光電系統(tǒng)設(shè)計(jì)：方法、實(shí)用技術(shù)及應(yīng)用

目錄
第1章光電系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)概要
1．1光電系統(tǒng)的界定、基本組成及設(shè)計(jì)
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(jì)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(jì)思想的轉(zhuǎn)變
1．5光電系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程與考慮因素
1．5．1光電系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程及結(jié)果
1．5．2光電系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮因素
1．6光電系統(tǒng)總體技術(shù)與總體設(shè)計(jì)
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(jì)
1．6．3光電系統(tǒng)總體優(yōu)化設(shè)計(jì)
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(jì)控制程序
1．8．1設(shè)計(jì)輸入控制
1．8．2設(shè)計(jì)過程控制
1．8．3設(shè)計(jì)輸出控制
1．8．4設(shè)計(jì)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(jì)試制進(jìn)程

1．9光電產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖樣文件技術(shù)要求
1．9．1產(chǎn)品圖樣及設(shè)計(jì)文件的完整性
1．9．2設(shè)計(jì)文件的內(nèi)容及要求
1．10光電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真軟件

第2章目標(biāo)與環(huán)境輻射及其工程計(jì)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黑體及其基本定律
2．2．1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(diǎn)源、小面源、朗伯?dāng)U展源及成像系統(tǒng)像平面的輻照度
2．4．1點(diǎn)源、小面源、朗伯?dāng)U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(jì)算及目標(biāo)面積的取法
2．5．1非規(guī)則輻射體的輻射通量計(jì)算
2．5．2輻射計(jì)算中目標(biāo)面積的取法
2．6目標(biāo)與環(huán)境光學(xué)特性的分類及特點(diǎn)
2．6．1空間目標(biāo)與深空背景
2．6．2空中目標(biāo)與天空背景
2．6．3地面目標(biāo)與地物背景
2．6．4海面目標(biāo)與海洋背景
2．7環(huán)境與目標(biāo)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(biāo)輻射源
2．8目標(biāo)輻射的簡化計(jì)算程序

第3章輻射大氣透過率的工程理論計(jì)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(shí)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(shí)的透過率計(jì)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(jì)算方法
3．9．1平均透過率的計(jì)算方法
3．9．2積分透過率的計(jì)算方法
3．10計(jì)算示例
3．11幾種大氣輻射傳輸計(jì)算軟件應(yīng)用比較分析
第4章光學(xué)系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)
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(jì)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(shì)
4．2光學(xué)設(shè)計(jì)及其發(fā)展
4．2．1光學(xué)設(shè)計(jì)概述
4．2．2光學(xué)設(shè)計(jì)的主要過程和基本步驟
4．2．3像差與光學(xué)設(shè)計(jì)過程
4．2．4光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求
4．2．5光學(xué)設(shè)計(jì)的發(fā)展概況
4．3應(yīng)掌握的光學(xué)設(shè)計(jì)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(jì)的大致類型及各類鏡頭的設(shè)計(jì)差別
4．5．1光學(xué)設(shè)計(jì)的大致類型
4．5．2各種鏡頭的設(shè)計(jì)差別
4．5．3數(shù)碼相機(jī)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(jì)差別
4．6可見光光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)示例： 用于可見光電視導(dǎo)引頭的攝像物鏡設(shè)計(jì)
4．6．1光學(xué)性能指標(biāo)
4．6．2光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
4．6．3設(shè)計(jì)結(jié)果
4．6．4結(jié)論
4．7非成像光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)示例： 太陽能采集用1000mm口徑菲涅耳透鏡設(shè)計(jì)
4．7．1菲涅耳透鏡結(jié)構(gòu)
4．7．2主要技術(shù)指標(biāo)要求
4．7．3設(shè)計(jì)計(jì)算過程
4．7．4設(shè)計(jì)結(jié)果分析與討論
4．8光機(jī)一體化設(shè)計(jì)示例： 某型紅外成像光學(xué)系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)
4．8．1使命任務(wù)
4．8．2設(shè)計(jì)特點(diǎn)
4．8．3設(shè)計(jì)思路
4．8．4設(shè)計(jì)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(jì)
4．8．9遮光罩的設(shè)計(jì)
4．8．10主體機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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(jì)
4．8．13標(biāo)準(zhǔn)化執(zhí)行情況
4．8．14系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)計(jì)算(系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算)
4．8．15設(shè)計(jì)結(jié)果與分析
4．8．16設(shè)計(jì)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(jì)
5．1熱成像技術(shù)特點(diǎn)
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(píng)價(jià)的常用指標(biāo)
5．3．3凝視成像系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)
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(diǎn)和缺點(diǎn)
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(jì)出發(fā)點(diǎn)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(duì)比度
5．8．3光譜輻射對(duì)比度極值波長
5．8．4兩個(gè)紅外波段的實(shí)際比較
5．9系統(tǒng)總體對(duì)紅外傳感器提出的功能及性能指標(biāo)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(cè)器件及物鏡光學(xué)參數(shù)選取
5．11．1紅外探測(cè)器組件的選取
5．11．2物鏡光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)考慮及參數(shù)選取
5．11．3物鏡的溫度補(bǔ)償

第6章CCD和CMOS及其應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)
6．1CCD的基本原理及其主要性能指標(biāo)
6．1．1CCD器件的基本原理
6．1．2CCD傳感器的主要性能指標(biāo)
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(biāo)
6．3．1CMOS的基本原理
6．3．2CMOS傳感器的主要性能指標(biāo)
6．4CCD和CMOS傳感器的比較及發(fā)展趨勢(shì)
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(shì)
6．5CCD攝像機(jī)分類與例示
6．5．1CCD攝像機(jī)分類
6．5．2CCD攝像機(jī)例示
6．6CCD的工程技術(shù)應(yīng)用
6．6．1CCD的七個(gè)主要應(yīng)用領(lǐng)域
6．6．2尺寸測(cè)量
6．6．3工件表面質(zhì)量檢測(cè) (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(hào)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)示例
6．8．1光電信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)的組成
6．8．2高性能CCD簡介
6．8．3CCD輸出信號(hào)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(hào)處理及設(shè)計(jì)
7．1微弱信號(hào)檢測(cè)概述
7．2微弱信號(hào)檢測(cè)的基本理論
7．2．1微弱信號(hào)的基本知識(shí)
7．2．2微弱信號(hào)檢測(cè)的理論方法
7．2．3提高微弱信號(hào)檢測(cè)能力的途徑
7．3紫外目標(biāo)探測(cè)弱信號(hào)處理方法示例
7．3．1弱信號(hào)自適應(yīng)處理
7．3．2濾波性能評(píng)價(jià)
7．3．3仿真計(jì)算與結(jié)果分析
7．4基于FPGA的紫外通信微弱信號(hào)放大器設(shè)計(jì)示例
7．4．1放大器技術(shù)指標(biāo)、組成與工作原理
7．4．2預(yù)放電路設(shè)計(jì)與仿真
7．4．3A/D轉(zhuǎn)換
7．4．4數(shù)字濾波的設(shè)計(jì)及仿真
7．4．5設(shè)計(jì)結(jié)果分析
第8章光電系統(tǒng)作用距離工程理論計(jì)算及總體技術(shù)設(shè)計(jì)
8．1紅外系統(tǒng)的作用距離計(jì)算
8．1．1方程一般形式推導(dǎo)
8．1．2背景限制探測(cè)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(cè)距系統(tǒng)的作用距離計(jì)算
8．2．1激光測(cè)距公式
8．2．2脈沖式激光測(cè)距儀測(cè)距方程式
8．3電視跟蹤儀的作用距離計(jì)算
8．3．1電視跟蹤儀的作用距離計(jì)算(一)
8．3．2電視跟蹤儀的作用距離計(jì)算(二)
8．3．3電視跟蹤儀的作用距離計(jì)算(三)
8．4微光電視的作用距離計(jì)算
8．5光纖通信系統(tǒng)的作用距離計(jì)算
8．6總體技術(shù)設(shè)計(jì)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(jì)
8．6．3綜合權(quán)衡研究和系統(tǒng)終設(shè)計(jì)
第9章太陽能光伏發(fā)電及其系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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(diǎn)及類型
9．4．6獨(dú)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(jì)方法
9．5．1一般工程設(shè)計(jì)步驟
9．5．2設(shè)計(jì)因素分析
9．5．3常用設(shè)計(jì)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(jì)示例
9．6．1設(shè)計(jì)步驟
9．6．2設(shè)計(jì)條件
9．6．3太陽能電池陣列設(shè)計(jì)
9．710kW太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)
9．7．3并網(wǎng)逆變器
9．7．4配電室設(shè)計(jì)
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(chǎng)配套圖紙
9．8太陽能和風(fēng)能一體化發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)示例
9．8．1太陽能與風(fēng)能一體化發(fā)電系統(tǒng)
9．8．2風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的組成和分類
9．8．3風(fēng)力發(fā)電機(jī)
9．8．4風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法
9．8．5離網(wǎng)戶型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
9．8．6系統(tǒng)終設(shè)計(jì)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(jì)示例
9．9．1溫控系統(tǒng)的組成及工作原理
9．9．2設(shè)計(jì)指標(biāo)
9．9．3系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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(jì)
10．1軟件開發(fā)程序流程及文檔
10．1．1進(jìn)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(jì)概述
10．3軟件設(shè)計(jì)開發(fā)控制程序
10．3．1設(shè)計(jì)和開發(fā)的輸入
10．3．2設(shè)計(jì)和開發(fā)的輸出
10．3．3設(shè)計(jì)和開發(fā)的評(píng)審
10．3．4設(shè)計(jì)開發(fā)的驗(yàn)證
10．3．5設(shè)計(jì)開發(fā)的確認(rèn)
10．3．6設(shè)計(jì)和開發(fā)的更改
10．4嵌入式軟件及其設(shè)計(jì)
10．4．1嵌入式軟件的概念及特點(diǎn)
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(jì)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(jì)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(jì)

第11章光電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及模塊化設(shè)計(jì)
11．1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工藝概述
11．1．1光電電路設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的概念
11．1．2光電產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工藝的內(nèi)容
11．1．3光電產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工藝的任務(wù)
11．2結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)
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(jì)方案的確定
11．2．5抗振抗沖擊
11．2．6電磁兼容性設(shè)計(jì)
11．2．7密封性設(shè)計(jì)
11．3模塊化設(shè)計(jì)
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(biāo)準(zhǔn)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(jì)
11．4．1價(jià)值工程設(shè)計(jì)
11．4．2設(shè)計(jì)優(yōu)化
11．4．3計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)
11．4．4抗惡劣環(huán)境優(yōu)化設(shè)計(jì)
11．5光電跟蹤指向器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示例
11．5．1結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)考慮
11．5．2指向器重量計(jì)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(jì)算
11．5．6指向器固有頻率計(jì)算
11．5．7指向器尺寸鏈計(jì)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(jì)措施
第12章光電伺服控制系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)
12．1自動(dòng)控制基礎(chǔ)
12．1．1自動(dòng)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(dòng)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(biāo)
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(biāo)
12．3控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本問題
12．4控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(shì)
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(biāo)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(jì)示例
12．7．1主要性能指標(biāo)
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(jì)
12．7．4負(fù)載力矩及相關(guān)主要部件選型
12．7．5系統(tǒng)總體計(jì)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(jī)械結(jié)構(gòu)因素對(duì)光電跟蹤伺服系統(tǒng)性能的影響
12．9．1轉(zhuǎn)動(dòng)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(jī)械諧振的措施
參考文獻(xiàn)