高等學校“十一五”規劃教材·電子與通信工程係列：光縴測量與傳感技術（第3版） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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孫聖和，王廷雲，徐影 著

圖書標籤:

• 光縴測量
• 光縴傳感
• 通信工程
• 電子工程
• 傳感器技術
• 光縴技術
• 高等教育
• 教材
• 儀器儀錶
• 測試技術

齣版社： 哈爾濱工業大學齣版社

ISBN：9787560314440

版次：3

商品編碼：11285233

包裝：平裝

叢書名： 高等學校“十一五”規劃教材·電子與通信工程係列

開本：16開

齣版時間：2007-09-01

用紙：膠版紙

頁數：275

正文語種：中文

內容簡介

　　《高等學校“十一五”規劃教材·電子與通信工程係列：光縴測量與傳感技術（第3版）》係統地討論瞭光縴測量和光縴傳感器的基本原理、方法、實現及應用。《光縴測量與傳感技術》選材閤理，基本概念清楚，敘述深入淺齣，理論密切結閤實際，內容新穎。主要內容包括光縴的基本原理，光縴係統轉換器和元件連接，光縴衰減和色散測量，光縴傳感器基本原理，光縴傳感器應用——機械量傳感器、熱工量傳感器、電磁量傳感器、醫用傳感器和監測大氣汙染傳感器。《光縴測量與傳感技術》以光縴測量與傳感的原理、方法和應用為主綫，力求有一定的先進性和實用性，從而開闊讀者的眼界，並對光縴測量與傳感有一個全麵、深入的瞭解。
　　《高等學校“十一五”規劃教材·電子與通信工程係列：光縴測量與傳感技術（第3版）》可作為高等院校測量技術及儀器、通信工程、電子科學及技術專業的本科生和研究生的教材，也可供有關科研人員、工程技術人員及教師參考。

目錄

第一章 光縴的基本原理
1.1 引言
1.2 光縴波導的原理
1.3 光縴的分類
1.4 光縴的特性
1.5 光縴的衰減機理
1.6 光縴的色散機理

第二章 光縴係統轉換器和元件連接
2.1 引言
2.2 電光轉換器——光源
2.3 光電轉換器——光探測器
2.4 光縴連接器和固定接頭
2.5 光縴定嚮耦閤器

第三章 光縴衰減測量
3.1 引言
3.2 衰減測量的光激勵
3.3 剪斷法
3.4 插入損耗法
3.5 背嚮散射法
3.6 光時域反射計
3.7 光頻域反身計

第四章 光縴色散測量
4.1 引言
4.2 時域法
4.3 頻域法
4.4 時域法和頻域法的比較

第五章 光縴傳感器基本原理
第六章 光縴機械量傳感器
第七章 光縴熱工量傳感器
第八章 光縴電磁量傳感器
第九章 醫用光縴傳感器
第十章 監測大氣汙染光縴傳感器
參考文獻

精彩書摘

　　要測量光縴的特性，開發光縴的應用，必須對光縴波導的原理及其重要的光學特性有基本的瞭解。本章首先介紹光縴波導的基本原理及其分類，然後討論光縴的各種特性，重點討論傳輸特性（即光學特性），包括衰減和色散，最後介紹光縴元件（接頭、連接器等）的特點及在係統中應用時的要求。
　　1.2光縴波導的原理
　　光縴是傳光的縴維波導或光導縴維的簡稱。通常，它是由高純度的石英玻璃為主摻少量雜質鍺（Ge）、硼（B）、磷（P）等的材料製成的細長的圓柱形，細如發絲（通常直徑為幾微米到幾百微米）。實用的結構有兩個同軸區，內區稱為縴芯，外區稱為包層。通常，在包層外麵還有一層起支撐保護作用的套層。
　　因為光是電磁波，所以光在光縴中的傳輸可用麥剋斯韋波動方程來分析。當光縴的斷麵尺寸比光波長大得多時，可用射綫的概念來處理。
　　射綫光學的基本關係式是有關其反射和摺射的菲涅耳（Fvesnel）定律。
　　全反射現象是光縴傳輸的基礎。現在，我們來看一根具體的光縴，縴芯摺射率n1大於包層摺射率n2，n0為空氣摺射率。為分析方便，我們討論光綫為子午光綫的情況。子午光綫是指在子午平麵上傳播的光綫。子午平麵是與縴軸相交且與縴壁垂直的所有平麵。在光縴內傳播的子午光綫，簡稱內光綫，遇到縴芯與包層的分界麵的入射角大於θc時，纔能保證光綫在縴芯內産生多次全反射，使光綫沿光縴傳輸。然而，內光綫的入射角大小又取決於從空氣中入射的光束進入縴芯所産生的摺射角θt，因此，空氣和縴芯界麵上入射光的入射角θi就限定瞭光能否在光縴中以全反射形式傳輸。
　　與內光綫入射角的臨界角θc相對應，光縴入射光的入射角θi有一個最大值θmax0當θi≤θmax時，入射光在光縴內將以大於或等於θc的入射角在縴芯和包層界麵上産生多次的全反射。當光綫以θi>θmax入射到端麵上時，內光綫將以小於θc的入射角投射到縴芯和包層界麵上。這樣的光綫，由於每次射到界麵上隻是部分反射，故很快就會漏齣光縴。因此，θmax確定瞭光縴的接收錐半角。下麵討論θmax的確定。
　　……

前言/序言

光縴傳感：從原理到應用的先進技術 光縴傳感技術，作為一門融閤瞭光學、電子學、材料科學以及信息科學的交叉學科，正以前所未有的速度滲透到科學研究、工業生産、環境保護、醫療健康乃至日常生活等方方麵麵。其核心優勢在於利用光縴作為信息載體，將物理量、化學量或生物量轉化為光信號的變化，並通過對這些光信號的精確測量和分析，實現對被測對象的實時、遠程、高靈敏度監測。這本書將深入探討光縴傳感技術的方方麵麵，為讀者構建一個全麵而深入的知識體係。 一、光縴傳感的基本原理與關鍵技術 本書的首部分將係統梳理光縴傳感技術的基石——基本原理。我們將從光的傳播特性齣發，闡述光在光縴中的引導機製，以及光縴結構和材料對光信號的影響。在此基礎上，詳細介紹各種光縴傳感的物理效應。 摺射率變化型傳感： 這是最基本也是最廣泛應用的傳感機理。當被測量的參數（如溫度、壓力、應力、濕度等）改變時，會直接或間接引起光縴核心或包層摺射率的微小變化。我們將深入分析光縴的彈光效應、熱光效應、壓光效應等，並重點講解如何利用法布裏-珀羅乾涉、馬赫-曾德爾乾涉、Sagnac乾涉等經典光學乾涉原理，將摺射率的變化轉化為光強或相位變化，從而實現測量。 散射型傳感： 光縴中的瑞利散射、拉曼散射和布裏淵散射是重要的信息載體。瑞利散射主要用於光時域反射計（OTDR）等距離測量應用。拉曼散射和布裏淵散射則對溫度和應力極其敏感，通過分析散射光的頻率偏移和強度變化，可以實現分布式傳感。我們將詳細講解這些散射機製的物理基礎，以及如何通過光譜分析技術提取有用的傳感信息。 光縴光柵傳感： 光縴光柵（FBG）是近年來發展迅速的光縴傳感技術。通過在光縴核心中周期性地改變摺射率，可以形成對特定波長光具有反射或透射特性的光柵。FBG對溫度和應力的響應尤為顯著，其反射光譜峰位的移動直接反映瞭溫度和應力的變化。本書將詳細介紹FBG的製備方法（如紫外曝光法、電子束曝光法等），以及不同類型FBG（如長周期光縴光柵LPFG）的工作原理和應用。 光縴傳感器件： 除瞭上述基本原理，我們還將介紹一些特殊結構的光縴傳感器件，如光縴耦閤器、光縴調製器、偏振光縴等，它們在構建復雜傳感係統和實現特定功能時起著至關重要的作用。 二、光縴傳感係統的構建與關鍵器件 光縴傳感係統並非孤立的光縴，而是由光源、光縴、傳感器件、光電探測器以及信號處理單元組成的有機整體。本書將著重闡述係統的設計原則和關鍵器件的選擇。 光源的選擇： 根據傳感原理和應用需求，選擇閤適的光源至關重要。我們將討論激光器（如半導體激光器、固體激光器）和寬帶光源（如超輻射發光二極管、稀土摻雜光縴光源）的特性，以及它們在不同傳感係統中的優劣勢。 光縴的選擇： 光縴的類型（如單模光縴、多模光縴、偏振保持光縴、塑料光縴等）和特性（如損耗、色散、非綫性效應、抗彎麯性等）直接影響傳感係統的性能。我們將深入分析不同類型光縴的結構、傳輸特性及其在特定應用場景下的適配性。 光電器件： 光電探測器是將光信號轉化為電信號的關鍵。本書將介紹PIN光電二極管、雪崩光電二極管（APD）、光電倍增管（PMT）等常用探測器的原理和性能指標，以及如何根據信號強度、響應速度等要求進行選擇。 信號處理與解調： 原始的光信號往往需要經過復雜的信號處理和解調纔能提取齣有用的測量信息。我們將介紹時域、頻域和相域解調技術，包括鎖相放大、傅裏葉變換、快速傅裏葉變換（FFT）、數字信號處理（DSP）等算法，以及如何通過這些技術實現高精度、高分辨率的測量。 三、光縴傳感技術的具體應用領域 光縴傳感技術的強大之處在於其廣泛的適用性。本書將聚焦於當前最為活躍和具有代錶性的應用領域，深入剖析光縴傳感在此類應用中的獨特優勢和實現方式。 工業監測與過程控製： 結構健康監測（SHM）： 在橋梁、隧道、大壩、飛機機翼等大型結構中，嵌入光縴傳感器可以實時監測應力、應變、振動、溫度等參數，及時發現潛在的安全隱患，提高結構的使用壽命和安全性。 工業過程參數測量： 在化工、石油、電力等行業，光縴傳感器可以安全地測量高溫、高壓、腐蝕性介質等極端環境下的溫度、壓力、液位、流量等參數，剋服傳統傳感器在惡劣環境下的局限性。 設備故障診斷： 通過監測設備的振動、溫度等變化，可以提前預警設備的運行異常，預防重大故障的發生，降低維護成本。 環境監測與保護： 水質監測： 利用光縴傳感器可以實時監測水體中的pH值、溶解氧、化學汙染物（如重金屬離子、有機汙染物）等，為水資源保護和汙染治理提供數據支持。 氣體泄漏檢測： 特定氣體對特定波長的光具有吸收或散射特性，利用光縴光譜技術可以實現對有毒有害氣體的遠程、實時檢測，保障公共安全。 土壤監測： 監測土壤的濕度、溫度、鹽度以及汙染物含量，為精準農業和土壤修復提供依據。 大氣監測： 監測空氣質量、汙染物濃度、溫室氣體等，為氣候變化研究和環境治理提供數據。 醫療健康領域： 微創介入式傳感： 光縴探針具有細小、柔韌、絕緣的特點，可以深入人體內部進行精準測量，如測量血管內的血壓、血氧，監測腫瘤的溫度等，實現微創診斷和治療。 生物化學傳感： 將生物分子（如抗體、酶）固定在光縴錶麵，可以構建高度特異性的生物傳感器，用於檢測疾病標誌物、藥物濃度等。 影像診斷： 利用光縴可以將光信號傳導至體內，結閤新型成像技術，實現體內成像，輔助醫生進行診斷。 航空航天與國防領域： 飛機與航天器結構監測： 監測飛行器在極端環境下的結構應力、溫度、振動等，提高飛行安全性。 戰場環境監測： 實時監測戰場區域的溫度、濕度、氣體成分等，為軍事行動提供態勢感知。 目標探測與識彆： 利用光縴傳感的靈敏性，可以探測和識彆微弱的信號，如聲波、振動信號。 其他新興應用： 智能交通係統： 監測道路的應力、應變，預測路麵狀況，以及監測車輛流量。 新能源領域： 監測風力發電機葉片、太陽能電池闆的運行狀態。 食品安全檢測： 快速檢測食品中的有害物質和農藥殘留。 四、光縴傳感技術的發展趨勢與未來展望 光縴傳感技術並非停滯不前，而是不斷進化。本書的最後部分將對這一領域未來的發展方嚮進行展望。 分布式傳感技術的深化： 進一步提高分布式傳感的測量精度、空間分辨率和監測範圍，實現對更大範圍、更復雜結構的精細化監測。 多功能集成化與智能化： 開發能夠同時測量多種參數的集成化光縴傳感器件，並結閤人工智能和大數據技術，實現傳感數據的智能分析、故障診斷和預測性維護。 新型傳感材料與機製的探索： 研發具有更高靈敏度、更寬測量範圍、更強適應性的新型光縴材料（如特種光縴、納米材料）和新型傳感機理。 無綫光縴傳感的實現： 探索將能量采集和無綫傳輸技術與光縴傳感結閤，實現真正意義上的無綫、無源光縴傳感器。 成本的降低與規模化應用： 隨著技術的成熟和生産工藝的改進，光縴傳感技術的成本將逐步降低，有望在更多民用領域實現規模化應用。 通過對光縴傳感技術基本原理、關鍵器件、廣泛應用以及未來趨勢的係統性闡述，本書旨在為從事光縴傳感研究、開發和應用的讀者提供一個全麵、深入的學習平颱，助力其在該前沿領域取得突破。

評分☆☆☆☆☆

這本書我讀瞭有一段時間瞭，確實給我留下瞭不少深刻的印象。初次翻開它，就被其厚重的篇幅和嚴謹的排版所吸引。我是一名在讀的通信工程專業研究生，在學習光通信的課程時，對光縴的測量和傳感技術産生瞭濃厚的興趣。一直想找一本能夠係統梳理這方麵知識的書籍，於是就鎖定瞭這本書。它的封麵設計簡潔大氣，書脊上的信息清晰明瞭，一看就是正規的教材。拿到手後，我迫不及待地翻閱瞭目錄，發現涵蓋瞭從光縴的基本原理，到各種測量方法，再到傳感的應用，內容體係非常完整，這讓我對它充滿瞭期待。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格非常學術化，用詞嚴謹，邏輯清晰，這一點對於我這樣的學術研究者來說是至關重要的。我是一名高校教師，平時需要給本科生講授光電子技術相關的課程，同時也在進行相關的科研項目。在教學和科研過程中，經常需要參考最新的技術文獻和理論知識。這本書的第三版，我相信在內容上一定有更新和改進，能夠反映當前領域的發展水平。我在閱讀時，也經常會思考如何將書中的內容融入到我的教學中，如何引導學生去理解這些復雜的測量和傳感原理，以及如何將這些原理應用到實際的科研課題中。

評分☆☆☆☆☆

我是一個對新技術充滿熱情的工程師，尤其對通信領域的發展動態非常關注。光縴測量與傳感技術是當前光通信領域中一個非常重要的分支，它的發展直接關係到通信係統的性能和可靠性。這本書我之所以會關注，是因為它作為“十一五”規劃教材，並且已經齣到瞭第三版，這說明它的內容經過瞭時間的檢驗，並且一直在不斷更新，是非常有價值的參考資料。我非常期待通過閱讀這本書，能夠更深入地瞭解光縴測量和傳感技術的最新進展，以及它們在未來的通信網絡中可能扮演的角色。我相信，這本書能夠為我提供堅實的理論基礎和廣闊的視野。

評分☆☆☆☆☆

我是一名通信工程的本科畢業生，目前在一傢光通信設備公司從事技術支持工作。在實際工作中，經常會遇到一些需要用到光縴測量和傳感技術的場景，比如光縴的損耗測試、色散測量、以及一些基於光縴的光信號監測等。這本書我是在工作一段時間後纔開始閱讀的，當時我遇到瞭一些技術瓶頸，希望能通過深入學習來解決。它的內容深度和廣度都非常適閤我這樣的在職工程師，能夠幫助我鞏固已有的知識，並且拓展新的視野。我尤其喜歡書中對一些復雜概念的解釋，通常會先從基礎理論入手，然後逐步深入，並且配以豐富的圖示和實例，這使得我能夠更好地理解和消化。

評分☆☆☆☆☆

作為一個對通信技術充滿好奇心的自學者，我一直在尋找能夠引領我入門光縴測量與傳感領域的書籍。我之前閱讀過一些關於光通信基礎知識的書，但總感覺在測量和傳感方麵不夠深入。這本書的齣現，正好填補瞭我的知識空白。我最欣賞的是它清晰的邏輯結構，每一章都緊密相連，層層遞進，讓我能夠循序漸進地掌握知識。它沒有過於理論化的堆砌，而是將實際應用和原理緊密結閤，這對於我這樣的初學者來說非常友好。我常常會花很多時間去理解書中的每一個公式，每一個示意圖，力求將其中的精髓都吸收進去。