現(xiàn)代光學計量與測試

前言

　　光學計量是計量學的十大專業(yè)之一，是圍繞光學物理量測量技術和量值傳遞開展工作的。其主要任務是不斷完善光學計量單位制，復現(xiàn)物理量單位，研究新的計量標準器具和標準裝置，建立量值傳遞系統(tǒng)和傳遞方法，發(fā)展新的測試技術，以及研究新的光學計量理論。隨著科學技術的進步，光學計量測試技術得到飛速發(fā)展，已成為光學產業(yè)重要的支撐技術。　　本書是作者在為西安應用光學研究所培養(yǎng)碩士和博士研究生編寫的教材基礎上整理而成的，是作者多年從事光學計量測試研究工作的總結，也是對國防科技工業(yè)光學一級計量站20多年科研工作的總結。在介紹光學計量測試基本原理、計量基準、計量標準和光學參數(shù)測試方法的基礎上，盡可能反映當前光學計量科學研究的最新成果?！　袃热莨卜譃?章。第1章介紹光學計量的發(fā)展歷史和發(fā)展趨勢，以及計量學通用的一些知識。第2章為光輻射計量與測試，介紹從紫外到紅外全波段輻射計量基準、計量標準和測量方法。用較大篇幅介紹了紅外熱像儀校準技術，紅外光譜輻射計校準技術和瞬態(tài)光輻射校準技術。第3章為激光參數(shù)計量與測試，介紹激光計量基準、計量標準和主要參數(shù)測量方法，并系統(tǒng)介紹了強激光計量測試及激光測距機主要參數(shù)校準技術。第4章為光輻射探測器參數(shù)計量與測試，介紹了單元探測器和多元探測器評價參數(shù)和參數(shù)測量方法，對紅外探測器和紅外焦平面陣列探測器測量進行了重點介紹。第5章為光學材料參數(shù)計量與測試，介紹了可見光材料和紅外光學材料主要參數(shù)的測量方法，其中重點介紹了折射率測量的各種方法。第6章為成像光學計量與測試，介紹了成像光學系統(tǒng)像質評價、光學元件波像差測試與校準、光學元件主要參數(shù)測試方法等。第7章為微小光學計量與測試，介紹了集成光學、梯度光學和光纖元件主要參數(shù)測量方法，以及偏振保持光纖參數(shù)測量和單模光纖偏振模色散測量技術。第8章為微光夜視參數(shù)計量與測試，介紹了微光像增強器、微光夜視儀和微光夜視鏡的主要參數(shù)測量方法。　　第2章和第4章部分內容由范紀紅編寫，第3章和第5章部分內容由王雷編寫，其余章節(jié)均由楊照金編寫，全書由楊照金進行統(tǒng)稿。　　西安應用光學研究所許多同事參與了本書的編寫與整理，岳文龍高工、胡鐵力高工、史繼芳高工、王芳高工、王生云高工、楊紅研究員等參與部分內容的整理。郭羽、解琪同志參與插圖的整理。北京理工大學蘇大圖教授、西安電子科技大學安毓英教授通讀了全書，提出許多建設性意見和建議。本書采用了作者所在科研集體許多科研成果，也參考和引用了國內許多專家、學者的書籍和文獻。西安應用光學研究所領導的關心與支持使得作者能在較短的時間內完成本書。在此一并表示衷心的感謝?！　∮捎谧髡咧R面和水平有限，不妥之處望廣大讀者批評指正。

內容概要

本書較系統(tǒng)地介紹了光學計量測試的基礎理論、計量基準、計量標準和光學參數(shù)測量方法及光輻射、激光參數(shù)、光輻射探測器參數(shù)、光學材料參數(shù)、成像光學、微小光學和微光夜視等方面計量與測試技術。    本書可作為從事光學計量測試工作的科技人員的業(yè)務參考書，也可作為工程光學專業(yè)和測試計量技術與儀器專業(yè)研究生教學參考書。

書籍目錄

第1章　緒論　1.1　光學計量測試的研究范疇與發(fā)展歷程　1.2　光學計量測試技術的發(fā)展趨勢　1.3　計量學主要名詞術語第2章　光輻射計量與測試  2.1　光輻射計量的基本物理量  2.2　實現(xiàn)光輻射絕對測量的主要途徑    2.2.1　黑體輻射源    2.2.2　低溫輻射計    2.2.3　硅光電二極管自校準技術    2.2.4　雙光子相關技術    2.2.5　同步輻射源  2.3　光輻射標準    2.3.1　光譜輻亮度和輻照度標準    2.3.2　中溫黑體輻射源標準裝置    2.3.3　面源黑體校準    2.3.4　低溫黑體校準    2.3.5　以同步輻射源為基礎的紫外輻射標準  2.4　紅外熱像儀參數(shù)計量測試    2.4.1　紅外熱像儀概述    2.4.2　紅外熱像儀評價參數(shù)    2.4.3　紅外熱像儀參數(shù)測量裝置    2.4.4　紅外熱像儀調制傳遞函數(shù)測量’    2.4.5　紅外熱像儀噪聲等效溫差測量    2.4.6　紅外熱像儀最小可分辨溫差測量    2.4.7　紅外熱像儀最小可探測溫差測量    2.4.8　紅外熱像儀信號傳遞函數(shù)測量    2.4.9　紅外熱像儀參數(shù)測量裝置的溯源與校準  2.5　材料發(fā)射率測量    2.5.1　材料發(fā)射率測量概述    2.5.2　半球積分發(fā)射率測量    2.5.3　法向光譜發(fā)射率測量  2.6　紅外目標模擬器校準    2.6.1　紅外目標模擬器校準概述    2.6.2　紅外目標模擬器校準裝置    2.6.3　紅外目標模擬器校準數(shù)學模型    2.6.4　紅外目標模擬器校準方法  2.7　紅外光譜輻射計校準    2.7.1　紅外光譜輻射計概述    2.7.2　紅外光譜輻射計校準方法    2.7.3　紅外光譜輻射計校準過程  2.8　瞬態(tài)光輻射源參數(shù)測量與校準    2.8.1　瞬態(tài)光及其評價參數(shù)    2.8.2　瞬態(tài)光譜測量    2.8.3　瞬態(tài)有效光強測量    2.8.4　瞬態(tài)光輻射參數(shù)校準  2.9　光度計量與測試    2.9.1　光度學基本概念    2.9.2　光度學基準    2.9.3　光度計量標準    2.9.4　光度學測量儀器第3章　激光參數(shù)計量與測試  3.1　激光計量參數(shù)  3.2　激光參數(shù)計量基準    3.2.1　激光功率基準    3.2.2　激光能量基準  3.3　激光參數(shù)計量標準    3.3.1　激光功率標準    3.3.2　激光能量標準    3.3.3　脈沖激光峰值功率標準、    3.3.4　激光平均功率和能量標準裝置  3.4　激光參數(shù)測量技術    3.4.1　激光功率能量測試技術    3.4.2　高能激光功率與能量測量技術    3.4.3　絕對式測量法中影響因素分析    3.4.4　激光空域特性測量技術    3.4.5　強激光空域特性測量技術    3.4.6　激光時域特性測試    3.4.7　激光損傷閾值測試  3.5　激光測距機參數(shù)校準    3.5.1　激光測距機概述　　……第4章　光輻射探測器參數(shù)計量與測試第5章　光學材料參數(shù)計量與測試第6章　成像學學計量與測式第7章　微小光學計量與測試第8章　微光夜視參數(shù)計量與測試參考文獻

章節(jié)摘錄

　　因此，光學計量的量限將向兩端擴展，超大、超小，超強、超弱是今后研究的重點?！　】茖W技術和高新武器性能水平的提高，要求計量測試準確度也越來越高，這就需要對現(xiàn)有計量標準進行提升和改造，以滿足現(xiàn)代光學技術對計量測試的要求。　　3.重視紫外計量測試　　紫外輻射源、紫外激光參數(shù)、紫外光學系統(tǒng)參數(shù)、紫外光學材料參數(shù)等計量與測試越來越重要?！　≡谲娛律希贤庵茖?、紫外偵察告警將逐漸引起重視?！　≡谏羁仗綔y中，紫外技術發(fā)揮著重要作用，由于太空溫度很低，紅外信號很弱，而紫外信號很強，這就要求使用紫外相機、紫外地平儀和紫外星敏感器。這些應用都要求建立紫外計量標準和紫外測量儀器。　　紫外激光在半導體光刻工藝中的應用，對紫外脈沖激光參數(shù)計量提出了新的要求，要求把激光計量的工作波長向紫外延伸。　　4.研究校準新技術和新方法　　新型材料和新型傳感器件的發(fā)展，帶動了一批新的光學技術的發(fā)展。目前光纖材料已在各個領域得到普遍應用，與之相關的光通信和光信息處理技術也得到快速發(fā)展，促進了集成光學技術的研究與開發(fā)。近年來新型探測器件不斷出現(xiàn)并應用于光電系統(tǒng)之中。不僅應用波段范圍不斷擴大，而且從單元化向多元化發(fā)展，如面陣CCD器件，紅外焦平面探測器件，已在成像技術中得到廣泛應用，并取得較好效果。計量測試技術應根據(jù)最新技術的發(fā)展加強先期研究，以實現(xiàn)技術基礎跨越式發(fā)展?！　?.從單項參數(shù)計量測試向綜合參數(shù)計量測試發(fā)展　　為了滿足光學系統(tǒng)在研制過程中組裝調校、現(xiàn)場實驗、綜合性能檢測等需求，需要研制許多綜合參數(shù)測量系統(tǒng)。例如望遠鏡綜合參數(shù)測試儀、激光測距機測試系統(tǒng)、紅外熱像儀評價系統(tǒng)、微光夜視儀整機特性測試系統(tǒng)等，這些測試系統(tǒng)是保證整機性能質量的基礎，其本身必須通過計量檢定、確保測試數(shù)據(jù)的準確可靠。目前這類儀器越來越多，保證其測試數(shù)據(jù)的準確可靠是計量部門今后承擔的重要任務?！　?.計量測試系統(tǒng)向自動化和智能化發(fā)展　　隨著計算機技術在各個領域的廣泛應用，自動化測量技術也得到突飛猛進的發(fā)展。為了提高準確度，減少人為誤差，減輕操作人員勞動強度，許多計量標準裝置和測試系統(tǒng)不斷地向自動化方面改進，向光、機、電、算一體化、智能化方向發(fā)展。　　傳統(tǒng)的光學儀器，如望遠鏡、顯微鏡、照相機等都是用眼睛觀察，像分辨率測量、焦距測量、干涉圖觀察等過去都是用眼睛觀察或用照相干板記錄，現(xiàn)在都實現(xiàn)了自動化測量。

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