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出版者:

作者:黄鹤汀 编

出品人:

页数:246

译者:

出版时间:2010-1

价格:29.00元

装帧:

isbn号码:9787111290186

丛书系列:

图书标签:

• 机械制造
• 制造装备
• 机械工程
• 工业自动化
• 数控技术
• 精密制造
• 生产技术
• 金属加工
• 机床
• 工业设计

好的，这是一本名为《现代光电传感技术及其应用》的图书简介，内容涵盖了现代光电传感领域的前沿知识与实际应用，旨在为相关专业的研究人员、工程师以及高等院校师生提供一份深入且实用的参考资料。 --- 现代光电传感技术及其应用 图书简介 《现代光电传感技术及其应用》是一部系统性、前沿性的专业著作，全面涵盖了光电传感领域的核心理论、关键技术、新型器件以及广泛的工业与科学应用。本书旨在深入剖析光电效应的基本原理，并将其与现代信息处理、精密测量、自动化控制等技术有机结合，展现光电传感技术在推动高精度检测、智能制造、环境监测乃至生命科学等领域发展中的核心作用。 本书结构清晰，内容翔实，不仅注重理论的严谨性，更强调技术的实用性和前瞻性。全书共分为六大部分，循序渐进地引导读者从基础原理走向复杂的系统集成与前沿研究。 --- 第一部分：光电传感基础理论与元件 本部分是全书的理论基石，详细阐述了光与物质相互作用的基本物理机制，为理解后续所有传感器的设计与工作原理奠定坚实基础。 1. 光与物质的相互作用： 深入探讨了光吸收、发射、散射、衍射等基本光学现象。重点分析了光子与电子在半导体、介质材料中的能量交换过程，为光电转换效率的优化提供理论依据。 2. 核心光电效应解析： 详细介绍了光电导效应、光伏效应以及内光电效应的物理模型，并对比分析了它们在不同传感元件中的应用特性，如响应时间、灵敏度和噪声特性。 3. 新型光电材料： 聚焦于当前研究热点，包括量子点（Quantum Dots, QDs）的独特光电性能、石墨烯（Graphene）在超快响应传感器中的潜力，以及新型钙钛矿材料在光电探测中的突破，探讨了这些材料如何实现传统硅基器件难以企及的性能指标。 4. 关键光电元件的特性： 全面分析了光敏电阻、光敏二极管、光电倍增管（PMT）以及雪崩光电二极管（APD）的结构、工作机制、性能指标（如量子效率、暗电流）及其选择依据。 --- 第二部分：光纤传感技术与网络 光纤以其抗电磁干扰、高带宽、易于分布式测量的优势，在工业检测和远程监控中占据核心地位。本部分专注于光纤传感器的原理、构成与网络化部署。 1. 光纤传感机理： 详细阐述了基于光纤的光学传感机理，包括强度调制、波长调制和相位调制。重点解析了瑞利散射、拉曼散射和布里渊散射在传感中的应用，如温度、应变和压力测量。 2. 典型光纤传感器： 深入介绍了几种里程碑式的光纤传感器。 光纤光栅（FBG）： 详述了布拉格光栅的制作工艺、光谱特性及其在结构健康监测（SHM）中的多点、实时监测能力。 Mach-Zehnder和Michelson干涉仪： 分析了这些高灵敏度干涉型传感器在微小位移、声学和振动检测中的应用，并探讨了如何解决相位解调的非线性问题。 3. 光纤传感网络： 探讨了分布式光纤传感（DTS）和准分布式传感系统的架构，包括基于时分复用（TDM）和波分复用（WDM）的技术，以及如何实现传感数据的远程采集与传输。 --- 第三部分：图像与视觉传感系统 图像传感器是实现“机器视觉”和环境智能感知的核心单元。本部分侧重于现代图像捕获技术及其信号处理。 1. 图像传感器的发展与对比： 全面对比了CCD（电荷耦合器件）和CMOS（互补金属氧化物半导体）图像传感器的设计原理、优缺点及适用场景。着重分析了背照式CMOS（BSI-CMOS）技术如何突破衍射极限，提升低照度性能。 2. 高级成像技术： 介绍了几种超越传统可见光成像的手段： 红外热成像： 包括短波（SWIR）、中波（MWIR）和长波（LWIR）红外探测器的物理原理、制冷技术与热像仪的辐射定标。 高光谱成像： 阐述了如何通过光谱信息对目标进行“化学指纹”识别，及其在农林业、食品安全检测中的应用。 3. 3D 深度感知技术： 重点解析了实现三维测量的核心技术，包括结构光（Structured Light）、激光雷达（LiDAR）的主动测距原理，以及基于双目视觉的深度图生成算法，并讨论了ToF（Time-of-Flight）传感器的进展。 --- 第四部分：激光与光谱传感 激光的高相干性、单色性和方向性使其成为高精度测量的理想光源。本部分聚焦于激光技术在传感领域的应用。 1. 激光生成与特性： 概述了半导体激光器、光纤激光器和固体激光器的基本结构与调控技术（如频率锁定、功率稳定）。 2. 多普勒测速技术： 详细讲解了激光多普勒测速（LDV）的原理，如何通过分析散射光的频率偏移来精确测量目标的瞬时速度和振动信息。 3. 光谱传感与分析： 探讨了利用激光与物质的特征吸收/发射谱线进行成分分析的方法。重点介绍傅里叶变换红外光谱（FTIR）和拉曼光谱技术在气体污染监测和材料无损检测中的应用实例。 --- 第五部分：传感器接口与信号调理 光电传感器获取的信号通常是微弱的模拟信号，需要经过精确的调理、转换和处理才能被数字系统有效利用。 1. 前置放大与噪声抑制： 讨论了低噪声放大器的设计，特别是跨阻放大器（TIA）在处理光电二极管微弱电流信号时的优化策略，以及如何有效应对热噪声和散粒噪声。 2. 信号调理电路： 分析了滤波技术（如锁相放大器）在提高信噪比（SNR）中的关键作用，以及如何设计高性能的带通滤波器来提取特定频率的调制信号。 3. 高速数据采集： 深入探讨了模数转换器（ADC）的性能指标（如有效位数ENOB、采样率）与光电传感器匹配的要求，并介绍了同步采样和并行处理技术在高速成像系统中的实现。 --- 第六部分：系统集成与前沿应用 本部分将前述理论和技术融合成具体的应用系统，展望未来发展方向。 1. 工业物联网（IIoT）中的光电传感： 探讨了如何将光电传感器网络化，实现远程诊断、预测性维护（PdM）。重点分析了对刀具磨损、产品缺陷的在线光学检测系统（AOI）的构建流程。 2. 生物医学光电传感： 介绍了光电技术在生命科学中的突破，例如，基于等离子体共振（SPR）的生物分子检测、光声成像（PAI）在深层组织成像中的优势，以及可穿戴设备中光电容积描记（PPG）传感器的精度提升。 3. 极端环境下的光电传感： 讨论了在高辐射、高压、高温或深海等苛刻环境下，如何通过特殊封装和材料选择来确保光电传感器的可靠性和长期稳定性。 --- 目标读者： 本书内容深度适中，既适合作为高等院校光电子技术、传感器工程、自动化、精密仪器等专业研究生和高年级本科生的教材或参考书，也是从事光学仪器设计、自动化产线集成、高精度测量系统研发的工程师和技术人员的必备工具书。通过阅读本书，读者将能够全面掌握现代光电传感系统的设计思维、核心技术实现路径以及面向未来的创新方向。

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这本书给了我一种“触类旁通”的阅读体验。尽管我并非机械制造领域的专业人士，但作者通过清晰的逻辑和层层递进的讲解，让我能够逐渐理解书中的核心内容。它并没有直接提供“答案”，而是引导读者去思考“为什么”。例如，在讨论不同加工方法的优缺点时，作者会分析它们各自适用的场景和背后的技术考量，让我能够主动去比较和分析。书中对于装备的选型、维护和升级等方面的探讨，也展现了制造装备的生命周期管理。这让我明白，制造装备并非一成不变，而是需要根据市场需求和技术发展不断进行优化和更新。这种“启发式”的教学方式，让我收获的不仅仅是知识，更是一种解决问题的方法论。读完这本书，我感觉自己对工业生产有了更系统、更全面的认识，也对未来制造业的发展趋势有了更清晰的判断。

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我一直对“精密”这个词很着迷，而这本书恰恰满足了我对“精密”的探索欲。它深入浅出地讲解了各种高精度制造装备的工作原理，让我惊叹于人类智慧的结晶。书中对数控机床、精密测量仪器、以及纳米加工技术的介绍，让我仿佛置身于一个微观的世界，看到了那些超越人眼极限的加工过程。作者用非常形象的比喻，解释了复杂的概念，比如“误差的传递与补偿”，让我这个非专业人士也能理解其中的奥妙。通过阅读这本书，我了解了制造精度如何影响产品的性能和可靠性，以及如何通过不断的技术创新来提升制造精度。它让我意识到，在现代工业中，哪怕是微小的精度差异，也可能导致天壤之别。这本书不仅拓宽了我的视野，更激发了我对科学技术精益求精精神的认同。

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这本书的封面设计就给我一种厚重感，仿佛里面蕴含着工业制造的脉络与肌理。当我翻开第一页，扑面而来的并非枯燥的理论，而是生动的工业场景描绘。作者并没有直接抛出复杂的公式或者晦涩的术语，而是从一个宏观的视角，带我走进现代化的工厂车间。我看到了那些精密运转的机床，看到了自动化流水线上闪烁着金属光泽的零件，甚至能想象到机器运作时发出的有节奏的轰鸣声。这种沉浸式的体验，让我这个对机械制造只知皮毛的普通读者，也能感受到这项产业的魅力和复杂性。书中对于不同类型制造装备的介绍，比如加工中心、数控机床、焊接机器人等，都配有详细的图示和通俗易懂的解释，让我能够清晰地理解它们的功能和应用。它让我明白，我们日常生活中习以为常的许多产品，背后都有着如此精良的制造装备在默默支撑。这种对“幕后英雄”的揭秘，让我对这个行业产生了由衷的敬佩。

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这是一本令人耳目一新的工业技术书籍。它没有落入俗套地堆砌技术细节，而是巧妙地将制造业装备的发展历程与时代变迁紧密结合。我仿佛跟着书中的文字，穿越了工业革命的蒸汽时代，经历了两次世界大战对制造技术的推动，再到信息技术革命如何彻底改变了生产模式。书中的观点很有启发性，作者不仅关注装备本身的功能，更深入探讨了它们在整个工业生态系统中的作用，以及它们如何影响着经济发展和社会进步。例如，书中对数字化制造、智能制造的探讨，让我看到了未来的工业图景。它不再是冰冷的机器堆叠，而是融合了人工智能、大数据和物联网的智慧系统。这种前瞻性的视野，让我对制造业的未来充满了期待，也意识到持续学习和更新知识的重要性。对我而言，这不仅仅是一本技术书，更是一部关于人类创造力与工业文明演进的精彩篇章。

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读完这本书，我最大的感受是“原来如此”。在此之前，我对机械制造装备的认知仅限于电视上偶尔闪过的工厂画面，觉得它们只是冰冷、庞大的机器。然而，这本书彻底颠覆了我的这种刻板印象。它以一种非常人性化的方式，展现了这些装备是如何被设计、制造和应用。书中对于每一个装备的运作原理，都进行了细致入微的讲解，并且通过大量的案例分析，让我理解了它们在不同行业的具体应用。例如，在汽车制造领域，那些精密的冲压设备如何将金属板材塑造成车身；在电子产品生产线上，那些微纳尺度的组装机器人如何完成极其复杂的工艺。更让我印象深刻的是，书中还提到了装备的设计理念，包括人机工程学、可持续制造等，这表明了制造业正在朝着更人性化、更环保的方向发展。这本书让我重新审视了工业制造的价值，它不再是简单的生产，而是科技、艺术和工程的完美结合。

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