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第1章 光电仪器设计概论1

1.1概述1

1.1.1现代设计的概念1

1.1.2研究对象及分类5

1.1.3仪器仪表学科目前发展概况7

1.1.4我国光电仪器发展的状况11

1.2光电仪器的组成12

1.3光电仪器的静态特性16

1.3.1静态测量中输入和输出的关系16

1.3.2仪器的静态特性指标16

1.4光电仪器的动态特性18

1.4.1仪器系统的数学模型18

1.4.2系统传递函数、脉冲响应函数和频率响应函数19

1.4.3仪器系统的动态特性20

第2章 光电仪器总体设计23

2.1设计任务分析23

2.2信号转换原理的选择26

2.3提高仪器精度的技术措施39

2.3.1设计原则39

2.3.2若干设计原理53

2.4仪器结构参数及技术指标的确定61

2.5光电仪器中的光学系统参数的确定69

2.5.1光源69

2.5.2基于目视方式的光学系统基本参数的确定72

2.5.3基于光电探测方式的光学系统参数的确定86

2.6总体设计中应考虑的其他问题91

2.7仪器总体方案的确定92

2.7.1总体设计92

2.7.2光学系统设计102

2.7.3机械结构设计108

2.7.4电源设计111

第3章 仪器设计的精度理论116

3.1仪器精度理论中的基本概念综述116

3.1.1误差116

3.1.2精度120

3.2原理误差121

3.2.1原理误差121

3.2.2原理误差分析方法举例122

3.3仪器机构误差分析及常见误差计算方法126

3.3.1原始误差与作用件126

3.3.2误差计算方法128

3.4仪器精度设计与误差分配142

3.4.1仪器精度指标的制定142

3.4.2仪器精度分配步骤与依据142

3.4.3误差的分配方法143

3.5总体精度分析的目的和方法144

3.5.1总体精度分析的目的和任务144

3.5.2总体精度分析的方法和步骤145

3.6仪器精度和测量精度147

3.6.1仪器精度147

3.6.2仪器精度和测量精度的关系148

3.7光学经纬仪的总体精度分析150

3.7.1经纬仪的测角原理和基本结构150

3.7.2经纬仪不满足几何条件时所产生的误差151

3.7.3光学经纬仪的总体精度分析153

第4章 光电仪器中的定位与校准165

4.1概述165

4.2定位165

4.2.1光栅定位测量系统166

4.2.2激光在定位中的应用181

4.2.3机械定位装置189

4.3校准200

第5章 光电仪器中的光电探测及常用检测电路214

5.1光电探测器及其选用214

5.1.1光探测器的性能指标215

5.1.2探测器的噪声218

5.1.3热探测器221

5.1.4光发射器件223

5.1.5固体光子探测器224

5.1.6位敏光探测器226

5.1.7 CCD成像器件及其应用228

5.1.8 COMS成像器件233

5.2光电信号检测电路设计234

5.2.1缓变光信号检测电路的设计235

5.2.2变光信号检测电路的设计247

5.3时变光信号的调制检测256

5.3.1调制的基本原理和类型256

5.3.2调制器262

5.3.3调制信号的解调266

第6章 光电仪器设计举例及典型成像光谱仪简介271

6.1平视显示器视差测量仪271

6.1.1视差测量仪原理及系统组成272

6.1.2调焦物镜设计275

6.1.3目镜设计285

6.1.4目视望远系统289

6.1.5 CCD接收物镜的设计290

6.1.6视差测量仪软件的实现298

6.2微小锥体零件自动检测仪301

6.2.1被测微小零件外形结构301

6.2.2自动检测设备的技术指标及总体方案选择301

6.2.3关键参数检测方法304

6.2.4自动检测的控制实现310

6.2.5实际测量结果321

6.3典型成像光谱仪简介322

6.3.1成像光谱仪的应用322

6.3.2成像光谱仪的工作原理323

6.3.3几种典型成像光谱仪326

参考文献330