定 價:28 元
叢書名:現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)叢書
- 作者:王志堅 ,等 著
- 出版時間:2010/3/1
- ISBN:9787118066852
- 出 版 社:國防工業(yè)出版社
- 中圖法分類:TB133
- 頁碼:207
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16開
《光學(xué)工程原理》以作者多年從事光學(xué)工程專業(yè)的教學(xué)和科研成果為基礎(chǔ),主要講述了物理光學(xué)和應(yīng)用光學(xué)兩大光學(xué)工程的分支:在物理光學(xué)部分首先推導(dǎo)出菲涅耳衍射的復(fù)振幅和光強解析表達式,并解釋了其物理意義。對光學(xué)系統(tǒng)像點附近的光強空間分布、瑞利判斷和斯托列爾準(zhǔn)則、激光光束、無衍射光束等提出了獨特的見解。應(yīng)用光學(xué)部分在光學(xué)設(shè)計理論上有了新的突破,提出了波差法和最小偏向角法,并闡述了多年積累的典型光學(xué)系統(tǒng)知識。書中結(jié)合變焦系統(tǒng)及基于棱鏡動態(tài)成像特性的掃描系統(tǒng)等介紹部分動態(tài)光學(xué)知識。
《光學(xué)工程原理》力求為光學(xué)工程相關(guān)專業(yè)的學(xué)生和工程技術(shù)研究人員等提供光學(xué)工程分析、設(shè)計的基本理論,先進技術(shù)和最新方法。
1925年電視及1960年激光器的問世,開啟了現(xiàn)代光學(xué)的新時代,光學(xué)工程學(xué)科集光、機、電為一體,以光學(xué)為核心,在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展中起著極為重要的作用。
物理光學(xué)和幾何光學(xué)是光學(xué)工程學(xué)科的專業(yè)基礎(chǔ)課。物理光學(xué)依據(jù)光的波動理論,成功地導(dǎo)出諸如傅里葉光學(xué)、光學(xué)信息處理、全息術(shù)、光學(xué)傳遞函數(shù)等現(xiàn)代光學(xué)中的公式并在實踐中孑以驗證。因此,在某種意義上講物理光學(xué)是現(xiàn)代光學(xué)的理論基礎(chǔ),應(yīng)用光學(xué)是工程化的一門學(xué)科分支,給出了理想成像的物像共軛關(guān)系,總結(jié)出七種幾何像差,最終的目的是設(shè)計光學(xué)系統(tǒng)。
本書是作者多年來從事教學(xué)科研工作的體會和總結(jié),為保持完整性和系統(tǒng)性,對有關(guān)書及文獻中讀者可閱讀到的內(nèi)容進行了概括、重點講述。
梁銓廷教授在最近出版的《物理光學(xué)》一書中指出:“菲涅耳衍射問題的定量解決仍然很困難。在許多情況下,需要利用定性和半定量的分析、估算解決問題……”。本書中推導(dǎo)出菲涅耳衍射的復(fù)振幅和光強解析表達式,并解釋了其物理意義。用此表達式可直接計算接收屏上任一點的復(fù)振幅和光強,無需用數(shù)字積分法計算。為驗證該表達式的正確性,書中分別對圓孔和圓環(huán)衍射與國外有關(guān)文獻用數(shù)字積分法得出的結(jié)果進行了對比。
波恩(Born)和沃耳夫(Wolf)在《光學(xué)原理》一書中指出:“了解焦點附近的三維(菲涅耳)光分布狀態(tài),對于估計成像系統(tǒng)中接收平面裝配公差等特別重要。”本書導(dǎo)出光學(xué)系統(tǒng)像點附近的光強空間分布計算公式,指出像面處是夫瑯禾費衍射,像面前后為菲涅耳衍射。并證明瑞利判斷和斯托列爾準(zhǔn)則是等價的。
對于“傅里葉光學(xué)”,本書明確指出將菲涅耳一基爾霍夫衍射積分公式把積分限拓寬到無窮大,即為數(shù)字上的傅里葉變換式,從而產(chǎn)生的傅里葉光學(xué)。
自從德寧(Durnin)等于1987年發(fā)表了無衍射光束(Non-Diffraction Beams)論文以來,它已成為國際上光學(xué)界討論的熱門話題。本書從理論上證明它是在不考慮圓環(huán)和透鏡衍射的條件下得出來的,并推導(dǎo)了其復(fù)振幅表達式。
如果說物理光學(xué)促進了現(xiàn)代光學(xué)的發(fā)展,相對而言,應(yīng)用光學(xué)幾十年代發(fā)展不大,其根本原因是光學(xué)設(shè)計理論沒有新的突破,只是由于計算機技術(shù)的發(fā)展使計算速度加快了許多。人們編制了諸如Codev和Zemax等光學(xué)設(shè)計軟件,使光學(xué)設(shè)計更為方便。但又進入另一誤區(qū),認(rèn)為光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計是件很容易的事,經(jīng)常是設(shè)計出的光學(xué)系統(tǒng)很難加工、裝配,加工成本高、成品率很低,甚至出現(xiàn)無法生產(chǎn)等諸多情況,以至于國際上真正熟練掌握光學(xué)設(shè)計的人才缺乏。
本書理論上證明了賽德和數(shù)不是單個折射面對整個系統(tǒng)的像差貢獻量,只是表征該面本身的像差(波差)。如球差系數(shù)sI為波差的8倍,由于波差是轉(zhuǎn)面不變量,所以傳統(tǒng)的PW法求解初始結(jié)構(gòu)作為光學(xué)設(shè)計的基本方法沒有出現(xiàn)大的問題。
上篇 物理光學(xué)
第1章 光的電磁理論
1.1 麥克斯韋方程組
1.2 光的波動方程
1.3 不連續(xù)表面的邊值條件及光波在界面上的反射和折射
1.4 亥姆霍茲方程的物理意義
習(xí)題
第2章 光的干涉及干涉系統(tǒng)
2.1 惠更斯一菲涅耳原理
2.2 單頻干涉的相干條件
2.3 產(chǎn)生單頻干涉的方法
2.4 典型的雙光束干涉儀器簡介
2.5 多光束干涉
2.6 法布里一珀羅干涉儀
2.7 光學(xué)薄膜和干涉濾光片
2.8 兩頻率相同、振動方向相同、傳播方向相反的光波干涉——駐波
2.9 雙波長干涉
2.10 雙頻干涉
習(xí)題
第3章 光的衍射
3.1 標(biāo)量波衍射理論菲涅耳一基爾霍夫衍射公式
3.2 圓孔衍射
3.3 光學(xué)系統(tǒng)像點附近的光強空間分布、瑞利(Rayleigh)判斷與斯托列爾(Strehl)準(zhǔn)則
3.4 圓屏(球)和圓環(huán)衍射
3.5 矩孔衍射、狹縫衍射、衍射光柵
3.6 傅里葉(Fourier)光學(xué)、光學(xué)信息處理、全息術(shù)簡介
3.7 光學(xué)傳遞函數(shù)簡介
3.8 二元光學(xué)簡介
3.9 無衍射光束與零階貝塞爾函數(shù)
習(xí)題
第4章 光的偏振
4.1 偏振光和自然光——偏振態(tài)與偏振度
4.2 單色平面光波在各向異性均勻介質(zhì)中的傳播
4.3 光波經(jīng)單軸晶體的折射
4.4 偏振器件
4.5 偏振光和偏振器件的矩陣表示
4.6 聲光效應(yīng)、電光效應(yīng)、磁光效應(yīng)簡介
習(xí)題
下篇 應(yīng)用光學(xué)
第5章 幾何光學(xué)的基本定律及光學(xué)系統(tǒng)
5.1 幾何光學(xué)的基本定律和成像的概念
5.2 光學(xué)系統(tǒng)成像的概念及完善成像的條件
5.3 光路計算公式
5.4 共軸球面系統(tǒng)的放大率和拉亥不變量
習(xí)題
第6章 理想光學(xué)系統(tǒng)
6.1 理想光學(xué)系統(tǒng)的物像共軛理論
6.2 理想光學(xué)系統(tǒng)的基點和基面
6.3 理想光學(xué)系統(tǒng)的物像關(guān)系
6.4 理想光學(xué)系統(tǒng)的組合
6.5 單透鏡
6.6 等效節(jié)點、透鏡及透鏡系統(tǒng)的動態(tài)成像特性
習(xí)題
第7章 平面和平面鏡系統(tǒng)
7.1 平面反射鏡
7.2 平行乎板
7.3 反射棱鏡
7.4 反射棱鏡的動態(tài)方向共軛關(guān)系
7.5 折射棱鏡和光契
習(xí)題
第8章 光學(xué)系統(tǒng)中的光束限制
8.1 光學(xué)系統(tǒng)的孔徑光闌和視場光闌
8.2 漸暈
8.3 光學(xué)系統(tǒng)的景深
8.4 遠心光路
習(xí)題
第9章 光度學(xué)基礎(chǔ)和色度學(xué)簡介
9.1 輻射量和光度量及其單位
9.2 光在介質(zhì)中傳播時光度量的變化規(guī)律
9.3 成像系統(tǒng)像面的光照度
9.4 光學(xué)系統(tǒng)光能損失計算
9.5 色度學(xué)簡介
9.6 CIK標(biāo)準(zhǔn)色系統(tǒng)及標(biāo)準(zhǔn)照明體和標(biāo)準(zhǔn)光源
習(xí)題
第10章 眼睛與目視儀器
10.1 眼睛
10.2 放大鏡
10.3 顯微系統(tǒng)
10.4 望遠系統(tǒng)
10.5 目鏡
習(xí)題
第11章 攝影系統(tǒng)
11.1 攝影物鏡的光學(xué)特性
11.2 攝影物鏡的類型
習(xí)題
第12章 幾何像差概述及光學(xué)設(shè)計
12.1 幾何像差概述
12.2 初級像差理論簡介及討論
12.3 光學(xué)設(shè)計
習(xí)題
第13章 光學(xué)系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)
13.1 分辨率
13.2 光電系統(tǒng)的總體質(zhì)量評價
第14章 現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)
14.1 激光
14.2 激光光束探討
14.3 激光準(zhǔn)直擴束和壓縮系統(tǒng)
14.4 掃描光學(xué)系統(tǒng)
14.5 掃瞄、模擬光學(xué)系統(tǒng)
14.6 虛擬、增強現(xiàn)實系統(tǒng)
14.7 穩(wěn)像光學(xué)系統(tǒng)
參考文獻
2.用于閉環(huán)過程控制
對于閉環(huán)控制系統(tǒng),除了要用開關(guān)量I/0點數(shù)實現(xiàn)順序邏輯控制外,還要有模擬量的I/O回路,以供采樣輸入和調(diào)節(jié)輸出,實現(xiàn)過程控制中的PID調(diào)節(jié),形成閉環(huán)過程控制系統(tǒng)。而中型的可編程序控制器由于具有數(shù)值運算和處理模擬量信號的功能,可以設(shè)計出各種PID控制器。目前,隨著可編程序控制器控制規(guī)模的增大,PLc可控制的回路數(shù)已從幾個增加到幾十個甚至幾百個,因此可實現(xiàn)比較復(fù)雜的閉環(huán)控制系統(tǒng),實現(xiàn)對溫度、壓力、流量、位置、速度等物理量的連續(xù)調(diào)節(jié)。比較典型的應(yīng)用,例如連軋機的速度和位置控制、鍋爐的自動給水、加熱爐的溫度控制等。要完成這類控制,不僅要求可編程序控制器有足夠數(shù)量的I/O點,還要有模擬量的處理能力,因此對PLc的功能要求高,根據(jù)能處理的模擬量的多少,至少應(yīng)選用中檔的可編程序控制器。
3.用于多級分布式和集散控制系統(tǒng)
在多級分布式和集散控制系統(tǒng)中,除了要求所選用的可編程序控制器具有上述功能外,還要求具有較強的通信功能,以實現(xiàn)各工作站之間的通信、上位機與下位機的通信,最終實現(xiàn)全廠自動化,形成通信網(wǎng)絡(luò)。由于近期的PLc都具有很強的通信和聯(lián)網(wǎng)功能,建立一個自動化工廠已成為可能。顯然,能勝任這種工作的可編程序控制器為高檔PLc。
4.用于機械加工的數(shù)字控制和機器人控制
機械加工行業(yè)也是PLc廣泛應(yīng)用的領(lǐng)域,可編程序控制器與計算機數(shù)字控制(Com-purerNumberControl,CN(:)技術(shù)有機地結(jié)合起來,可以進行數(shù)字控制。由于PLc的處理速度不斷提高和存儲器容量的不斷擴大,使CNC的軟件不斷豐富,用戶對機械加工的程序編制越來越方便。隨著人工視覺等高科技技術(shù)的不斷完善,各種性能的機器人相繼問世,很多機器人制造公司也選用PLc作為機器人的控制器,因此PLC在這個領(lǐng)域的應(yīng)用
也將越來越多。在這類應(yīng)用中,除了要有足夠的開關(guān)量I/O、模擬量I/O外,還要有一些特殊功能的模板,如速度控制、運動控制、位置控制、步進電機控制、伺服電機控制、單軸控制、多軸控制等特殊功能模板,以適應(yīng)特殊工作需要。
(四)根據(jù)生產(chǎn)廠家分類
PLC的生產(chǎn)廠家很多,每個廠家生產(chǎn)的PIJc,其點數(shù)、容量、功能各有差異,但都自成系列,指令及外設(shè)向上兼容。因此,在選擇PLc時若選擇同一系列的產(chǎn)品,則可以使系統(tǒng)構(gòu)成容易,操作人員使用方便,備品配件的通用性及兼容性好。比較有代表性的有日本歐姆龍(OMRON)公司的c系列,三菱(MITSUBISHI)公司的F系列,東芝(TOSHIBA)公司的EX系列,美國哥德(GuuLD)公司的M84系列,美國通用電氣(GE)公司的GE系列,美國A-B公司的PLC一5系列,德國西門子(SIEMENS)公司的S5系列、S7系列等。
四、可編程序控制器的應(yīng)用現(xiàn)狀
(一)可編程序控制器的市場狀況
1.國際市場
可編程序控制器是“專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計”的工業(yè)控制計算機。由于其具有很強的抗干擾能力,很高的可靠性,能在惡劣環(huán)境下工作的大量的I/0接口,因此,伴隨著新產(chǎn)品、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn),始終保持著旺盛的市場生命力。