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精密仪器专业是个怎样的存在?
时间:2020-12-22 11:31 点击次数:165

  精密仪器与光电子工程学院,简称精仪学院,隶属于天津大学,也就是我的母校。答主是精仪学院在读本科生,今年大学高年级,我就我自己在精仪学院的学习经历谈一谈对这个学院的理解。天大的精密仪器是一个学院,不是专业(好像有点钻牛角尖)。

  精仪学院有5个本科生可以选择的专业,分别是测控技术与仪器、光电信息科学与工程、光电信息科学与工程(天南大合办)、电子科学与技术(光电子方向)、以及生物医学工程专业。按照招分的规律来说,一般是光电信息最高,其次是测控,再其次是电科,再其次是医仪。医仪专业收分较低大家应该也能够理解。一般来说,理念太过先进的专业基础的开发和理论知识的铺垫相对而言并不成熟,人们大多倾向于报一个比较稳的专业。但是,并不是说天大的医仪不好。毕竟在精仪学院内部,能够利用学院优秀的资源。医仪专业也有很多非常优秀的老师,比如说明东教授。有兴趣的同学们可以自己去了解。

  至于其他三个专业(天南大合办的专业答主不是很了解,毕竟他们前两年在南开上课。不过,现在他们和我们一起了,这学期还在一起上过几门课,以后说不定可以更新给大家说),这三个专业中,电科收分最低,光电收分最高(一般来说)。但是,实际上精仪学院最好的专业是测控技术与仪器专业。精仪学院上世纪五十年代就成立了,当时北洋大学刚刚改名为天津大学。最古老,最成熟,也是最强的专业就是测控,可以说,测控就是精仪的老底子。光电当然也非常棒,但在业内还没达到测控的高度。光电之所以收分高,我觉得主要原因还是大家考生们对专业不了解,听到测控技术与仪器,觉得不明觉厉,光电信息一听就是高大上的专业......如果有兴趣报精仪学院的同学,不要因为那一两分的差距而不报测控。

  那电科又是什么情况呢?总体而言,电科偏理论,光电信息偏工程(这一点在下面会介绍),但是,电科和光电的实验室是有紧密联系的。有些实验室既是电科的,也是光电的。那些所谓的“光电一室”“光电二室”,里面有很多的电科的老师。所以说,电科虽然收的分数低,但真正报了也不亏。但是,前提是你要好好学习。因为,毕竟生源的差距大,电科虽然资源和光电别无二致,但是学习环境差了很多,和测控比也是如此,更别提跟工科班比了。所以,电科的同学一定要有自觉性。

  国家让一些985院校开设工程科学实验班,精仪学院就是天大的试点学院。精仪工科班在入学之后就可以报名加入。工科班的报名条件(我们那年)是四者满足其一即可:数学140+,英语140+,理综286+,竞赛国二及以上。这些条件对于考上天大的考生来说,并不是那么困难,当时答主满足了两个条件。报名后的面试也比较好通过。工科班的同学可以在大二结束的时候自由的选择精仪学院的专业。比如,你高考考的差进了医仪,但是你数学贼6,150,进了工科班,然后你就可以在大二的时候选测控了。工科班的学生出国的很多,一般大四30多个人,一半保研,一半出国。考研的不过4个5个的样子。而且,工科班的同学可以利用更多学校的资源,比如大四一般都出国做毕设,全学院所有的出国项目都可以选,不局限在一个专业。工科班的基础课程更加扎实,我们不学大物,而是像物理系的一样,分开学,比如说热学,电磁学等等(但是比物理系的水很多...)。总体而言,工科班还是非常好的。

  但是。工科班实行末位淘汰。虽然只是大一大二两年流转,也确实是一种压力。潜规则是挂科即转,但是加权大概83以下吧,就会被约谈。工科班的学生要比其他专业努力,大三了之后,该流转的也都流转了,学习氛围比其他专业好很多。

  大一入学之后,学长们会给你说,精仪学院是一个科技氛围浓厚的学院。有一句话叫做“无科技,不精仪”。确实,精仪的学生参加各种科技社团、科技活动、科技竞赛的比例比隔壁自动化、信息学院、计算机学院等要大很多。

  在课程设计上,和其它专业一样,大一大二学科基础,大三专业课,大四毕设。但是,具体来讲,有精仪学院的特色。精仪学院的老师和学生必备的四项技能:光 机 电 算。光学,精密机械,电路,计算机编程。精仪学院的这些专业综合性非常强。交叉学科在我们这里就是常态。机电算这三个,算是大众类型的交叉学科,很多工科专业都有涉及。光,是精仪学院的特色。

  举个例子,我们要设计并制造一套自由曲面光学成像系统。大家不是这个专业的可能不知道自由曲面是啥玩意,简单来讲,普通的透镜,都是球面的,但是球面镜只在近轴区域理想成像,光线照射在其他地方会带来各种各样的像差。比如说下图:

  你们看,这就是球面像差。光线不汇聚在一个点了!怎么解决呢?有些小朋友说,哦,我们可以多搞几个球面镜,慢慢的把这些不会聚在点上的光线给他“扳”正。有道理。但是,由于你那些矫正的透镜都是球面镜,再多也不可能达到像差理论为0,最多把像差限制在一定范围内。而且,透镜组会非常的笨重,这就是高级的单反为毛那么长的原因。还有小朋友说,你忘了二次曲面了?对啊,二次曲面有相当完美的光学特性,你入射在抛物面上,会完美的会聚在焦点!但是,呵呵,技术方面相当困难。加工一个球面镜很容易,加工一个抛物面呢?难度一下就上去了,尤其是,当你在精密仪器上用的时候,加工精度往往要达到亚微米级,甚至纳米级!抛物面已经如此,如果我设计一个光学曲面,表达式有二十次方,加工精度纳米级......是不是想想就可怕?这就是自由曲面。

  那就想想整个流程呗?首先,设计需要强大的光学基础知识作为铺垫。加工呢,首先肯定需要操作超精密机床,这是精密机械的知识。这么精密这么贵的东西加工,总不能一上来就试,肯定需要现在计算机上做路径规划,应力的仿真,有限元分析之类,这需要坚实的计算机基础。超精密机床的控制,加工过程与后续测试过程中的各种自动控制,需要用到大量的电路的知识。加工完成后搭建光路,又需要用到光学知识......这就是光、机、电、算。这样的项目在天大精仪还有很多。题主问这个学院是干啥的,从这个例子,大家就可以管中窥豹。本科生虽然暂时接触不到太困难的设计制造,但是,从事这个行业,本科生的光机电算的基础知识,再重要不过了。

  三个专业(测控、光电、电科,医仪我不太了解)学的课程的侧重点不尽相同。测控偏测量,光电偏光,电科偏理。举几个课程的例子:测控,精密测量理论与技术基础;光电,激光原理;电科,量子力学,电动力学。光电信息专业学的光学最深,像激光原理这种课,测控是不学的(经评论区提醒,激光原理好像光电也不学,那就改成光学中的信号与系统吧),当然,测控的精测、单分子测量技术、测控电路这种课,光电也不会学。电科的研究偏理论,但是大家不要以为电科的天天和物理系的人混在一起。我们毕竟是工科,学理论学的深其根本目的也是为了应用,电科的同学也是一天到晚泡实验室的 。

  精仪学院本科生还有一个特点,那就是大三的时候,很多稍微有点想法的人都会主动的加入老师实验室做一些小的项目。其中,工科班几乎是全员加入。由于精仪学院的方向综合性非常强,闷头苦读,最后只能一事无成。我们同学之间常说,如果在我们学院,大学四年加权年年95+,其他的啥都不干,科技社团一个都不参与,科技竞赛一个都不参与,实验室也根本不去,就按部就班的跟着课程走,大学四年出来,真的就是废物一个。这就是精仪学院的特点。“无科技,不精仪”!

  既然都说是精密仪器了,单一学科怎么可能覆盖。其实各个行业都是一样的,最终呈现在使用者面前的产品都是复杂的交叉学科的综合体。比如手机。。。手机当中有触摸屏 电路板 软件 摄像头等等。设计者不懂其他行业学科的发展进程,就会设计出一些天马星空不可能实现产品,精密仪器也一样,一台仪器中间涉及了理论系统的确定,光路结构,机械结构,电路结构,以及软件配套等等,综合在一起,他才是一个完整的仪器,单独是机械,,他就是一个架子,单独有光路,他就是一个实验平台,单独软件,他就是个虚拟系统。所以你要想学好精密仪器专业,其本质就是要知道这个精密仪器到底是如何设计实现而来的。从设计到制造整条线的过程,而不是单单的只知道这是一个仪器而已。因此,您是设计仪器,制造仪器,而不是使用仪器,就像是设计汽车造汽车的人,他们不是开车的,所以设计车的人要知道现在什么样的车好,怎么设计安全,什么材料好用,等等,而如果是开车的人,他只会关心,我这个车用在我手上是什么感觉而已,这是一个制造者和使用者本质的区别。题主学精密仪器专业是属于设计和制造者,要由你来告诉使用者如何用这个东西。如果你不精通这些交叉学科的内容,其他行业的人是不知道你要做出个什么东西的。

  匿了,骂一句,精密仪器是科技王座,如果国家想在2025完成产业升级就必须在加大在精密仪器方面的投入,并且和精密加工产研并行。

  如果这次光刻还不能让上头领悟精密仪器的重要,那绝大多数院士都是nm废物。

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