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页数:222

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出版时间:2008-1

价格:18.80元

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isbn号码:9787040170061

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图书标签:

• 机械工程
• 检测技术
• 无损检测
• 机械测试
• 量具
• 误差分析
• 可靠性
• 质量控制
• 传感器
• 工业检测

《精密光学仪器设计与应用》 书籍简介 一、本书概述与定位 《精密光学仪器设计与应用》是一部面向光电工程、精密仪器制造、物理光学以及相关科研和工程技术人员的专业著作。本书旨在系统阐述现代精密光学仪器的设计理论、关键技术、制造工艺以及实际应用案例。全书内容紧密围绕“精度、稳定性和功能集成化”这三个核心理念展开，力求将深厚的理论基础与前沿的工程实践紧密结合，为读者提供一套完整、深入且实用的光学仪器设计方法论。本书的深度和广度兼顾，既适合高等院校光电信息、机械设计制造及其自动化专业的高年级本科生和研究生作为教材或参考书，也适合在光学仪器研发、质量控制、系统集成等领域工作的工程师作为案头工具书。 二、核心章节内容详解 本书共分为十二章，结构严谨，层层递进： 第一章：精密光学系统的基础理论回顾 本章首先回顾了波动光学、几何光学在仪器设计中的基础作用，重点阐述了影响光学系统精度的主要物理因素，包括衍射极限、像差理论（高阶像差的引入与修正方法）、热力学稳定性要求（如泽尼克多项式在波前误差分析中的应用）。强调了如何从系统指标出发，反推对光学元件制造精度的具体要求。 第二章：现代光学仪器的系统方案设计 本章聚焦于“从需求到方案”的过程。详细介绍了主流的光学系统结构类型，如折射式、反射式、折反射组合式系统，并分析了不同结构在空间分辨率、视场角、工作波段和抗环境干扰能力上的优劣。着重讲解了基于计算机辅助设计（CAD）的初步布局方法，如光路追迹的优化算法和公差初步分配策略。 第三章：光学元件的精密制造工艺 本章深入探讨了实现高精度光学性能的关键——元件制造。内容涵盖了从传统研磨、抛光到现代的非球面、自由曲面加工技术。详细描述了CNC金刚石车削、磁流变抛光（MRF）、离子束抛光（IBF）等先进工艺的原理、适用范围和精度控制指标。对光学玻璃材料的选择标准，特别是低膨胀材料（如零膨胀玻璃）的特性进行了深入分析。 第四章：光学镀膜技术与性能优化 光学镀膜是决定光学系统透过率、反射率、抗反射性能和激光损伤阈值的核心技术。本章系统介绍了介质膜、金属膜的基本原理，重点讲解了宽带增透膜（BBAR）、高反射率镜面的设计与控制。分析了多层膜的应力控制、大口径膜层的均匀性保证技术以及环境适应性测试标准。 第五章：光学装配中的精度保障技术 光学仪器的性能不仅取决于元件的制造精度，更取决于装配精度。本章详细介绍了光学系统的对中（Alignment）技术。包括激光干涉仪辅助对中、自准直仪的应用、以及基于波前传感器的实时反馈装配方法。着重讨论了机械结构对光学基准面的影响，以及如何通过柔性支撑和应力隔离技术保证装配后的稳定性。 第六章：精密测量与质量控制 本章阐述了如何量化和控制光学仪器的性能。详细介绍了MTF（调制传递函数）、PSF（点扩散函数）、波前误差的实际测量方法和数据分析流程。讨论了如何建立符合ISO标准的光学系统测试流程，以及在不同环境温度、湿度下的系统性能漂移测试。 第七章：微纳光学元件与集成化技术 面向未来仪器的小型化和集成化趋势，本章介绍了微透镜阵列、光栅、衍射光学元件（DOE）的设计与制造。探讨了硅基光学（Silicon Photonics）在集成光学模块中的应用，以及如何将微纳光学结构精确地集成到宏观光学系统中。 第八章：光学仪器的机械结构设计与热稳定性分析 精密光学系统必须建立在刚性好、热稳定性高的机械平台上。本章侧重于机械设计与光学设计的交叉领域。分析了结构的热变形模型（有限元分析FEM），如何选择合适的材料（如Invar、航空铝合金）以最小化热梯度引起的像差漂移。讨论了主动隔振系统的选择与布置。 第九章：高精度扫描与运动控制系统 针对需要进行精确位置或角度控制的仪器（如激光扫描显微镜、高精度跟踪仪），本章详细介绍了基于压电陶瓷（PZT）、音圈电机（VCM）的高速、高精度运动控制方案。讨论了如何通过反馈回路消除运动过程中的非线性误差和振动噪声。 第十章：高级显微成像系统的设计案例 以共聚焦显微镜和超分辨显微镜为例，深入剖析了复杂光学系统从原理图到工程样机的实现过程。重点分析了光路分离、光束整形、荧光滤光系统的设计要点。 第十一章：遥感与空间光学系统的特殊挑战 本章探讨了在极端环境下运行的光学系统（如卫星载荷、深空探测仪器）所面临的独特挑战。包括真空环境下的材料释气、宇宙射线的损伤、以及对超长工作寿命和极低功耗设计的需求。 第十二章：未来发展趋势与前沿技术展望 展望了人工智能在光学设计优化中的应用（AI-Driven Optical Design）、实时自适应光学系统的发展、以及量子成像技术对传统仪器的颠覆潜力。 三、本书的特色与价值 本书最大的特色在于其深度工程化的视角。它不仅仅停留在光学的数学模型层面，而是深入到制造、装配、测试和环境适应性等实际工程环节，为读者搭建了从理论到产品的完整知识桥梁。书中包含大量实际工程项目中的关键参数取舍、公差链分析实例和失败教训总结，这些“非标准”的工程经验对于提升读者的实际解决问题的能力具有不可替代的价值。它强调了跨学科合作的重要性，即光学设计人员必须深刻理解机械工程、材料科学和电子控制的约束与要求。

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这本书的装帧设计和排版风格，给我的阅读体验带来了一种久违的沉稳与踏实感。我是一个对阅读体验要求很高的人，通常市面上很多技术书籍为了追求内容信息的堆砌，往往忽略了视觉上的舒适度。然而，这本厚书的纸张质量上乘，字体清晰，图文的留白处理得当，即便是长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。更值得称赞的是，书中对复杂测量系统的流程图和原理示意图的绘制，达到了艺术品的级别——线条流畅，逻辑分明，即便是初次接触这些高深概念的读者，也能通过这些图形快速把握核心要点。我特别喜欢其中关于“无损检测技术”的章节，作者没有采用常见的流水账式的罗列，而是构建了一个“从材料缺陷到检测方法选择”的决策树模型，这种结构化的知识呈现方式，极大地提高了知识的吸收效率。阅读这本书的过程，仿佛是在一位经验丰富的老专家身边，听他娓娓道来这些精密仪器的“脾气秉性”与“使用诀窍”。它不仅教会了我“测量什么”，更重要的是教会了我“如何思考测量问题”，这种思维方式的引导，是任何简单的公式堆砌都无法比拟的宝贵财富。

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我一直认为，衡量一本优秀的工程技术书籍的标准，在于它对前沿技术和未来趋势的把握能力。这本书在这方面展现出了惊人的前瞻性。除了经典的力学测量和电学测量方法外，书中对新兴的智能传感技术和基于机器视觉的测量系统进行了深入的探讨。特别是关于“在线质量监控”的讨论，作者清晰地描绘了未来智能工厂中，测量系统如何从被动的检验环节，转变为主动的工艺反馈和控制核心。书中对软件算法在测量数据处理中的作用分析得尤为精彩，它强调了软件工程思维在现代测量技术中的核心地位，这对于我们这些习惯于传统硬件操作的工程师来说，是一个非常及时的提醒。这本书的视野显然超越了当前的应用现状，它引导读者思考如何构建下一代的测量体系。阅读它，就像是进行了一次面向未来的技术预习，让我对行业的发展方向充满了期待，也明确了自己未来几年需要重点学习的技术栈。这种与时俱进，甚至略微超前的知识布局，是很多传统教材所不具备的宝贵品质。

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翻开这本厚重的书，首先映入眼帘的是一幅幅精密复杂的机械结构图。作为一名机械设计专业的学生，我一直苦于找不到一本能将理论与实践完美结合的教材。这本书在这方面做得非常出色。它没有停留在枯燥的公式推导上，而是通过大量的工程实例，深入浅出地讲解了各种测量仪器的原理和应用。比如，关于形位公差的章节，作者不仅清晰地阐述了其几何意义，还详细对比了不同测量方法（如激光跟踪仪和三坐标测量机）的优缺点及其在实际生产线上的适用场景。我尤其欣赏它在数据处理和误差分析部分的严谨性，这对于我们未来从事质量控制和精密制造工作至关重要。书中对动态测量和振动分析的介绍也十分到位，让我对如何捕捉和解读高速运动中的物理信号有了更深刻的理解。这本书的内容深度和广度都远超我的预期，它更像是一本高级工程师的工具书，而不是一本基础教材。每一次阅读，都能在我的知识体系中搭建起新的联系，让我对“测量”这一核心概念有了更全面的认知。这本书无疑是我近期阅读过的最物有所值的一本专业技术书籍，强烈推荐给所有身处制造一线或致力于精密测量的同行们。

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从学术研究的角度来看，这本书的文献引用和理论深度也达到了非常高的水准。它的参考文献列表非常庞大且权威，涵盖了国际上该领域最具影响力的期刊和会议论文。这使得书中的每一个论点都有坚实的理论基础支撑，避免了空泛的讨论。作者在处理一些争议性问题时，采取了非常客观和平衡的态度，详细列举了不同学派的观点及其依据，这对于我们进行课题研究和撰写学术论文时，提供了极大的帮助。我尤其欣赏作者在论证过程中对数学模型的严谨推导，即便涉及到复杂的傅里叶分析或卡尔曼滤波在测量中的应用，推导过程也清晰到足以让具备一定数学基础的研究生跟上。它不仅仅是教授“如何测量”，更重要的是教授“为什么用这种方法测量”，探究其背后的物理本质和数学规律。这本书的深度，使得它完全有资格成为研究生阶段的案头参考书，能够支持起一篇高水平的学位论文。对于有志于在测量技术领域深耕细作的研究人员来说，这是一本不可或缺的理论基石。

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说实话，我对技术书籍的实用性总是持保留意见，很多书写得高深莫测，但真到现场操作时却束手无策。然而，这本书彻底颠覆了我的看法。它似乎是基于大量的实际车间经验编写而成。比如，它用整整一章的篇幅详细讲解了如何校准一台老旧的万能材料试验机，从环境温度的影响到传感器漂移的补偿，每一个步骤都写得如同操作手册一般详尽，连螺丝的紧固扭矩都有提及。这种对细节的执着，体现了作者对工程实践的深刻理解。我最近在负责一个高精度零部件的形位测量项目，遇到了一个关于重复定位误差的问题，翻阅此书后，书中关于“系统误差与随机误差分离”的案例分析，直接为我指明了方向，让我成功地找到了误差的根源并进行了优化。这本书的价值就在于，它不仅仅是知识的搬运工，更是实战经验的提炼者。它真正做到了将实验室里的理论知识，平稳地过渡到工厂车间的实际应用，使得理论和实践之间不再存在巨大的鸿沟。对于渴望提升实操技能的工程师来说，这本书简直是及时雨。

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