醉染图书光电系统设计基础9787302574422

章光电系统及其设计概要

1.1光电系统的界定与基本组成及设计

1.1.1光电系统界定

1.1.2光电系统基本组成及示例

1.1.3设计概说

1.2光电系统的分类与发展及应用

1.2.1光电系统的分类

1.2.2光电系统的发展

1..光电系统的应用

1.3光电系统的发展基础与制约因素

1.3.1光电系统的发展基础

1.3.2光电技术及系统发展的主要制约因素

1.4光电系统设计思想的转变

1.5光电系统设计流程与试制进程

1.5.1光电系统设计流程及结果

1.5.2光电系统试制进程

1.6光电产品工程设计控制程序

1.6.1设计输入控制

1.6.2设计过程控制

1.6.3设计输出控制

1.6.4“六”设计控制

1.6.5设计评审控制

1.6.6设计和开发验与确认控制

1.6.7实验控制

1.6.8实施技术状态管理与技术状态更改控制

1.6.9设计和开发更改控制

1.6.10技术服务和记录

1.7光电产品设计图样文件技术要求

1.7.1产品图样及设计文件的完整

1.7.2设计文件的内容及要求

1.8光电系统设计与软件

第2章目标与环境辐及其工程计算

2.1光辐与度量

2.1.1光辐、红外辐及其波段划分

2.1.2光度量和辐度量

2.1.3色度量

2.1.4辐度量、光度量与色度量之间的关系

2.2*黑体及其基本定律

2.2.1*黑体与非黑体

2.2.2普朗克定律

2..斯忒藩玻耳兹曼定律

2.2.4维恩位移定律

2.2.5朗伯余弦定律

.辐源及特形式分类

..1辐源分类

..2辐源特形式

2.4点源、小面源、朗伯扩展源及成像系统像平面的辐照度

2.4.1点源、小面源、朗伯扩展源产生的辐照度

2.4.2成像系统像平面的照度

2.5非规则体的辐通量计算及目标面积的取法

2.5.1非规则辐体的辐通量计算

2.5.2辐计算中目标面积的取法

2.6目标与环境光学特的分类及特点

2.6.1空间目标与深空背景

2.6.2空中目标与天空背景

2.6.3地面目标与地物背景

2.6.4海面目标与海洋背景

2.7环境与目标光辐特

2.7.1天体背景光辐特

2.7.2太阳光辐特

2.7.3天空背景光辐特

2.7.4海洋背景光辐特

2.7.5自然辐源与目标辐源

2.8目标辐的简化计算程序

第3章辐大气透过率的工程理论计算

3.1地球大气的组成与结构及其辐吸收作用

3.1.1地球大气的组成

3.1.2大气层结构

3.1.3大气的辐吸收作用

3.2大气衰减与透过率

3.3大气中辐衰减的物理基础

3.4大气透过率数据表

3.5海平面上大气气体的分子吸收

3.6不同高度时的分子吸收修正问题

3.6.1吸收本领随高度而改变所引起的修正

3.6.2分子密度随高度而改变所引起的修正

3.6.3纯吸收时的透过率计算程序

3.7大气分子与微粒的散

3.8与气象条件有关的衰减

3.9平均透过率与积分透过率的计算方法

3.9.1平均透过率的计算方法

3.9.2积分透过率的计算方法

3.10计算示例

3.11几种大气辐传输计算软件应用比较分析

第4章光学材料、光学结构型式与光学设计

4.1光学材料及其分类

4.1.1光学玻璃

4.1.2光学晶体

4.1.3光学塑料

4.1.4光学纤维

4.1.5光学薄膜

4.1.6透明陶瓷

4.2光学系统结构型式

4.2.1光学系统结构型式分类

4.2.2传统折式光学系统结构型式

4..传统反式光学系统结构型式

4.2.4传统折反式光学系统结构型式

4.2.5现代光学系统结构型式

4.2.6传统和现代光学系统结构型式比较

4.3光学设计及其发展

4.3.1像差概述

4.3.2光学设计概述

4.3.3光学设计的主要过程和基本步骤

4.3.4像差与光学设计过程

4.3.5光学系统设计技术要求

4.3.6光学设计与计算光学设计的发展概况

4.4光线追迹及像差校正常用方法

4.4.1光线追迹概述

4.4.2像差校正常用方法

4.5从行业角度如何深入光学设计

4.5.1应掌握的光学设计基础

4.5.2实际设计与工作方法

4.6基于折衍混合的机载红外光学系统设计示例

4.6.1系统主要技术指标

4.6.2设计思路

4.6.3设计过程

4.6.4材料选择

4.6.5公差分析

4.6.6环境适应分析

4.6.7设计结果及分析

4.6.8结论

第5章光电探测、成像、显示及系统设计

5.1紫外探测系统

5.1.1紫外探测系统的特点

5.1.2紫外探测系统组成及工作原理

5.1.3总体技术方法分析

5.1.4主要技术能要求

5.2CCD与CMOS传感器

5.2.1CCD的基本原理及其主要能指标

5.2.2CMOS的基本原理及其主要能指标

5..CCD和CMOS传感器的比较及发展趋势

5.2.4CCD在微光电视和紫外成像系统中的应用

5.3红外凝视成像系统

5.3.1红外凝视成像系统的组成、工作原理与特分析

5.3.2红外热成像系统能评的常用指标

5.3.3凝视成像系统的优点

5.3.4IRFPA非均匀产的原因及其校正

5.3.5红外凝视系统中的微扫描

5.3.6非制冷红外焦平面探测器

5.3.7短波红外成像系统

5.3.8红外光学系统抗干扰方法

5.4太赫兹成像系统

5.4.1太赫兹辐特

5.4.2太赫兹成像系统的组成、工作原理、分类及技术特点

5.4.3太赫兹成像系统关键技术

5.4.4多种成像系统技术比较

5.4.5太赫兹成像系统的典型应用

5.5红外传感器工程设计示例

5.5.1设计出发点及分析

5.5.2红外工作波段选取分析

5.5.3系统总体对红外传感器提出的功能指标要求

5.5.4红外传感器工作原理与组成

5.5.5红外探测器件及物镜光学参数选取

5.6光电显示系统

5.6.1光电显示系统的基本组成及工作原理

5.6.2光电显示器件及系统分类

5.6.3显示器件主要技术能要求

5.7计算成像系统

5.7.1传统成像和计算成像的原理及其比较

5.7.2计算成像的特点

5.7.3计算成像的分类

5.7.4波阵面编码成像及设计流程示例

5.8系统设计

5.8.1系统的界定及分类

5.8.2ASIC与EDA

5.8.3一般设计方法

5.8.4以单元电路为基础的设计方法

5.8.5以芯片为基础的设计方法

5.8.6系统设计常用工具

第6章目标图像处理、识别及跟踪

6.1概述

6.1.1目标图像预处理

6.1.2目标图像识别

6.1.3弱目标的探测和识别问题

6.1.4跟踪算法

6.1.5多目标跟踪

6.1.6硬件实现分析

6.2紫外图像处理及目标检测方法

6.2.1数字图像特点

6.2.2目标成像模型

6..图像预处理

6.2.4基于单帧图像复杂背景抑制技术

6.2.5中值平滑滤波及其硬件实现

6.2.6基于单帧图像目标检测技术

6.3电视图像动态多目标自动识别及自适应多波门跟踪示例

6.3.1自适应动目标提取

6.3.2多目标识别方法

6.3.3自适应波门

6.3.4多波门系统的捕获与跟踪

6.3.5目标选择跟踪

6.4自动目标识别

6.4.1ATR算法原理分析

6.4.2ATR算法与处理器结构的匹配

6.4.3ATR系统中多传感器的信息融合

6.4.4基于知识的ATR系统

6.4.5ATR系统分析

第7章光电系统软件开发与设计

7.1软件开发流程及文档

7.1.1进程管理的目的和要求

7.1.2开发情况检查

7.2软件设计、编码与测试概说

7.2.1软件需求分析

7.2.2软件概要设计

7..软件详细设计

7.2.4软件编码

7.2.5软件测试

7.3软件设计开发控制程序

7.3.1设计和开发的输入

7.3.2设计和开发的输出

7.3.3设计和开发的评审

7.3.4设计开发的验

7.3.5设计开发的确认

7.3.6设计和开发的更改

7.4嵌入式软件及其设计

7.4.1嵌入式系统的概念及特点

7.4.2嵌入式软件的概念及特点

7.4.3嵌入式软件的分类

7.4.4嵌入式软件的体系结构

7.4.5嵌入式软件设计流程

7.4.6嵌入式系统的硬件结构

7.4.7嵌入式系统的软件结构

7.4.8嵌入式软件开发流程

7.4.9嵌入式软件开发测试

第8章光电伺服控制系统及其设计

8.1自动控制基础

8.1.1自动控制的基本概念

8.1.2开环控制方式

8.1.3反馈控制方式

8.1.4复合控制方式（开环控制 闭环控制）

8.1.5自动控制系统的分类

8.2控制系统的基本要求与能指标

8.2.1控制系统的基本要求

8.2.2控制系统的能指标

8.3控制系统设计的基本问题

8.4控制系统的设计方法

8.5光电伺服系统

8.5.1系统结构组成与分类

8.5.2技术要求

8.5.3执行元件

8.5.4负载力矩计算

8.6光电跟踪控制系统

8.6.1跟踪控制系统主要能指标提出的依据

8.6.2跟踪系统的基本技术问题

8.6.3高精度控制技术

第9章光电系统结构与工艺及模块化设计

9.1结构设计与工艺概说

9.1.1结构设计界定及其工作解析

9.1.2工艺界定及其工作解析

9.1.3光电电路设计与结构设计的概念

9.1.4光电产品结构设计与工艺的任务

9.1.5光电产品结构设计与工艺的内容

9.2结构总体设计

9.2.1结构总体布局

9.2.2模块尺寸及总体尺寸的确定

9..结构形式确定与精度设计

9.2.4光机结构设计与杂散光控制

9.2.5热设计

9.2.6抗振抗冲击设计

9.2.7电磁兼容设计

9.2.8密封设计

9.3光学镜头的结构设计与装调工艺示例

9.3.1光学冷加工及工艺设计

9.3.2结构设计

9.3.3装配与调校工艺

9.4模块化设计

9.4.1模块

9.4.2模块特征

9.4.3模块分类

9.4.4模块化与标准化的关系

9.4.5光电装备模块化结构体系

9.5优化设计

9.5.1价值工程设计

9.5.2设计优化

9.5.3计算机辅设计与有限元分析

9.5.4光机热集成分析

9.5.5环境适应设计流程与抗恶劣环境优化设计原则

9.6光电系统结构及工艺设计示例

9.6.1光电系统结构设计

9.6.2光电系统结构工艺设计

9.6.3进一步分析

0章光电系统作用距离工程理论计算及总体设计

10.1红外系统作用距离计算

10.1.1方程一般形式推导

10.1.2背景限制探测器的一般作用距离方程式

10.1.3特殊系统的作用距离方程式

10.2脉冲激光测距系统作用距离计算

10.2.1激光测距公式

10.2.2脉冲式激光测距仪测距方程式

10.3电视跟踪仪作用距离计算

10.3.1电视跟踪仪作用距离计算(一)

10.3.2电视跟踪仪作用距离计算(二)

10.3.3电视跟踪仪作用距离计算(三)

10.4微光电视作用距离计算

10.5光纤通信系统设计与传输距离计算

10.5.1光纤通信系统设计概述

10.5.2传输距离计算（一）

10.5.3传输距离计算（二）

10.6光电系统总体设计与分析

10.6.1光电总体设计的界定与工作内容

10.6.2光电总体设计的主要特点及值得注意的问题

10.6.3总体设计阶段及主要成果

10.6.4总体设计方法分析

10.6.5值得进一步重视的总体设计技术

1章光电系统“六”及设计

11.1“六”的由来及与“六”有关的概念

11.1.1“六”的由来

11.1.2与“六”有关的概念

11.2“六”的界定及其相互关系

11.2.1可靠的界定及与“五”的关系

11.2.2维修的界定及与“五”的关系

11..保障的界定及与“五”的关系

11.2.4测试的界定及与“五”的关系

11.2.5安全的界定及与“五”的关系

11.2.6环境适应的界定及与“五”的关系

11.2.7装备“六”间的相互关系

11.3“六”设计总体原则

11.3.1不同阶段设计原则

11.3.2“六”删减原则

11.4光电系统结构“六”设计

11.4.1结构可靠设计的具体措施

11.4.2结构维修设计的具体措施

11.4.3结构保障设计的具体措施

11.4.4结构测试设计的具体措施

11.4.5结构安全设计的具体措施

11.4.6结构设计环境适应的具体措施

11.4.7装备研制中的结构“六”工作

11.5装备“六”数据的收集与分析

11.5.1信息收集内容和来源

11.5.2使用信息收集

11.5.3故障信息收集

11.5.4故障信息分析

11.6产品“六”要求及工作实施

11.6.1总要求

11.6.2“六”要求所涉及的标准

11.6.3“六”工作的实施

11.7装备“六”工程管理

11.7.1“六”管理需求及存在的问题

11.7.2“六”工程管理

参考文献

吴晗平，工学博士，教授，博士生导师。任中国光学学会光学教育专业委员会务员、湖北省仪器仪表学会副理事长、湖北省光学学会常务理事等。任《光学精密工程》《中国光学》《激光与红外》《应用光学》《红外技术》《现代技术》等重要专业学术期刊编委。获省（部）级科技奖一等奖两次和三等奖四次。在国防工业出版社出版学术专著一部；在科学出版社出版学术著作两部；在清华大学出版社出版教指委规划教材和学术著作各一部。

本书从总体技术设计、军民用途的角度出发，基于光、机、电、算、软件、控制等方面的综合一体化思路，选择光电系统及其设计的一些典型基础内容予以论述，围绕着如何提高总体系统能水平这一主线，介绍了光电系统设计的基础理论和基本方法。

本书内 光电系统设计是涉及光（光学）、机（机械结构）、电（电路与信号处理）、算（计算机）、软件、控制等方方面面内容的一体化综合创新设计，是光电产品工程研发需要和新工科建设的重要课程之一。本书从总体技术设计出发，选择信息光电系统和能量光电系统及其设计的主体典型内容予以论述，围绕着如何提高总体系统能水平这一主线，全面介绍光电系统设计的基础理论和工程技术方法。书中融合了总体工作经验与科研成果，将基础理论与实际工作相结合，突出工程和应特色，内容系统较强，概念与思路清晰。