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清華開發(fā)者書庫光電系統(tǒng)設(shè)計:方法.實用技術(shù)及應(yīng)用
包郵 清華開發(fā)者書庫光電系統(tǒng)設(shè)計:方法.實用技術(shù)及應(yīng)用
作者：吳晗平
開本：
16開
頁數(shù)：
460
本類榜單：計算機/網(wǎng)絡(luò)銷量榜
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清華開發(fā)者書庫光電系統(tǒng)設(shè)計:方法.實用技術(shù)及應(yīng)用 版權(quán)信息
- ISBN：9787302518921
- 條形碼：9787302518921 ; 978-7-302-51892-1
- 裝幀：簡裝本
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
清華開發(fā)者書庫光電系統(tǒng)設(shè)計:方法.實用技術(shù)及應(yīng)用 本書特色
本書涉及的主題：
光電系統(tǒng)總體技術(shù)及其設(shè)計概要
目標與環(huán)境輻射及其工程計算
輻射大氣透過率的工程理論計算
多類光學(xué)系統(tǒng)及光機一體化設(shè)計
紅外凝視成像系統(tǒng)及其工程技術(shù)設(shè)計
CCD與CMOS及其應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計
光電微弱信號處理及設(shè)計
光電系統(tǒng)作用距離工程理論計算及總體技術(shù)設(shè)計
太陽能光伏發(fā)電及其系統(tǒng)設(shè)計
光電系統(tǒng)軟件開發(fā)與設(shè)計
光電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及模塊化設(shè)計
光電伺服控制系統(tǒng)及設(shè)計
本書突出的特點
基于總體優(yōu)化和一體化思路，給出了光電系統(tǒng)的工程設(shè)計流程、控制程序和技術(shù)要求
在如何應(yīng)用的背景下對核心方法展開系統(tǒng)論述
通過示例介紹行之有效的設(shè)計實施步驟
通過實際示例，詳述了為實現(xiàn)關(guān)鍵目標而如何開展總體技術(shù)設(shè)計的主要過程及解決方法
清華開發(fā)者書庫光電系統(tǒng)設(shè)計:方法.實用技術(shù)及應(yīng)用 內(nèi)容簡介
本書基于光學(xué)、機械結(jié)構(gòu)、電子、計算機、軟件、控制等方面的綜合一體化思路，系統(tǒng)論述了光電系統(tǒng)設(shè)計的方法與實踐。全書共分12章，內(nèi)容包括光電系統(tǒng)及其設(shè)計概要、目標與環(huán)境輻射及其工程計算、輻射大氣透過率的工程理論計算、光學(xué)系統(tǒng)及其設(shè)計、紅外凝視成像系統(tǒng)及其工程技術(shù)設(shè)計、CCD與CMOS及其應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計、光電微弱信號處理及設(shè)計、光電系統(tǒng)作用距離工程理論計算及總體技術(shù)設(shè)計、太陽能光伏發(fā)電及其系統(tǒng)設(shè)計、光電系統(tǒng)軟件開發(fā)與設(shè)計、光電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及模塊化設(shè)計、光電伺服控制系統(tǒng)及設(shè)計。
本書融合了作者的實際工作經(jīng)驗與科研成果，并融合了基礎(chǔ)理論與工程案例。本書可供從事光電系統(tǒng)（裝備）研究、總體論證、技術(shù)設(shè)計、研制、試驗、檢驗等方面工作的工程技術(shù)與管理人員學(xué)習(xí)、參考，也可作為高等院校光學(xué)工程、電子科學(xué)與技術(shù)、儀器科學(xué)與技術(shù)、控制科學(xué)與工程、兵器科學(xué)與技術(shù)等相關(guān)專業(yè)的高年級本科生或研究生的教材。
清華開發(fā)者書庫光電系統(tǒng)設(shè)計:方法.實用技術(shù)及應(yīng)用清華開發(fā)者書庫光電系統(tǒng)設(shè)計:方法.實用技術(shù)及應(yīng)用 前言
前言
光電技術(shù)與光電系統(tǒng)的發(fā)展歷史雖然可追溯到一百多年前光電效應(yīng)及光電器件的出現(xiàn)和應(yīng)用之際，但光電技術(shù)的大量應(yīng)用是在20世紀50年代中期。作為現(xiàn)代科技發(fā)展的標志性領(lǐng)域，光電技術(shù)正全面滲透到人類社會的各個方面，甚至部分改變著人們的生活環(huán)境與生活模式。借助計算機技術(shù)、信息技術(shù)、材料科學(xué)技術(shù)、先進制造技術(shù)、電子技術(shù)等的推動與支持，光電技術(shù)擴展了人類了解自然、改善生存環(huán)境和提高主宰能力的空間，尤其在探測、感知、顯示、通信、存儲、加工等方面顯示了極強的發(fā)展?jié)摿蛿U展力。
現(xiàn)代光電技術(shù)主要包括激光技術(shù)、紅外技術(shù)、紫外技術(shù)、太赫茲技術(shù)、微光夜視技術(shù)、CCD或CMOS成像技術(shù)、平板顯示技術(shù)、光纖傳感技術(shù)、光通信技術(shù)、光存儲技術(shù)、光電探測技術(shù)、光電檢測與控制技術(shù)、太陽能光伏發(fā)電技術(shù)、光電照明技術(shù)、微納光電技術(shù)、集成光路和光電子集成技術(shù)等。以光電技術(shù)為核心支撐的光電系統(tǒng)（裝備、設(shè)備、儀器、產(chǎn)品），在國民經(jīng)濟眾多領(lǐng)域和國防領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用，甚至是不可替代的作用。
隨著科學(xué)技術(shù)的進步，以及光電技術(shù)具有的許多優(yōu)點，光學(xué)系統(tǒng)（儀器）逐漸拓展到了光電系統(tǒng)，并已發(fā)展成從X射線、紫外線、可見光、紅外線到太赫茲波段的多功能、高精度的許多類別的高技術(shù)產(chǎn)品。光電系統(tǒng)的設(shè)計涉及光（光學(xué)）、機（機械結(jié)構(gòu)）、電（電子）、算（計算機）、軟件、控制等多學(xué)科的技術(shù)內(nèi)容，而且由于光電系統(tǒng)類別繁多，發(fā)展迅速，光電系統(tǒng)設(shè)計至今沒有一個完整的規(guī)范性定義。
本書從總體技術(shù)設(shè)計、軍民用途的角度出發(fā)，基于光、機、電、算、軟件、控制等方面的綜合一體化思路和技術(shù)方法，介紹和論述了信息光電系統(tǒng)和能量光電系統(tǒng)及其設(shè)計，內(nèi)容包括光電系統(tǒng)及其設(shè)計概要、目標與環(huán)境輻射及其工程計算、輻射大氣透過率的工程理論計算、光學(xué)系統(tǒng)及其設(shè)計、紅外凝視成像系統(tǒng)及其工程技術(shù)設(shè)計、CCD和CMOS及其應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計、光電微弱信號處理及設(shè)計、光電系統(tǒng)作用距離工程理論計算及總體技術(shù)設(shè)計、太陽能光伏發(fā)電及其系統(tǒng)設(shè)計、光電系統(tǒng)軟件開發(fā)與設(shè)計、光電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及模塊化設(shè)計、光電伺服控制系統(tǒng)及其設(shè)計。
對于其他軍民用光電系統(tǒng)，如光電制導(dǎo)系統(tǒng)、高能激光武器系統(tǒng)、激光探潛系統(tǒng)、光纖傳感系統(tǒng)、自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)、激光通信系統(tǒng)、激光加工與制造系統(tǒng)、太赫茲探測系統(tǒng)、真空紫外探測系統(tǒng)、微納光電系統(tǒng)等，以及某些設(shè)計內(nèi)容，如“六性”（可靠性、維修性、保障性、安全性、測試性、環(huán)境適應(yīng)性）設(shè)計、“三化”（通用化、組合化、系列化）設(shè)計等，由于篇幅所限或另有專著介紹等原因，本書則較少介紹或沒有涉及，讀者可以參閱相關(guān)專著或其他文獻資料（如有關(guān)環(huán)境與可靠性設(shè)計，也可參閱作者的另一本著作《光電系統(tǒng)環(huán)境與可靠性工程技術(shù)》）。
本書不求面面俱到，但求提升能力、啟發(fā)潛能、注重創(chuàng)新與工程應(yīng)用，以幾類典型光電系統(tǒng)和有關(guān)重要設(shè)計技術(shù)內(nèi)容為著重點，突出總體綜合一體化。本書涉及多學(xué)科，其中有些技術(shù)思路、方法反映了作者的觀點和工作感悟，通過書中示例，以期讀者能舉一反三。希望本書的出版能起到拋磚引玉的作用。
作者從20世紀90年代初開始，曾主持并參加了多個型號光電裝備（軍用光電裝備）的預(yù)先研究、總體論證、技術(shù)設(shè)計、研制、生產(chǎn)、內(nèi)外場試驗、檢驗等全過程的一線工作，親歷相關(guān)工程實踐。本書從立意、科研、積累素材到書稿成型歷時二十余年，融合了作者長期從事相關(guān)技術(shù)工作的部分成果、經(jīng)驗和體會。在成書過程中還參考了許多文獻資料，在此向文獻作者表示衷心的感謝。此外,還要特別感謝清華大學(xué)出版社和盛東亮編輯為本書的出版所做的工作。
多年來，本書主體內(nèi)容在國內(nèi)航空、航天、兵器、電子、中科院、部隊等光電類科研院所、大型企業(yè)的相關(guān)科技人員、項目負責人在職高級研修培訓(xùn)，以及在光學(xué)工程、檢測技術(shù)與自動化裝置、電子科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)研究生和光電信息科學(xué)與工程專業(yè)高年級本科生教學(xué)中進行多次試用，雖然每次試用內(nèi)容有所增減、繁簡側(cè)重不同、深度有所區(qū)別，但反響良好。本書雖經(jīng)不斷修訂與完善，期望能與時俱進，但由于內(nèi)容范圍非常廣泛，加之作者水平所限，以及許多技術(shù)內(nèi)容還處在不斷快速發(fā)展之中，書中仍難免存在諸多不足、疏漏，甚至欠妥之處，歡迎讀者批評指正。
吳晗平2019年2月
于武漢工程大學(xué)光電子系統(tǒng)技術(shù)研究所
清華開發(fā)者書庫光電系統(tǒng)設(shè)計:方法.實用技術(shù)及應(yīng)用 目錄
目錄
第1章光電系統(tǒng)及其設(shè)計概要
1．1光電系統(tǒng)的界定、基本組成及設(shè)計
1．1．1光電系統(tǒng)的界定
1．1．2光電系統(tǒng)的基本組成
1．1．3設(shè)計概述
1．2光電系統(tǒng)的分類及應(yīng)用
1．2．1光電系統(tǒng)的分類
1．2．2光電系統(tǒng)的應(yīng)用
1．3光電系統(tǒng)的發(fā)展基礎(chǔ)及制約因素
1．3．1光電系統(tǒng)的發(fā)展基礎(chǔ)
1．3．2光電技術(shù)及系統(tǒng)發(fā)展的主要制約因素
1．4光電系統(tǒng)設(shè)計思想的轉(zhuǎn)變
1．5光電系統(tǒng)設(shè)計流程與考慮因素
1．5．1光電系統(tǒng)設(shè)計流程及結(jié)果
1．5．2光電系統(tǒng)設(shè)計考慮因素
1．6光電系統(tǒng)總體技術(shù)與總體設(shè)計
1．6．1光電系統(tǒng)總體技術(shù)研究
1．6．2光電系統(tǒng)總體設(shè)計
1．6．3光電系統(tǒng)總體優(yōu)化設(shè)計
1．7光電系統(tǒng)工程方法
1．7．1技術(shù)成熟度與制造成熟度
1．7．2系統(tǒng)工程的核心思想
1．7．3產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)過程
1．7．4產(chǎn)品分析方法
1．7．5產(chǎn)品成熟度快速提升模型
1．8光電產(chǎn)品工程設(shè)計控制程序
1．8．1設(shè)計輸入控制
1．8．2設(shè)計過程控制
1．8．3設(shè)計輸出控制
1．8．4設(shè)計更改控制
1．8．5技術(shù)服務(wù)和記錄
1．8．6新產(chǎn)品設(shè)計試制進程
1．9光電產(chǎn)品設(shè)計圖樣文件技術(shù)要求
1．9．1產(chǎn)品圖樣及設(shè)計文件的完整性
1．9．2設(shè)計文件的內(nèi)容及要求
1．10光電系統(tǒng)設(shè)計與仿真軟件
第2章目標與環(huán)境輻射及其工程計算
2．1光輻射與度量
2．1．1光輻射及其紅外輻射
2．1．2光度量和輻射度量
2．2絕對黑體及其基本定律
2．2．1絕對黑體與非黑體
2．2．2普朗克定律
2．2．3斯忒藩玻耳茲曼定律
2．2．4維恩位移定律
2．2．5朗伯余弦定律
2．3輻射源及特性形式分類
2．3．1輻射源分類
2．3．2輻射源特性形式
2．4點源、小面源、朗伯擴展源及成像系統(tǒng)像平面的輻照度
2．4．1點源、小面源、朗伯擴展源產(chǎn)生的輻照度
2．4．2成像系統(tǒng)像平面的照度
2．5非規(guī)則體的輻射通量計算及目標面積的取法
2．5．1非規(guī)則輻射體的輻射通量計算
2．5．2輻射計算中目標面積的取法
2．6目標與環(huán)境光學(xué)特性的分類及特點
2．6．1空間目標與深空背景
2．6．2空中目標與天空背景
2．6．3地面目標與地物背景
2．6．4海面目標與海洋背景
2．7環(huán)境與目標光輻射特性
2．7．1天體背景光輻射特性
2．7．2太陽光輻射特性
2．7．3天空背景光輻射特性
2．7．4海洋背景光輻射特性
2．7．5自然輻射源與目標輻射源
2．8目標輻射的簡化計算程序
第3章輻射大氣透過率的工程理論計算
3．1地球大氣的組成與結(jié)構(gòu)及其輻射吸收作用
3．1．1地球大氣的組成
3．1．2大氣層結(jié)構(gòu)
3．1．3大氣的輻射吸收作用
3．2大氣衰減與透過率
3．3大氣中輻射衰減的物理基礎(chǔ)
3．4大氣透過率數(shù)據(jù)表
3．5海平面上大氣氣體的分子吸收
3．6不同高度時的分子吸收修正問題
3．6．1吸收本領(lǐng)隨高度而改變所引起的修正
3．6．2分子密度隨高度而改變所引起的修正
3．6．3純吸收時的透過率計算方法
3．7大氣分子與微粒的散射
3．8與氣象條件有關(guān)的衰減
3．9平均透過率與積分透過率的計算方法
3．9．1平均透過率的計算方法
3．9．2積分透過率的計算方法
3．10計算示例
3．11幾種大氣輻射傳輸計算軟件應(yīng)用比較分析
第4章光學(xué)系統(tǒng)及其設(shè)計
4．1光學(xué)儀器及其發(fā)展
4．1．1光學(xué)理論的發(fā)展
4．1．2新設(shè)計的發(fā)展
4．1．3新材料、新工藝、新器件的發(fā)展
4．1．4電子技術(shù)的發(fā)展
4．1．5光學(xué)儀器的類別
4．1．6光學(xué)儀器發(fā)展簡史及其發(fā)展趨勢
4．2光學(xué)設(shè)計及其發(fā)展
4．2．1光學(xué)設(shè)計概述
4．2．2光學(xué)設(shè)計的主要過程和基本步驟
4．2．3像差與光學(xué)設(shè)計過程
4．2．4光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計要求
4．2．5光學(xué)設(shè)計的發(fā)展概況
4．3應(yīng)掌握的光學(xué)設(shè)計基礎(chǔ)
4．4光線追跡及像差校正常用方法
4．4．1光線追跡概述
4．4．2光學(xué)系統(tǒng)的像差概述
4．4．3像差校正的常用方法
4．5光學(xué)設(shè)計的大致類型及各類鏡頭的設(shè)計差別
4．5．1光學(xué)設(shè)計的大致類型
4．5．2各種鏡頭的設(shè)計差別
4．5．3數(shù)碼相機的鏡頭焦距與光學(xué)鏡頭
4．5．4新型光學(xué)系統(tǒng)類型及其設(shè)計差別
4．6可見光光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計示例： 用于可見光電視導(dǎo)引頭的攝像物鏡設(shè)計
4．6．1光學(xué)性能指標
4．6．2光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
4．6．3設(shè)計結(jié)果
4．6．4結(jié)論
4．7非成像光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計示例： 太陽能采集用1000mm口徑菲涅耳透鏡設(shè)計
4．7．1菲涅耳透鏡結(jié)構(gòu)
4．7．2主要技術(shù)指標要求
4．7．3設(shè)計計算過程
4．7．4設(shè)計結(jié)果分析與討論
4．8光機一體化設(shè)計示例： 某型紅外成像光學(xué)系統(tǒng)工程設(shè)計
4．8．1使命任務(wù)
4．8．2設(shè)計特點
4．8．3設(shè)計思路
4．8．4設(shè)計依據(jù)
4．8．5主要功能與性能要求
4．8．6系統(tǒng)組成與接口
4．8．7工作原理
4．8．8光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計
4．8．9遮光罩的設(shè)計
4．8．10主體機械結(jié)構(gòu)設(shè)計
4．8．11關(guān)重件特性分析
4．8．12可靠性與電磁兼容性設(shè)計
4．8．13標準化執(zhí)行情況
4．8．14系統(tǒng)主要技術(shù)指標計算(系統(tǒng)設(shè)計計算)
4．8．15設(shè)計結(jié)果與分析
4．8．16設(shè)計輸出文件
第5章紅外凝視成像系統(tǒng)及其工程技術(shù)設(shè)計
5．1熱成像技術(shù)特點
5．2紅外凝視成像技術(shù)的發(fā)展
5．3紅外凝視成像系統(tǒng)的工作原理
5．3．1紅外凝視成像系統(tǒng)的組成和工作原理
5．3．2紅外熱成像系統(tǒng)性能評價的常用指標
5．3．3凝視成像系統(tǒng)的優(yōu)點
5．4IRFPA非均勻性產(chǎn)生的原因及其校正技術(shù)
5．4．1紅外焦平面非均勻性產(chǎn)生的原因
5．4．2紅外焦平面NUC方法
5．4．3四種算法的優(yōu)點和缺點
5．4．4三種新算法
5．4．5非均勻性表示方法
5．5紅外凝視系統(tǒng)中的微掃描技術(shù)
5．5．1紅外成像過程
5．5．2微掃描
5．5．3非均勻微掃描
5．6熱像儀產(chǎn)品選例
5．7紅外傳感器工程設(shè)計出發(fā)點及分析
5．8紅外工作波段的選取分析
5．8．1光譜輻出度
5．8．2光譜輻射對比度
5．8．3光譜輻射對比度極值波長
5．8．4兩個紅外波段的實際比較
5．9系統(tǒng)總體對紅外傳感器提出的功能及性能指標要求
5．9．1主要功能
5．9．2紅外傳感器的性能
5．10紅外傳感器的工作原理與組成
5．10．1紅外傳感器的工作原理
5．10．2紅外傳感器的組成
5．11紅外探測器件及物鏡光學(xué)參數(shù)選取
5．11．1紅外探測器組件的選取
5．11．2物鏡光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計考慮及參數(shù)選取
5．11．3物鏡的溫度補償
第6章CCD和CMOS及其應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計
6．1CCD的基本原理及其主要性能指標
6．1．1CCD器件的基本原理
6．1．2CCD傳感器的主要性能指標
6．2CCD成像器件與真空攝像管的比較
6．3CMOS傳感器的基本原理及其主要性能指標
6．3．1CMOS的基本原理
6．3．2CMOS傳感器的主要性能指標
6．4CCD和CMOS傳感器的比較及發(fā)展趨勢
6．4．1制造工藝的差異
6．4．2性能差異
6．4．3CCD與CMOS的發(fā)展趨勢
6．5CCD攝像機分類與例示
6．5．1CCD攝像機分類
6．5．2CCD攝像機例示
6．6CCD的工程技術(shù)應(yīng)用
6．6．1CCD的七個主要應(yīng)用領(lǐng)域
6．6．2尺寸測量
6．6．3工件表面質(zhì)量檢測 (粗糙度、傷痕、污垢)
6．7CCD圖像傳感器在微光電視和紫外成像系統(tǒng)中的應(yīng)用
6．7．1CCD圖像傳感器在微光電視系統(tǒng)中的應(yīng)用
6．7．2CCD圖像傳感器在紫外成像系統(tǒng)中的應(yīng)用
6．7．3存在的問題及解決途徑
6．8高靈敏度CCD光電信號檢測系統(tǒng)設(shè)計示例
6．8．1光電信號檢測系統(tǒng)的組成
6．8．2高性能CCD簡介
6．8．3CCD輸出信號的預(yù)處理
6．8．4A/D轉(zhuǎn)換
6．8．5微控制器
第7章光電微弱信號處理及設(shè)計
7．1微弱信號檢測概述
7．2微弱信號檢測的基本理論
7．2．1微弱信號的基本知識
7．2．2微弱信號檢測的理論方法
7．2．3提高微弱信號檢測能力的途徑
7．3紫外目標探測弱信號處理方法示例
7．3．1弱信號自適應(yīng)處理
7．3．2濾波性能評價
7．3．3仿真計算與結(jié)果分析
7．4基于FPGA的紫外通信微弱信號放大器設(shè)計示例
7．4．1放大器技術(shù)指標、組成與工作原理
7．4．2預(yù)放電路設(shè)計與仿真
7．4．3A/D轉(zhuǎn)換
7．4．4數(shù)字濾波的設(shè)計及仿真
7．4．5設(shè)計結(jié)果分析
第8章光電系統(tǒng)作用距離工程理論計算及總體技術(shù)設(shè)計
8．1紅外系統(tǒng)的作用距離計算
8．1．1方程一般形式推導(dǎo)
8．1．2背景限制探測器的一般作用距離方程式
8．1．3特殊系統(tǒng)的作用距離方程式
8．2脈沖激光測距系統(tǒng)的作用距離計算
8．2．1激光測距公式
8．2．2脈沖式激光測距儀測距方程式
8．3電視跟蹤儀的作用距離計算
8．3．1電視跟蹤儀的作用距離計算(一)
8．3．2電視跟蹤儀的作用距離計算(二)
8．3．3電視跟蹤儀的作用距離計算(三)
8．4微光電視的作用距離計算
8．5光纖通信系統(tǒng)的作用距離計算
8．6總體技術(shù)設(shè)計與示例
8．6．1預(yù)先分析與研究
8．6．2系統(tǒng)初步設(shè)計
8．6．3綜合權(quán)衡研究和系統(tǒng)*終設(shè)計
第9章太陽能光伏發(fā)電及其系統(tǒng)設(shè)計
9．1太陽能發(fā)電概述
9．2光伏發(fā)電歷史及應(yīng)用領(lǐng)域
9．2．1光伏發(fā)電歷史
9．2．2應(yīng)用領(lǐng)域
9．3太陽能電池
9．4太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成
9．4．1太陽能電池板
9．4．2充電控制器
9．4．3蓄電池
9．4．4逆變器
9．4．5太陽能供電系統(tǒng)的特點及類型
9．4．6獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)
9．4．7并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)
9．5太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計方法
9．5．1一般工程設(shè)計步驟
9．5．2設(shè)計因素分析
9．5．3常用設(shè)計方法
9．5．4成本核算
9．6住宅用太陽能光伏系統(tǒng)簡易設(shè)計示例
9．6．1設(shè)計步驟
9．6．2設(shè)計條件
9．6．3太陽能電池陣列設(shè)計
9．710kW太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計示例
9．7．1并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的組成
9．7．210kW太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計
9．7．3并網(wǎng)逆變器
9．7．4配電室設(shè)計
9．7．5防雷
9．7．6系統(tǒng)建設(shè)及施工
9．7．7設(shè)備安裝部分
9．7．8檢查和調(diào)試
9．7．9并網(wǎng)電站建設(shè)流程圖
9．7．10并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)配置表
9．7．1110kW并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)光電場配套圖紙
9．8太陽能和風能一體化發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計示例
9．8．1太陽能與風能一體化發(fā)電系統(tǒng)
9．8．2風光互補發(fā)電系統(tǒng)的組成和分類
9．8．3風力發(fā)電機
9．8．4風光互補發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計方法
9．8．5離網(wǎng)戶型風光互補發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計
9．8．6系統(tǒng)*終設(shè)計方案
9．8．7系統(tǒng)性能分析
9．9太陽能光伏/光熱綜合利用的溫控系統(tǒng)設(shè)計示例
9．9．1溫控系統(tǒng)的組成及工作原理
9．9．2設(shè)計指標
9．9．3系統(tǒng)設(shè)計
9．9．4光學(xué)薄膜仿真
第10章光電系統(tǒng)軟件開發(fā)與設(shè)計
10．1軟件開發(fā)程序流程及文檔
10．1．1進程管理的目的和要求
10．1．2開發(fā)情況檢查
10．2軟件設(shè)計概述
10．3軟件設(shè)計開發(fā)控制程序
10．3．1設(shè)計和開發(fā)的輸入
10．3．2設(shè)計和開發(fā)的輸出
10．3．3設(shè)計和開發(fā)的評審
10．3．4設(shè)計開發(fā)的驗證
10．3．5設(shè)計開發(fā)的確認
10．3．6設(shè)計和開發(fā)的更改
10．4嵌入式軟件及其設(shè)計
10．4．1嵌入式軟件的概念及特點
10．4．2嵌入式軟件的分類
10．4．3嵌入式軟件的體系結(jié)構(gòu)
10．4．4嵌入式軟件的設(shè)計流程
10．4．5嵌入式系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)
10．4．6嵌入式系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)
10．4．7嵌入式軟件的開發(fā)流程
10．5軟件設(shè)計示例
10．5．1系統(tǒng)硬件組成分析
10．5．2系統(tǒng)軟件設(shè)計
第11章光電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及模塊化設(shè)計
11．1結(jié)構(gòu)設(shè)計與工藝概述
11．1．1光電電路設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計的概念
11．1．2光電產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計與工藝的內(nèi)容
11．1．3光電產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計與工藝的任務(wù)
11．2結(jié)構(gòu)總體設(shè)計
11．2．1結(jié)構(gòu)總體布局
11．2．2模塊尺寸及總體尺寸的確定
11．2．3結(jié)構(gòu)形式確定
11．2．4熱設(shè)計方案的確定
11．2．5抗振抗沖擊
11．2．6電磁兼容性設(shè)計
11．2．7密封性設(shè)計
11．3模塊化設(shè)計
11．3．1模塊
11．3．2模塊特征
11．3．3模塊分類
11．3．4模塊化與標準化的關(guān)系
11．3．5光電裝備模塊化結(jié)構(gòu)體系
11．4優(yōu)化設(shè)計
11．4．1價值工程設(shè)計
11．4．2設(shè)計優(yōu)化
11．4．3計算機輔助設(shè)計技術(shù)
11．4．4抗惡劣環(huán)境優(yōu)化設(shè)計
11．5光電跟蹤指向器結(jié)構(gòu)設(shè)計示例
11．5．1結(jié)構(gòu)總體設(shè)計考慮
11．5．2指向器重量計算
11．5．3俯仰軸校核
11．5．4方位軸校核
11．5．5指向器精度計算
11．5．6指向器固有頻率計算
11．5．7指向器尺寸鏈計算
11．5．8激光器散熱分析
11．5．9電磁兼容性的具體要求與設(shè)計措施
第12章光電伺服控制系統(tǒng)及其設(shè)計
12．1自動控制基礎(chǔ)
12．1．1自動控制的基本概念
12．1．2開環(huán)控制方式
12．1．3反饋控制方式
12．1．4復(fù)合控制方式(開環(huán)控制 閉環(huán)控制)
12．1．5自動控制系統(tǒng)的分類
12．2控制系統(tǒng)的基本要求與性能指標
12．2．1控制系統(tǒng)的基本要求
12．2．2控制系統(tǒng)的性能指標
12．3控制系統(tǒng)設(shè)計的基本問題
12．4控制系統(tǒng)的設(shè)計方法
12．5光電伺服系統(tǒng)
12．5．1結(jié)構(gòu)組成與分類
12．5．2技術(shù)要求
12．5．3執(zhí)行元件
12．5．4光電跟蹤伺服系統(tǒng)及其控制技術(shù)的發(fā)展趨勢
12．6光電跟蹤控制系統(tǒng)
12．6．1跟蹤控制系統(tǒng)主要性能指標提出的依據(jù)
12．6．2跟蹤系統(tǒng)的基本技術(shù)問題
12．6．3高精度控制技術(shù)
12．7光電跟蹤伺服系統(tǒng)設(shè)計示例
12．7．1主要性能指標
12．7．2光電跟蹤伺服系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)
12．7．3伺服控制系統(tǒng)的方案設(shè)計
12．7．4負載力矩及相關(guān)主要部件選型
12．7．5系統(tǒng)總體計算
12．8光電跟蹤伺服系統(tǒng)的建模與仿真示例
12．8．1伺服系統(tǒng)的工作原理與結(jié)構(gòu)
12．8．2伺服系統(tǒng)主要部件的數(shù)學(xué)模型
12．8．3環(huán)路建模仿真
12．9機械結(jié)構(gòu)因素對光電跟蹤伺服系統(tǒng)性能的影響
12．9．1轉(zhuǎn)動慣量與伺服系統(tǒng)性能的關(guān)系
12．9．2結(jié)構(gòu)諧振頻率與伺服系統(tǒng)性能的關(guān)系
12．9．3摩擦力矩與伺服系統(tǒng)性能的關(guān)系
12．9．4消除或減小機械諧振的措施
參考文獻
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清華開發(fā)者書庫光電系統(tǒng)設(shè)計:方法.實用技術(shù)及應(yīng)用 節(jié)選
第5章
CHAPTER 5
紅外凝視成像系統(tǒng)及其
工程技術(shù)設(shè)計
紅外成像系統(tǒng)靠探測目標與景物之間的輻射溫差來產(chǎn)生景物的圖像，它不需要借助紅外光源和夜天光，是全被動式的，不易被對方發(fā)現(xiàn)和干擾。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，很多紅外成像系統(tǒng)都帶有完整的軟件系統(tǒng)，可實現(xiàn)圖像處理和圖像運算等功能，以改善圖像質(zhì)量。紅外成像系統(tǒng)產(chǎn)生的信號可以轉(zhuǎn)換為全電視信號，實現(xiàn)與電視兼容，使其具有與電視系統(tǒng)一樣的優(yōu)越性，如可以多人同時觀察、錄像等。而且它還能透過偽裝，探測出隱蔽的熱目標。由于紅外成像系統(tǒng)本身的特點，使它在戰(zhàn)略預(yù)警、戰(zhàn)術(shù)報警、偵察、觀瞄、導(dǎo)航、制導(dǎo)、遙感、氣象、醫(yī)學(xué)、搜救、森林防火、冶金和科學(xué)研究等軍事和民用的許多領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用。
在紅外成像系統(tǒng)中，多采用紅外焦平面(探測器)陣列，它相對于單元探測器和線列探測器具有體積小、功耗低、探測器面寬、可同時監(jiān)視多個目標等優(yōu)點。由于(紅外)焦平面陣列(Focal Plane Array，F(xiàn)PA)由排成矩陣形的許多微小探測單元組成，在一次成像時間內(nèi)即可對一定的區(qū)域成像，真正實現(xiàn)了即時成像，采用紅外焦平面陣列(Infrared Focal Plane Array，IRFPA)的無光機掃描機構(gòu)的系統(tǒng)又叫紅外凝視成像系統(tǒng)。
本章在綜述紅外熱成像技術(shù)特點和紅外凝視成像技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，介紹凝視紅外成像系統(tǒng)的各主要組成部分及其工作原理。對比掃描型紅外成像系統(tǒng)，說明凝視紅外成像系統(tǒng)組成和工作原理、性能評價常用指標和具有的主要優(yōu)點。分析IRFPA非均勻性產(chǎn)生的原因及其校正技術(shù)。研討紅外凝視系統(tǒng)中的微掃描技術(shù)。選例介紹熱像儀產(chǎn)品概況和技術(shù)性能。并舉例進行紅外傳感器工程設(shè)計與分析，包括工作波段的選取分析、總體對紅外傳感器提出的功能及性能指標要求、紅外傳感器工作原理與組成、紅外探測器件及物鏡光學(xué)參數(shù)選取。
5．1熱成像技術(shù)特點
紅外成像技術(shù)，顧名思義，是利用紅外輻射成像的技術(shù)，主要包括近紅外(短波紅外)成像技術(shù)、中波紅外成像技術(shù)、長波紅外成像技術(shù)，是世界先進國家都在競相研究和發(fā)展的高新技術(shù)。紅外熱成像技術(shù)主要指利用中波紅外和/或長波紅外成像的技術(shù)。紅外成像具有很強的抗干擾能力，它可以穿透薄霧、黑夜和偽裝等，并具有一定的目標識別能力，而且可以提供24h全天候的服務(wù)。紅外成像探測器可探測到具有0．01℃溫差甚至更低溫差的目標，它在軍用和民用領(lǐng)域都占有相當重要的位置。由于紅外線對極大部分的固體及液體物質(zhì)的穿透能力極差，因此紅外熱成像檢測是以測量物體表面的紅外輻射能量為主。
人眼所能覺察的電磁輻射波段很窄。人們周圍物體在可見光波段的反射、透射和散射，使人們得以看見周圍的物體。在可見光波段內(nèi)，溫度T＞900K的物體發(fā)射出易于被人們發(fā)覺的能量。
熱成像技術(shù)肩負的任務(wù)，是把環(huán)境溫度下物體的本征輻射變成可以看得見的圖像。為此必須解決能量攝錄儀器問題，要使這種儀器能夠攝錄紅外波段的熱輻射，能夠進行非接觸探測并將景物的空間能量結(jié)構(gòu)顯示出來。只有采用電子方法才有可能，因為信息存儲介質(zhì)只有通過周圍的輻射才能夠像照相膠片那樣被曝光。
在電磁光譜圖5．1中，特意放大了熱成像技術(shù)涉及的波段。可見光波段中的不同波長被人的眼睛感覺為紫色、藍色、綠色、黃色、橙色和紅色。人眼的*大靈敏度是對于0．55μm波長的輻射，感覺為綠色。低于0．38μm波長的輻射是富能的紫外波段的開始，人的眼睛看不見紫外光。高于0．76μm波長的輻射劃歸紅外波段，這種劃分反映了各種不同的應(yīng)用和技術(shù)解決辦法的界線。還有資料認為，在紅外波段中，3μm波長以下為近紅外，其中通常將0．9~1．7μm定義為短波紅外，有時擴展至0．7~2．5μm； 3~7μm波段為中紅外； 7~14μm波段為長波紅外； 14μm以上波段為遠紅外，對于熱成像技術(shù)僅具有從屬的意義。相對而言，中紅外和長波紅外被稱作熱紅外區(qū)(熱成像)，短波紅外往往不歸屬為熱成像。由此可見，對這些波段的劃分，在不同場合并不完全統(tǒng)一，具有一定的相對性。
圖5．1熱成像技術(shù)涉及的電磁波段分布
應(yīng)該指出的是，短波紅外范圍敏感是由于InGaAs傳感器的發(fā)展才成為現(xiàn)實的。短波紅外相對于其他波長探測而言，既具有類似可見光反射式成像可分辨細節(jié)的能力和相對明顯的穿云透霧的能力，又具有不可見光探測能力，具有鮮明的不可替代的成像優(yōu)勢，可廣泛應(yīng)用于眾多領(lǐng)域。此外，短波紅外成像與人眼所看到的非常類似，在其圖像上也有陰影和反差，這增強了識別能力，減少了潛在的誤判，而且能夠透過玻璃進行成像，以及短波紅外在白天可避免可見光強光干擾，在夜晚又可以具有高靈敏探測能力，適用性廣泛，可用于全天候監(jiān)控。
如果將短波紅外與長波紅外融合，將以*大化進行目標檢測和識別。短波紅外與中長波紅外相比較，有一項重要的差異是，它利用反射光成像，而不是熱成像。短波紅外這個名字，往往會把人帶進誤區(qū)，讓人覺得跟中長波紅外類似，反應(yīng)的是物體溫度的差異性。當中長波探測器難以看到海上目標的重要細節(jié)特征時，短波紅外可以對此提供輔助。在視覺增強以及惡劣天氣低能見度條件下，短波紅外是熱像儀的有益補充。熱像儀能很好地檢測出冷背景下溫暖的目標，然而短波紅外能很好地識別出該目標是什么，例如船舶、車輛、人員。由于處在熱交叉點上，海岸與海水的細節(jié)在熱成像中都丟失了，短波紅外能對反射光成像而不是依賴溫度差，海岸線圖像清晰可辨，同時由于短波紅外的透霧能力，相比可見光成像能捕獲更多細節(jié)。因此，短波紅外具有高靈敏度、高分辨率、能在夜空輝光下觀測、晝夜成像、隱蔽照明、能看到隱蔽的激光信標、無須低溫致冷、可采用常規(guī)的低成本可見光透鏡、尺寸小、功率低等特點。
熱成像系統(tǒng)的示意圖如圖5．2所示。
圖5．2熱成像系統(tǒng)的示意圖
注： 1． 與背景有關(guān)的物體； 2． 大氣； 3． 紅外會聚透鏡； 4． 光機掃描系統(tǒng)；
5． 紅外探測器； 6． 信號處理；
7． 顯示器； 8． 功能啟動； 9． 觀察者； 10． 坐標系
對于熱成像系統(tǒng)工作方式的說明，需從景物的輻射定律說起，連同待識別、待測量的物體和背景考慮。從目標和背景發(fā)射出來的輻射穿過大氣后被紅外光學(xué)系統(tǒng)聚焦到紅外探測器上。由于溫譜成像不是采用照相膠片而是采用適合的紅外探測敏感材料，因而景物圖像被分解成為一個一個的像素而被瞬時依次掃描并按信號順序編碼。
信號處理的主要作用是重現(xiàn)景物，進行信號處理多數(shù)是要在監(jiān)視器上顯示，也可以采取電子方式存儲并處理。功能啟動在監(jiān)控系統(tǒng)中得到實施。熱像傳感系統(tǒng)的終端是觀察者，其作用是解釋所獲得的信息并適當?shù)刈龀龇磻?yīng)。
圖5．2說明了從物體的本征輻射到圖像顯示，不需要外加光源。由于任何物體都放射本征輻射，所以這門技術(shù)可用于制造被動式夜視儀器，利用物體的本征輻射，在不需要光源的情況下能夠看見物體。在過去的40多年中，這些優(yōu)點在軍事上帶來的很大利益促進了熱成像技術(shù)的迅速發(fā)展，在有薄霧的天氣下使用紅外手段，觀察距離得到擴大。
在民用方面，例如溫度場和輻射分布情況的顯示，受益于紅外探測器的發(fā)展。現(xiàn)在，熱成像儀作為新增加的診斷設(shè)備，已在工業(yè)建筑和醫(yī)學(xué)等方面占領(lǐng)了穩(wěn)定的應(yīng)用地位。
在任何一臺攝錄一體攝像機內(nèi)，都實現(xiàn)了按時序分解景物。景物被一個物鏡成像在CCD陣列元件上，在CCD陣列的每一個像元上聚集的電荷按視頻周期依次讀出。令人滿意的*初溫譜成像結(jié)果，就是運用這樣一種方式，通過*初研發(fā)的紅外探測器陣列來實現(xiàn)的，其造價當然昂貴。**批高分辨率熱成像系統(tǒng)的工作是采用一個致冷的紅外單一敏感元探測器加上一個光機掃描系統(tǒng)來實現(xiàn)的，該掃描系統(tǒng)向紅外探測器傳遞目標景像，其原理示于圖5．2。
表5．1概括了當今采用紅外探測器與掃描系統(tǒng)進行組合的重要應(yīng)用領(lǐng)域。采用單一敏感元探測器和凝視陣列探測器，在研發(fā)這兩種探測器的過程中，人們獲得了一系列技術(shù)結(jié)合的好處，確定了多種不同的儀器概念，這些儀器概念的變化取決于價格和應(yīng)用目的的不同。這類儀器的特點是所有像素具有高度的均勻性。因為受單位時間內(nèi)被掃描像素數(shù)量的限制，系統(tǒng)中的振鏡必須產(chǎn)生振動式運動。
……
清華開發(fā)者書庫光電系統(tǒng)設(shè)計:方法.實用技術(shù)及應(yīng)用 作者簡介
吳晗平，男，1964年1O月生，工學(xué)博士、教授、博士生導(dǎo)師。任中國兵工學(xué)會光電子技術(shù)專業(yè)委員會委員、中國電子學(xué)會量子電子學(xué)與光電子學(xué)分會委員、中國光學(xué)學(xué)會光學(xué)教育專業(yè)委員會常務(wù)委員、湖北省儀器儀表學(xué)會副理事長、湖北省光學(xué)學(xué)會常務(wù)理事、教育部學(xué)位與研究生教育發(fā)展中心評議專家、湖北省重大科技成果轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)化項目評審專家、江西省自然科學(xué)基金評委等。同時擔任《光學(xué)精密工程》《激光與紅外》《中國光學(xué)》《紅外技術(shù)》《應(yīng)用光學(xué)》《現(xiàn)代電子技術(shù)》《光電技術(shù)應(yīng)用》等專業(yè)學(xué)術(shù)期刊編委。曾從事光電系統(tǒng)（裝備）的立項論證、技術(shù)研究、設(shè)計、研制、檢驗、試驗等一線工作近二十年，主持、承擔或參與完成了多個國防高新重大光電裝備研制項目和軍隊科研課題。曾獲省（部）級科學(xué)技術(shù)獎一等獎兩次（其中國防科學(xué)技術(shù)獎一等獎一次），省（部）級科學(xué)技術(shù)進步獎三等獎四次。出版國家軍用標準一項。曾獲國防科技圖書出版基金資助，在國防工業(yè)出版社出版學(xué)術(shù)專著一部；在科學(xué)出版社出版學(xué)術(shù)著作兩部；在清華大學(xué)出版社出版教育部高等學(xué)校電子信息類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會規(guī)劃教材一部。先后在國內(nèi)外三十多種專業(yè)學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文一百余篇。主要研究方向為光電系統(tǒng)總體技術(shù)與設(shè)計、環(huán)境與可靠性工程技術(shù)、紅外與紫外技術(shù)等。
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