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第一章 光学测量基础 1

1—1 引论 1

1—1—1 光波场 1

1—1—2 复振幅 3

1—1—3 辐照度 3

1—1—4 光的偏振 4

1—1—5 激光测量与诊断 5

1—2 光的干涉和相干性 6

1—2—1 光的干涉 6

1—2—2 光场的时空相干性 8

1—2—3 单色辐射源 12

1—3 光谱线的轮廓和宽度 14

1—3—1 光谱线的自然宽度 14

1—3—2 热运动增宽（多普勒增宽） 16

1—3—3 压力增宽（碰撞增宽） 17

1—3—4 综合轮廓 19

1—4 光路中的若干问题 20

1—4—1 空间频率与滤波 20

1—4—2 光栅衍射 22

1—4—3 分光与时空相干性匹配 25

1—5 常用光谱仪器 27

1—5—1 常用光谱仪器的基本组成和特性 27

1—5—2 单色仪 30

1—6 干涉光谱仪 33

1—6—1 法布里—珀罗干涉仪 33

1—6—2 马赫—珍特干涉仪 39

1—6—3 斐索干涉仪 42

1—6—4 傅里叶变换光谱仪 47

1—7 光电探测及器件 51

1—7—1 光电倍增管 52

1—7—2 半导体光电探测器 62

1—7—3 电荷耦合器件（CCD） 67

1—7—4 光电二极管成象器件 76

1—7—5 光学多道分析器（OMA） 78

1—8 光学基本测量技术 80

1—8—1 波长测量 81

1—8—2 激光功率与能量测量 86

1—8—3 激光功率密度与光斑测量 89

1—8—4 线宽与轮廓测量 92

参考文献 95

第二章 全息干涉测量技术 97

2—1 全息照相术 98

2—1—1 同轴全息 99

2—1—2 离轴全息 100

2—1—3 光源 103

2—1—4 记录介质 104

2—2 全息干涉计量基本方法 105

2—2—1 双曝光法 106

2—2—2 实时法 109

2—2—3 时间平均法 111

2—2—4 双波长法 113

2—3 漫射体全息干涉计量 117

2—4 透射体全息干涉计量 120

2—5 粒子场全息干涉计量 128

2—5—1 粒子场同轴全息术 129

2—5—2 粒子场离轴全息术 137

2—6 干涉条纹的计算机处理和电子散斑干涉 139

2—6—1 干涉及相关条纹图像处理系统 140

2—6—2 ESPI 144

2—7 相移全息干涉计量 150

2—7—1 测量原理 150

2—7—2 实验方法 153

参考文献 153

第三章 激光光谱技术 159

3—1 激光喇曼光谱技术 159

3—1—1 前言 159

3—1—2 基本原理 160

3—1—3 喇曼光谱实验方法 164

3—1—4 喇曼光谱技术具体应用 166

3—2 激光感生荧光光谱 175

3—2—1 基本原理 175

3—2—2 激光感生荧光光谱实验系统 177

3—2—3 激光感生荧光光谱技术具体应用 178

3—3 激光光声光谱 186

3—3—1 基本原理 186

3—3—2 激光光声光谱的特点 187

3—3—3 激光光声光谱实验技术 188

3—3—4 激光光声光谱的应用 189

3—4 布里渊散射技术 196

3—4—1 布里渊散射的基本原理 196

3—4—2 布里渊散射的实验技术 198

3—4—3 应用 200

参考文献 202

第四章 非线性激光光光谱技术 205

4—1 光学混频技术 205

4—1—1 基本原理 205

4—1—2 三波混频技术 206

4—1—3 四波混频技术 208

4—2 相干反斯托克斯喇曼光谱技术 218

4—2—1 CARS光谱的基本原理 219

4—2—2 CARS光谱的实验系统 222

4—2—3 CARS光谱的特点 225

4—2—4 CARS光谱技术应用于燃烧诊断 226

4—2—5 CARS技术测量微量物质含量 234

4—3 受激散射技术 235

4—3—1 受激瑞利散射 235

4—3—2 受激喇曼散射 236

4—3—3 受激布里渊散射 244

参考文献 250

第五章 激光多普勒技术 253

5—1 多普勒频移和测速原理 253

5—1—1 散射体的多普勒频移 253

5—1—2 频移的直接检测 255

5—1—3 频移的光外差检测 255

5—1—4 粒子光散射特性 258

5—2 参考光多普勒技术 259

5—2—1 参考光多普勒测速系统 259

5—2—2 信号特征和多普勒模糊 264

5—2—3 信噪比 266

5—3 差动多普勒技术 267

5—3—1 差动多普勒原理及条纹模式 267

5—3—2 差动多普勒测速系统 271

5—3—3 差动多普勒信号特征及信噪比 274

5—3—4 双散射系统 276

5—4 信号处理技术 277

5—4—1 多普勒信号的特点 278

5—4—2 频率分析技术 279

5—4—3 频率跟踪技术 280

5—4—4 计数技术 282

5—5 频移技术 284

5—5—1 速度方向鉴别与频移原理 284

5—5—2 频称技术 286

5—6 多普勒技术的应用 288

5—6—1 三维粒子动态分析仪的原理和应用 288

5—6—2 激光矢量速度仪 294

5—6—3 多普勒激光雷达 298

5—6—4 运动表面速度测量和工业应用 303

5—6—5 燃烧研究 306

5—6—6 生物血流测量 308

参考文献 311

第六章 光学CT技术 313

6—1 层面分析的历史发展 313

6—2 光学CT基本理论 316

6—3 激光层面扫描测量技术 318

6—3—1 相位测量 318

6—3—2 吸收测量 328

6—3—3 发射测量 330

6—4 计算机重建图象算法I—变换方法 332

6—4—1 雷当长变换的算符表示 332

6—4—2 卷积反投影算法 335

6—4—3 卷积函数的选择 338

6—4—4 内插函数的选择 344

6—4—5 影响空间分辨率的若干因素 347

6—4—6 平行束的其它变换方法 351

6—5 计算机重建图象算法Ⅱ—级数展开法 353

6—5—1 级数展开法的基本概念 353

6—5—2 生成函数的选择 354

6—5—3 超定方程求解法 357

6—5—4 代数重建（ART） 360

6—5—5 联合代数重建法（SART） 365

6—6 光学CT的图象显示 370

6—7 光学CT的应用举例 372

6—7—1 光速偏转法重建气流二维温度场 372

6—7—2 吸收法测量重建超声喷射气流密度场 375

6—7—3 发射测量重建气体密度场 376

参考文献 379

第七章 动态测量和几何量的测量 386

7—1 动态测量概念 386

7—2 测量系统的动态特性 388

7—2—1 动态特性概念 388

7—2—2 一阶系统的动态特性 390

7—3 细丝直径测量 393

7—4 物体长度和宽度的测量 397

7—4—1 脉冲计数法测长 397

7—4—2 CCD测量长度 399

7—4—3 物体宽度测量和边带控制 399

7—4—4 激光干涉测长仪 400

7—5 物体厚度测量 104

7—5—1 三角法测厚原理 104

7—5—2 JGC—H激光测厚仪 405

7—6 物体面形检测 408

7—6—1 激光反射检测 408

7—6—2 CCD摄像检测 411

7—6—3 透射激光检测 412

7—7 激光测距 414

7—7—1 激光大气传输和测程问题 414

7—7—2 相位法测距 416

7—7—3 脉冲法测距 420

参考文献 422