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贾丹平，伞宏力，赵立民 著

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• 荧光光纤传感器
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• 光纤技术
• 光学传感器
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• 工业应用
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出版社： 科学出版社有限责任公司

ISBN：9787030448156

商品编码：29730348535

包装：平装

出版时间：2016-04-01

基本信息

书名:荧光光纤温度测量技术及应用

：66.00元

售价：44.9元,便宜21.1元,折扣68

作者:贾丹平,伞宏力,赵立民

出版社：科学出版社有限责任公司

出版日期：2016-04-01

ISBN：9787030448156

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

《荧光光纤温度测量技术及应用》可供从事光电测量、温度检测及仪器仪表设计等方面的科研人员和工程技术人员阅读，也可供高等院校和相关专业的教师、研究生及高年级学生参考。

内容提要

目录

1荧光光纤测温原理
1.1引言
1.2荧光产生机理
1.2.1发光类型
1.2.2光的吸收
1.2.3光的激发
1.2.4激发态分子的去活化
1.3荧光的基本特性
1.3.1荧光的激发光谱与发射光谱
1.3.2荧光寿命和荧光效率
1.4荧光材料及其光谱特性
1.4.1荧光材料的组成与分类
1.4.2荧光材料的光谱特性
1.5荧光的测温原理
1.6荧光光纤温度传感器的分类

2荧光寿命测温中的检测方法
2.1引言
2.2数据直接求解方法
2.2.1直接法
2.2.2两点法
2.2.3瞬态差值比较法
2.2.4积分法
2.2.5平衡积分法
2.2.6积分比值法
2.3以函数为基础的数据处理方法
2.3.1小二乘拟合法
2.3.2傅里叶变换法
2.3.3Levenberg-Marquardt迭代法
2.4数据处理方法的仿真比较
2.4.1直流分量的影响
2.4.2随机误差的影响
2.5荧光寿命的锁相检测
2.5.1正弦调制的荧光寿命锁相检测
2.5.2方波调制的荧光寿命锁相检测

3荧光寿命测温中Prony法的应用
3.1引言
3.2荧光强度对荧光寿命的影响实验
3.3荧光余辉的指数变化规律测量
3.4荧光余辉的非指数变化机理
3.4.1多谱线发光
3.4.2连续谱线发光
3.5荧光余辉变化与光谱的关系
3.6荧光余辉非指数程度的量化
3.6.1荧光余辉曲线的截断归一化处理
3.6.2荧光余辉曲线的截断归一化分析
3.7Prony法在荧光寿命测温中的应用研究
3.7.1Prony法概述50 3.7.2Prony法在荧光寿命测量中的实现
3.7.3双指数荧光余辉中数据处理仿真比较

4荧光光纤温度测量系统
4.1引言
4.2荧光材料
4.2.1荧光材料的选择原则
4.2.2荧光材料的温度特性
4.3光纤传感探头
4.3.1光纤传感探头的分类
4.3.2典型荧光光纤探头
4.4黏合剂
4.4.1光学胶
4.4.2结构黏合剂
4.5荧光激励光源
4.5.1激励光源选择的基本要求
4.5.2半导体LED
4.5.3激光二极管
4.5.4汞灯
4.5.5氙灯
4.6光路耦合
4.6.1激励光源与光纤的耦合
4.6.2光纤与光纤的直接耦合
4.6.3光纤与荧光材料的耦合
4.6.4光纤与光探测器的耦合
4.7光电探测器
4.7.1光电二极管
4.7.2pin光电二极管
4.8接收器
4.8.1光探测器等效电路
4.8.2光电探测器的放大电路
4.9典型荧光测温系统结构

5荧光光纤测温技术在高压大电流测量中的应用
5.1引言
5.2电子式电流互感器的分类
5.2.1电磁式电流互感器的局限性
5.2.2电子式电流互感器的类型
5.3荧光测温式电流互感器方案
5.4荧光测温式电流互感器数学模型及分析
5.4.1电流-温度传感数学模型建立
5.4.2电流-温度传感数学模型仿真
5.4.3电流-温度传感分析
5.5测量系统高压端研究
5.5.1分流器的选择
5.5.2电热转换器研究
5.6测量系统低压端研究
5.7系统实验

6荧光光纤测温技术在微波环境及电力设备中的应用
6.1引言
6.2荧光光纤测温技术在微波热疗中的应用
6.2.1热疗的原理及其对测温的要求
6.2.2热疗技术中的测温方法
6.2.3设计重点及措施
6.3荧光光纤测温技术在高压开关柜中的应用
6.3.1测温系统工作原理
6.3.2测温系统性能参数及特点
6.3.3设计重点及措施
6.4荧光光纤测温技术在其他方面的应用
6.4.1荧光光纤测温技术在油浸变压器绕组上的应用
6.4.2荧光光纤测温技术在微波消解仪中的应用

参考文献

作者介绍

文摘

序言

《光学传感器的原理与设计》 内容概述： 本书深入剖析了各类光学传感器的基本原理、设计方法、关键技术以及在不同领域的实际应用。全书共分为十章，由浅入深，系统地阐述了光学传感器的发展历程、核心理论基础、器件选择与集成、信号处理与优化、以及面向特定应用的设计挑战与解决方案。 第一章 光学传感器的基本概念与分类 本章首先界定了光学传感器的定义，阐述了其工作机制，即利用光信号的产生、传输、调制、解调与识别来感知和测量物理量。接着，详细介绍了光学传感器的主要分类方法，包括按传感原理（如折射率变化、散射、衍射、干涉、吸收、荧光等）、按测量对象（如温度、压力、位移、应力、化学成分、生物分子等）、按结构形式（如光纤传感器、集成光学传感器、自由空间光学传感器等）以及按输出信号类型（模拟、数字）进行划分。通过对各类传感器的概览，为读者构建起光学传感器领域的整体认知框架。 第二章 光学传感器的理论基础 本章系统回顾了光学传感器设计与分析所必需的物理光学和几何光学基础。重点讲解了光的传播、反射、折射、衍射、干涉、散射、偏振等基本光学现象，并深入探讨了光与物质相互作用的机理，包括吸收、荧光、磷光、拉曼散射、布里渊散射等。此外，还介绍了光在不同介质中的传播特性，如光波导理论、模式理论、光纤传输损耗机制等，为后续章节的器件设计和原理分析奠定坚实的理论基础。 第三章 光学传感器的核心器件与材料 本章详细介绍了构成光学传感器的各类关键光学器件和关键材料。首先，阐述了光源的种类、特性及选择原则，包括LED、激光器（半导体激光器、固体激光器）等。其次，重点介绍了光电探测器的原理、类型、性能指标及选择，如光电二极管（PIN、APD）、光电倍增管（PMT）、CCD、CMOS图像传感器等。然后，深入讨论了光波导器件，包括光纤（单模光纤、多模光纤、特种光纤）、集成波导（介质波导、金属波导）的结构、制备工艺和光学特性。最后，探讨了光学传感器中常用的敏感材料，如压电材料、热敏材料、化学敏感材料、生物敏感材料等，以及它们与光信号的耦合机制。 第四章 光纤传感器的工作原理与设计 本章聚焦于目前应用最为广泛的光纤传感器。详细阐述了基于不同传感机制的光纤传感器的原理，包括： 强度调制型光纤传感器： 如倾斜光栅、长周期光栅、干涉型传感器（马赫-曾德尔、迈克尔逊、萨格纳克干涉仪）等，分析了其结构、工作模式以及如何通过光强变化来表征被测物理量。 相位调制型光纤传感器： 如基于布里渊散射、拉曼散射的传感器，阐述了光信号相位随外界环境（如温度、应力）变化的机理，以及如何通过干涉或解调技术提取相位信息。 光谱调制型光纤传感器： 如光纤光栅传感器（FBG），深入讲解了光栅的反射/透射光谱特性如何随温度、应变等因素发生移动，以及反射峰位移的解调方法。 偏振调制型光纤传感器： 如利用偏振保持光纤或非线性光学效应，分析了偏振态变化与测量参数的关系。 本章还结合实例，指导读者如何根据具体的测量需求，选择合适的光纤类型、传感结构和工作原理，并进行初步的设计。 第五章 集成光学传感器设计与技术 本章介绍了集成光学传感器的原理与设计方法，它将多种光学功能模块集成到一箇芯片上，具有体积小、稳定性好、可批量生产等优点。详细讲解了平面光波导、薄膜光学器件、微光学元件的设计与制造技术。重点阐述了如何利用微纳加工技术（如光刻、刻蚀、薄膜沉积）在硅基、铌酸锂基、聚合物基底上构建传感器芯片。介绍了基于干涉仪、光栅、谐振腔等结构的集成式传感器，以及它们在光通信、生物医疗、环境监测等领域的应用前景。 第六章 光学传感器信号的产生与调制 本章深入探讨了光学传感器中光信号的产生机制和调制方式。详细介绍了不同类型光源的输出特性及其在传感器中的应用，包括如何实现光源的稳定输出和特定波长选择。接着，重点讲解了将物理量转化为光信号变化（调制）的各种方法，如通过改变光路长度、折射率、吸收率、散射特性、荧光强度或发射光谱等。分析了不同调制方式的优缺点，以及如何根据测量精度、响应速度和环境适应性选择合适的调制技术。 第七章 光学传感器信号的传输与耦合 本章关注光信号在光学传感器中的传输和器件间的耦合。详细讨论了光在光纤中的传播特性，包括模式耦合、色散、非线性效应以及各种损耗机制，并介绍了提高传输效率和信号质量的策略。阐述了不同光学器件（光源、传感器元件、探测器）之间的光耦合技术，如透镜耦合、波导耦合、微透镜阵列耦合等，强调了优化耦合效率对提高传感器灵敏度和信噪比的重要性。 第八章 光学传感器信号的解调与处理 本章是光学传感器技术的核心环节之一，重点讲解了如何从传输和调制后的光信号中提取有用的测量信息。详细介绍了各种解调技术，包括： 光谱解调： 如利用光谱仪、光栅分光器、谐振腔滤波器等，对反射光谱、透射光谱进行分析，提取光栅峰位移、谐振波长漂移等信息。 干涉解调： 如利用干涉仪原理，通过分析干涉条纹的位置、强度或相位变化，来测量被测参数。 强度解调： 如直接测量光信号强度的变化，常用于某些简单的传感器。 相位解调： 如基于布里渊、拉曼散射的传感器，通过复杂的信号处理算法提取相位信息。 频率/时域解调： 如利用时间分辨技术，分析光信号的时间延迟或脉冲展宽。 此外，还介绍了信号处理技术，包括滤波、降噪、数据拟合、机器学习辅助解调等，以提高测量精度和鲁棒性。 第九章 光学传感器的集成与系统设计 本章将光学传感器从单个元件上升到系统层面进行讨论。介绍了如何将各种光学传感器元件（光源、传感器探头、探测器、信号处理器）集成起来，构建一个完整的测量系统。讨论了系统的光路设计、电子线路设计、软件控制以及整体性能优化。重点介绍了多参数测量系统的设计挑战，如多传感器的集成、交叉干扰的抑制、数据融合等。此外，还探讨了传感器的标定、校准以及可靠性工程。 第十章 光学传感器的应用领域与发展趋势 本章通过具体的案例，展示了光学传感器在各个领域的广泛应用。涵盖了： 工业制造： 在线监测、质量控制、无损检测。 环境监测： 气体泄漏检测、水质分析、大气污染物监测。 生物医疗： 疾病诊断、生化指标检测、微创手术导航。 土木工程： 结构健康监测、桥梁安全评估、隧道形变监测。 能源领域： 石油天然气管道监测、电力设备状态监测。 航空航天： 飞机结构应力监测、发动机温度测量。 最后，对光学传感器未来的发展趋势进行了展望，包括更高灵敏度、更高精度、更宽测量范围、更强鲁棒性、智能化、网络化以及与人工智能的深度融合等。 本书旨在为从事光学工程、物理学、电子工程、材料科学及相关领域的科研人员、工程师和研究生提供一套全面、系统的光学传感器理论与实践指导。通过学习本书，读者将能够深刻理解光学传感器的基本原理，掌握传感器设计与优化的方法，并能将其应用于解决实际工程问题。

评分☆☆☆☆☆

这本书在内容呈现上，给我的感觉是它更偏向于“工具书”而非“科普读物”。插图和图表的运用可以说是恰到好处，那些复杂的几何结构和光路设计，如果没有这些辅助图形，仅凭文字描述几乎无法想象其真实样貌。特别是一些流程图和系统框图，绘制得非常精细，线条流畅，关键节点的标注清晰明确，这极大地降低了理解复杂系统架构的难度。我特别留意了其中对实验数据处理部分的描述，那块内容详略得当，既没有过度简化，也没有陷入繁琐的数学证明泥潭，而是提供了一个可操作的分析框架。总的来说，它像是一位经验丰富的老工程师在手把手地教你如何搭建和优化一套精密的光学系统，非常注重实用性和可操作性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计倒是挺有意思的，封面那种深蓝色的背景配上那些像是电路图一样的线条，确实能让人联想到高科技和精密仪器的感觉。我拿到手的时候，首先注意到的是纸张的质感，挺厚实，拿在手里沉甸甸的，看起来是比较用心的一本专业书籍。内页的排版也比较清晰，章节之间的过渡处理得比较流畅，没有那种生硬的割裂感。光是看着目录，就能感受到作者在内容组织上的用心，层次分明，从基础原理到实际应用都有所涉猎，这对于想系统学习某个领域的人来说是个不错的指引。不过，光看外观只能初步判断这本书的用心程度，真正的好书还得翻开内容才能知道是不是货真价实的干货。希望它在理论阐述上能深入浅出，而不是堆砌一堆晦涩难懂的术语，那样的话，再漂亮的外壳也只是个空壳子。

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

初次翻阅这本书，我最大的感受是它的行文风格显得异常严谨和学术化。每一个概念的引入都仿佛经过了千锤百炼的推敲，逻辑链条设置得非常紧密，几乎找不到可以跳跃思考的地方。作者似乎非常注重基础理论的构建，引用了大量的国内外前沿研究作为支撑，使得书中的观点都有着坚实的理论后盾。阅读过程中，我不得不放慢速度，很多地方需要反复咀嚼，才能真正理解其中蕴含的深层物理意义。这种写作方式对于从事该领域研究的专业人士来说，无疑是一份宝贵的参考资料，因为它提供了非常扎实的研究起点和论证基础。但对于一些刚刚接触这个领域的新手来说，可能会因为信息密度过大而感到有些吃力，需要极大的耐心和毅力去克服初期的阅读障碍。