具体描述
工程训练工程实践系列。 本书主要介绍了流体力学基础知识，水泵的基本知识，水泵的原理及性能，水泵的运行与调节，机组的选型、配套及安装，机组的维护及检修，泵站辅助设备，泵站管理等内容。本书力求概念清晰、重点突出、简明扼要、通俗易懂。可作为工程院校本科生(尤其是高职本科生)的教学用书和参考书，也可作为水泵高级技术工人，工程技术人员和泵站管理人员的培养教材。
图书简介：现代光学成像技术与应用 一、 概述与背景 本书旨在全面、深入地探讨现代光学成像技术的发展脉络、核心原理及其在各个领域的广泛应用。随着微纳加工技术、先进材料科学以及计算能力的飞速发展，光学成像已不再局限于传统的可见光范围，而是扩展至从深紫外到太赫兹波段的电磁频谱，并结合了复杂的信号处理与智能算法，构建出远超衍射极限分辨率、具备多维信息采集能力的先进成像系统。 本书内容涵盖了从基础的光学理论到前沿的超分辨成像、计算成像以及生物医学成像等多个维度，旨在为光学工程、物理学、生物医学工程、材料科学等相关专业的研究人员、工程师及高年级本科生提供一份详实、系统的参考资料。我们力求在理论深度与工程实践之间找到平衡，确保读者不仅能理解成像背后的物理机制，更能掌握实际系统设计与性能评估的关键要素。 二、 核心内容模块 本书结构设计遵循“基础理论先行，技术分级深入，应用前景展望”的逻辑框架，共划分为八个主要部分。 第一部分：光学成像基础与辐射传输 本部分回顾了经典光学成像系统的基本构成，包括光源、成像介质、物镜与探测器的基本特性。重点阐述了光的波动性在成像过程中的体现，如夫琅禾费衍射、泊松斑以及阿贝衍射极限。深入讨论了成像系统的关键性能指标，包括空间分辨率、对比度（MTF）、噪声特性与信噪比（SNR）。此外，还详细介绍了光在复杂介质（如散射介质、湍流大气）中的传输模型，包括辐射度量学、偏振态的演化，以及如何利用蒙特卡洛方法模拟光子在介质中的行为。 第二部分：探测器技术与图像采集系统 成像系统的“眼睛”——探测器技术是决定最终图像质量的关键。本章详述了主流光电探测器的物理机制与特性，包括CCD（电荷耦合器件）和CMOS（互补金属氧化物半导体）传感器的结构、工作原理、量子效率（QE）的频率依赖性、动态范围限制以及暗电流噪声的抑制技术。此外，还涵盖了非可见光探测器，如红外焦平面阵列（FPAs）的碲镉汞（MCT）与微测辐射热计（Microbolometer）技术，以及高帧率、高灵敏度电子倍增CCD（EMCCD）和雪崩光电二极管（SPAD）在单光子成像中的应用。 第三部分：几何光学与自由曲面设计 本章侧重于大视场、远心、消色差等复杂光学系统的设计方法。详细介绍了经典的光线追迹法、矩阵光学以及津田-西野（Tsuno-Nishino）像差理论。核心内容在于现代光学设计工具（如Zemax, Code V）的使用范式，并着重介绍了自由曲面光学元件的设计与优化技术。通过引入Zernike多项式和点阵函数来描述非球面，分析了自由曲面在校正高阶像差和减小系统体积方面的独特优势，以及其制造容差分析。 第四部分：超分辨成像（Super-Resolution Imaging） 突破传统衍射极限是现代光学成像的核心挑战之一。本部分系统梳理了超分辨成像的三大技术路线： 1. 基于荧光的光学超分辨技术（STED, PALM/STORM）： 深入解析了受激发射损耗（STED）的物理机制，特别是其“甜甜圈”点扩散函数的形成与调制，以及光激活定位显微技术（PALM/STORM）中对单分子定位精度的统计学基础。 2. 基于波前调制的超分辨技术： 重点介绍相位恢复算法与光场调控，如德拜移核技术在光捕获中的应用。 3. 计算超分辨技术（Sauer-Type Techniques）： 探讨了基于图像重建和深度学习的超分辨率算法，如何从低分辨率数据中恢复高频信息。 第五部分：计算成像与光场采集 计算成像是一种范式转变，它将传统上由物理光学系统完成的成像过程，部分或全部转移到后期的信号处理环节。本章聚焦于： 1. 计算层析成像（CT）： 详细讨论了X射线、光声（PA）和光学相干断层扫描（OCT）中的重建算法，包括滤波反投影（FBP）和迭代重建方法（如SIRT, MLEM），及其在处理噪声和稀疏采样数据时的性能。 2. 光场成像（Light Field Photography）： 阐述了对空间光场采集阵列（Lytro原理）的几何学建模，如何通过采集具有角度信息的微透镜阵列（MLA）图像，实现对场景中物体位置的重建和后焦深（Post-Focusing）处理。 3. 压缩感知成像（Compressed Sensing）： 介绍了基于K-SVD、OMP算法的稀疏表示理论，以及如何在低采样率下通过先验知识实现对高维信号的有效重构。 第六部分：生物医学与活体成像技术 本部分将光学原理应用于生命科学领域，重点关注非损伤性、高对比度的活体成像技术。 1. 光学相干断层扫描（OCT）： 深入分析了时域和频域OCT的原理，包括低相干干涉的形成机制，以及用于构建高深度分辨率图像的傅里叶变换关系。探讨了偏振敏感OCT和多普勒OCT在血流速度测量中的应用。 2. 多光子显微技术（Two-Photon/Three-Photon Microscopy）： 基于非线性光学效应（如二阶、三阶谐波产生），解释了如何实现深层组织的三维成像，以及其固有的光学分层和减少背景散射的优势。 3. 新型荧光探针与分子成像： 讨论了用于监测细胞内Ca2+、pH值及氧化还原状态的化学传感器和基因编码探针的设计原则，以及如何利用时间分辨荧光技术（FLIM）获取分子环境信息。 三、 结论与展望 本书最后一部分对新兴的前沿技术趋势进行了预测和总结，包括：基于AI的自适应光学系统、拓扑光子学在集成成像芯片中的应用、量子成像技术（如纠缠光子对成像）的潜力，以及极端环境（如深空、深海）下的光学遥感与探测挑战。 本书通过详实的数学推导、丰富的案例分析和对实验装置的深入剖析，旨在培养读者将基础物理知识转化为实际工程解决方案的能力。
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