Optical Metrology for Fluids, Combustion, and Solids pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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作者:Mercer, Carolyn R. (EDT)

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页数:476

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价格:139

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isbn号码:9781402074073

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图书标签:

• Optical metrology
• Fluid mechanics
• Combustion
• Solid mechanics
• Measurement techniques
• Optical diagnostics
• Laser diagnostics
• Flow visualization
• Temperature measurement
• Density measurement

好的，这是一份关于《光学测量技术在流体、燃烧与固体物理中的应用》的详细图书简介。 《光学测量技术在流体、燃烧与固体物理中的应用》 作者： [作者姓名] 出版年份： [年份] 出版社： [出版社名称] 图书简介 本书系统性地介绍了光学测量技术在现代物理学和工程学中的前沿应用，重点聚焦于流体力学、燃烧过程诊断以及固体材料的非接触式测量与表征。本书旨在为研究生、科研人员以及工程技术人员提供一个全面、深入且具有实践指导意义的参考工具，涵盖了从基础理论到复杂系统的应用案例。 第一部分：光学测量的基础原理与仪器 本书的开篇部分奠定了理解现代光学测量的理论基础。详细阐述了光与物质的相互作用（如散射、吸收、折射和衍射），这是所有光学诊断方法的核心。 1.1 光学测量基础理论 光在介质中的传播： 讨论了波导、自由空间传播、以及光束整形技术。深入剖析了菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射在成像和测量中的作用。 光谱学基础： 涵盖了吸收光谱、发射光谱和拉曼散射的基本原理。重点讲解了如何利用光谱信息反演介质的温度、组分和压力分布。 激光技术概览： 简要介绍了用于测量的常用激光器类型（如连续波激光器、脉冲激光器），以及光纤光学在信号传输中的应用。 1.2 关键光学元件与系统设计 光学元件特性： 详细分析了透镜、反射镜、分束器和滤波器的作用，以及它们在构建复杂测量系统中的优化选择。 图像采集系统： 讨论了高速相机、高灵敏度CCD/CMOS传感器、以及像板（Image Plates）在捕获瞬态光学信号中的关键作用。 第二部分：流体力学中的光学诊断 本部分深入探讨了如何利用光学方法对复杂流场进行非侵入式、高分辨率的测量。 2.1 粒子成像测速（PIV） PIV原理与实现： 详细介绍了双曝光、时间延迟、图像相关算法等核心概念。讨论了如何通过粒子示踪来确定流场速度矢量。 高阶PIV技术： 涵盖了立体PIV（Stereo-PIV）用于三维速度场的重建，以及时间分辨PIV（Time-Resolved PIV）用于捕捉瞬态流动结构，如涡旋的生成与演化。 应用实例： 涉及气动外形周围的气流分离、管道内湍流边界层的测量等。 2.2 拉曼光谱与激光诱导荧光（LIF） 组分诊断： 阐述了如何利用拉曼散射测量空气、惰性气体或燃烧产物的分子浓度。特别关注了受激拉曼增强技术（CARS）在高温、高压环境下的应用，用于精确测量温度和组分混合比。 荧光技术： 重点介绍了LIF在检测自由基（如OH, CH）和反应中间产物方面的优势，对于理解反应路径至关重要。 2.3 其他先进流场技术 多普勒测速（LDA）： 讨论了激光多普勒测速技术，特别是在测量单点高精度速度时的优势。 汤姆逊散射（Thomson Scattering）： 解释了该技术在等离子体或高温气体中同时测量电子密度和温度的原理。 第三部分：燃烧过程的火焰诊断 燃烧是能量转换的核心过程，光学诊断在理解火焰结构、污染物生成机理及提高燃烧效率方面发挥着不可替代的作用。 3.1 火焰温度场测量 火焰光谱分析： 探讨了黑体辐射理论和分子振动-转动能级光谱在确定火焰温度分布上的应用。 两线法与多线法： 详细介绍了如何通过比较不同谱线或分子组分的强度来精确反演温度场，尤其是在非平衡态火焰中。 3.2 污染物与反应中间产物的原位测量 CO与NOx测量： 重点介绍利用长路径吸收光谱或近红外拉曼技术对燃烧废气中的关键污染物进行定量分析。 自由基成像： 进一步扩展了LIF在火焰前沿和淬火区域对高活性自由基分布的成像能力，这对于理解火焰传播和熄灭机制至关重要。 3.3 燃烧不稳定性与火焰传播 高频瞬态成像： 结合高速摄像和图像处理技术，研究了火焰形状的快速变化、声波与火焰的耦合作用，以诊断燃烧不稳定性。 火焰面定位： 利用OH荧光信号追踪火焰面，结合PIV数据分析火焰面与周围流场的相互作用。 第四部分：固体材料的光学表征 本部分关注光学方法在分析固体材料表面形貌、内部结构及机械性能方面的应用。 4.1 表面形貌与粗糙度测量 干涉测量技术： 详细介绍了基于白光干涉、激光共聚焦以及相移法的表面形貌测量原理。讨论了如何量化表面粗糙度参数（如Ra, Rq）。 阴影法与轮廓法： 适用于大面积或特定角度的表面缺陷检测。 4.2 固体应力与形变分析 数字图像相关（DIC）技术： 这是现代固体力学测试的核心。本书详细阐述了DIC的散斑制备、图像匹配算法以及三维应变场的重建过程，特别是在材料疲劳和断裂力学中的应用。 光弹性效应： 介绍了利用光在应力作用下双折射特性来可视化和量化透明或半透明材料内部的应力分布。 4.3 内部结构与缺陷探测 荧光层析成像（Fluorescence Tomography）： 用于探测材料内部的渗透性或化学分布。 光学相干层析成像（OCT）： 讨论了OCT在获取亚毫米级深度分辨率下固体材料内部结构图像的应用，例如在复合材料分层检测中的潜力。 总结与展望 本书的最后一部分对当前光学测量的发展趋势进行了总结，包括高光谱成像、机器学习在数据处理中的集成应用，以及面向极端环境（如超高温、高压或高振动）的新型传感器的发展方向。本书强调了跨学科合作的重要性，即如何将流体力学、燃烧科学与精密光学工程相结合，以解决更复杂的实际工程问题。 本书图文并茂，包含大量原理示意图和实际实验数据案例，力求使读者不仅掌握理论，更能理解如何设计、搭建并解读基于光学测量的实验结果。

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如果说这本书有什么亮点，那可能在于它收集了大量来自不同工业场景的案例数据，这确实为实际操作人员提供了一些可供参考的“真实世界”参数。然而，这些案例的呈现方式，更像是对已完成项目的总结报告，而非用于教学和启发思考的材料。每一次案例分析，都以“我们使用了设备X，得到了结果Y”告终，鲜有对“如果换成设备Z，或者环境条件A变为B，结果会如何变化”的探讨。这种单向度的陈述方式，极大地限制了读者的批判性思维和举一反三的能力。我特别留意了其中关于“固体”测量的章节，希望能找到关于材料疲劳检测或者微裂纹成像的深度分析，但最终只看到了一些关于宏观形变测量的案例。对于关注材料失效机理与光学信号关联性的读者而言，这本书提供的深度远远不够，它更像是一本市场营销材料的集合，而非严谨的科学文献。

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这本书的结构安排着实令人费解，我尝试从目录入手寻找逻辑主线，但似乎找不到一个清晰的理论递进或应用拓展的脉络。我本期望看到从基础的光学成像理论，逐步过渡到如何处理流体内部复杂折射率带来的畸变，再到如何利用傅里叶光学分析燃烧火焰中的颗粒物分布。然而，章节之间的跳跃性非常大。例如，上一章还在详细介绍一种基于相位展开的先进算法，下一章就转入了对一种非常基础的、基于光斑形状分析的固体表面粗糙度测量的讨论，两者之间几乎没有理论上的衔接或相互印证。这让我感到困惑，好像作者是把近年来不同领域的几次会议论文随意地拼凑在了一起。特别是关于“燃烧”的部分，内容显得尤为零散，更多的是对实验结果的罗列，缺乏对反应动力学与光学信号耦合机制的深刻洞察。它没有提供一套系统的方法论，来指导读者如何从零开始设计一个能适应极端温度和高颗粒物浓度环境下的测量系统，这对于需要进行新方法开发的科研人员来说，帮助有限。

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这本书的名字读起来就让人对它的内容充满期待，光是“光学计量”这几个字，就暗示着这是一本聚焦于如何利用光来精确测量物理量的前沿著作。我原以为它会深入讲解激光干涉、散射测量等核心光学原理，或许还会穿插一些经典的流体力学或材料科学的应用案例。但读完之后，我发现这本书的重点似乎完全不在我预期的方向上。它更像是一本关于“非接触式测量技术在特定工业领域中的应用指南”，而非一本扎实的、理论驱动的计量学教材。比如，它花了很多篇幅去讨论如何使用特定的光纤传感器来监测管道内部的温度梯度，而不是探讨这些传感器的带宽极限和噪声模型。这种侧重于“如何做”而非“为什么这么做”的叙事方式，使得一些关键的光学物理基础，比如瑞利散射的精确模型或者光的偏振特性在复杂介质中的演化，都被一笔带过，显得有些单薄。对于一个期待能深入理解计量学底层原理的读者来说，这种“工具箱式”的介绍，未免显得有些肤浅，让人感觉它更像是一本技术手册的精简版，而非一部权威的学术专著。

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总而言之，这本书给我的感觉更像是一个关于“光测应用”的速查手册，而非一本系统性的学术著作。它似乎试图涵盖“流体、燃烧、固体”这三个广阔的领域，结果却是每个领域都只触及了皮毛。真正优秀的专业书籍，应该能够在理论深度、方法系统性以及实际应用指导性之间找到一个精妙的平衡点。然而，这本书在这三者中都表现得不尽如人意。它没有提供足够严谨的理论支撑来指导读者进行创新性的实验设计；它也没有提供足够详细的、可复制的实验步骤来指导新手快速上手；更没有提供足够多的新颖应用案例来激发资深研究者的灵感。它更像是一个对现有技术的粗略盘点，对于期望在光学计量领域取得突破性进展的读者来说，它提供的增量价值非常有限，读完之后，我感觉我需要去寻找其他更专业、更聚焦的文献来弥补知识上的鸿沟。

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阅读体验方面，这本书的文字风格极不稳定，这可能是它最令人头疼的地方之一。在描述某些传感器的工作原理时，作者使用了极其晦涩难懂的、充满了专业术语的句子，仿佛在直接引用一份晦涩难懂的专利文件，句子结构复杂且冗长，需要反复阅读才能捕捉其核心含义。然而，在描述实验设置和数据采集的部分，语言风格又突然变得极其口语化和简化，仿佛是给刚入行的大三学生写的入门指南。这种风格上的巨大反差，导致阅读过程中的认知负荷非常高。你永远不知道下一页你会遇到的是一篇精炼的理论综述，还是一段略显粗糙的操作说明。这种不统一的表达，严重影响了信息的有效传递，使得原本可能清晰的物理概念也蒙上了一层不必要的迷雾，让人很难沉浸其中进行深入学习。

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