《光学测量原理、技术与应用》
《光学测量原理、技术与应用》以光学测量中光的特性为主线,以光学测量方法与技术为中心,全面介绍了光学测量涉及的基本理论、测量原理与方法、技术特点与典型应用等。全书共10章,第1章介绍光学测量的基本知识,第2~5章分别介绍光干涉测量、激光准直与跟踪测量、激光全息与散斑测量、激光衍射和莫尔条纹测量; 第6章介绍机器视觉测量; 第7章介绍激光测速与测距; 第8章介绍光纤传感原理与技术; 第9章介绍激光雷达三维成像技术; 第10章介绍光学探针测量。 qC=ZH#
d7x6r3J$
[attachment=124599] 31M'71s
第1章光学测量的基础知识 W>,D$
naeppBo
1.1基本概念、基本方法、应用领域及发展趋势 +(w9! 5?F
f {\[+ >
1.1.1基本概念 C nD3 %%
x
#|t#N%
1.1.2误差与测量不确定度 .%\||1F<
%+;am Rb
1.1.3基本构成 )U 0I|dx
Y9%zo~]-W'
1.1.4主要应用范围 =NPo<^Lae
o?3C -A|
1.1.5基本方法 D*_. 4I
{n<1uh9~$8
1.1.6发展趋势 U9 % ^gC
6pZ/C <Y|W
1.2光学测量中的常用光源 YW8Odm
E Ig:@o&Jj
1.2.1光源选择的基本要求和光源的分类 Y]B 9*^d<
&s\/Uq
1.2.2热光源 YPw =iF]
,ob)6P^rw
1.2.3气体放电光源 /
=v1.9(
c.>O psF
1.2.4固体发光光源 /$FpceB!W
7 L]Y.7>
1.2.5激光光源 5fp&!HnG
wc}4:~
1.3光学测量中的常用光学器件 Oe k$f,J-
aLQ]2m
1.3.1激光准直镜 SuBUhzR
nQfSQMg
1.3.2分光镜 Xcg+ SOB
|4` ;G(t a
1.3.3偏振分光镜 1nE`Wmo.2
3Z%j x#
1.3.4波片 TF,([p *
e\*N Lj_(
1.3.5角锥棱镜 q~xs4?n1U
i[vOpg]J
1.3.6衍射光栅 VlxHZ
<sjz_::V8R
1.3.7调制器 T{F
' Y%
2 rS`ViicD
1.3.8光隔离器 7q #R,\
dQNW1- s
1.4光学测量中的常用光电探测器 0j' Xi_uM
gy5R"_ M U
1.4.1常用光电探测器的分类 njb{
M-C> I;a
1.4.2光电探测器的主要特性参数 }SS~uQ;8
dp'k$el
1.4.3常用光电探测器介绍 (
D@ U%
;!H]&2`'(
1.5光学测量系统中的噪声和常用处理电路 :8lqo% 5
(.g?|c
1.5.1光学测量系统中的噪声 lfLLk?g3k
(< Kf
1.5.2光学测量系统中的常用处理电路 73+)> "x>
N[xa=
1.6光学测量中的常用调制方法与技术 K|rGJ
a0&R! E;
1.6.1概述 l -6W]\v Z
XhJYs q]]J
1.6.2机械调制法 5VE9DTE
f; ,^
]mw
1.6.3利用物理光学原理实现的光调制技术 2nB{oF-Z
xG,L*3c{o
习题与思考1 aByd,uSe)_
l}9E0^ AS
第2章光干涉测量 U#(#U0s*-
TsI%M
2.1光干涉基础知识 'w`9lIax
B>e},!
2.1.1光的干涉条件 '2S?4Z
[d6T wKv
2.1.2干涉条纹的形状 b3+F~G-I"
.J2tm2]"EZ
2.1.3干涉条纹的对比度 %OT?2-d
<;zcz[~
2.1.4产生干涉的途径 >8w=Vlp
[xl+/F7
2.2波面干涉测量 N7dI}ju
E:$r" oS
2.2.1概述 l1" *
[?V k wFD0
2.2.2泰曼格林干涉仪 QlH,-]N$L
e!1am%aE
2.2.3移相干涉仪 f^@ D uI
b(" M8}o
2.2.4共路干涉仪 Q>l5:2lq
(aS Y.#;
2.3激光干涉仪 #PA 9bM
U
oG+d u[
2.3.1迈克尔逊干涉仪 C{FE*@U.
}+GIrEDId
2.3.2实用激光干涉仪主要部件的作用原理 B x ru7E"
W XJ%hA
2.3.3实用激光干涉仪的实际构成和常见光路 _{y4N0
M I R))j;
2.4白光干涉仪 i-`J+8|d
]E}eM@xdD
2.5外差式激光干涉仪 [D<"qT^*z6
'\/|K
2.5.1概述 fz W!-
e c4v X
2.5.2双频激光干涉仪 ?m :,hI
~cb7]^#u1l
2.5.3激光测振仪 U6LENY+Ja
0z`-fQfK
2.6激光自混合干涉测量 )|E617g
|)b:@q3k+n
2.7绝对长度干涉计量 m 9.BU2.
K7}]pk,AG
2.7.1柯氏绝对光波干涉仪 pij%u<
k/ 2TvEV3=
2.7.2激光无导轨测量 2#`9OLu8X
{*AYhZ
2.8激光干涉测量的重大应用举例 i6 $q1*
W&;,7T8@
2.8.1激光干涉测量引力波 RKO}
W#?
4ZrRgx2MD
2.8.2光刻机工件台六自由度超精密测量 T<K/bzB3z
th`pf
习题与思考2 >A ?,[p`<
d3tr9B
第3章激光准直与跟踪测量 4LkW`Sbm
^ /DP%^D
3.1概述 ,^uQw /
xpB* > zb
3.1.1激光准直测量基本原理 ]@hN&W(+ x
U\x $@J
3.1.2激光准直测量系统的组成 4O:y
?D /e
Vl%UT@D|
3.2激光测量直线度原理 agp7zw=N
pra0:oHN
3.2.1直线度测量概述 NM0s*s42
ANq3r(
3.2.2激光测量直线度方法 r!y3VmJ'm
VhLS*YiSY
3.2.3直线度测量误差分析 A Y _GD ^
:'X: cL
3.3激光同时测量多自由度误差 [SU;U['7
J *;= f8
3.3.1滚转角测量 YWF Hv@
0N`N
3.3.2四自由度误差同时测量 $tB `dDj
L-[A1#n
3.3.3五自由度误差同时测量 A&D<}y/%
KuZZKh
3.3.4六自由度误差同时测量 ^"] ] rZ)
!v<` ^`x9I
3.3.5激光跟踪测量 ob]j1gY b
!Wz4BBU8o
习题与思考3 "2z&9`VIY
R^&.:;Wi>
第4章激光全息与散斑测量 vq :?a
9NeHN@D)
4.1全息术及其基本原理 '9@AhiNV
>9< YQ(
4.1.1全息术基本原理 xv~Sk2Z+d
=B0AG9Fz
4.1.2全息图的类型 RwUosh\W
K@tEL Yb
4.1.3全息设备基本构成 _0 "s6D$
c'SjH".[
4.2激光全息干涉测量 ;e0-FF+
D-LQQ{!D5
4.2.1单次曝光法 eL88lV]I
-8:/My
4.2.2二次曝光法 m,V"S(A
qW`DCZu
4.2.3时间平均法 SA%uGkm:e
m{ f+ !
4.3激光全息干涉测量的应用 #@L5yy2
PFjh]/=
4.3.1位移和形状检测 I(>j"H)cAF
oc;4;A-;`c
4.3.2缺陷检测 Pye/o
lP *p7Y '
4.3.3测量光学玻璃折射率的不均匀性 p# JPLCs
Cs2k bG_
4.4激光散斑干涉测量 1>L8EImx]V
uc aa; zj
4.4.1散斑的概念 ~ DP5Qi
2`J#)f|
4.4.2散斑照相测量 m= rMx]k
x27$h)R0v
4.4.3散斑干涉测量 T&'LQZM8
'&/~Sh$%
4.4.4电子散斑干涉 hWi2S!*Y
E] W
:
4.4.5时域散斑干涉 ndu$ N$7+
eW;c
3<
4.5散斑干涉测量的应用举例 # J^ >7v
|?
rO
习题与思考4 Oj
'^Ww m
kn+@)3W:*
第5章激光衍射和莫尔条纹测量 mYbu1542'n
e[6Me[b
5.1激光衍射测量基本原理 Z-3("%_$/
dF7`V J2
5.1.1单缝衍射测量 vI ]V@i l
Q-J} :U
5.1.2圆孔衍射测量 NIHcX6Nw
*onVG5<
5.2莫尔条纹测量 hPuF:iiQ4
.Hg{$SAC(w
5.2.1莫尔条纹的形成原理 G "i xw
q8MyEoc:n
5.2.2莫尔条纹的基本性质 [8>#b_>
:XOjS[wBm
5.2.3莫尔条纹测试技术
J^!wk9q
>:h&5@^ j$
5.3衍射光栅干涉测量 rpc;*t+z
?
M.'YB2
5.3.1衍射光栅干涉测量原理 Fb ~h{
{vk%&{D0)
5.3.2衍射光栅干涉测量系统与技术 |h6, .#n
/ 2MhP=,
5.4X射线衍射测量 JsEnhE}]
\F)WUIK
5.4.1X射线衍射测量原理 bl{W{?QI
yq!peFu
5.4.2X射线衍射测量材料应力 m~4ik1 wq
j Q8
T
习题与思考5 >^SQrB
TN<"X :x9
第6章机器视觉测量 &{q<
EyHL&
6.1摄像机模型 u+ c2
m
/T 2 v`Li
6.2图像处理技术
^CD? SP"i
js! C`]1
6.2.1图像滤波 BU|)lU5 )z
' <'5BeU
6.2.2图像增强 aGAr24]y
>h.HW
6.3结构光视觉测量 5g.K yj|
5Q: %f
6.3.1激光三角法的测量原理 UzW]kY[A<
TP/bX&bjCy
6.3.2结构光视觉测量系统 A\v53AT
f 1 XM_
6.3.3点结构光视觉测量原理 &Lbwx&!0b
L uW"" P/
6.3.4线结构光视觉测量原理 _C19eW'
yqR]9 "a
6.3.5结构光视觉测量系统的标定方法 m -0EcA/
Tl#2w=
6.4双目立体视觉测量 24wr= 5p]Q
\ 7IT[<Se
6.4.1数学模型 .
g- HB'
xNa66A-8
6.4.2双目立体视觉的标定方法 $GHi9aj_P
4vNH"72P
6.5基于相位的视觉测量 PDLps[a
:B\ $7+$v
6.5.1相移形貌测量 1 |/ |Lq%w
;|W:,a{kS
6.5.2立体相位偏折测量 BK
wo2=m~
;= 1[D
6.6视觉测量的应用举例 b$- g"F
c= ?Tu
6.6.1基于三维视觉检测技术的白车身三维视觉检测系统 rq1zvuUx
0uIBaW3s
6.6.2基于机器视觉的焊缝宽度测量方法 yo% Nz"
@Kw&XK e`
习题与思考6 ?b93! Q1
p#3G=FV
第7章激光测速与测距 )*Wz5x
J|@D @\?7
7.1多普勒效应与多普勒频移 j`K0D65
IRTWmT
jT
7.2激光多普勒测速 }:QoY Nq
=W>a ~e]/
7.2.1激光多普勒测速的基本原理 `cIe qp
_>r (T4}]
7.2.2激光多普勒测速技术 =@q,/FR-
V #R; -C
7.2.3激光多普勒测速技术的进展 4vND ~9d
"KSdC8MS
7.3激光测距 lHHx D
h Z.](rD
7.3.1脉冲激光测距 fI'+4
)@x
M
9NT%7Il
7.3.2相位激光测距 e2 g`T{6M
K$B~vy6E`
7.4激光测速和测距应用 h
cu\c+ A
&> R:oYN
7.4.1车载激光多普勒测速 [fELf(;(
0-57_";%Q
7.4.2空间碎片的激光脉冲测距 5 PP^w~n
7]i6 Gk
7.4.3飞秒光梳色散干涉测距 J HV
c?aOX/C'
习题与思考7 9xE_Awlc85
:LC3>x`:
第8章光纤传感原理与技术 f zL5C2d
1/6}E]-F
8.1概述 AJ3Byb =.
Og?GYe^_
8.1.1光纤传感的主要类型 ,]y_[]636
+ZF N8
8.1.2光纤传感的主要特点 KT AQ6k
P{Q$(rOe
8.2光在波导介质中传输的基本理论及规律 K4I/a#S'@6
c0w1
N]+Ne
8.2.1光纤的基本结构 (E~6fb "c
l)'*jZ
8.2.2平板波导介质中的光波模式 -Rr !J37
=}Q|#C
8.2.3光在光纤中的传输规律 {<#b@=G
C)U U/4a;
8.2.4光纤的传输特性 F(^#_tXP
Vn\jUEC
8.3光纤传感 ^g"p}zf
L"
P\QbMj1U
8.3.1强度调制型光纤传感 |$+/IxDP
B(O6qWsL
8.3.2相位调制型光纤传感 aSgK h
@RL 'pKab9
8.3.3偏振调制型光纤传感 bQ&%6'ck
C~. T[Mlu
8.3.4波长调制型光纤传感 K$r)^K=s
NJ;m&Tm,DF
8.3.5光纤分布式传感 $ @L2zl1
^+k= ;nl
习题与思考8 0O-"t P8o
qG9j}[d'
第9章激光雷达三维成像技术 6#\:J 0
#B#xSmak
9.1激光雷达三维成像原理 hF`<I.z}
w@n}DC Ft
9.1.1激光雷达距离方程 6Ypc]ym =J
!| - U,
9.1.2信噪比 ![J_6 f}!
MD3 iWgM
9.1.3可探测距离 7#7|+%W0
/FC(d5I
9.1.4横向成像参数 2^w{Hcf
Kb1@ +
9.2激光三维成像雷达技术 ?IoA;GBg
4gUx#_AaG
9.2.1机械扫描激光成像雷达 X|QokAR{$>
$xF[j9nM
9.2.2面阵成像激光雷达 Lw1[)Vk}E
1+Ik\
9.2.3固态激光成像雷达 |x>5 T}
=^_a2_B Bl
9.2.4非机械扫描激光成像雷达 #h MkajG
(v?
rZv
9.3激光雷达三维成像技术的新发展 4x@W]*i
G%=
gCR
9.4激光三维成像雷达的应用 ` K0PLxSv
GCv1x->
习题与思考9 fL]jk1.Xv-
AN|f:259
第10章光学探针测量 joZd
6o5,d]
10.1微观表面形貌测量 ^62I 5k/u
r6:e
423
10.1.1微观表面形貌测量技术的发展 ]<r.{EJ
ra_v+HR7
10.1.2微观表面三维形貌测量的特点 vb`aV<Mh H
i&DUlmt)f
10.2机械式探针测量 rR#wbDr5
>J)4e~9EJ2
10.2.1机械式探针测量基本原理 Ojq T5<U
Nw -U*y
10.2.2机械式探针测量系统 _#{qDG=
^=PY6! iW
10.3光学焦点探测 i' ^! SEt
#uCfXJ-
10.3.1强度式探测方法 UFUEY/ q
bk a%W@Y %
10.3.2差动探测方法 v-Q> I5D;:
J |U FuD
10.3.3散光方法 *& R|0I{>
{MDM= ;WP_
10.3.4Foucault方法 B7.&yXWg n
{ k[dg0UV
10.3.5斜光束方法 xe3Jxo !U
#uICH t3
10.3.6共焦方法 5 j9%W18
d 3#e7rQ8
10.3.7光学焦点探针的特点 HEhBOER?
YQD/vc~8G
10.4干涉型光学探针测量 o#BI_# b
/g!Xe]Ss
10.4.1相移干涉光学探针测量方法 R|wS*xd ,
Gm0}KU
10.4.2扫描差分干涉光学探针测量方法 ;W FiMM\
+RkXe;q
10.5扫描隧道显微镜 TgJ6O,0
+V[;DOlll
10.5.1扫描隧道显微镜的基本原理与系统结构 kX:1=+{xg
Pj{I} 4P`
10.5.2扫描隧道显微镜的功能 5l%g3F
pqju@FD *
10.5.3扫描隧道显微镜设计的主要考虑因素 2pP"dX
qG g2 9
10.5.4扫描隧道显微镜的新发展与应用 7m?fv Ky
Cte NJBm
10.6原子力显微镜 Bqb`WX[<`
Re'3 bs:+
10.6.1AFM的基本硬件组成 "s(|pQh;
NZFUC D)
10.6.2AFM的工作原理 E]^n\bE%
>!tfvM2X{
10.6.3AFM的工作模式 :2:%
<i`s)L
10.6.4AFM在力学测量中的应用 @uG/2'B(
}ov>b2H#<
10.7扫描近场光学显微镜 5D
XBTpCVM
UDnCHGq
10.7.1扫描近场光学显微技术的基本原理 LW">9 ;n
uX&h~qE/
10.7.2光子扫描隧道显微镜 W2M[w_~QE
w"O;: `|n
10.7.3扫描近场光学显微镜的基本结构与系统 8E9 k 7
N$.ls48a4-
10.7.4扫描近场光学显微镜系统的关键技术 HIfi 18
R"\(a
10.8扫描探针显微镜 G9K& }_,
"1%k"+&
10.8.1NRC的大范围计量型AFM Q7/Jyx|
R$+"'N6p
10.8.2PTB研制的大范围SPM 1YU?+K
|t;K tl
10.9探针式测量仪器的测量分辨力和量程 T]b&[?p|a[
mGoC8t}iP
习题与思考10 3x
z
z*
<
$v"CQD
参考文献 w6^TwjjZ$
Z1;+a+S=z
|