现代脉冲激光测距技术 9787121303449 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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周冰 著

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121303449

商品编码：29627457933

包装：平装

出版时间：2016-12-01

基本信息

书名:现代脉冲激光测距技术

定价：78.00元

售价：56.9元,便宜21.1元,折扣72

作者:周冰

出版社：电子工业出版社

出版日期：2016-12-01

ISBN：9787121303449

字数：

页码：300

版次：01

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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全书共分5章。章：绪论，介绍激光测距技术的主要类型及各自特点。第2章：经典脉冲激光测距原理及组成，介绍脉冲激光测距技术的基本原理、激光发射机、激光接收机、 应用和发展概况。第3章：高精度脉冲激光测距技术，介绍脉冲式激光测距系统的测距误差、激光光源的脉宽控制、脉冲到达时刻鉴别、精密时间间隔测量。第4章：超远程脉冲激光测距技术，介绍超远程脉冲激光测距基本理论、单光子探测技术、微弱回波信号检测技术、基于事件计时器的时间间隔测量。第5章：飞秒脉冲激光频率梳距离测量，介绍飞秒光频梳测距技术发展概况、飞秒光频梳及其产生、 光频梳距离测量技术基础、飞秒光频梳测距方法、光梳多波长干涉测距的波长选择和相位信息提取方法。

目录

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作者介绍

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周冰，长期从事激光测距技术的教学和科研工作，对于脉冲激光测距技术的现状、技术前沿、发展方向有着深刻的理解。在多年工作实践中，认为撰写一本系统介绍脉冲激光测距技术如何提高测距精度、如何增大测距量程，以及现代飞秒脉冲激光频率梳距离测量等*新技术的相关书籍，定会受到相关教学和科研技术人员的喜爱。

文摘

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序言

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远距离探测的精密艺术：光脉冲的时空奥秘 在人类探索未知、丈量世界的漫长旅途中，对距离的精确把握始终是驱动科技进步的核心动力之一。从古老的目测到借助声波的探测，再到如今以光的速度为尺度的精密测量，测距技术的发展不仅深刻地改变了我们认知宇宙的方式，也在军事、航空航天、地质勘探、工程建设、环境监测乃至日常生活的方方面面扮演着不可或缺的角色。而在众多测距技术中，基于脉冲激光的测距方法，以其无与伦比的精度、远距离探测能力以及对非接触式测量的优势，已然成为现代精密测量领域一颗璀璨的明珠。 本文所探讨的，正是围绕着这一革命性技术——现代脉冲激光测距——所展开的详尽阐述。我们并非直接介绍某一本具体的书籍，而是深入剖析这项技术的核心原理、关键组成部分、发展历程、不同应用场景的适配性，以及未来可能的发展趋势，旨在勾勒出一幅全景式的技术图景，让读者能够深刻理解其精妙之处与广阔前景。 一、脉冲激光测距的基本原理：光速的奥秘与时间的丈量 脉冲激光测距的核心，在于利用光在真空或介质中的恒定速度（约每秒30万公里），通过测量激光脉冲从发射到接收目标反射回来的往返时间，来计算出探测器与目标之间的距离。这个过程可以形象地比喻为“秒表测距”，只不过测量的是极短的时间间隔，精度要求极高。 具体而言，整个测距过程通常包含以下几个关键步骤： 1. 激光脉冲的发射： 脉冲激光器发出极短、高能量的激光脉冲。脉冲的宽度越窄，时间测量的分辨率就越高，从而带来更高的测距精度。 2. 光信号的传播： 激光脉冲以光速直线传播，穿过空气或其他介质，最终到达目标物体。 3. 目标物的反射： 当激光脉冲遇到目标物体时，一部分光会被吸收，另一部分则会发生反射。反射回来的光强度和方向取决于目标物的表面特性（如颜色、粗糙度、材料等）。 4. 接收与探测： 探测器（通常是光电探测器，如光电倍增管、雪崩光电二极管等）捕获从目标物反射回来的微弱激光信号。 5. 时间测量： 精密的计时电路（通常是时间间隔测量仪，TDC）精确记录下激光脉冲从发射到接收反射信号之间的时间间隔（即往返时间）。 6. 距离计算： 根据距离 D = (c t) / 2 的公式，其中 c 为光速，t 为往返时间，即可计算出探测器与目标之间的距离。除以2是因为光信号需要往返一次。 值得注意的是，空气的折射率、湿度、温度等因素会对光的传播速度产生微小影响，在追求极高精度的应用中，这些参数的补偿也是必不可少的。 二、脉冲激光测距的关键技术组成 实现精确可靠的脉冲激光测距，需要一系列相互配合、性能卓越的关键技术组件： 脉冲激光器： 这是测距系统的“心脏”。要求激光器能够产生窄脉冲、高功率、高重复频率的激光。常见的类型包括固体激光器（如Nd:YAG、Nd:YVO4）、半导体激光器（如LD泵浦固体激光器）以及光纤激光器等。脉冲宽度是决定测距精度的关键参数，通常在皮秒（ps）到纳秒（ns）级别。 光学系统： 包括发射光学（用于准直和聚焦激光束，扩大发射孔径，减少发散）、接收光学（收集反射光，提高接收灵敏度）和滤波光学（滤除背景光干扰，提高信噪比）。高质量的光学元件是保证光信号传输效率和成像质量的基础。 光电探测器： 负责将接收到的光信号转化为电信号。需要具备高灵敏度、快速响应速度和低噪声的特点。常见的有光电二极管、雪崩光电二极管（APD）、光电倍增管（PMT）等。 高精度计时电路： 这是实现精确测距的“大脑”。要求能够测量极短时间间隔，达到皮秒甚至飞秒级别的时间分辨率。通常采用数字采样示波器、时间间隔测量仪（TDC）等精密电子设备。 信号处理与数据分析： 对接收到的电信号进行放大、滤波、整形，并提取有效的返回信号。高级的信号处理算法可以有效抑制噪声，提高探测成功率，并进行多普勒频移补偿（如用于测量目标的径向速度）。 导航与定位系统（若集成）： 在很多应用中，测距系统会与GPS/GNSS、IMU（惯性测量单元）等导航定位系统集成，以便在测量距离的同时，确定目标物的空间位置信息，从而构建三维空间数据。 三、脉冲激光测距技术的发展脉络与演进 脉冲激光测距技术的萌芽可以追溯到20世纪60年代，随着激光器的发明和发展，科学家们开始探索利用激光进行距离测量。 早期探索与概念验证： 最初的激光测距仪主要应用于月球测距等天文观测领域，其测距精度和实时性相对较低，但为后续发展奠定了基础。 技术成熟与应用拓展： 随着激光器性能的提升和探测技术的进步，脉冲激光测距技术逐渐成熟，并开始应用于军事侦察、航空测量等领域。单脉冲、窄脉冲激光器的出现显著提高了测距精度和范围。 半导体激光器与微型化： 半导体激光器（LD）的出现，使得激光测距仪向小型化、便携化、低成本方向发展，催生了消费级测距仪的诞生。 高重复频率与高功率化： 为了提高测量效率和适应复杂环境，高重复频率的激光器得到广泛应用，能够实现连续测量或快速扫描。同时，高功率激光器则进一步拓展了测距的范围，适用于对远距离目标进行探测。 多普勒测距与三维成像： 结合多普勒效应，可以实现对目标径向速度的测量，这在目标跟踪和避障方面至关重要。近年来，通过扫描或阵列探测，脉冲激光测距技术更是发展出了三维激光扫描（LiDAR）技术，能够快速获取大范围、高密度的三维点云数据。 固态激光器与光纤激光器： 新型固态激光器和光纤激光器的崛起，以其高效率、长寿命、良好的光束质量和更灵活的结构，为新一代脉冲激光测距设备提供了强大的技术支撑。 四、现代脉冲激光测距的多元化应用场景 脉冲激光测距技术以其独特的优势，在各个领域展现出强大的生命力： 军事领域： 战场目标测距、火炮瞄准、弹道修正、侦察与监视、反坦克导弹制导等。精确的距离信息是现代精确打击和战场态势感知的基础。 航空航天： 卫星高度测量、月球/行星表面测距、空间碎片监测、空间交会对接辅助、行星探测器着陆引导等。在远离地球的环境下，激光测距是必不可少的工具。 地理测绘与遥感： 航空摄影测量、地形测绘、地质勘探、灾害监测（如滑坡、洪水）、植被高度测量、水体深度探测等。LiDAR技术在这些领域尤为突出，能够生成高精度的三维地理模型。 自动驾驶与机器人： 车辆自动驾驶的障碍物检测与避障、环境感知、路径规划、机器人导航与定位。LiDAR是实现自动驾驶核心感知功能的关键传感器之一。 工业应用： 建筑施工放样、测量、设备安装校准、港口码头集装箱测量、大型设备的高度和距离监测、自动化生产线上的物品定位等。 环境监测： 大气成分探测（通过差分吸收激光雷达）、森林覆盖测量、冰川厚度监测、河流湖泊水位监测等。 科学研究： 物理学实验中的精密测量、天文学中的星系距离测量、生物学中的细胞尺寸测量等。 消费电子： 建筑测量工具、高尔夫测距仪、狩猎测距仪、VR/AR设备中的空间定位等。 五、未来发展趋势与展望 尽管脉冲激光测距技术已经取得了令人瞩目的成就，但其发展步伐并未停止。未来的技术趋势将聚焦于以下几个方面： 更高精度与更远距离： 通过更窄的脉冲宽度、更先进的计时技术以及更高效的光学设计，进一步提升测距精度。同时，发展高能量、低损耗的激光器和探测器，拓展测距的最大范围。 更快的测量速度与更高的空间分辨率： 提高激光器重复频率，采用更先进的扫描或阵列探测技术，实现更快速、更密集的三维点云采集。 更强的环境适应性： 提高设备在恶劣天气（如雨、雾、雪）、复杂光照条件下的工作性能。研究新型滤波和信号处理算法，抑制环境噪声。 多功能集成化： 将测距功能与光谱分析、温度感应、速度测量等功能集成，实现“一机多用”，提升数据采集的全面性。 固态化与微型化： 进一步 miniaturize 激光器、探测器和电子元件，实现设备的小型化、低功耗化，使其更易于集成到各种平台。 智能化与自主化： 结合人工智能和机器学习技术，实现对测量数据的智能分析、目标识别、异常检测，以及自主路径规划和避障。 新材料与新原理的探索： 探索新型激光材料、量子级联激光器、飞秒激光等，以及基于光子晶体、超表面等技术的创新测距原理。 对人眼安全性的进一步提升： 在保证性能的同时，优先采用对人眼更安全的激光波段（如不可见光）和更低能量密度的技术方案。 结语 现代脉冲激光测距技术，是人类智慧与自然规律巧妙结合的典范。它以光速为基石，以时间的精妙丈量为手段，在不断拓展人类对空间认知的边界。从实验室的精密测量到广阔天地间的广袤探测，这项技术的身影无处不在，深刻地影响着我们改造世界、探索宇宙的进程。理解其原理，掌握其技术，洞察其发展，对于任何关注科技前沿、致力于精准测量和空间感知的人士来说，都具有至关重要的意义。随着技术的不断演进，我们有理由相信，脉冲激光测距将继续在未来科技革命中扮演更加重要的角色，解锁更多未知的可能性。

评分☆☆☆☆☆

从我个人的角度来看，《现代脉冲激光测距技术》这本书给我带来的是一种沉静而深邃的学习体验。我是一名在光学仪器行业工作多年的工程师，虽然我的主要工作方向并非直接聚焦于激光测距，但光学原理、精密加工以及数据采集与处理是我工作中不可或缺的部分。我经常会接触到与测距相关的产品和技术，因此，对脉冲激光测距技术的发展趋势一直保持着高度的关注。这本书的出版，对我来说，就像是在我的专业知识体系中，又增加了一块重要的拼图。我特别期待书中在“激光源的调制与斩波”、“光电探测器的选择与优化”、“数据采集与数字信号处理”等章节的深度阐述。我知道，一个高性能的脉冲激光测距系统，往往是多个关键技术协同工作的结晶。例如，激光器的脉冲宽度、重复频率、功率等都会直接影响测距的精度和范围；而探测器的响应速度、灵敏度以及噪声水平，则是决定能否有效捕捉微弱回波的关键。我尤其对书中可能提及的“门控技术”、“相关器技术”等在信号增强和干扰抑制方面的应用感兴趣，这方面的技术突破往往能带来测距性能的质的飞跃。我也相信，书中会涉及一些关于实际应用场景下的系统设计考量，比如如何在户外强光环境下工作，或者如何在运动平台（如无人机）上实现稳定测距等，这些都将是我非常关注的实际工程问题。

评分☆☆☆☆☆

对于一本名为《现代脉冲激光测距技术》的书籍，我作为一名对科技发展脉络有着浓厚兴趣的媒体从业者，其吸引力在于它所代表的“前沿”和“应用”的结合。我通常不会深入到技术细节的公式推导，但我对一项技术如何从实验室走向市场，如何改变人们的生活和工作方式有着天然的敏感度。这本书，我认为它不仅仅是一本技术手册，更是一扇了解未来测量世界的窗口。我预设书中会从脉冲激光器的工作原理入手，详细解释如何产生精准的激光脉冲，以及这些脉冲如何与目标相互作用并返回。让我特别好奇的是，书中在“测距算法”和“误差分析”部分，会如何具体地阐述提升测量精度的方法。例如，是否存在一些智能化的算法，能够自动识别并补偿环境因素（如大气湍流、散射）对测量结果的影响？另外，从媒体的角度，我非常关注这项技术在不同行业的应用案例，例如它如何赋能智慧城市建设，让交通流量监测更精准；或者在考古学中，如何实现对古迹的无损三维建模；再或者在医疗领域，是否存在一些微创手术中使用的激光测距技术。我期望这本书能够通过生动具体的案例，展示脉冲激光测距技术的强大实力和广阔前景，并为我撰写相关科技报道提供坚实的信息基础和专业的视角。

评分☆☆☆☆☆

我近期有幸拜读了《现代脉冲激光测距技术》一书，虽然我并非直接从事激光测距领域的专业技术人员，但我长期以来对精密仪器和光学技术的演进抱有浓厚的兴趣。这本书的出现，恰好满足了我对这一前沿技术深入了解的渴望。我并非从零开始，对基础的光学原理和电子技术有一定的认知，因此在阅读这本书时，我能够更深入地理解其中涉及到的复杂概念。例如，书中在介绍激光器的类型时，不仅列举了常见的固体激光器、半导体激光器，还可能探讨了更加先进的超短脉冲激光器，这让我对不同类型激光器在测距性能上的差异有了更清晰的认识。此外，书中对信号处理部分的阐述，让我联想到我在其他领域接触到的数据分析和算法优化技术，我期待这本书能提供激光测距领域特有的信号处理策略，比如如何有效滤除噪声、如何实现高精度的时间测量等。这本书的另一个吸引我的地方在于它对实际应用案例的可能覆盖。虽然我目前的工作与此不直接相关，但我相信，了解这些技术如何在现实世界中落地，例如在航空航天、军事国防、或者地下管线探测等领域发挥作用，能够极大地拓展我的视野，激发新的思考。我尤其好奇书中是否会提及一些最新的、尚未广泛公开的技术趋势，比如与人工智能结合的测距技术，或者在极端环境下（如水下、高温高压等）的测距解决方案。

评分☆☆☆☆☆

最近闲暇之余，我偶然间接触到了一本《现代脉冲激光测距技术》，这本书给我的整体印象是相当的厚重和严谨。我本身是一名对物理学及其应用有着浓厚兴趣的业余爱好者，虽然没有受过专门的光学工程训练，但我具备一定的数学和物理基础，能够理解一些较为抽象的概念。我对脉冲激光测距这个概念本身就充满了好奇，觉得它听起来就充满了科技感和精确性。翻开书本，首先映入眼帘的是那些密密麻麻的公式和精细的图示，这立刻就表明了它是一本非常硬核的技术书籍。我并没有指望这本书能像通俗读物一样，用简单的语言讲述复杂的原理，相反，我欣赏这种直击本质的风格。我特别关注了书中关于“时间飞行”（Time-of-Flight）原理的讲解，并期待看到它在不同场景下的具体实现方式。同时，书中对“散斑”、“多路径效应”等可能影响测距精度的因素的讨论，以及作者提出的解决这些问题的技术手段，也让我感到非常有启发。我一直认为，任何先进技术的背后，都离不开对基础科学的深刻理解和对工程细节的精益求精。这本书的标题“现代脉冲激光测距技术”，也预示着它可能涵盖了近些年来在该领域出现的最新研究成果和技术突破，例如更小巧、更高性能的测距模块，或者在复杂环境下的可靠性提升等。

评分☆☆☆☆☆

我最近入手了一本名为《现代脉冲激光测距技术》的图书，虽然我还没有深入研读，但仅凭它的封面设计和前言，就足以让我充满期待。这本书的装帧非常专业，采用了硬质封皮，纸张的质感也相当不错，散发着一种沉甸甸的学术气息。初步翻阅，可以看到其中包含大量的公式、图表以及原理阐释，这让我意识到它并非一本通俗易懂的科普读物，而更像是一本面向专业人士或有一定基础的读者而精心编撰的参考手册。我特别关注了目录部分，其中涉及到的诸如“脉冲激光器原理”、“信号处理算法”、“误差分析与补偿”等章节，都显示出作者在技术深度上的考量。我目前正在攻读一个与精密测量相关的专业，深知精确测量对于科学研究和工业应用的重要性，而激光测距作为一种前沿的测量手段，其技术革新直接影响着许多领域的进步，比如无人驾驶、机器人导航、三维扫描以及地质勘探等等。因此，我非常希望通过这本书，能够系统地梳理脉冲激光测距的各个关键环节，理解其背后的物理原理和工程实现，从而为我日后的学习和研究打下坚实的基础。我对书中可能涉及到的最新技术进展，例如新型激光光源、更高效的探测器以及智能化的数据处理方法，抱有极大的兴趣，相信这本书能够为我提供宝贵的理论支持和实践指导。