第二法。
8、可控性和可观性及其判定方法,单输入、单输出系统的极点配置,状态观测器设计,系统的镇定和解耦。
三、试卷类型
分析与计算题为主。
四、考试形式及时间
笔试,三小时。
五、参考教材
1、自动控制原理,科学出版社,夏超英
2、现代控制理论,机械工业出版社,刘豹
3、自动控制原理,科学出版社,胡寿松
(1)填空题、选择题,约占20%~30%。
(2)分析题、简答题,约占10%~15%。
(3)计算题、结构设计题,约占55%~70%。
四、考试形式及时间
考试形式为笔试,考试时间为3小时(满分150分)。
836高等代数
一、考试的总体要求
要求考生比较系统地理解高等代数的基本概念和基本理论,掌握代数的基本方法,要求考生具有抽象思维能力、逻辑推理能力、空间想象能力、运算能力、综合运用所学的知识分析和解决问题的能力。
二、考试的内容及比例
1.多项式:数域,二元多项式、整除、最大公因式、互素、不可约多项式、因式分解定理、重因式、多项式、函数、复系数与实系数多项式的因式分解,有理系数多项式,多元多项式。
2.行列式:排列,n阶行列式的定义,n阶行列式的性质及计算,行列式展开(按一行(一列)展开,拉普拉斯定理)克莱姆法则。
3.矩阵:矩阵的概念,矩阵的运算,逆矩阵、矩阵乘积的行列式、分块矩阵、初等矩阵、初等变换,分块矩阵和初等变换及其应用,矩阵的秩。
4.线性方程组:n维向量空间,n维向量的线性相关性,向量组的极大线性无关组,向量组的秩和线性方程组的解法、有解的判别原理、解的结构。
5.二次型:二次型及其矩阵表示,二次型的标准型、唯一性、化二次型为标准型,正定二次型。
6.线性空间:集合、映射、线性空间的定义与性质。基、维数与坐标、基变换与坐标变换,线性子空间,子空间的交与和,直和,线性空间的同构。
7.线性变换的定义及其运算,线性变交换的矩阵,特征值与特征向量,对角矩阵,线性变换的值域与核、不变子空间。
8.λ-矩阵:λ-矩阵的概念,λ的矩阵在初等变换下的标准型,行列式因子,不变因子,及初等因子,矩阵相似的条件,矩阵的若当标准型及理论推导。
9.欧几里德空间:欧几里德空间的定义与基本性质,标准正交基,欧氏空间的同构和正交变换,子空间及其正交系,正交补,对称矩阵的标准形。向量到子空间的距离,最小二乘法,酉空间。
各部分占10%左右。
三、考试的题型及比例
1.填空题15%。2.计算题40%。3.证明题45%。
四、考试形式及时间
考试形式均为笔试。考试时间为三小时。(满分150分)
809光电子学基础
一、考试的总体要求
旨在考查考生是否具备光电子学专业的物理学基础和主要的专业课知识。其中物理学基础的考试内容为《物理光学》课程;专业课为《激光原理》课程。主要考查考生对基本概念的理解是否正确,是否具备应用物理学原理去灵活解决具体问题的能力,能否简洁、准确表达解决问题的过程和结果。
二、考试的内容及比例
与物理学基础相关的考试内容涉及《物理光学》课程;与光电子技术相关的考试内容涉及《激光原理》课程。考试内容以大题为单元,共10道大题,任选5道 大题做答,多选总分得零。每道大题30分。其中《物理光学》5道大题,《激光原理》5道大题。每门课程的详细考试大纲见附录。每道大题可以是若干小题的集 合,或若干关联的小问题。主要考查考生对基本概念的理解是否正确,是否具有应用原理灵活解决具体问题的能力,能否简洁、准确表达解题过程和结果。
三、考试的题型及比例
共10道大题,任选5道大题做答,多选总分得零。每道大题可以是若干小题的集合,或若干关联的小问题。题型包括基本概念考查题,分析论证推导题,数值估算题等。原则上概念题比例较大,约占70~80%。
四、考试形式及时间
考试形式为笔试,考试时间为3小时(或以研究生院公布的为准)。
附录:
《激光原理》部分
1.激光的基本原理(《激光原理》,(第6版),周炳琨编著,国防工业出版社,第一章)光的受激辐射基本概念;激光的特性。
2.光学谐振腔与高斯光束(《激光原理》,(第6版),周炳琨编著,国防工业出版社,第二章)
(1)光腔理论的一般问题:光学谐振腔与模(纵模与横模)的基本概念;共轴球面腔的稳定性条件;光腔的损耗。
(2)稳定球面腔:对称共焦腔的自再现模及其行波场及计算。
(3)高斯光束:高斯光束的基本性质;高斯光束q参数的变换规律(ABCD法则);高斯光束的聚焦与准直;高斯光束的自再现变换与稳定球面腔;高斯光束模式的匹配。
3.电磁场和物质的共振相互作用(《激光原理》,(第6版),周炳琨编著,国防工业出版社,第四章)
(1)电磁场和物质相互作用:光谱线加宽和线型函数;自然加宽和碰撞加宽(均匀加宽);多普勒加宽(非均匀加宽);激光器的速率方程。
(2)连续激光器的增益与工作特性:增益系数与小信号增益;均匀加宽、非均匀加宽及综合加宽工作物质的增益饱和特性;连续激光器的工作特性;单模激光器的线宽极限;激光器的频率牵引。
4.激光振荡特性(《激光原理》,(第6版),周炳琨编著,国防工业出版社,第五章)
(1)激光器的振荡阈值和输出功率和能量。
(2)弛豫振荡、线宽极限、频率牵引。
5.激光器特性的控制与改善(《激光原理》,(第6版),周炳琨编著,国防工业出版社,第七章)
(1)选模和稳频。
(2)调Q与锁模。
《物理光学》部分
《物理光学》,(第三版),梁铨廷,电子工业出版社
第一章光的电磁理论
1.1光的电磁波性质
1.2平面电磁波
1.3球面波
1.5电磁场的边值关系
1.6光在两介质分界面上的反射和折射
1.7全反射
要求:掌握麦克斯韦方程组与物质方程;平面波、球面波的表达式;玻应廷矢量;光强;折反射定律;菲涅尔公式在几种特殊角度下的表达式;布儒斯特角。
第二章光波的叠加和分析
2.1两个频率相同、振动方向相同的单色光波的叠加
2.2驻波
2.3两个频率相同、振动方向互相垂直的光波的叠加
2.4不同频率的两个单色光波的叠加
要求:
掌握光的叠加原理,掌握同频率、同振动方向的两列光波的叠加;
理解频率相同、振动方向互相垂直、有固定位相差关系的两光波的叠加,掌握光的五种偏振态的特性;
领会群速度、相速度的概念,了解光程差、位相差的概念和转换关系。
第三章光的干涉和干涉仪
3.1实际光波的干涉及实现方法
3.2杨氏干涉实验
3.3分波前干涉的其他实验装置
3.4条纹的对比度
3.5相干性理论
3.6平行平板产生的干涉
3.7楔形平板产生的干涉
3.8用牛顿环测量透镜的曲率半径
3.10迈克耳孙干涉仪
要求:
理解获得相干光的方法,掌握条纹可见度的定义,以及空间相干性、时间相干性和光源振幅比对条纹可见度的影响;
掌握杨氏干涉的基本原理,干涉条件,熟悉光强分布的计算;
掌握等倾干涉和等厚干涉的条纹特征、光强分布计算;掌握迈克尔逊干涉仪、牛顿环的基本光路、工作原理,及干涉条纹的特性和计算。
第四章多光束干涉与光学薄膜
4.1平行平板的多光束干涉
4.2法布里-珀罗干涉仪
4.3多光束干涉原理在薄膜理论中的应用
要求:
掌握平行平板多光束干涉的光强分布、干涉规律及应用;
掌握迈克尔逊干涉仪、F-P干涉仪的基本光路、工作原理及其应用。
第五章光的衍射
5.1惠更斯-菲涅尔原理
5.3菲涅尔衍射和夫朗和费衍射
5.4矩孔和单缝的夫朗和费衍射
5.5圆孔的夫朗和费衍射
5.6光学成像系统的衍射和分辨本领
5.8多缝的夫朗和费衍射
5.9衍射光栅
要求:
了解标量衍射基本理论,掌握菲涅尔衍射和夫朗和费衍射的近似条件;
掌握矩孔、单缝和多缝夫朗和费衍射的光强分布规律;掌握光栅的基本原理及相关计算公式;
掌握圆孔夫朗和费衍射的光强分布规律,理解光学仪器的分辨本领及有关计算。
第七章光的偏振与晶体光学基础
7.1偏振光和自然光
7.2晶体的双折射
7.3双折射的电磁理论
7.4晶体光学性质的图形表示
7.5光波在晶体表面上的反射和折射
7.6晶体光学器件
7.7偏振光和偏振器件的矩阵表示
7.8偏振光的干涉
要求:
掌握偏振光和自然光的差别,熟悉获得偏振光和检验偏振光的方法;
熟悉双折射的电磁理论、单轴晶体和双轴晶体的光学性质及其图形表示,光波在晶体中传播的几何法描述;
平面光波在各向异性媒质界面上的反射和折射;
偏振器和补偿器的原理和应用;
偏振光的琼斯矢量和偏振器件的琼斯矩阵表示法;
偏振光的干涉原理及会聚光的偏光干涉花样特点。
参考书:
《物理光学》,(第三版),梁铨廷,电子工业出版社
《物理光学学习指导与题解》,刘翠红编著,电子工业出版社
《物理光学与应用光学》,(第二版),石顺祥编著,电子科技大学出版社
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