現(xiàn)代光學(xué)計(jì)量與測(cè)試

前言

　　光學(xué)計(jì)量是計(jì)量學(xué)的十大專業(yè)之一，是圍繞光學(xué)物理量測(cè)量技術(shù)和量值傳遞開(kāi)展工作的。其主要任務(wù)是不斷完善光學(xué)計(jì)量單位制，復(fù)現(xiàn)物理量單位，研究新的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具和標(biāo)準(zhǔn)裝置，建立量值傳遞系統(tǒng)和傳遞方法，發(fā)展新的測(cè)試技術(shù)，以及研究新的光學(xué)計(jì)量理論。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，光學(xué)計(jì)量測(cè)試技術(shù)得到飛速發(fā)展，已成為光學(xué)產(chǎn)業(yè)重要的支撐技術(shù)?！　”緯亲髡咴跒槲靼矐?yīng)用光學(xué)研究所培養(yǎng)碩士和博士研究生編寫的教材基礎(chǔ)上整理而成的，是作者多年從事光學(xué)計(jì)量測(cè)試研究工作的總結(jié)，也是對(duì)國(guó)防科技工業(yè)光學(xué)一級(jí)計(jì)量站20多年科研工作的總結(jié)。在介紹光學(xué)計(jì)量測(cè)試基本原理、計(jì)量基準(zhǔn)、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)和光學(xué)參數(shù)測(cè)試方法的基礎(chǔ)上，盡可能反映當(dāng)前光學(xué)計(jì)量科學(xué)研究的最新成果?！　袃?nèi)容共分為8章。第1章介紹光學(xué)計(jì)量的發(fā)展歷史和發(fā)展趨勢(shì)，以及計(jì)量學(xué)通用的一些知識(shí)。第2章為光輻射計(jì)量與測(cè)試，介紹從紫外到紅外全波段輻射計(jì)量基準(zhǔn)、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)量方法。用較大篇幅介紹了紅外熱像儀校準(zhǔn)技術(shù)，紅外光譜輻射計(jì)校準(zhǔn)技術(shù)和瞬態(tài)光輻射校準(zhǔn)技術(shù)。第3章為激光參數(shù)計(jì)量與測(cè)試，介紹激光計(jì)量基準(zhǔn)、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)和主要參數(shù)測(cè)量方法，并系統(tǒng)介紹了強(qiáng)激光計(jì)量測(cè)試及激光測(cè)距機(jī)主要參數(shù)校準(zhǔn)技術(shù)。第4章為光輻射探測(cè)器參數(shù)計(jì)量與測(cè)試，介紹了單元探測(cè)器和多元探測(cè)器評(píng)價(jià)參數(shù)和參數(shù)測(cè)量方法，對(duì)紅外探測(cè)器和紅外焦平面陣列探測(cè)器測(cè)量進(jìn)行了重點(diǎn)介紹。第5章為光學(xué)材料參數(shù)計(jì)量與測(cè)試，介紹了可見(jiàn)光材料和紅外光學(xué)材料主要參數(shù)的測(cè)量方法，其中重點(diǎn)介紹了折射率測(cè)量的各種方法。第6章為成像光學(xué)計(jì)量與測(cè)試，介紹了成像光學(xué)系統(tǒng)像質(zhì)評(píng)價(jià)、光學(xué)元件波像差測(cè)試與校準(zhǔn)、光學(xué)元件主要參數(shù)測(cè)試方法等。第7章為微小光學(xué)計(jì)量與測(cè)試，介紹了集成光學(xué)、梯度光學(xué)和光纖元件主要參數(shù)測(cè)量方法，以及偏振保持光纖參數(shù)測(cè)量和單模光纖偏振模色散測(cè)量技術(shù)。第8章為微光夜視參數(shù)計(jì)量與測(cè)試，介紹了微光像增強(qiáng)器、微光夜視儀和微光夜視鏡的主要參數(shù)測(cè)量方法?！　〉?章和第4章部分內(nèi)容由范紀(jì)紅編寫，第3章和第5章部分內(nèi)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(jìn)行統(tǒng)稿。　　西安應(yīng)用光學(xué)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(nèi)容的整理。郭羽、解琪同志參與插圖的整理。北京理工大學(xué)蘇大圖教授、西安電子科技大學(xué)安毓英教授通讀了全書，提出許多建設(shè)性意見(jiàn)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(guó)內(nèi)許多專家、學(xué)者的書籍和文獻(xiàn)。西安應(yīng)用光學(xué)研究所領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)心與支持使得作者能在較短的時(shí)間內(nèi)完成本書。在此一并表示衷心的感謝?！　∮捎谧髡咧R(shí)面和水平有限，不妥之處望廣大讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

本書較系統(tǒng)地介紹了光學(xué)計(jì)量測(cè)試的基礎(chǔ)理論、計(jì)量基準(zhǔn)、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)和光學(xué)參數(shù)測(cè)量方法及光輻射、激光參數(shù)、光輻射探測(cè)器參數(shù)、光學(xué)材料參數(shù)、成像光學(xué)、微小光學(xué)和微光夜視等方面計(jì)量與測(cè)試技術(shù)。    本書可作為從事光學(xué)計(jì)量測(cè)試工作的科技人員的業(yè)務(wù)參考書，也可作為工程光學(xué)專業(yè)和測(cè)試計(jì)量技術(shù)與儀器專業(yè)研究生教學(xué)參考書。

書籍目錄

第1章　緒論　1.1　光學(xué)計(jì)量測(cè)試的研究范疇與發(fā)展歷程　1.2　光學(xué)計(jì)量測(cè)試技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)　1.3　計(jì)量學(xué)主要名詞術(shù)語(yǔ)第2章　光輻射計(jì)量與測(cè)試  2.1　光輻射計(jì)量的基本物理量  2.2　實(shí)現(xiàn)光輻射絕對(duì)測(cè)量的主要途徑    2.2.1　黑體輻射源    2.2.2　低溫輻射計(jì)    2.2.3　硅光電二極管自校準(zhǔn)技術(shù)    2.2.4　雙光子相關(guān)技術(shù)    2.2.5　同步輻射源  2.3　光輻射標(biāo)準(zhǔn)    2.3.1　光譜輻亮度和輻照度標(biāo)準(zhǔn)    2.3.2　中溫黑體輻射源標(biāo)準(zhǔn)裝置    2.3.3　面源黑體校準(zhǔn)    2.3.4　低溫黑體校準(zhǔn)    2.3.5　以同步輻射源為基礎(chǔ)的紫外輻射標(biāo)準(zhǔn)  2.4　紅外熱像儀參數(shù)計(jì)量測(cè)試    2.4.1　紅外熱像儀概述    2.4.2　紅外熱像儀評(píng)價(jià)參數(shù)    2.4.3　紅外熱像儀參數(shù)測(cè)量裝置    2.4.4　紅外熱像儀調(diào)制傳遞函數(shù)測(cè)量’    2.4.5　紅外熱像儀噪聲等效溫差測(cè)量    2.4.6　紅外熱像儀最小可分辨溫差測(cè)量    2.4.7　紅外熱像儀最小可探測(cè)溫差測(cè)量    2.4.8　紅外熱像儀信號(hào)傳遞函數(shù)測(cè)量    2.4.9　紅外熱像儀參數(shù)測(cè)量裝置的溯源與校準(zhǔn)  2.5　材料發(fā)射率測(cè)量    2.5.1　材料發(fā)射率測(cè)量概述    2.5.2　半球積分發(fā)射率測(cè)量    2.5.3　法向光譜發(fā)射率測(cè)量  2.6　紅外目標(biāo)模擬器校準(zhǔn)    2.6.1　紅外目標(biāo)模擬器校準(zhǔn)概述    2.6.2　紅外目標(biāo)模擬器校準(zhǔn)裝置    2.6.3　紅外目標(biāo)模擬器校準(zhǔn)數(shù)學(xué)模型    2.6.4　紅外目標(biāo)模擬器校準(zhǔn)方法  2.7　紅外光譜輻射計(jì)校準(zhǔn)    2.7.1　紅外光譜輻射計(jì)概述    2.7.2　紅外光譜輻射計(jì)校準(zhǔn)方法    2.7.3　紅外光譜輻射計(jì)校準(zhǔn)過(guò)程  2.8　瞬態(tài)光輻射源參數(shù)測(cè)量與校準(zhǔn)    2.8.1　瞬態(tài)光及其評(píng)價(jià)參數(shù)    2.8.2　瞬態(tài)光譜測(cè)量    2.8.3　瞬態(tài)有效光強(qiáng)測(cè)量    2.8.4　瞬態(tài)光輻射參數(shù)校準(zhǔn)  2.9　光度計(jì)量與測(cè)試    2.9.1　光度學(xué)基本概念    2.9.2　光度學(xué)基準(zhǔn)    2.9.3　光度計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)    2.9.4　光度學(xué)測(cè)量?jī)x器第3章　激光參數(shù)計(jì)量與測(cè)試  3.1　激光計(jì)量參數(shù)  3.2　激光參數(shù)計(jì)量基準(zhǔn)    3.2.1　激光功率基準(zhǔn)    3.2.2　激光能量基準(zhǔn)  3.3　激光參數(shù)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)    3.3.1　激光功率標(biāo)準(zhǔn)    3.3.2　激光能量標(biāo)準(zhǔn)    3.3.3　脈沖激光峰值功率標(biāo)準(zhǔn)、    3.3.4　激光平均功率和能量標(biāo)準(zhǔn)裝置  3.4　激光參數(shù)測(cè)量技術(shù)    3.4.1　激光功率能量測(cè)試技術(shù)    3.4.2　高能激光功率與能量測(cè)量技術(shù)    3.4.3　絕對(duì)式測(cè)量法中影響因素分析    3.4.4　激光空域特性測(cè)量技術(shù)    3.4.5　強(qiáng)激光空域特性測(cè)量技術(shù)    3.4.6　激光時(shí)域特性測(cè)試    3.4.7　激光損傷閾值測(cè)試  3.5　激光測(cè)距機(jī)參數(shù)校準(zhǔn)    3.5.1　激光測(cè)距機(jī)概述　　……第4章　光輻射探測(cè)器參數(shù)計(jì)量與測(cè)試第5章　光學(xué)材料參數(shù)計(jì)量與測(cè)試第6章　成像學(xué)學(xué)計(jì)量與測(cè)式第7章　微小光學(xué)計(jì)量與測(cè)試第8章　微光夜視參數(shù)計(jì)量與測(cè)試參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　因此，光學(xué)計(jì)量的量限將向兩端擴(kuò)展，超大、超小，超強(qiáng)、超弱是今后研究的重點(diǎn)?！　】茖W(xué)技術(shù)和高新武器性能水平的提高，要求計(jì)量測(cè)試準(zhǔn)確度也越來(lái)越高，這就需要對(duì)現(xiàn)有計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行提升和改造，以滿足現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)對(duì)計(jì)量測(cè)試的要求?！　?.重視紫外計(jì)量測(cè)試　　紫外輻射源、紫外激光參數(shù)、紫外光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)、紫外光學(xué)材料參數(shù)等計(jì)量與測(cè)試越來(lái)越重要。　　在軍事上，紫外制導(dǎo)、紫外偵察告警將逐漸引起重視。　　在深空探測(cè)中，紫外技術(shù)發(fā)揮著重要作用，由于太空溫度很低，紅外信號(hào)很弱，而紫外信號(hào)很強(qiáng)，這就要求使用紫外相機(jī)、紫外地平儀和紫外星敏感器。這些應(yīng)用都要求建立紫外計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)和紫外測(cè)量?jī)x器?！　∽贤饧す庠诎雽?dǎo)體光刻工藝中的應(yīng)用，對(duì)紫外脈沖激光參數(shù)計(jì)量提出了新的要求，要求把激光計(jì)量的工作波長(zhǎng)向紫外延伸。　　4.研究校準(zhǔn)新技術(shù)和新方法　　新型材料和新型傳感器件的發(fā)展，帶動(dòng)了一批新的光學(xué)技術(shù)的發(fā)展。目前光纖材料已在各個(gè)領(lǐng)域得到普遍應(yīng)用，與之相關(guān)的光通信和光信息處理技術(shù)也得到快速發(fā)展，促進(jìn)了集成光學(xué)技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)。近年來(lái)新型探測(cè)器件不斷出現(xiàn)并應(yīng)用于光電系統(tǒng)之中。不僅應(yīng)用波段范圍不斷擴(kuò)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(cè)器件，已在成像技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用，并取得較好效果。計(jì)量測(cè)試技術(shù)應(yīng)根據(jù)最新技術(shù)的發(fā)展加強(qiáng)先期研究，以實(shí)現(xiàn)技術(shù)基礎(chǔ)跨越式發(fā)展?！　?.從單項(xiàng)參數(shù)計(jì)量測(cè)試向綜合參數(shù)計(jì)量測(cè)試發(fā)展　　為了滿足光學(xué)系統(tǒng)在研制過(guò)程中組裝調(diào)校、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)、綜合性能檢測(cè)等需求，需要研制許多綜合參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)。例如望遠(yuǎn)鏡綜合參數(shù)測(cè)試儀、激光測(cè)距機(jī)測(cè)試系統(tǒng)、紅外熱像儀評(píng)價(jià)系統(tǒng)、微光夜視儀整機(jī)特性測(cè)試系統(tǒng)等，這些測(cè)試系統(tǒng)是保證整機(jī)性能質(zhì)量的基礎(chǔ)，其本身必須通過(guò)計(jì)量檢定、確保測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠。目前這類儀器越來(lái)越多，保證其測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠是計(jì)量部門今后承擔(dān)的重要任務(wù)?！　?.計(jì)量測(cè)試系統(tǒng)向自動(dòng)化和智能化發(fā)展　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，自動(dòng)化測(cè)量技術(shù)也得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展。為了提高準(zhǔn)確度，減少人為誤差，減輕操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，許多計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置和測(cè)試系統(tǒng)不斷地向自動(dòng)化方面改進(jìn)，向光、機(jī)、電、算一體化、智能化方向發(fā)展?！　鹘y(tǒng)的光學(xué)儀器，如望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡、照相機(jī)等都是用眼睛觀察，像分辨率測(cè)量、焦距測(cè)量、干涉圖觀察等過(guò)去都是用眼睛觀察或用照相干板記錄，現(xiàn)在都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化測(cè)量。

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