光學感測與測量. pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:五南

作者:安毓英　曾小東

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:20040301

价格:NT$ 730

装帧:

isbn号码:9789571135458

丛书系列:

图书标签:

• 光学传感器
• 光学测量
• 传感器技术
• 测量技术
• 光电技术
• 精密仪器
• 工程测量
• 物理学
• 应用光学
• 检测技术

《光學感測與測量》 本书旨在全面而深入地探讨光学传感与测量领域的前沿技术、核心原理与广泛应用。内容涵盖从基础的光学物理到复杂的信号处理，旨在为读者构建一个扎实而完整的知识体系。 核心内容概述： 光学基础理论与物理原理： 本章将回顾并深入阐述与光学传感和测量密切相关的基本光学概念，包括光的波动性与粒子性、干涉、衍射、偏振、瑞利散射、拉曼散射等。重点将放在这些现象如何被转化为可检测的信号，以及它们在不同测量场景中的物理基础。此外，还将介绍光与物质相互作用的基本规律，如吸收、折射、反射，以及这些相互作用如何影响传感器的设计和性能。 光学传感器的类型与工作机制： 本部分将详尽介绍各类主流的光学传感器。我们将从不同维度对传感器进行分类，例如根据其测量原理（如强度型、相位型、波长型、偏振型）、根据其结构（如光纤传感器、半导体传感器、自由空间传感器）以及根据其应用领域。针对每种类型的传感器，我们将深入剖析其工作原理，包括关键的光学元件（如透镜、棱镜、反射镜、光栅）、光源（如LED、激光器）、探测器（如光电二极管、CCD、CMOS）及其配合方式。特别地，我们会讨论一些新兴的光学传感技术，如光子晶体传感器、表面等离激元传感器、量子点传感器等，并分析它们在提高灵敏度、选择性和响应速度方面的优势。 光学测量技术与仪器： 本章将聚焦于光学测量方法和相关的仪器设备。我们将详细介绍包括干涉测量（如迈克尔逊干涉仪、萨尼亚克干涉仪）、衍射测量（如光栅尺、衍射传感器）、光谱测量（如吸收光谱、发射光谱、拉曼光谱）、偏振测量、相位测量以及光场测量等核心技术。针对每种测量技术，我们将阐述其基本原理、测量过程、关键参数的提取方法以及其在实际应用中的优缺点。同时，还将介绍与这些技术相匹配的光学测量仪器，如干涉仪、光谱仪、偏振计、光学显微镜、激光雷达（LIDAR）等，并分析其技术指标和应用领域。 信号处理与数据分析： 光学传感器产生的信号往往是模拟的、包含噪声且需要进一步处理才能提取有用信息。本章将探讨光学信号处理的各个环节。从信号的采集（模拟-数字转换）到降噪（如滤波、平均）、特征提取（如峰值检测、傅里叶变换）、模式识别以及数据融合。我们将介绍常见的信号处理算法，如小波变换、主成分分析（PCA）、独立成分分析（ICA）等，并讨论如何利用这些算法来提高测量精度、鲁棒性和信息分辨率。此外，还将讨论机器学习和深度学习在光学信号分析中的应用，例如用于故障诊断、目标识别和环境监测。 光学传感与测量在各领域的应用： 本章将展示光学传感与测量技术在不同行业的广泛应用，以理论联系实际。我们将深入探讨其在以下领域的关键作用： 工业制造与质量控制： 如尺寸测量、表面缺陷检测、材料成分分析、产品外观检查。 生物医学与健康监测： 如生物标志物检测、疾病诊断、生理参数监测（如血氧、血糖）、医疗成像。 环境监测与保护： 如气体浓度检测、水质分析、污染物监测、大气成分测量。 交通与航空航天： 如导航定位（GPS、LIDAR）、车辆传感、飞机姿态控制、空间探测。 科学研究与基础物理： 如基础物理实验中的精密测量、天体物理学观测、粒子物理学研究。 通信与信息技术： 如光纤通信中的参数监测、数据传输质量评估。 新兴技术与未来发展趋势： 本章将展望光学传感与测量领域的未来发展方向。我们将讨论如微纳光学传感器、片上光学系统（Photonic Integrated Circuits, PICs）、可穿戴式光学传感器、柔性光学传感器、无损检测技术（NDT）中的光学应用、以及与人工智能、大数据相结合的光学传感系统。重点将放在如何通过集成化、智能化、便携化和高性能化来推动光学传感与测量技术的进步，以应对未来日益复杂的测量需求和挑战。 本书的目标读者包括但不限于光学工程、电子工程、物理学、材料科学、生物医学工程、环境工程等相关专业的学生、研究人员、工程师以及对光学传感与测量技术感兴趣的从业者。通过阅读本书，读者将能够深入理解光学传感与测量的基本原理，掌握各类传感器的设计与应用，熟悉相关的测量技术与仪器，并能够分析和处理光学测量数据，从而在各自的研究和实践中应用这些先进技术。

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这本新近出版的《光學感測與測量》的封面设计颇为朴素，但内页的排版却令人耳目一新。我特别关注了其中关于**非线性光学材料**应用于超灵敏探测的部分，这无疑是当前物理光学研究的前沿热点。作者在阐述布里渊散射和拉曼散射在光纤传感中的应用时，提供了详尽的理论模型推导，并且配有清晰的示意图，这对于初学者理解复杂的耦合机制非常有帮助。例如，书中对光纤光栅传感器的温度敏感性分析，不仅给出了标准模型，还引入了**机器学习算法**来优化模型的预测精度，这种跨学科的融合处理方式，显示出作者对工程实际的深刻洞察力。虽然篇幅有限，但作者在介绍**太赫兹波成像技术**的最新进展时，对不同检测器的响应速度和信噪比进行了横向对比，使得读者能够迅速把握不同技术路线的优劣。不过，如果能增加一些实际的工业应用案例分析，例如在生物医学成像或安防领域的具体部署方案，这本书的实用价值会进一步提升。总体来说，它是一本理论扎实且紧跟技术脉搏的优秀教材或参考书，适合从事光电子学、材料科学及相关工程领域的研究人员和高年级学生研读。

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我对这本书的阅读体验简直是充满挑战，但同时也带来了巨大的智力上的满足感。我的兴趣点主要集中在**量子光学与信息处理**的交汇领域，而这本书对这部分内容的覆盖是相当深入的。特别是关于**纠缠光子源**的制备方法，书中详细对比了自发参量下转换（SPDC）和自发四波混频（SFWM）的效率差异和相干性控制的难度，理论深度足以让专业人士感到满意。更令人称道的是，作者没有停留在纯理论的层面，而是深入探讨了如何在实际的低温环境下维持和测量量子态的**退相干时间**，这涉及到复杂的实验技术和极低的噪声控制，体现了作者深厚的实验背景。唯一让我感到美中不足的是，在讨论**量子密钥分发（QKD）**系统的安全裕度时，对最新的后量子密码学威胁的讨论略显保守和简略，似乎对密码学前沿的关注度稍逊于光学本身。总的来说，这本书的深度远超一般的综述性文献，它更像是一本为培养下一代量子工程师量身定制的硬核指南，阅读过程需要极高的专注度和扎实的数学基础。

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作为一名侧重于**工业过程控制**的工程师，我通常对偏重基础物理的著作不太感冒，但《光學感測與測量》中的一部分内容成功地吸引了我。我关注的重点是如何利用光学技术实现对**高温高压**环境下的流体特性和材料状态进行**无损实时监测**。书中关于**高温光学探头**的材料选择和抗氧化涂层设计的章节，简直是为我们这些在极端环境下工作的技术人员量身定做的。它详细分析了蓝宝石、铂铱合金等材料在数千摄氏度下的光谱透过率变化，并提供了校准曲线。另一个令我印象深刻的是对**光谱偏振测量**在应力分析中的应用介绍。作者没有仅仅停留在琼斯矩阵或穆勒矩阵的数学描述上，而是结合了不同晶体在机械形变下双折射系数变化的实时曲线，展示了如何通过偏振态的微小变化来推断材料内部的微观结构损伤。这种紧密结合工程实践的论述方式，极大地缩短了理论到应用之间的距离。如果说有什么不足，那就是在工业控制接口（如Profibus或EtherCAT）与光学系统的集成方面，可以有更深入的篇幅进行探讨，但这可能超出了本书的初始定位。

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说实话，我拿到这本《光學感測與測量》时，其实是带着一丝怀疑的，毕竟“感測與測量”这个范畴太广了。然而，翻阅后我发现，这本书的结构划分非常清晰，它巧妙地避开了那些已经被写烂的传统内容，而将重点放在了**环境光学监测**和**微纳结构传感**这两个极具发展潜力的方向上。我尤其欣赏作者对**表面等离子体共振（SPR）**传感器的最新发展趋势的梳理。书中不仅解释了基础的LSPR和SPR的原理，还着重介绍了如何利用**超材料**和**石墨烯**来增强传感器的灵敏度和选择性，这部分内容对于开发新型生物化学传感器至关重要。作者在描述纳米尺度的光场调控时，采用了非常直观的类比和图示，使得复杂的电磁场耦合问题变得易于理解。此外，书中对**激光雷达（LiDAR）**在三维重建中的应用，特别是在恶劣天气下的性能衰减分析，提供了详实的实测数据和修正模型，这对于自动驾驶和遥感领域的工程师来说是无价的参考资料。这本书的实用价值高得惊人，它不是空谈理论，而是直接指向了如何用光学解决现实世界中的具体问题。

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我对这本书的结构感到非常新奇，它似乎有意地将**生物医学成像技术**与**大气光学传播**这两个看似不相关的领域并置讨论。这种跨界整合反而带来了一种宏观视野。在生物医学部分，我特别感兴趣的是**光学相干断层扫描（OCT）**的最新迭代，特别是**全息OCT**和**偏振敏感OCT**如何穿透散射组织，获取更精细的细胞结构信息。书中对信号处理算法的描述非常细致，包括如何利用小波变换来去除背景噪声，提高分辨率。而在大气光学部分，作者将重点放在了**湍流对激光束传输的影响**及其**自适应光学（AO）**补偿技术上。书中关于**德尔塔-希尔伯特变换**在校正波前畸变中的应用描述得非常精妙，不仅展示了理论模型，还附带了模拟代码的伪指令集，这对于想快速搭建AO系统的研究者来说简直是及时雨。这种将微观生物尺度的光与宏观环境尺度的光放在同一本书中讨论，无疑拓宽了读者对“光测”这一概念的理解边界，打破了传统学科壁垒，展现了作者开阔的学术视野和深厚的跨学科功底。

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