光电系统设计——方法、实用技术及应用（清华开发者书库）

图书标准信息

• 作者 吴晗平 著
• 出版社 清华大学出版社
• 出版时间 2019-06
• 版次 1
• ISBN 9787302518921
• 定价 99.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 460页
• 字数 99999千字

【内容简介】

本书基于光学、机械结构、电子、计算机、软件、控制等方面的综合一体化思路，系统论述了光电系统设计的方法与实践。全书共分12章，内容包括光电系统及其设计概要、目标与环境辐射及其工程计算、辐射大气透过率的工程理论计算、光学系统及其设计、红外凝视成像系统及其工程技术设计、CCD与CMOS及其应用系统设计、光电微弱信号处理及设计、光电系统作用距离工程理论计算及总体技术设计、太阳能光伏发电及其系统设计、光电系统软件开发与设计、光电系统结构及模块化设计、光电伺服控制系统及设计。

 

本书融合了作者的实际工作经验与科研成果，并融合了基础理论与工程案例。本书可供从事光电系统（装备）研究、总体论证、技术设计、研制、试验、检验等方面工作的工程技术与管理人员学习、参考，也可作为高等院校光学工程、电子科学与技术、仪器科学与技术、控制科学与工程、兵器科学与技术等相关专业的高年级本科生或研究生的教材。

 

【作者简介】

谢楚鹏：曾任花旗银行、IBM公司高级研究员，现任国内高校经济学教授、博导。曾在美国和中国从事大数据分析和数据挖掘相关的工作，作为负责人完成多项大型项目，有极为丰富的理论和实际经验。目前主要研究区块链、深度学习和强化学习。

【目录】

章光电系统及其设计概要1．1光电系统的界定、基本组成及设计1．1．1光电系统的界定1．1．2光电系统的基本组成1．1．3设计概述1．2光电系统的分类及应用1．2．1光电系统的分类1．2．2光电系统的应用1．3光电系统的发展基础及制约因素1．3．1光电系统的发展基础1．3．2光电技术及系统发展的主要制约因素1．4光电系统设计思想的转变1．5光电系统设计流程与考虑因素1．5．1光电系统设计流程及结果1．5．2光电系统设计考虑因素1．6光电系统总体技术与总体设计1．6．1光电系统总体技术研究1．6．2光电系统总体设计1．6．3光电系统总体优化设计1．7光电系统工程方法1．7．1技术成熟度与制造成熟度1．7．2系统工程的核心思想1．7．3产品开发技术过程1．7．4产品分析方法1．7．5产品成熟度快速提升模型1．8光电产品工程设计控制程序1．8．1设计输入控制1．8．2设计过程控制1．8．3设计输出控制1．8．4设计更改控制1．8．5技术服务和记录1．8．6新产品设计试制进程 1．9光电产品设计图样文件技术要求1．9．1产品图样及设计文件的完整性1．9．2设计文件的内容及要求1．10光电系统设计与仿真软件 第2章目标与环境辐射及其工程计算2．1光辐射与度量2．1．1光辐射及其红外辐射2．1．2光度量和辐射度量2．2绝对黑体及其基本定律2．2．1绝对黑体与非黑体2．2．2普朗克定律2．2．3斯忒藩玻耳兹曼定律2．2．4维恩位移定律2．2．5朗伯余弦定律2．3辐射源及特性形式分类2．3．1辐射源分类2．3．2辐射源特性形式2．4点源、小面源、朗伯扩展源及成像系统像平面的辐照度2．4．1点源、小面源、朗伯扩展源产生的辐照度2．4．2成像系统像平面的照度2．5非规则体的辐射通量计算及目标面积的取法2．5．1非规则辐射体的辐射通量计算2．5．2辐射计算中目标面积的取法2．6目标与环境光学特性的分类及特点2．6．1空间目标与深空背景2．6．2空中目标与天空背景2．6．3地面目标与地物背景2．6．4海面目标与海洋背景2．7环境与目标光辐射特性2．7．1天体背景光辐射特性2．7．2太阳光辐射特性2．7．3天空背景光辐射特性2．7．4海洋背景光辐射特性2．7．5自然辐射源与目标辐射源2．8目标辐射的简化计算程序 第3章辐射大气透过率的工程理论计算3．1地球大气的组成与结构及其辐射吸收作用3．1．1地球大气的组成3．1．2大气层结构3．1．3大气的辐射吸收作用3．2大气衰减与透过率3．3大气中辐射衰减的物理基础3．4大气透过率数据表3．5海平面上大气气体的分子吸收3．6不同高度时的分子吸收修正问题3．6．1吸收本领随高度而改变所引起的修正3．6．2分子密度随高度而改变所引起的修正3．6．3纯吸收时的透过率计算方法3．7大气分子与微粒的散射3．8与气象条件有关的衰减3．9平均透过率与积分透过率的计算方法3．9．1平均透过率的计算方法3．9．2积分透过率的计算方法3．10计算示例3．11几种大气辐射传输计算软件应用比较分析第4章光学系统及其设计4．1光学仪器及其发展4．1．1光学理论的发展4．1．2新设计的发展4．1．3新材料、新工艺、新器件的发展4．1．4电子技术的发展4．1．5光学仪器的类别4．1．6光学仪器发展简史及其发展趋势4．2光学设计及其发展4．2．1光学设计概述4．2．2光学设计的主要过程和基本步骤4．2．3像差与光学设计过程4．2．4光学系统设计要求4．2．5光学设计的发展概况4．3应掌握的光学设计基础4．4光线追迹及像差校正常用方法4．4．1光线追迹概述4．4．2光学系统的像差概述4．4．3像差校正的常用方法4．5光学设计的大致类型及各类镜头的设计差别4．5．1光学设计的大致类型4．5．2各种镜头的设计差别4．5．3数码相机的镜头焦距与光学镜头4．5．4新型光学系统类型及其设计差别4．6可见光光学系统设计示例： 用于可见光电视导引头的摄像物镜设计4．6．1光学性能指标4．6．2光学系统的结构4．6．3设计结果4．6．4结论4．7非成像光学系统设计示例： 太阳能采集用1000mm口径菲涅耳透镜设计4．7．1菲涅耳透镜结构4．7．2主要技术指标要求4．7．3设计计算过程4．7．4设计结果分析与讨论4．8光机一体化设计示例： 某型红外成像光学系统工程设计4．8．1使命任务4．8．2设计特点4．8．3设计思路4．8．4设计依据4．8．5主要功能与性能要求4．8．6系统组成与接口4．8．7工作原理4．8．8光学系统的设计4．8．9遮光罩的设计4．8．10主体机械结构设计4．8．11关重件特性分析4．8．12可靠性与电磁兼容性设计4．8．13标准化执行情况4．8．14系统主要技术指标计算(系统设计计算)4．8．15设计结果与分析4．8．16设计输出文件 第5章红外凝视成像系统及其工程技术设计5．1热成像技术特点5．2红外凝视成像技术的发展5．3红外凝视成像系统的工作原理5．3．1红外凝视成像系统的组成和工作原理5．3．2红外热成像系统性能评价的常用指标5．3．3凝视成像系统的优点5．4IRFPA非均匀性产生的原因及其校正技术5．4．1红外焦平面非均匀性产生的原因5．4．2红外焦平面NUC方法5．4．3四种算法的优点和缺点5．4．4三种新算法5．4．5非均匀性表示方法5．5红外凝视系统中的微扫描技术5．5．1红外成像过程5．5．2微扫描5．5．3非均匀微扫描5．6热像仪产品选例5．7红外传感器工程设计出发点及分析5．8红外工作波段的选取分析5．8．1光谱辐出度5．8．2光谱辐射对比度5．8．3光谱辐射对比度极值波长5．8．4两个红外波段的实际比较5．9系统总体对红外传感器提出的功能及性能指标要求5．9．1主要功能5．9．2红外传感器的性能5．10红外传感器的工作原理与组成5．10．1红外传感器的工作原理5．10．2红外传感器的组成5．11红外探测器件及物镜光学参数选取5．11．1红外探测器组件的选取5．11．2物镜光学系统的设计考虑及参数选取5．11．3物镜的温度补偿 第6章CCD和CMOS及其应用系统设计6．1CCD的基本原理及其主要性能指标6．1．1CCD器件的基本原理6．1．2CCD传感器的主要性能指标6．2CCD成像器件与真空摄像管的比较6．3CMOS传感器的基本原理及其主要性能指标6．3．1CMOS的基本原理6．3．2CMOS传感器的主要性能指标6．4CCD和CMOS传感器的比较及发展趋势6．4．1制造工艺的差异6．4．2性能差异6．4．3CCD与CMOS的发展趋势6．5CCD摄像机分类与例示6．5．1CCD摄像机分类6．5．2CCD摄像机例示6．6CCD的工程技术应用6．6．1CCD的七个主要应用领域6．6．2尺寸测量6．6．3工件表面质量检测 (粗糙度、伤痕、污垢)6．7CCD图像传感器在微光电视和紫外成像系统中的应用6．7．1CCD图像传感器在微光电视系统中的应用6．7．2CCD图像传感器在紫外成像系统中的应用6．7．3存在的问题及解决途径6．8高灵敏度CCD光电信号检测系统设计示例6．8．1光电信号检测系统的组成6．8．2高性能CCD简介6．8．3CCD输出信号的预处理6．8．4A/D转换6．8．5微控制器第7章光电微弱信号处理及设计7．1微弱信号检测概述7．2微弱信号检测的基本理论7．2．1微弱信号的基本知识7．2．2微弱信号检测的理论方法7．2．3提高微弱信号检测能力的途径7．3紫外目标探测弱信号处理方法示例7．3．1弱信号自适应处理7．3．2滤波性能评价7．3．3仿真计算与结果分析7．4基于FPGA的紫外通信微弱信号放大器设计示例7．4．1放大器技术指标、组成与工作原理7．4．2预放电路设计与仿真7．4．3A/D转换7．4．4数字滤波的设计及仿真7．4．5设计结果分析第8章光电系统作用距离工程理论计算及总体技术设计8．1红外系统的作用距离计算8．1．1方程一般形式推导8．1．2背景限制探测器的一般作用距离方程式8．1．3特殊系统的作用距离方程式8．2脉冲激光测距系统的作用距离计算8．2．1激光测距公式8．2．2脉冲式激光测距仪测距方程式8．3电视跟踪仪的作用距离计算8．3．1电视跟踪仪的作用距离计算(一)8．3．2电视跟踪仪的作用距离计算(二)8．3．3电视跟踪仪的作用距离计算(三)8．4微光电视的作用距离计算8．5光纤通信系统的作用距离计算8．6总体技术设计与示例8．6．1预先分析与研究8．6．2系统初步设计8．6．3综合权衡研究和系统终设计第9章太阳能光伏发电及其系统设计9．1太阳能发电概述9．2光伏发电历史及应用领域9．2．1光伏发电历史9．2．2应用领域9．3太阳能电池9．4太阳能光伏发电系统的组成9．4．1太阳能电池板9．4．2充电控制器9．4．3蓄电池9．4．4逆变器9．4．5太阳能供电系统的特点及类型9．4．6独立光伏发电系统9．4．7并网光伏发电系统9．5太阳能光伏发电系统的设计方法9．5．1一般工程设计步骤9．5．2设计因素分析9．5．3常用设计方法9．5．4成本核算9．6住宅用太阳能光伏系统简易设计示例9．6．1设计步骤9．6．2设计条件9．6．3太阳能电池阵列设计9．710kW太阳能并网发电系统设计示例9．7．1并网发电系统的组成9．7．210kW太阳能并网发电系统的设计9．7．3并网逆变器9．7．4配电室设计9．7．5防雷9．7．6系统建设及施工9．7．7设备安装部分9．7．8检查和调试9．7．9并网电站建设流程图9．7．10并网发电系统配置表9．7．1110kW并网发电系统光电场配套图纸9．8太阳能和风能一体化发电系统设计示例9．8．1太阳能与风能一体化发电系统9．8．2风光互补发电系统的组成和分类9．8．3风力发电机9．8．4风光互补发电系统的设计方法9．8．5离网户型风光互补发电系统的设计9．8．6系统终设计方案9．8．7系统性能分析9．9太阳能光伏/光热综合利用的温控系统设计示例9．9．1温控系统的组成及工作原理9．9．2设计指标9．9．3系统设计9．9．4光学薄膜仿真 0章光电系统软件开发与设计10．1软件开发程序流程及文档10．1．1进程管理的目的和要求10．1．2开发情况检查10．2软件设计概述10．3软件设计开发控制程序10．3．1设计和开发的输入10．3．2设计和开发的输出10．3．3设计和开发的评审10．3．4设计开发的验证10．3．5设计开发的确认10．3．6设计和开发的更改10．4嵌入式软件及其设计10．4．1嵌入式软件的概念及特点10．4．2嵌入式软件的分类10．4．3嵌入式软件的体系结构10．4．4嵌入式软件的设计流程10．4．5嵌入式系统的硬件结构10．4．6嵌入式系统的软件结构10．4．7嵌入式软件的开发流程10．5软件设计示例10．5．1系统硬件组成分析10．5．2系统软件设计 1章光电系统结构及模块化设计11．1结构设计与工艺概述11．1．1光电电路设计与结构设计的概念11．1．2光电产品结构设计与工艺的内容11．1．3光电产品结构设计与工艺的任务11．2结构总体设计11．2．1结构总体布局11．2．2模块尺寸及总体尺寸的确定11．2．3结构形式确定11．2．4热设计方案的确定11．2．5抗振抗冲击11．2．6电磁兼容性设计11．2．7密封性设计11．3模块化设计11．3．1模块11．3．2模块特征11．3．3模块分类11．3．4模块化与标准化的关系11．3．5光电装备模块化结构体系11．4优化设计11．4．1价值工程设计11．4．2设计优化11．4．3计算机辅助设计技术11．4．4抗恶劣环境优化设计11．5光电跟踪指向器结构设计示例11．5．1结构总体设计考虑11．5．2指向器重量计算11．5．3俯仰轴校核11．5．4方位轴校核11．5．5指向器精度计算11．5．6指向器固有频率计算11．5．7指向器尺寸链计算11．5．8激光器散热分析11．5．9电磁兼容性的具体要求与设计措施2章光电伺服控制系统及其设计12．1自动控制基础12．1．1自动控制的基本概念12．1．2开环控制方式12．1．3反馈控制方式12．1．4复合控制方式(开环控制+闭环控制)12．1．5自动控制系统的分类12．2控制系统的基本要求与性能指标12．2．1控制系统的基本要求12．2．2控制系统的性能指标12．3控制系统设计的基本问题12．4控制系统的设计方法12．5光电伺服系2．5．1结构组成与分类12．5．2技术要求12．5．3执行元件12．5．4光电跟踪伺服系统及其控制技术的发展趋势12．6光电跟踪控制系2．6．1跟踪控制系统主要性能指标提出的依据12．6．2跟踪系统的基本技术问题12．6．3高精度控制技术12．7光电跟踪伺服系统设计示例12．7．1主要性能指标12．7．2光电跟踪伺服系统的总体结构12．7．3伺服控制系统的方案设计12．7．4负载力矩及相关主要部件选型12．7．5系统总体计算12．8光电跟踪伺服系统的建模与仿真示例12．8．1伺服系统的工作原理与结构12．8．2伺服系统主要部件的数学模型12．8．3环路建模仿真12．9机械结构因素对光电跟踪伺服系统性能的影响12．9．1转动惯量与伺服系统性能的关系12．9．2结构谐振频率与伺服系统性能的关系12．9．3摩擦力矩与伺服系统性能的关系12．9．4消除或减小机械谐振的措施参考文献
作者介绍
谢楚鹏：曾任花旗银行、IBM公司高级研究员，现任国内高校经济学教授、博导。曾在美国和中国从事大数据分析和数据挖掘相关的工作，作为负责人完成多项大型项目，有极为丰富的理论和实际经验。目前主要研究区块链、深度学习和强化学习。
序言