儀器儀表工業(yè)是信息工業(yè)，是信息的源頭，是認(rèn)識世界的工具，是人們用來對物質(zhì)(自然界)實(shí)體及其屬性進(jìn)行觀察、監(jiān)視、測定、驗(yàn)證、記錄、傳輸、變換、顯示、分析處理與控制的各種器具與系統(tǒng)的總稱，其實(shí)質(zhì)是研究信息的獲取、處理和利用。儀器儀表發(fā)展至今已成為一門獨(dú)立的學(xué)科，即儀器科學(xué)與技術(shù)，而現(xiàn)代精密儀器則是儀器科學(xué)與技術(shù)的一個(gè)重要組成部分。
當(dāng)今科學(xué)儀器技術(shù)最引人注目的發(fā)展是在生物、醫(yī)學(xué)、材料、航天、環(huán)保、國防等直接關(guān)系到人類生存和發(fā)展的諸多領(lǐng)域中，研究的尺度深入到介觀(納米)和微觀；儀器的研制和生產(chǎn)趨向智能化、微型化、集成化、芯片化和系統(tǒng)工程化；利用現(xiàn)代微制造技術(shù)(光、機(jī)、電)、納米技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、仿生學(xué)原理、新材料等高新技術(shù)發(fā)展新式的科學(xué)儀器已經(jīng)成為主流，為精密儀器設(shè)計(jì)提出了新的研究課題。
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，特別是微電子技術(shù)、宇航工業(yè)、材料科學(xué)、生物工程等的發(fā)展，使精密儀器已進(jìn)入亞微米、納米級的新時(shí)代，為精密儀器提供了廣泛的研究領(lǐng)域。為適應(yīng)科技發(fā)展的需要，趕上世界科技進(jìn)步的步伐，提高我國精密儀器的水平，本書從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，參照全國精密儀器設(shè)計(jì)的教學(xué)大綱編寫而成。書中總結(jié)了編著者長期的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)與科研工作成果，匯集了有關(guān)現(xiàn)代精密儀器設(shè)計(jì)理論和成果，著力反映了這一學(xué)科領(lǐng)域的當(dāng)代發(fā)展水平，使讀者充分了解和掌握精密儀器的學(xué)術(shù)動態(tài)和最新成就。同時(shí)力圖做到概念清楚、深入淺出，對精密儀器設(shè)計(jì)有關(guān)的共同性理論和方法進(jìn)行了系統(tǒng)、全面地闡述。每章有設(shè)計(jì)實(shí)例和習(xí)題，目的是便于學(xué)生自學(xué)并啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性。
“精密儀器設(shè)計(jì)”是以設(shè)計(jì)為主的專業(yè)課程，其目的是使學(xué)生綜合運(yùn)用基礎(chǔ)理論知識，掌握光、機(jī)、電、算相結(jié)合的現(xiàn)代儀器儀表設(shè)計(jì)理論和方法，以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)與研究現(xiàn)代精密儀器及微納米系統(tǒng)的能力。
根據(jù)高等學(xué)校儀器科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會測控技術(shù)與儀器專業(yè)本科教學(xué)規(guī)范的要求，以及本教材的實(shí)際使用情況和建議，第2版對第1版中的部分內(nèi)容進(jìn)行了修訂：
(1) 按測控技術(shù)與儀器專業(yè)本科教學(xué)規(guī)范，縮減“微型機(jī)電系統(tǒng)”一章，其內(nèi)容在其他教材另行詳細(xì)、充分闡述；
(2) 增加光電傳感技術(shù)的有關(guān)內(nèi)容，以更多地滿足測控學(xué)科和專業(yè)教育教學(xué)要求；
(3) 瞄準(zhǔn)與對準(zhǔn)系統(tǒng)講述測量基準(zhǔn)，定位與測量系統(tǒng)分析測量方法，因此將二者整合為“精密測量技術(shù)”，以便對測量有更全面、整體的理解；
(4) 增加“精密儀器設(shè)計(jì)實(shí)例與實(shí)驗(yàn)”一章，利用典型實(shí)例闡述現(xiàn)代儀器設(shè)計(jì)方法，加強(qiáng)儀器設(shè)計(jì)的實(shí)踐環(huán)節(jié)；
(5) 調(diào)整“自動調(diào)焦系統(tǒng)”一章，有關(guān)知識在第10章中以實(shí)例方式闡述說明。
具體內(nèi)容如下：
第1章 現(xiàn)代精密儀器設(shè)計(jì)概論
闡述了儀器儀表學(xué)科的重要性和我國以及國際上這一學(xué)科當(dāng)代的發(fā)展水平與發(fā)展趨勢；介紹了儀器儀表的組成、設(shè)計(jì)與原則。
第2版前言現(xiàn)代精密儀器設(shè)計(jì)（第2版）第2章 精密儀器設(shè)計(jì)方法
總體設(shè)計(jì)是“戰(zhàn)略”性的、方向性的、把握全局性的設(shè)計(jì)。由于總體設(shè)計(jì)是一個(gè)戰(zhàn)略性的工作，其優(yōu)劣直接影響到精密儀器的性能和使用，所以總體設(shè)計(jì)是創(chuàng)造性的工作，特別是現(xiàn)代精密儀器，是光、機(jī)、電、算技術(shù)的綜合。在進(jìn)行總體設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者要有創(chuàng)新的觀念，要充分運(yùn)用科學(xué)原理和設(shè)計(jì)理論。本章介紹了幾種設(shè)計(jì)方法，對總體設(shè)計(jì)原則、方法及總體方案制定內(nèi)容通過實(shí)例進(jìn)行了討論。
第3章 儀器精度設(shè)計(jì)與分析
精度（不確定度）是精密儀器及精密機(jī)械設(shè)備的核心技術(shù)指標(biāo)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對于精密機(jī)械及精密儀器的精度提出了愈來愈高的要求。本章介紹了精度的概念、精度評價(jià)方法、誤差的來源及計(jì)算與分析方法、誤差的綜合及動態(tài)精度，為現(xiàn)代精密儀器的設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)。
第4章 精密機(jī)械系統(tǒng)
精密機(jī)械系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)精密儀器高精度的基礎(chǔ)，特別是當(dāng)代科技發(fā)展已進(jìn)入納米時(shí)代，對儀器功能和精度提出了更高要求，因此對機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造應(yīng)給予高度重視。本章主要對精密機(jī)械系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分設(shè)計(jì)（包括基座與支承件、導(dǎo)軌、軸系等）進(jìn)行了闡述，著重討論了影響系統(tǒng)精度和性能的因素及提高精度的措施。
第5章 傳感檢測技術(shù)
光電傳感為精密儀器的檢測、分析提供數(shù)據(jù)來源，直接影響儀器功能及性能。本章主要介紹了精密儀器中常用的傳感系統(tǒng)檢測方法、系統(tǒng)構(gòu)成、傳感器選擇以及抗干擾技術(shù)等。希望通過本章的學(xué)習(xí)讀者能夠?qū)�傳感檢測相關(guān)技術(shù)有清晰的了解，并掌握傳感器選擇方法以及抗干擾技術(shù)。
第6章 光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
光學(xué)系統(tǒng)在現(xiàn)代儀器尤其是光學(xué)儀器中起著越來越重要的作用。光學(xué)系統(tǒng)既是使儀器走向高精度測量不可或缺的部分,隨著視覺技術(shù)的發(fā)展，光學(xué)系統(tǒng)也必然成為很多常規(guī)儀器的核心內(nèi)容。本章在光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成基礎(chǔ)上,講述了光學(xué)系統(tǒng)各構(gòu)成部分的設(shè)計(jì)思路,重點(diǎn)講述了光學(xué)照相、顯微、望遠(yuǎn)及照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。最后以傅里葉變換紅外光譜儀為例說明了光學(xué)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方法。
第7章 微位移技術(shù)
微位移技術(shù)是實(shí)現(xiàn)精密儀器亞微米、納米級精度的關(guān)鍵技術(shù)。本章闡述了微位移驅(qū)動方法及分類，介紹了各種微位移器件的原理、特點(diǎn)及其應(yīng)用，分析了各種微位移系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法、優(yōu)缺點(diǎn)、適用范圍及達(dá)到的精度，特別是對柔性鉸鏈微位移系統(tǒng)作了全面的論述，同時(shí)還介紹了目前世界上多種先進(jìn)、實(shí)用的微位移機(jī)構(gòu)，供設(shè)計(jì)者參考。
第8章 機(jī)械伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)
伺服系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)精密儀器智能化、自動化的基礎(chǔ)。為了實(shí)現(xiàn)精密儀器系統(tǒng)高效率、高精度、穩(wěn)定運(yùn)動的要求，伺服控制系統(tǒng)必須具有很好的快速響應(yīng)性，能靈敏地跟蹤指令，以達(dá)到運(yùn)動精度及穩(wěn)定性的要求。本章介紹了伺服控制系統(tǒng)的分類、組成、設(shè)計(jì)要求及性能指標(biāo)，闡述了精密機(jī)電傳動系統(tǒng)靜態(tài)參數(shù)設(shè)計(jì)與動態(tài)分析、開環(huán)與閉環(huán)伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理，并給出了應(yīng)用實(shí)例。
第9章 精密測量技術(shù)
瞄準(zhǔn)與對準(zhǔn)系統(tǒng)是精密儀器及光學(xué)儀器中的重要組成部分。精密儀器的核心問題是精度問題，瞄準(zhǔn)與對準(zhǔn)是精密儀器的基準(zhǔn)，因此瞄準(zhǔn)與對準(zhǔn)精度將直接影響儀器精度，特別是對高精度儀器影響更大。本章介紹了瞄準(zhǔn)與對準(zhǔn)系統(tǒng)的用途與性能，對目前通用接觸式和非接觸式瞄準(zhǔn)方法進(jìn)行了全面論述。另外，精密儀器精度高低，除精密機(jī)械部分運(yùn)動精度外，很大程度上還取決于其定位系統(tǒng)，因此定位測量也是精密儀器中的一個(gè)重要組成部分，特別是對高精度儀器尤為重要。本章重點(diǎn)論述了目前大量應(yīng)用的高精度光柵及激光干涉定位系統(tǒng)，并對該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和特點(diǎn)等問題進(jìn)行了詳細(xì)分析與討論。
第10章 精密儀器設(shè)計(jì)實(shí)例與實(shí)驗(yàn)
本章以線寬測量自動調(diào)焦系統(tǒng)、基于光學(xué)立體顯微鏡的微裝配系統(tǒng)為例，對精密儀器設(shè)計(jì)的過程、方法進(jìn)行了說明；并利用精密儀器設(shè)計(jì)綜合實(shí)驗(yàn)對儀器應(yīng)用及技術(shù)進(jìn)行了實(shí)踐分析。
本書是在普通高等教育“十五”國家級規(guī)劃教材、北京高等教育精品教材《現(xiàn)代精密儀器設(shè)計(jì)》（清華大學(xué)出版社，2004）的基礎(chǔ)上，依據(jù)科學(xué)進(jìn)步與教學(xué)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行改編的。其中，第1, 2, 7, 9, 10章由李玉和編寫，第4, 5, 8章由郭陽寬編寫，第6章由王東生編寫，第3章由王鵬編寫，全書由李玉和統(tǒng)稿，李慶祥教授主審。本書編寫過程中得到李慶祥教授、王東生教授、訾艷陽博士的大力支持和幫助，在此表示感謝！
本書可供高等工科院校測控技術(shù)與儀器、電子精密機(jī)械、機(jī)電一體化及光學(xué)儀器等專業(yè)師生使用，同時(shí)也可供從事精密儀器與機(jī)械及微納米機(jī)電系統(tǒng)的研究、設(shè)計(jì)、制造、使用和調(diào)修的工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)和參考。
由于編者水平有限，書中難免有不妥甚至錯(cuò)誤之處，殷切希望讀者提出寶貴意見。

編者2009年10月于清華園