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主要研究方向

仪器科学与技术一级学科及研究方向介绍

仪器科学与技术学科属信息科学技术领域,研究信息的获取、处理以及对相关要素进行测量、控制的理论与技术,是电子、光学、精密机械、计算机、信息与控制技术多学科交叉、互相渗透而形成的一门高新技术密集型综合学科。

本学科的前身是1958年创建的原北京机械学院的测试计量技术及仪器专业,1981年开始招收硕士研究生,已培养了1000余名硕士研究生,为我国仪器行业的发展做出了贡献,在国内享有较高声誉和影响力。

本学科以面向需求和谋求发展为导向,注重多学科交叉融合,突出特色,凝练方向。在智能感知系统、光纤传感与系统、光电子集成与光子芯片、大尺寸视觉测量、柔性机器人、飞机载荷谱及卫星参数测试、生物医学检测技术与仪器、数字剪切散斑干涉无损检测、水平姿态传感器及微机械陀螺等研究领域形成了优势。近年来,承担国家863重大课题、国家重大科技专项子项、国家重大科学仪器设备专项子项、国家自然科学基金等国家级、省部级项目60余项,取得了一批具有国际先进水平的研究成果,在先智能制造、航空航天、生物医学、国防安全以及智慧城市建设等领域得到广泛应用。以第一完成单位获国家科技进步二等奖2项,国家技术发明二等奖1项,省部级科技奖16项;发表学术论文1000余篇,其中SCIEI收录600余篇;获授权发明专利300余项。

主要研究方向包括:

1、光纤传感与系统:属于基础理论与应用学科方向。面向航空航天、武器装备、船舶、轨道交通和重大基础设施监测需求,主要研究新型光纤传感器与精密成型方法、高速高精度解调及智能信息处理、光纤传感器组网与多传感器数据融合、光纤监测系统等。在光纤感知网络与智能蒙皮、卫星在轨监测、高温监测等领域形成特色和优势。

2、光电与视觉检测:属于基础理论与应用学科方向。面向高端装备制造和重大基础设施结构精密测量的应用需求,主要研究大型结构三维型面动态视觉测量理论与方法、激光散斑干涉测量方法、大尺寸测量网络优化与解算分析、空间光学敏感器、视觉与惯性信息融合技术。在高精度静态摄影测量技术、大尺寸动态摄影测量技术、数字剪切散斑干涉无损检测技术与系统、高精度星敏感器等方面形成了特色和优势。

3、生物传感与医学仪器:属于特色学科方向。面向生物医学工程领域的光电检测、医学图像处理和高端医学仪器应用需求,主要研究生物传感器、拉曼光谱检测、流式细胞多模式激光检测、光学相干层析成像、近红外光谱成像、细胞操控及显微成像、微创手术软体机器人、AI智能诊断系统等生物传感与医学仪器。在光纤拉曼在体实时检测、细胞力学特性分析、光学相干层析成像、流式细胞多模式激光检测等研究领域具有特色和优势。

4、集成光电子器件与系统:属于特色学科方向。面向高灵敏红外探测、低功耗智能计算、高速硅基光电子、智能终端显示、精密装备测量和重大基础设施检测等重大需求,主要研究超晶格红外探测器、量子级联激光器、光子计算芯片、阵列波导光栅、硅基微显示、智能触觉传感器、柔性可穿戴传感器、硅基片上光电传感器、人工智能算法、图像智能识别等。在高工作温度中长波红外探测器、光子计算加速器与人工智能算法、高速多通道阵列波导光栅、高可靠性硅基OLED微显示、柔性机器人智能传感检测等方面具有特色和优势。 

5、智能微系统技术:属于基础理论与应用学科方向。面向智能感知工程领域对先进传感技术、微型化信息系统、人工智能等重要应用需求。主要研究复杂微系统的设计与验证方法、智能嗅觉气体分析微系统、近零功耗自唤醒环境传感微系统、MEMS超材料电磁波调控器件、光谱分析生化传感芯片,硅基/非硅基微纳加工工艺等。在MEMS传感器、执行器、环境感知微系统与智能边缘计算等领域形成特色和优势。

光学工程一级学科及研究方向介绍

光学工程是以光学为主,与电子、计算机、材料、生物、空间科学、精密机械与制造、能源等多学科紧密交叉融合的综合学科,处于当前最活跃的研究领域,是当代信息科学与技术的重要支柱。

主要研究方向包括:

1、光电信息检测与处理:研究光电信息检测与处理技术的基本理论、实施方法、关键技术和系统,包括激光测量、光纤传感、光谱测量、光电多自由度监测等各种物理参数测量方法和系统的研究,以及采用光学/数字图像技术获取、处理、存储、显示各种物理信息的基本方法及关键技术研究。

2、光电系统与仿真:研究光电系统的设计、构建、测试与管理,以及光的传输、光与物质相互作用等过程的仿真、计算和分析。包括光、电、机综合系统设计,信号传输与输出控制技术研究和实现,以及基于多物理场相互作用的激光大气传输、光热/光电转换效应的原理、特性和干扰损伤效果的仿真计算。 

3、光电材料与器件:研究微纳发光和光电转换材料、器件的设计理论、方法、特性和制备,包括基于这些特殊材料、器件的应用研究和开发,实现激光产生、频率转换、拉曼信号增强、光束整形及偏振变换等功能,应用于防伪、光显示、光电对抗、生物医学检测等领域。

电子信息专业领域(智能感知工程方向)及研究方向介绍 

未来的生产生活向着智能化、网络化方向发展,而物理信息融合化将是实现这一发展目标的助推器,也是目前世界工业强国所提出的未来发展战略的核心基础。物理世界与信息世界的深度融合以及系统的时间、空间规模与复杂性,对作为信息源头的仪器科学提出了严峻挑战,传统的传感体系架构无法适应未来需求,感、知、联、控一体化的智能感知是实现物理信息融合化的途径。智能感知工程以感、知、联、控一体化的智能感知理论体系为核心内涵,以传感技术、电子技术、计算机技术、通信技术等为支撑,培养掌握智能感知专业基础知识,能够在智能制造、智慧医疗、智能交通、智能家居等相关领域从事研发、制造、技术支持、维护和运行管理等方面工作的工程技术人才。

智能感知工程主要涉及智能感知方法、技术与仪器的研究,智能传感器的设计与研制,智能感知体系的设计与构建等。主要研究方向包括:

1、光纤传感与系统:面向航空航天、武器装备、船舶、轨道交通和重大基础设施监测需求,主要研究新型光纤传感器与精密成型方法、高速高精度解调及智能信息处理、光纤传感器组网与多传感器数据融合、光纤监测系统等。

2、光电与视觉检测:面向高端装备制造和重大基础设施结构精密测量的应用需求,主要研究大型结构三维型面动态视觉测量理论与方法、激光散斑干涉测量方法、大尺寸测量网络优化与解算分析、空间光学敏感器、视觉与惯性信息融合技术。

3、生物传感与医学仪器:面向生物医学工程领域的光电检测、医学图像处理和高端医学仪器应用需求,主要研究生物传感器、拉曼光谱检测、流式细胞多模式激光检测、光学相干层析成像、近红外光谱成像、细胞操控及显微成像、微创手术软体机器人、AI智能诊断系统等生物传感与医学仪器。

4、集成光电子器件与系统:面向高灵敏红外探测、低功耗智能计算、高速硅基光电子、智能终端显示、精密装备测量和重大基础设施检测等重大需求,主要研究超晶格红外探测器、量子级联激光器、光子计算芯片、阵列波导光栅、硅基微显示、智能触觉传感器、柔性可穿戴传感器、硅基片上光电传感器、人工智能算法、图像智能识别等。

5、智能微系统技术:属于基础理论与应用学科方向。面向智能感知工程领域对先进传感技术、微型化信息系统、人工智能等重要应用需求。主要研究复杂微系统的设计与验证方法、智能嗅觉气体分析微系统、近零功耗自唤醒环境传感微系统、MEMS超材料电磁波调控器件、光谱分析生化传感芯片,硅基/非硅基微纳加工工艺等。

电子信息专业领域(智能感知工程学科交叉)介绍 

随着5G移动通讯、大数据、脑科学、边缘计算、物联网等行业的快速发展,智能终端、智能驾驶、机器人、智能芯片、智慧医疗等领域对智能感知技术、计算机视觉、智能算法和软件开发、智能感知系统应用等人才需求极为旺盛。“智能感知工程”就是将新一代信息技术与先进传感器技术深度融合,借助于模式识别、计算机视觉、多源数据融合、边缘计算等前沿技术,建立感、知、联、控一体化的智能感知系统。 

智能感知工程学科交叉实验班面向国家和北京市高精尖产业布局,结合智能传感、智能装备与机器人、人工智能与精准医疗等前沿方向,突出高精尖复合型人才培养核心地位,采用基于多学科交叉、科学研究与工程实践相结合的培养新机制;充分利用与清华大学共建高精尖学科契机,优化“智能感知工程”专业硕士研究生培养模式,从清华大学、英国剑桥大学、美国奥克兰大学、澳大利亚墨尔本皇家理工大学、科廷大学等国际知名院校聘请领域知名专家学者担任导师,组建研究生联合指导团队,在国内外联合举办学术交流项目,与清华大学联合组队参加科技竞赛,提高研究生科技创新能力;与中国航天科技集团、中国机械工业集团等高新技术企业合作培养具备工程实践能力的高素质人才,服务北京市人工智能及装备、智能终端、智能驾驶、机器人、智能芯片、智慧医疗等高精尖产业发展。