儀器儀表工業(yè)是信息工業(yè)，是信息的源頭，是認識世界的工具，是人們用來對物質(自然界)實體及其屬性進行觀察、監(jiān)視、測定、驗證、記錄、傳輸、變換、顯示、分析處理與控制的各種器具與系統的總稱，其實質是研究信息的獲取、處理和利用。儀器儀表發(fā)展至今已成為一門獨立的學科，即儀器科學與技術，而現代精密儀器則是儀器科學與技術的一個重要組成部分。
當今科學儀器技術最引人注目的發(fā)展是在生物、醫(yī)學、材料、航天、環(huán)保、國防等直接關系到人類生存和發(fā)展的諸多領域中，研究的尺度深入到介觀(納米)和微觀；儀器的研制和生產趨向智能化、微型化、集成化、芯片化和系統工程化；利用現代微制造技術(光、機、電)、納米技術、計算機技術、仿生學原理、新材料等高新技術發(fā)展新式的科學儀器已經成為主流，為精密儀器設計提出了新的研究課題。
隨著科學技術的進步，特別是微電子技術、宇航工業(yè)、材料科學、生物工程等的發(fā)展，使精密儀器已進入亞微米、納米級的新時代，為精密儀器提供了廣泛的研究領域。為適應科技發(fā)展的需要，趕上世界科技進步的步伐，提高我國精密儀器的水平，本書從實際應用出發(fā)，參照全國精密儀器設計的教學大綱編寫而成。書中總結了編著者長期的教學經驗與科研工作成果，匯集了有關現代精密儀器設計理論和成果，著力反映了這一學科領域的當代發(fā)展水平，使讀者充分了解和掌握精密儀器的學術動態(tài)和最新成就。同時力圖做到概念清楚、深入淺出，對精密儀器設計有關的共同性理論和方法進行了系統、全面地闡述。每章有設計實例和習題，目的是便于學生自學并啟發(fā)學生的創(chuàng)造性。
“精密儀器設計”是以設計為主的專業(yè)課程，其目的是使學生綜合運用基礎理論知識，掌握光、機、電、算相結合的現代儀器儀表設計理論和方法，以培養(yǎng)學生獨立設計與研究現代精密儀器及微納米系統的能力。
根據高等學校儀器科學與技術教學指導委員會測控技術與儀器專業(yè)本科教學規(guī)范的要求，以及本教材的實際使用情況和建議，第2版對第1版中的部分內容進行了修訂：
(1) 按測控技術與儀器專業(yè)本科教學規(guī)范，縮減“微型機電系統”一章，其內容在其他教材另行詳細、充分闡述；
(2) 增加光電傳感技術的有關內容，以更多地滿足測控學科和專業(yè)教育教學要求；
(3) 瞄準與對準系統講述測量基準，定位與測量系統分析測量方法，因此將二者整合為“精密測量技術”，以便對測量有更全面、整體的理解；
(4) 增加“精密儀器設計實例與實驗”一章，利用典型實例闡述現代儀器設計方法，加強儀器設計的實踐環(huán)節(jié)；
(5) 調整“自動調焦系統”一章，有關知識在第10章中以實例方式闡述說明。
具體內容如下：
第1章 現代精密儀器設計概論
闡述了儀器儀表學科的重要性和我國以及國際上這一學科當代的發(fā)展水平與發(fā)展趨勢；介紹了儀器儀表的組成、設計與原則。
第2版前言現代精密儀器設計（第2版）第2章 精密儀器設計方法
總體設計是“戰(zhàn)略”性的、方向性的、把握全局性的設計。由于總體設計是一個戰(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，所以總體設計是創(chuàng)造性的工作，特別是現代精密儀器，是光、機、電、算技術的綜合。在進行總體設計時，設計者要有創(chuàng)新的觀念，要充分運用科學原理和設計理論。本章介紹了幾種設計方法，對總體設計原則、方法及總體方案制定內容通過實例進行了討論。
第3章 儀器精度設計與分析
精度（不確定度）是精密儀器及精密機械設備的核心技術指標。隨著科學技術的發(fā)展，對于精密機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、精度評價方法、誤差的來源及計算與分析方法、誤差的綜合及動態(tài)精度，為現代精密儀器的設計打下了基礎。
第4章 精密機械系統
精密機械系統是實現精密儀器高精度的基礎，特別是當代科技發(fā)展已進入納米時代，對儀器功能和精度提出了更高要求，因此對機械系統的設計與制造應給予高度重視。本章主要對精密機械系統中的關鍵部分設計（包括基座與支承件、導軌、軸系等）進行了闡述，著重討論了影響系統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
光電傳感為精密儀器的檢測、分析提供數據來源，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檢測方法、系統構成、傳感器選擇以及抗干擾技術等。希望通過本章的學習讀者能夠對傳感檢測相關技術有清晰的了解，并掌握傳感器選擇方法以及抗干擾技術。
第6章 光學系統設計
光學系統在現代儀器尤其是光學儀器中起著越來越重要的作用。光學系統既是使儀器走向高精度測量不可或缺的部分,隨著視覺技術的發(fā)展，光學系統也必然成為很多常規(guī)儀器的核心內容。本章在光學系統構成基礎上,講述了光學系統各構成部分的設計思路,重點講述了光學照相、顯微、望遠及照明系統的設計方法。最后以傅里葉變換紅外光譜儀為例說明了光學系統的總體設計方法。
第7章 微位移技術
微位移技術是實現精密儀器亞微米、納米級精度的關鍵技術。本章闡述了微位移驅動方法及分類，介紹了各種微位移器件的原理、特點及其應用，分析了各種微位移系統的設計方法、優(yōu)缺點、適用范圍及達到的精度，特別是對柔性鉸鏈微位移系統作了全面的論述，同時還介紹了目前世界上多種先進、實用的微位移機構，供設計者參考。
第8章 機械伺服系統設計
伺服系統是實現精密儀器智能化、自動化的基礎。為了實現精密儀器系統高效率、高精度、穩(wěn)定運動的要求，伺服控制系統必須具有很好的快速響應性，能靈敏地跟蹤指令，以達到運動精度及穩(wěn)定性的要求。本章介紹了伺服控制系統的分類、組成、設計要求及性能指標，闡述了精密機電傳動系統靜態(tài)參數設計與動態(tài)分析、開環(huán)與閉環(huán)伺服系統設計原理，并給出了應用實例。
第9章 精密測量技術
瞄準與對準系統是精密儀器及光學儀器中的重要組成部分。精密儀器的核心問題是精度問題，瞄準與對準是精密儀器的基準，因此瞄準與對準精度將直接影響儀器精度，特別是對高精度儀器影響更大。本章介紹了瞄準與對準系統的用途與性能，對目前通用接觸式和非接觸式瞄準方法進行了全面論述。另外，精密儀器精度高低，除精密機械部分運動精度外，很大程度上還取決于其定位系統，因此定位測量也是精密儀器中的一個重要組成部分，特別是對高精度儀器尤為重要。本章重點論述了目前大量應用的高精度光柵及激光干涉定位系統，并對該系統的設計和特點等問題進行了詳細分析與討論。
第10章 精密儀器設計實例與實驗
本章以線寬測量自動調焦系統、基于光學立體顯微鏡的微裝配系統為例，對精密儀器設計的過程、方法進行了說明；并利用精密儀器設計綜合實驗對儀器應用及技術進行了實踐分析。
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《現代精密儀器設計》（清華大學出版社，2004）的基礎上，依據科學進步與教學經驗進行改編的。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與儀器、電子精密機械、機電一體化及光學儀器等專業(yè)師生使用，同時也可供從事精密儀器與機械及微納米機電系統的研究、設計、制造、使用和調修的工程技術人員學習和參考。
由于編者水平有限，書中難免有不妥甚至錯誤之處，殷切希望讀者提出寶貴意見。

編者2009年10月于清華園