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出版者:科学

作者:杨晓冬

出品人:

页数:116

译者:

出版时间:2006-3

价格:20.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787030168962

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• 工程制图
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• 习题集
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• 制图规范

现代光学系统设计与分析：从理论基础到前沿应用 本书特色 本书旨在为光学工程、物理学、电子信息工程以及相关交叉学科的师生、科研人员和工程技术人员提供一套全面、深入且具有实践指导意义的现代光学系统设计与分析的理论框架和工程实践指南。我们摒弃了传统教材中过于侧重基础几何光学的繁琐推导，而将重点聚焦于如何利用现代光学理论工具，解决实际工程中遇到的复杂光学问题。全书内容覆盖了从宏观系统布局到微观元件性能优化的全过程，强调理论的严谨性与工程应用的有效结合。 第一章：光学系统设计概述与现代工具箱 本章首先界定了现代光学系统的范畴，明确了成像、照明、传感等不同类型系统的核心设计目标。我们系统性地介绍了当前主流的光学设计与分析软件（如Zemax, Code V, ASAP等）的基本操作逻辑和核心功能模块。重点讲解了“系统预算”的概念，包括容许像差、公差分析的初步设定，以及如何根据具体应用需求（如视场角、入瞳孔径、工作波段）确定初始系统参数。 在理论基础层面，我们深入探讨了物理光学基础的工程化表达，包括菲涅尔衍射、夫琅禾费衍射在实际系统中的近似应用。引入了波动光学在现代设计中的核心地位，阐述了电磁场理论如何指导超分辨成像和精密光学元件的设计。此外，本章还详细解析了MTF（调制传递函数）在评价系统性能中的关键作用，展示了如何使用MTF预算来驱动设计迭代。 第二章：经典光学系统拓扑结构与优化策略 本章聚焦于最常见和最基础的光学系统结构，并深入剖析了它们的优势、局限性及优化路径。 2.1 折射系统设计：详细分析了双高斯、复消色差物镜的设计原理和像差校正策略。重点阐述了如何利用非球面技术来打破传统球面光学设计的限制，包括非球面方程的建立、加工可行性分析以及与传统球面透镜的组合优化。 2.2 反射与折反射系统：系统介绍了卡塞格林、施密特-屈光式等经典反射望远系统。特别强调了离轴三反系统在大型空间载荷和高分辨率遥感中的应用，包括其独特的光轴设计方法和像场弯曲的校正技术。折反射系统部分，则侧重于将棱镜和透镜结合，用于实现紧凑化和引入特定功能（如偏振控制）。 2.3 优化方法论：本章核心内容是优化算法的工程应用。我们详细比较了梯度下降法、阻尼最小二乘法等传统优化算法的优缺点，并引入了全局优化（如模拟退火、遗传算法）在复杂、多峰值优化空间中寻找最优解的策略。此外，还包含了基于AI辅助的光学设计（AIOptics）的初步介绍，探讨如何利用机器学习加速靶标点的选择和初始结构的生成。 第三章：先进成像与传感系统的光学设计 本章深入到面向特定应用领域的高级光学系统设计，这些系统往往需要同时满足多重约束（如大视场、小体积、特定波段）。 3.1 大视场与广角成像光学：重点分析鱼眼镜头、广角物镜的设计挑战，特别是如何控制畸变和边缘分辨率。讲解了衍射光学元件（DOE）在校正色差和优化能量分布方面的应用，以及如何将DOE集成到传统折射系统中。 3.2 变焦与调焦系统：详细阐述了变倍机构的光学补偿原理，包括双组变焦、三组变焦系统的运动规律和镜组耦合设计。特别分析了变焦驱动的公差敏感性，以及如何通过优化镜组的相对位置来最小化机械公差对系统性能的影响。 3.3 非球面与自由曲面光学：本章是本书的技术前沿之一。详细介绍了Zernike多项式、Legendre多项式等在描述复杂曲面时的应用。重点讲解了自由曲面设计如何实现传统光学无法达到的性能，如实现全衍射极限的离轴成像。我们还讨论了自由曲面的加工方法（如CNC磨削、模压成型）及其对设计约束的反向影响。 第四章：公差分析、装调与性能验证 一个完美的设计在工程上必须是可制造和可装调的。本章是连接设计理论与实际产品的关键桥梁。 4.1 统计学公差分析：详细阐述了蒙特卡洛模拟在评估制造和装配裕度中的应用。分析了灵敏度分析，识别出对系统性能影响最大的光学和机械参数。讲解了如何根据公差预算反向确定元件的制造精度要求。 4.2 装调策略与补偿：讨论了偏心、倾斜（KT公差）对MTF的影响机制。介绍了零位标定、波前传感技术在系统装调过程中的应用。重点讲解了光学补偿机构的设计，例如使用微动平台或调整元件间隙来弥补制造偏差。 4.3 光机集成与热分析：将光学系统置于实际工作环境中进行评估。分析了热应力对镜片形变、装配结构形变的影响。引入了耦合热-光分析的基本流程，指导工程师设计出具有良好热稳定性的光机结构。 第五章：新兴光学技术与未来展望 本章探讨了超越传统设计的尖端领域。 5.1 超分辨与计算成像：讨论了光学超分辨技术（如STED的原理）。重点介绍计算光学成像的概念，即通过设计特定的光学系统（如编码孔径、侧重传感器）并将数据输入到计算算法中重建图像，实现传统镜头无法达到的信息获取能力。 5.2 等离激元与超材料光学：简要介绍了超材料在实现负折射率、完美吸收等奇异光学现象中的潜力。讲解了如何利用这些结构在亚波长尺度上操纵光线，为超薄光学元件（Metasurfaces）的设计奠定理论基础。 5.3 深度学习在光学设计中的角色：展望了如何利用深度学习网络来预测最优设计空间、加速逆向光学设计过程，并提高复杂系统装调过程的自动化水平。 本书的结构旨在提供一个从理论深度、工具掌握到工程实践的完整闭环，确保读者不仅理解“为什么”这样设计，更能掌握“如何做”才能设计出高性能、可制造的光学系统。

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总的来说，这是一本非常值得推荐的工程制图学习书籍。它不仅内容全面，讲解细致，而且大量的练习题能够帮助读者巩固所学知识，提升实践能力。我尤其赞赏这本书在引导读者掌握工程制图基本技能的同时，也注重培养读者的工程思维和解决问题的能力。我尝试了几道关于标注和公差的习题，书中的例子非常规范，而且详细地解释了相关的国家标准，这让我对这些重要的细节有了更深刻的理解。而且，书中还包含了一些关于视图选择和表达技巧的练习，这对于提高图纸的清晰度和表达效率非常有帮助。这本书就像一本完整的工程制图操作指南，能够陪伴我从入门到精通，逐步掌握这项重要的工程技能。

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这本书的特色之一在于其对细节的关注。在讲解每一个绘图技巧时，都会非常细致地描述每一个步骤，并且配有大量的局部放大图，以确保读者能够清晰地看到每一个关键的操作。例如，在讲解倒角和圆角的绘制时，书中不仅说明了它们的作用，还给出了不同情况下的绘制方法，并且强调了正确的标注方式。我尝试了几道关于标注和公差的习题，书中的例子非常贴近实际工程应用，让我能够理解这些符号在实际图纸中的含义和重要性。而且，书中还包含了一些关于斜二测画法、轴测图等内容，这让我对三维物体的二维表示有了更全面的认识。这本书的知识点非常扎实，而且练习题的设计也很有深度，能够有效地帮助我巩固和提升我的工程制图能力。

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我一直认为，一本书的好坏，很大程度上取决于它能否真正帮助读者解决问题。而这本《工程制图习题集》，在我看来，就是一本非常称职的学习伙伴。它不仅仅是罗列了大量的习题，更重要的是，在每道习题之前，都有对相关知识点的提炼和回顾。比如，在讲解螺纹绘制时，书中会先简要回顾螺纹的基本要素和表示方法，然后给出相应的练习题。这使得学习过程更加连贯，不会出现知识断层。我尤其喜欢书中关于装配图的练习，它们往往需要综合运用之前学到的零件图绘制知识，并且需要考虑零件之间的配合关系，这极大地锻炼了我的空间想象能力和综合分析能力。我感觉自己通过这本书的学习，不仅掌握了绘图的技巧，更重要的是培养了严谨的工程思维。

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作为一个对工程制图一直有些畏惧的初学者，我发现这本《工程制图习题集》彻底改变了我的看法。这本书的语言风格非常平实易懂，没有使用过多晦涩难懂的专业术语，即使是第一次接触工程制图的人，也能轻松理解。我最喜欢的是，书中大量的插图和示意图，它们不仅仅是为了美观，而是真正起到了辅助理解的作用。例如，在讲解尺寸标注时，书中列举了各种常见的标注方式，并详细说明了它们的尺寸要素和标注规则，配上清晰的标注图例，让人一目了然。我尝试做了几道关于视图转换的习题，书中的提示和解题思路对我帮助很大，让我能够逐步找出绘制正确的视图。而且，书中还包含了一些关于零件图和装配图的绘制练习，这让我有机会将所学的零散知识串联起来，进行更综合的练习。感觉就像有一个经验丰富的老师在旁边指导一样，让我能够一步步攻克难关，建立起学习的信心。

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这本书的编排结构非常科学，整体上呈现出一种循序渐进的教学模式。从最基本的图纸幅面、标题栏、图框的绘制和填写开始，到线条的种类、粗细、绘制要求，再到几何图形的绘制，每一个环节都讲解得十分细致。我特别喜欢书中关于视图的章节，它不仅介绍了正视图、俯视图、侧视图的绘制方法，还详细讲解了剖视图、断面图、局部放大图等特殊视图的绘制，并且提供了大量的练习题来巩固这些知识。我在做关于剖视图的习题时，发现书中给出的解题思路非常清晰，即使我一开始有些困惑，但通过参照书中的提示，也能慢慢找到绘制的关键点。而且，书中还涉及了螺纹、齿轮等典型零件的绘制，这对于理解机械零件的结构和表示方法非常有帮助。整体而言，这本书的内容覆盖面很广，而且知识点的讲解和练习的结合非常到位，能够帮助读者全面掌握工程制图的基本技能。

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阅读这本书的过程，我感觉自己就像是在参加一场系统性的工程制图训练。它的练习题量非常充足，而且题目类型多样，涵盖了从基础的几何作图到复杂的机械零件绘制。我尤其注意到，书中很多题目都提供了多种解法，或者指出了几种常见的错误点，这让我能够从不同的角度去理解问题，并且避免犯同样的错误。在学习过程中，我尝试了几道关于零件图绘制的练习，书中的图纸示例非常规范，标注清晰，尺寸准确，这让我对如何绘制符合标准的零件图有了更直观的认识。而且，书中还包含了一些关于表面粗糙度、形位公差等重要概念的练习，这让我意识到工程制图不仅仅是画出图形，更要表达清晰的工艺要求。这本书的实用性非常强，通过大量的练习，能够切实提升我的工程制图能力。

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这本书的设计非常人性化，封面材质厚实，印刷清晰，即使经常翻阅也不易损坏。打开扉页，纸张的质感就能感受到它的分量，不是那种轻飘飘的印刷品。翻阅目录，能清晰地看到各个章节的划分，逻辑性很强，从基础的线条、图层讲起，循序渐进地过渡到复杂的视图、剖视图，再到最后的装配图和零件图，整个知识体系构建得非常扎实。我特别喜欢它在每个章节后都附带了大量的练习题，题目类型多样，有选择题、填空题，更有大量的绘图题，能让我充分巩固所学知识。而且，有些绘图题还会提供不同的难度级别，让我可以根据自己的掌握情况来选择，非常有针对性。更重要的是，这些习题不仅仅是简单的重复练习，很多都包含了实际工程中的应用场景，比如某个机械零件的绘制，或者某个建筑结构的剖视图，这让我觉得学习过程非常有意义，也更能激发我的学习兴趣。我一直觉得工程制图是一个非常重要的基础学科，它连接着理论知识和实际应用，而这本习题集恰恰能很好地扮演这个桥梁的角色。

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我注意到这本书在题目设计上非常有考量，不仅仅是重复性的练习，很多题目都设置了不同的情境，需要读者去分析和判断。例如，在讲解视图的选定和绘制时，书中会提供一个不完整的零件信息，要求读者根据常识和制图规范来补充和完善。这极大地锻炼了我的分析问题和解决问题的能力。我尤其喜欢书中关于剖视图的习题，它们往往需要读者理解零件的内部结构，并选择最合适的剖切方式来表达。通过这些练习，我感觉自己的空间想象能力得到了显著的提升，也对如何清晰有效地表达工程信息有了更深的体会。这本书的内容非常丰富，而且练习题的质量也很高，能够帮助我全面掌握工程制图的各项技能。

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这本书的排版和设计都非常现代化，阅读体验非常好。页面布局清晰，文字大小适中，而且大量的图例都印刷得非常清晰，色彩还原度也很高。我注意到，在讲解一些复杂的结构时，书中会采用多角度的视图组合，或者配合三维模型的示意图，这使得抽象的概念变得更加直观易懂。我尤其喜欢书中关于零件图的绘制练习，它们涵盖了各种常见的机械零件，比如轴、齿轮、连接件等等，并且要求按照国家标准进行标注和公差设计。通过这些练习，我感觉自己对机械零件的结构和表示方法有了更深入的理解，也能够独立地绘制出符合要求的零件图。这本书的内容非常实用，而且练习题的设计也很具挑战性，能够帮助我不断提升我的工程制图水平。

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这本书的内容安排着实令人惊喜。它没有一开始就堆砌大量的抽象概念，而是从最基础的制图规范和绘图工具入手，一步步引导读者进入工程制图的世界。我注意到，在讲解每个基本原理时，都会配有非常详尽的图例，这些图例不仅清晰地展示了理论知识，还包含了绘制过程中的关键步骤和注意事项。例如，在讲解投影法时，书中不仅给出了三视图的形成原理，还用分解的步骤图展示了如何从三维模型生成二维视图，甚至还提供了几种常见的辅助视图绘制技巧。这对于初学者来说，简直是福音。我尤其欣赏的是，书中对于一些易混淆的概念，比如第一角投影法和第三角投影法的区别，以及各种剖视图的种类和适用范围，都做了非常详细的对比和解释，并且配上了大量的对比图，这让我一下子就豁然开朗。书后的习题也紧密结合了章节内容，我做了几道关于标注和公差的习题，感觉非常扎实，也让我对这些细节有了更深刻的理解，这些在实际工程中是至关重要的。

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