光电系统设计—方法、实用技术及应用
￥ 83.64 6.5折 ￥ 128 九五品
仅1件
作者吴晗平
出版社清华大学出版社
ISBN9787302634850
出版时间2023-08
版次1
装帧平装
开本16开
纸张胶版纸
定价128元
上书时间2024-05-07
商品详情
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基本信息
书名:光电系统设计—方法、实用技术及应用
定价：128.00元
作者:吴晗平
出版社：清华大学出版社
出版日期：2023-08-01
ISBN：9787302634850
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版次：2
装帧：平装
开本：16开
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本书主题1.光电系统总体技术及其设计概要；2.目标与环境辐射及其工程计算；3.辐射大气透过率的工程理论计算；4.多类光学系统及光机一体化设计；5.红外凝视成像系统及其工程技术设计；6.CCD与CMOS及其应用系统设计；7.光电微弱信号处理及设计；8.光电系统作用距离工程理论计算及总体技术设计；9.太阳能光伏发电及其系统设计；10.光电系统软件开发与设计；11.光电系统结构及模块化设计；12.光电伺服控制系统及设计。
内容提要
本书从总体技术设计、军民用途的角度出发,基于光学、机械结构、电子、计算机、材料、软件、控制、工艺、目标与环境等方面的综合一体化思路与技术方法,侧重选择信息光电系统和能量光电系统及其设计的一些重要而典型的内容予以论述,是对版(2019版)较全面的修订、增补与深化,进一步突出工程性。围绕着如何提高总体系统性能水平这一主线,介绍光电系统设计的基本方法、实用技术及应用。全书保留原有章节体系框架,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和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其设计。本书融合了作者的实际工作经验与科研成果,将基础理论与工程实际示例相结合。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、检验等方面工作的行业工程技术与管理人员学习、参考。同时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、兵器科学与技术等学科专业相关教师在职能力提升或从事技术项目研究的参考,也可作为相关学科专业的博士生、硕士生和高年级本科生的教材或参考书。
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1.3.2光电系统的发展基础1.3.3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技术成熟度和制造成熟度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斯特藩玻耳兹曼定律2.2.4维恩位移定律2.2.5朗伯余弦定律2.2.6色温、亮温与全辐射温度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、线源、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、线源产生的辐照度2.4.2朗伯扩展源产生的辐照度2.4.3成像系统像平面的辐照度2.5非规则辐射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大气的散射衰减3.7.1散射系数3.7.2大气分子与微粒的散射3.7.3大气散射系数的经验计算法3.8与气象条件（云、雾、雨、雪）有关的散射衰减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激光辐射在大气中的传输及计算方法3.11.1线性传输效应及计算方法3.11.2非线性传输效应(热晕)3.12部分相干辐射在大气中的传输3.13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先进光学薄膜技术的发展4.1.5先进光学检测与调整技术的发展4.1.6高精度非球面(自由曲面)组件先进制造技术的发展4.1.7先进光学与结构材料的发展4.1.8电子技术的发展4.1.9光学仪器的类别4.1.10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的常用方法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光学镜头的分类4.5.3各种镜头的设计差别4.5.4数码相机的镜头焦距与光学镜头4.5.5新型光学系统类型及其设计差别4.6基于谐衍射与自由曲面的离轴三反设计示例： 机载红外双波段成像光学系统设计4.6.1系统主要技术要求4.6.2自由曲面与谐衍射元件设计理论基础4.6.3光学系统初始结构选型4.6.4光学系统材料选择4.6.5宏语言优化控制和像质评价4.6.6公差分析4.6.7设计结果4.6.8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5.3.1红外凝视成像系统的组成和工作原理5.3.2红外光学材料5.3.3红外热成像系统性能评价的常用指标5.3.4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红外光学系统无热化设计方法5.10系统总体对红外传感器提出的功能及性能指标要求5.10.1主要功能5.10.2红外传感器的性能5.11红外传感器的工作原理与组成5.11.1红外传感器的工作原理5.11.2红外传感器的组成5.12红外探测器件及物镜光学参数选取5.12.1红外探测器组件的选取5.12.2物镜光学系统的设计考虑及参数选取5.12.3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摄像机分类与示例6.5.1CCD摄像机分类6.5.2CCD摄像机示例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紫外目标探测微弱信号处理方法示例7.3.1微弱信号自适应处理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设计和开发的验证10.3.5设计和开发的确认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11.1.4光电产品的装配及其工艺过程11.2结构总体设计11.2.1结构设计要求11.2.2结构设计程序11.2.3基准选择和尺寸标注11.2.4光学零件的结构设计11.2.5结构总体布局11.2.6模块尺寸及总体尺寸的确定11.2.7结构形式确定11.2.8热设计方案的确定11.2.9抗振抗冲击11.2.10电磁兼容性设计11.2.11密封性设计11.2.12尺寸链计算11.2.13精度设计11.3光学零件固紧设计11.3.1圆形光学零件固紧结构设计11.3.2非圆形光学零件固紧结构设计11.3.3光学零件的胶接固定11.4模块化设计11.4.1模块与模块化11.4.2模块特征11.4.3模块分类11.4.4模块化与标准化的关系11.4.5光电装备模块化结构体系及设计示例11.5优化设计11.5.1价值工程设计11.5.2结构设计优化11.5.3计算机辅助设计技术11.5.4抗恶劣环境优化设计11.6光电跟踪指向器结构设计示例11.6.1结构总体设计考虑11.6.2指向器重量计算11.6.3俯仰轴校核11.6.4方位轴校核11.6.5指向器精度计算11.6.6指向器固有频率计算11.6.7指向器尺寸链计算11.6.8激光器散热分析11.6.9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目标特性分析12.6.3跟踪系统的基本技术问题12.6.4捕获的技术要求与影响目标捕获的主要因素12.6.5捕获跟踪的视场及响应时间12.6.6捕获跟踪系统的统计分析12.6.7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
吴晗平男，1964年10月生，工学博士、教授、博士生导师。任中国兵工学会光电子技术专业委员会委员、中国电子学会量子电子学与光电子学分会委员、中国光学学会光学教育专业委员会常务委员、湖北省仪器仪表学会副理事长、湖北省光学学会副理事长。《光学精密工程》《光子学报》《中国光学》《激光与红外》《红外技术》《应用光学》《现代电子技术》《光电技术应用》《物联网技术》等专业学术期刊编委。曾从事光电系统（装备）的立项论证、技术研究、设计、研制、检验、试验等一线工作近二十年，主持、承担或参与完成了多个国防高新重大光电装备研制项目和军队科研课题。曾获省（部）级科学技术奖一等奖两次（其中国防科学技术奖一等奖一次），省（部）级科学技术进步奖三等奖四次。出版国家军用标准一项。曾获国防科技图书出版基金资助，在国防工业出版社出版学术专著一部；在科学出版社出版学术著作两部；在清华大学出版社出版教育厅高等学校电子信息类专业教学指导委员会规划教材两部。先后在国内外三十多种专业学术期刊上发表论文一百余篇。主要研究方向为光电系统总体技术与设计、环境与可靠性工程技术、红外与紫外技术等。
序言
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