光學測量原理及套用手冊

光學測量原理及套用手冊

《光學測量原理及套用手冊》是2015年1月出版的圖書,作者是蘇俊宏。

基本介紹

  • 書名:《光學測量原理及套用手冊》
  • 作者:蘇俊宏
  • ISBN:978-7-118-09595-1
  • 頁數:450頁
  • 定價:120.00
  • 出版社國防工業出版社 
  • 出版時間:2015年1月
  • 裝幀:平裝
  • 開本:16開
圖書信息,內容簡介,目錄,

圖書信息

書名光學測量原理及套用手冊
書號978-7-118-09595-1
作者蘇俊宏
出版時間2015年1月
譯者
版次1版1次
開本16
裝幀平裝
出版基金
頁數450
字數952
中圖分類TB96-62
叢書名
定價120.00

內容簡介

本書以光學基本原理為基礎,介紹了多種現代光學測試新原理、新技術和新方法,以光學基本量測量為對象,列舉了廣泛而有實際指導意義的測試套用技術,包括被測量的測量原理、測量方案、數據處理與結果分析,是一本水平很高的學術著作,同時也是一本實用性很強的參考書籍。全書內容詳細、實用,是高精度現代光學測試技術領域中一本難得的專業著作。在我國國防現代化建設和武器裝備現代化進程中,現代光學技術起著重要的作用。在國家重大創新工程及專項計畫中,如:慣性約束核聚變、神光Ⅲ系統、戰術雷射武器、極紫外光刻技術,需要研製多種特殊的光學元器件和核心部件,以形成滿足需要的光學系統,本書所涉及的基本原理和基本技術等內容,能滿足國防武器裝備研製中的需要,對指導我國國防科學技術發展、推動武器裝備升級換代和快速發展具有較大推動作用。

目錄

第一部分光學元器件基礎
第1章光源1
1.1輻射計量學和光度學1
1.1.1輻射計量學和光度學的區別1
1.1.2人眼1
1.1.3輻射度及光度的量和單位2
1.1.4光度測量技術11
1.1.5色度學13
1.2光發射15
1.2.1黑體輻射15
1.2.2冷光16
1.3傳統光源21
1.3.1白熾燈和鹵鎢燈21
1.3.2氣體放電燈22
1.4發光二極體24
1.4.1LED基礎24
1.4.2發光二極體材料體系28
1.4.3白光二極體29
1.4.4面發射發光二極體和邊發射發光二極體30
1.4.5有機發光二極體32
1.4.6LED計量33
1.4.7LED的套用34
1.5雷射器40
1.5.1受激輻射和光放大41
1.5.2雷射產生的必要元素42
1.5.3雷射的工作特性44
1.5.4雷射特性45
1.5.5雷射系統48
參考文獻49
參考網頁53
第2章透鏡,稜鏡和平面鏡54
2.1引言54
2.2波前和波前像差54
2.3初級像差和設計出發點54
2.4光學設計55
2.5光學設計工具55
2.6光學設計理論55
2.7初級像差56
2.8薄透鏡塞德爾像差公式57
2.9透鏡58
2.10光學材料59
2.11常用工裝60
2.12製造公差60
2.13非球面61
2.14單波長測試系統61
2.15稜鏡61
2.16圖像取向62
2.17波羅稜鏡63
2.18展開圖63
2.19佩肯稜鏡和阿貝稜鏡64
2.20中繼透鏡65
2.21遠心繫統65
2.22結論66
參考文獻66
3.1引言67
3.2光電感測器的工作原理67
3.2.1光子到電子的轉換67
3.2.2光譜回響68
3.3單點式感測器70
3.3.1亮光半導體感測器70
3.3.2微光點式感測器71
3.3.3讀出電路73
3.4多像元感測器及位置敏感型感測器75
3.4.1多像元感測器75
3.4.2位置敏感型感測器75
3.5圖像感測器和攝像機77
3.5.1圖像感測器77
3.5.2用於微光的圖像感測器和攝像機79
3.6X射線或γ射線感測器82
3.6.1探測機理82
3.6.2實用感測器83
3.7光電感測器選用指南85
參考文獻85
第4章光學元件和光機元件87
4.1引言87
4.2紅外光學元件87
4.3紫外光學元件88
4.4X射線光學元件88
4.5濾光片89
4.5.1照相濾光片89
4.5.2空間濾光片,空間頻率濾光片89
4.6針孔90
4.7光控制器件90
4.8光調製器90
4.10光纖90
4.11偏光器和光掃描器91
4.12光積體電路和光電積體電路91
4.13衰減片92
4.14快門92
4.14.1相機快門92
4.14.2快門陣列92
4.15機械元件92
4.16夾持器93
4.17光具座93
4.18光學平台94
4.19隔振系統94
4.20微移動元件95
4.21定位元件95
4.22校準標樣96
4.23光學樣板96
4.24光學平晶97
第二部分計量的基本原理和技術
第5章光的傳播98KH*2D
5.1光的特性98
5.1.1麥克斯韋方程組98
5.1.2諧波和波動方程99
5.1.3光的本質100
5.2各向同性介質中光的傳輸104
5.2.1電介質中光的傳輸104
5.2.2反射和折射104
5.2.3光波的全內反射109
5.2.4色散112
5.2.5光在特異材料中的傳輸114
參考文獻116
第6章干涉測量119
6.1引言119
6.2干涉波119
6.3早期的干涉實例122
6.3.1楊氏狹縫122
6.3.3洛埃反射實驗122
6.4光源123
6.5簡單幹涉儀123
6.7泰曼格林干涉儀125
6.7.1馬赫澤德干涉儀125
6.9測量裝置128
6.9.1平面面形測量128
6.9.2材料測量128
6.9.3球面面形的測量128
6.9.4透鏡的測量129
6.9.5拱形結構的測量129
6.9.6望遠鏡的測量129
6.10條紋分析130
6.11像差類型131
6.11.1球差131
6.11.2彗差132
6.11.3像散132
第7章全息術134
7.1引言134
7.2記錄和再現波前的基本裝置134
7.3全息圖的傅立葉分析135
7.4數字全息137
7.4.1歷史回顧和技術發展137
7.4.2電光器件上全息記錄的局限性137
7.4.3全息圖數字再現的數學工具138
7.4.4數字全息的一些裝置139
7.5數字全息套用140
7.5.1數字全息顯微術140
7.5.2數字全息干涉142
參考文獻144
第8章散斑法及其套用147
8.1散斑現象概述147
8.2散斑照相法147
8.3散斑干涉計量148
8.3.1平面外位移測量149
8.3.2平面內位移測量149
8.4散斑剪下干涉計量150
8.4.1傾斜測量150
8.4.2曲率測量151
8.5數字散斑和散斑剪下干涉計量152
8.5.1條紋分析152
8.5.2數字散斑和散斑剪下干涉計量的光學系統155
8.5.3在微系統分析中的套用157
8.6結論158
參考文獻158
第9章莫爾測量163
9.1引言163
9.2面內莫爾條紋及其應變測量163
9.2.1面內莫爾條紋形成163
9.2.2莫爾條紋在應變測量中的套用164
9.3面外莫爾條紋及輪廓測量法166
9.3.1陰影莫爾條紋及莫爾輪廓166
9.3.2陰影莫爾條紋的強度167
9.3.3莫爾條紋在三維輪廓測量中的套用168
9.3.4投影莫爾法171
9.4反射莫爾法171
9.5衍射光柵及干涉莫爾條紋的套用172
參考文獻173
第10章光學外差測量方法174
10.1引言174
10.2外差法174
10.2.1高精度測量法:原理和缺點174
10.2.2補償光路的結構:雙光束信號的介紹175
10.2.3補償光路結構:兩光源的產生和選擇178
10.2.4補償光路結構:迴路中的對稱布局179
10.2.5都卜勒方法和外差法的關係179
10.3精度和噪聲的減少180
10.3.1環境引起的精度降低180
10.3.2光學元件引起的精度降低180
10.4靜態和動態測量注意點183
10.4.1靜態測量183
10.4.2動態測量184
10.5套用184
10.5.1相移,振動頻率和振幅184
10.5.2系統位置184
10.5.3厚度測量185
10.5.4輪廓測定法185
10.5.5量測折射法185
10.5.6光熱干涉法185
10.5.8薄膜的楊氏模量186
10.5.9雙折射率和旋光計187
10.5.10光纖感測器187
10.5.11動態表面測量187
10.6光學都卜勒測量方法187
10.6.1引言187
10.6.2原理和缺點188
10.6.3都卜勒方法和外差法的比較188
參考文獻189
第11章衍射193
11.1引言193
11.2衍射的基本原理193
11.3衍射方法的套用197
11.4光柵衍射套用198
11.5結論199
參考文獻199
第12章光散射200
12.1引言200
12.2光散射的基本原理201
12.3光散射譜202
12.4利用散射光譜法進行早期癌症診斷203
12.5基於光吸收和散射的共聚焦光譜顯微術206
12.6單個納米粒子的散射光譜208
12.7結論209
參考文獻209
第13章偏振212
13.1引言212
13.2簡併偏振態212
13.3橢圓偏振態213
13.4橢圓偏振態的轉換215
13.5正交線偏振器和檢偏器間的波片216
13.6旋轉起偏器和1/4波片產生全偏振態217
13.7旋轉起偏器和可變波片產生全偏振態218
13.8通過起偏器和兩個可變波片產生全偏振態218
參考文獻219
第14章近場光學220
14.1引言220
14.2倏逝場220
14.3測量儀器221
14.3.1光學探針221
14.3.2探針高度控制系統222
14.3.3SNOM校準223
14.4套用224
14.4.1基於FDTD方法的模擬224
14.4.2微聚焦斑輪廓測量224
14.4.3超解析度圖像225
14.4.4納米光刻225
14.4.5近場存儲226
參考文獻227
第15章長度與尺寸測量228
15.1引言228
15.2干涉法長度測量的基本定律228
15.3測長干涉儀的基本類型229
15.3.1泰曼—格林干涉儀229
15.3.2斐索干涉儀230
15.3.3條紋計數干涉儀231
15.4干涉儀精確測長的要求231
15.4.1光源231
15.4.2平面波的產生和校正232
15.4.3空氣反射率的計算234
15.4.4溫度測量的重要性235
15.5稜鏡的干涉測量235
15.5.1物體的像素陣列圖像236
15.5.2干涉圖分析236
15.5.3長度估算238
15.5.4精密長度測量套用實例238
15.6其他校正及其不確定度242
15.6.1光學誤差校正242
15.6.2表面粗糙度與反射相位變化243
15.6.3物體和壓板之間的膠合243
15.6.4平板撓曲244
15.7結論244

第16章位移測量245
16.1引言245
16.2雷射干涉儀245
16.2.1單頻雷射干涉儀與外差雷射干涉儀245
16.2.2干涉儀的光學系統245
16.2.3影響測量結果及不確定度的因素246
16.2.4其他類型的干涉儀248
16.3線性編碼器248
16.3.1測量原理249
16.3.2標尺標記探測方法249
16.3.3線性編碼器的發展方向251
16.3.4線性編碼器的校準251
16.4距離測量252
16.4.1簡介252
16.4.2脈衝測量法252
16.4.3調製測量法253
16.4.4光頻掃描法254
16.4.5距離測量的空氣折射特性254
16.4.6雙色測量254
參考文獻255
第17章直線度測量及校準257
17.1定義及參考規範257
17.2直線度測量的主要方法258
17.2.1直線度基準比較258
17.2.2可逆技術258
17.2.3斜率積分258
17.3基於光束的直線度測量258
17.3.1光學對準系統258
17.3.2雷射束對準259
17.3.3直線度干涉儀259
17.4基於機械基準的直線度測量260
17.4.1通過逆向法的誤差分離260
17.4.2實驗結果260
17.5基於測角儀的直線度測量261
17.5.1電子水準儀261
17.5.2自準直儀262
17.5.3角干涉儀262
17.6工具機的幾何測量262
17.6.1工具機軸的直線度測量263
17.6.2工具機軸的旋轉誤差測量263
參考文獻263
第18章平面度264
18.1引言264
18.2平面度干涉測量264
18.2.1斐索干涉儀265
18.2.2斜入射式干涉儀269
18.3採用角感測器的平面度測量269
18.3.1採用角感測器的接觸型平面度測量系統
269
18.3.2採用角感測器的非接觸型平面度測量系統270
參考文獻271
第19章表面輪廓測量272
19.1引言272
19.2歷史背景273
19.3點掃描技術275
19.3.1光強檢測方法275
19.3.2焦點誤差檢測方法275
19.3.3共焦方法278
19.3.4對比度檢測方法279
19.3.5錐光偏振全息法279
19.3.6光譜共焦成像法280
19.4全視場測量281
19.4.1聚焦/散焦法281
19.4.2圖形投影法282
19.5結論292
參考文獻293
第20章三維形貌測量295
20.1引言295
20.2光學三維測量技術295
20.2.1飛行時間法295
20.2.2雷射掃描法295
20.2.3莫爾條紋法296
20.2.4雷射散斑切片法296
20.2.5干涉法296
20.2.6攝影測量法296
20.2.7雷射跟蹤法297
20.2.8結構光法297
20.3物體三維形貌測量的一般方法297
20.4全局坐標系和局部坐標系的轉換297
20.5結構光光源、圖像感測器、攝像機模型和標定298
20.6絕對相位值測量和相位連續299
20.7圖像拼接技術和CAD數據比較技術299
20.8感測器的規劃300
20.9實例演示300
20.9.1汽車形貌測量301
20.9.2振動三維測量301
20.9.3油漆缺陷檢測301
20.10結論和展望303
20.10.1實時計算303
20.10.2直接測量鏡面三維形貌303
20.10.3陰影問題303
20.10.4評估光學形貌測量系統的標準方法304
20.10.5大尺寸高精度的測量304
20.10.6測量系統的標定和最佳化以及感測器規劃304
致謝304
參考文獻304
第21章條紋分析312
21.1引言312
21.2條紋分析基礎312
21.2.1多幅圖像法313
21.2.2單幅圖像法315
21.3相位解包裹317
21.4輪廓測量中條紋分析實例318
21.5結論318
參考文獻319
第22章攝影測量學321
22.1引言321
22.2原理321
22.2.1基本原理321
22.2.2攝像機標定322
22.2.3攝影323
22.2.4外部定位323
22.2.5測量過程流程323
22.33D測量和建模套用實例324
22.3.1文化遺產、建築和地形學中的套用324
22.3.2人體測量328
22.3.3汽車測量329
22.4結論331
參考文獻332
第23章固體力學中的光學方法334
23.1引言334
23.2固體力學基礎334
23.3數字圖像相關及其套用335
23.3.1二維數字圖像相關原則335
23.3.2三維數字圖像相關原則336
23.3.3殘餘應力測量套用336
23.4低雙折射偏光器337
23.4.1低雙折射偏光器的原理337
23.4.2四步相移法338
23.4.3基於液晶偏振旋轉器的低雙折射偏光器339
23.4.4實驗結果340
23.5光學衍射應變感測器340
23.5.1光學衍射應變感測器的原理340
23.5.2多點衍射應變感測器341
23.6數字全息342
23.6.1介紹342
23.6.2反射數字全息343
23.6.3數字全息干涉測量344
23.7結論345
參考文獻345
第24章流體測量中的光學方法346
24.1引言346
24.2雷射都卜勒流速計(LDV)346
24.2.1基本原理346
24.2.2光學系統和信噪比347
24.2.3LDV系統348
24.3粒子成像速率計349
24.3.1PIV測量的基本原理349
24.3.2PIV技術分類350
24.3.3PIV系統351
24.3.4典型套用:湍流邊界測量352
24.4立體PIV353
24.4.1原理353
24.4.2典型套用:軸流風扇形成的流體353
24.5全息PIV354
24.5.1膠片全息PIV354
24.5.2數字全息PTV355
24.6顯微PIV356
參考文獻358
第25章偏振測量技術359
25.1基本概念359
25.1.1Stokes參數、Stokes向量和光偏振359
25.1.2Muller矩陣和光學器件360
25.1.3延遲和衰減360
25.1.4光彈調製器(PEM)361
25.2Stokes偏振測量儀362
25.2.1早期天文學中的基於PEM的Stokes偏振測量儀362
25.2.2用PEM實現成像Stokes偏振測量儀362
25.2.3實驗室雙PEM的Stokes偏振測量儀363
25.2.4托卡馬克中套用的雙PEM Stokes偏振測量儀364
25.2.5商用雙PEM Stokes偏振測量儀365
25.3Mueller偏振測量儀369
25.3.1雙PEM的Mueller偏振測量儀369
25.3.2四個調製器的Mueller偏振測量儀370
25.4特殊的偏振測量儀371
25.4.1線性雙折射偏振測量儀及其在光刻中的套用371
25.4.2Near-Normal反射的雙PEM偏振
測量儀及其在核聚變中的套用380
25.4.3平板顯示行業中套用的特殊偏振測試儀381
25.4.4化學、生物化學和製藥行業中套用的特殊偏振測量儀383
參考文獻385
第26章雙折射測量387
26.1引言387
26.2遲滯性和雙折射測量的套用387
26.3關於偏振光388
26.4偏振態389
26.5雙折射391
26.6偏振態的表示392
26.6.1瓊斯矢量392
26.6.2斯托克斯參數393
26.6.3龐加萊球394
26.7瓊斯法和穆勒法394
26.8雙折射測量395
26.8.1線偏光器395
26.8.2圓偏光器396
26.8.3塞納蒙法397
26.8.4光彈調製器法398
26.8.5光學外差法399
26.8.6採用相移法的二維雙折射測量401
參考文獻404
第27章橢圓偏振技術405
27.1橢圓偏振技術的原理405
27.2橢圓偏振測量技術407
27.3光學模型409
27.4介電函式411
27.5數據分析實例412
參考文獻415
第28章光學薄膜和塗層418
28.1引言418
LL28.2基本理論418
28.3一些典型的濾光片及其設計原則421
28.3.1減反膜421
28.3.2高反膜421
28.3.3長波通和短波通濾光膜422
28.3.4帶通濾光膜422
28.3.5帶阻濾光膜(梳狀濾光膜)423
28.3.6偏振膜424
28.4光學監控424
28.5光學測量對薄膜的表征426
參考文獻428
第29章薄膜表面和厚度輪廓測量技術WT429
29.1引言429
29.2白光干涉儀測量不透明薄膜429
29.2.1白光干涉儀429
29.2.2KF算法430
29.2.3採用KF算法的薄膜輪廓儀431
29.2.4薄膜厚度測量範圍431
29.2.5測量實例431
29.3採用白光干涉儀測量透明薄膜433
29.3.1測量氧化物薄膜的台階433
29.3.2測量CMP樣品434
29.4通過偽透射干涉儀測量薄膜厚度435
29.4.1TF方法的原理435
29.4.2實驗435
29.5厚度和折射率的同時測量435
29.6結論436
參考文獻436
第30章在機測量438
30.1引言438
30.2波帶片干涉儀438
30.2.1A型波帶片干涉儀438
30.2.2B型波帶片干涉儀440
30.2.3C型波帶片干涉儀442
30.3橫向剪下干涉儀445
參考文獻449FL)"

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