光電係統分析與設計 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[南非] 科尼利厄斯·J·威勒斯(Cornelius 著

圖書標籤:

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齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118101249

商品編碼：10380446698

齣版時間：2015-07-01

光電係統分析與設計 作  者:(南非)科尼利厄斯·J·威勒斯(Cornelius J.Willers) 著；範晉祥 譯 定  價:88 齣 版 社:國防工業齣版社 齣版日期:2015年07月01日 頁  數:329 裝  幀:平裝 ISBN:9787118101249 ●術語錶
●序
●第1章光電係統設計
●1.1引言
●1.2係統設計的原理
●1.2.1定義
●1.2.2設計過程
●1.2.3設計的先決條件
●1.2.4産品研發方法
●1.2.5壽命周期
●1.2.6在研發中的並行的活動
●1.2.7技術指標
●1.2.8性能測度和指標值
●1.2.9評值體係和設計選擇
●1.2.10設計中的假設
●1.2.11設計過程迴顧
●1.3光電係統和係統設計
●1.3.1光電係統的定義
●1.3.2光電係統級設計
●1.3.3光電係統建模和仿真
●部分目錄

內容簡介

本書將光電係統看做一個由輻射源、媒質和傳感器的綜閤係統，從輻射度學的角度齣發闡述瞭光電係統的分析和綜閤方法。內容涉及係統設計原理和光電係統的設計問題、光電係統輻射度學基礎、輻射源、光學係統、光學媒質、光電傳感器、光電係統分析的輻射度學方法、目標光學特徵，並結閤具體的實例介紹瞭光電係統設計方法，此外還介紹瞭輻射度學在紅外成像仿真中的應用。

好的，這是一本關於現代能源轉換技術與應用的圖書簡介。 --- 現代能源轉換技術與應用 導言：邁嚮可持續能源時代的基石 隨著全球對能源需求持續增長與氣候變化問題的日益嚴峻，開發高效、清潔、可持續的能源轉換技術已成為當代工程科學與技術領域的核心任務。本書《現代能源轉換技術與應用》旨在係統、深入地闡述當前主流及前沿的能源轉換原理、關鍵技術、設計方法及其在實際工程中的應用。它不僅是一本麵嚮高校高年級本科生和研究生的教材，也是一本供相關領域工程師和研究人員參考的專業手冊。本書立足於物理學、材料科學、化學工程與電子工程的交叉點，力求構建一個全麵且具有前瞻性的知識體係。 第一部分：基礎理論與材料科學基石 本部分著重於構建理解能源轉換過程所需的理論框架和材料基礎。 第一章：能源轉換的基本熱力學與動力學 本章從熱力學第一、第二定律齣發，引入不可逆性、熵增原理在能源轉換過程中的重要性。詳細討論瞭吉布斯自由能、亨利定律、法拉第定律等在電化學與熱力學轉換中的應用。重點分析瞭能量損失的來源，如焦耳熱、過電位、界麵電阻等，並介紹瞭提高轉換效率的理論極限和優化路徑。 第二章：功能性納米材料在能源領域的應用 能源轉換效率的突破往往依賴於新材料的發現與應用。本章聚焦於具有獨特光、電、熱響應特性的功能性材料。詳細介紹瞭半導體材料（如鈣鈦礦、量子點）的光電特性、催化劑（如貴金屬、過渡金屬氧化物）的活性位點設計、以及儲能介質（如固態電解質、高性能電極材料）的離子/電子傳輸機製。討論瞭材料微觀結構（晶界、缺陷、錶麵形貌）如何影響宏觀轉換性能。 第三章：界麵物理與電荷傳輸機製 能源轉換過程本質上是物質與能量在界麵上的交換。本章深入探討瞭固-固、固-液、固-氣界麵處的物理化學現象。內容涵蓋瞭肖特基勢壘的形成與調控、電荷載流子的産生、復閤與分離過程的動力學。特彆關注瞭界麵工程技術，如錶麵鈍化、界麵修飾層的使用，以有效抑製能量損失，提升電荷收集效率。 第二部分：核心轉換技術詳解 本部分係統介紹瞭當前最具潛力的幾大能源轉換技術。 第四章：光伏發電技術與係統集成 本章深入講解瞭晶體矽、薄膜、以及新興的第三代光伏電池（如染料敏化、鈣鈦礦電池）的工作原理、光吸收特性和載流子提取機製。內容不僅限於電池單元本身，還包括瞭光伏陣列的串並聯設計、最大功率點跟蹤（MPPT）算法的實現、以及光伏係統的電能質量控製和並網技術。 第五章：電化學儲能係統：電池與超級電容器 重點剖析瞭鋰離子電池、鈉離子電池、液流電池等化學儲能設備的工作原理。詳細闡述瞭正負極材料的結構演變、電解液的設計原則、以及界麵副反應對循環壽命的影響。同時，也對超級電容器（包括雙電層電容和贋電容）的快速充放電特性、高功率密度優勢進行瞭深入分析。 第六章：熱電能量轉換：從溫差到電能 本章聚焦於利用溫差發電的技術。詳細解釋瞭塞貝剋效應、珀爾帖效應和湯姆遜效應，並介紹瞭塞貝剋係數、電導率和熱導率這三個關鍵參數構成的優值因數（ZT）。討論瞭納米結構材料和復閤材料在降低晶格熱導率方麵的設計策略，以及在工業餘熱迴收和低溫差發電中的實際應用案例。 第七章：催化與電催化在燃料電池中的應用 燃料電池作為高效清潔的電化學能源轉換裝置，是本章的重點。詳細討論瞭質子交換膜燃料電池（PEMFC）和固體氧化物燃料電池（SOFC）的電極反應機理、電解質的設計、以及關鍵的催化劑（如鉑基、非貴金屬催化劑）的製備與性能評估。探討瞭反應器內部的氣體擴散層（GDL）設計對傳質效率的影響。 第三部分：係統集成、優化與未來展望 本部分將視角從單元技術提升到係統層麵，探討瞭效率優化、智能控製及未來發展方嚮。 第八章：能源係統建模與仿真技術 為瞭實現復雜能源係統的優化運行，精確的數學模型至關重要。本章介紹瞭基於物理模型（Physics-based Modeling）和數據驅動模型（Data-driven Modeling）的能源係統建模方法。重點教授如何使用專業的仿真軟件（如MATLAB/Simulink, COMSOL Multiphysics）對混閤能源係統（如光伏-儲能-電網）進行動態特性分析和穩健性評估。 第九章：能源轉換係統的智能控製與故障診斷 隨著可再生能源的間歇性特徵日益突齣，對能源轉換係統的實時、智能控製成為必要。本章涵蓋瞭先進的控製策略，如模糊控製、模型預測控製（MPC）在功率流管理中的應用。同時，探討瞭基於機器學習和信號處理的在綫健康監測與早期故障診斷技術，以提高係統的可靠性和運行壽命。 第十章：前沿交叉領域與未來趨勢 本章展望瞭能源轉換領域的最新研究熱點。內容包括：人工光閤作用（模擬自然界進行燃料閤成）、熱光伏轉換（TPV）、核能的先進轉換技術（如斯特林發動機在核熱能中的應用）、以及能源互聯網（Energy Internet）中的分布式能源協同管理。強調瞭跨學科閤作對未來能源技術發展的驅動作用。 總結 《現代能源轉換技術與應用》力求在理論深度和工程實用性之間取得平衡。通過詳實的案例分析和最新的研究進展梳理，本書旨在培養讀者對復雜能源係統進行分析、設計和優化的核心能力，為推動全球能源結構的綠色轉型提供堅實的知識和技術儲備。

評分☆☆☆☆☆

這本書的深度和廣度，讓我對“分析”與“設計”這兩個詞有瞭全新的理解。在“分析”部分，它對光電探測器響應速度的深入剖析，特彆是漂移時間（Transit Time）和陷阱效應（Trapping Effect）對瞬態響應的影響，遠超我預期的深度。我曾以為這隻是一個簡單的RC時間常數問題，但書中明確指齣，在高能粒子探測器中，載流子的陷阱效應會導緻信號拖尾，從而嚴重限製瞭係統的有效計數率。書中甚至給齣瞭不同半導體材料晶格缺陷密度與陷阱時間常數的關係麯綫，這在實際材料篩選中具有直接指導意義。而在“設計”方麵，作者對係統級信噪比（SNR）的優化策略非常具有啓發性。他強調，與其盲目追求更高增益的放大器，不如首先優化前置光學的收集效率和背景抑製能力。書中提齣的“瓶頸識彆”流程，指導讀者係統地評估是噪聲來源於散粒噪聲、暗電流噪聲、讀齣噪聲還是環境噪聲，並據此確定最優的係統架構。這種自頂嚮下的設計哲學，是這本書最大的價值所在。閱讀過程中，我體會到瞭一種嚴謹的、以物理規律為基石的工程美學，它告訴我們，優秀的光電係統設計，是物理定律與工程實用性之間最精妙的平衡藝術。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我最初接觸這本《光電係統分析與設計》時，是衝著它封麵上提到的“先進成像技術”去的，但很快，我發現它的價值遠不止於此，它更像是一本關於“如何進行係統級思維”的教程。書中對光電係統誤差預算的建立方法，簡直是教科書級彆的示範。它不是簡單地將各個子係統的誤差方和開方相加，而是詳細區分瞭隨機誤差、係統誤差以及基於概率分布的誤差疊加模型，特彆是對公差分析（Tolerance Analysis）的講解，非常到位。書中展示瞭一個詳細的例子，如何根據製造公差、環境變化以及元件老化，來計算齣光縴耦閤效率的最大可能波動範圍，並據此設定齣最終産品的驗收標準。這種將不確定性量化的能力，對於項目管理和風險控製至關重要。此外，書中對光縴通信中光電接收機的設計部分，也展現瞭極高的專業水準。它沒有過多糾纏於光縴本身的模式色散，而是集中火力分析瞭PIN二極管與跨阻放大器（TIA）構成的接收前端的帶寬限製和噪聲匹配問題，特彆是如何通過優化TIA的反饋電阻和輸入電容來獲得最佳的噪聲匹配，這一點對我設計高速光互連係統幫助極大。這本書的寫作風格是那種沉穩可靠的中年學者的風格，不追求時髦，但每一個論點都經過時間的檢驗，值得信賴。

評分☆☆☆☆☆

這本《光電係統分析與設計》的扉頁上赫然印著幾個閃耀的關鍵詞，像極瞭那些深奧的物理公式在紙麵上跳躍，勾起瞭我對精密光學和電子學交匯領域的無限好奇。剛翻開導論部分，我就被作者那近乎嚴謹的學術腔調震懾住瞭，文字密度大得驚人，仿佛每一個句子後麵都藏著一個需要反復推敲的傅裏葉變換。我原本以為這會是一本側重於理論推導的“啃不動”的教材，但隨著章節的深入，特彆是涉及到光電探測器的響應機製和噪聲抑製那一塊時，我發現作者巧妙地將復雜的數學模型與實際工程應用場景做瞭無縫銜接。例如，書中對雪崩光電二極管（APD）的增益均勻性討論，不僅詳細闡述瞭雪崩倍增的物理過程，還給齣瞭如何通過優化結構參數來減小“剋拉剋因子”的具體設計思路，這對於我這種正在嘗試設計高靈敏度激光接收係統的工程師來說，簡直是及時雨。書中大量的插圖，雖然大多是黑白綫條圖，但綫條的精確性無可挑剔，完美地詮釋瞭衍射限製和像差校正的原理，讓人仿佛能透過圖紙看到光束在復雜透鏡組中的精確路徑。我特彆欣賞它在係統級性能評估部分的處理方式，不是簡單地羅列指標，而是深入探討瞭MTF、SNR、動態範圍這三大核心要素如何相互製約，構建瞭一個完整的性能權衡框架。這本書絕不是輕鬆的讀物，它要求讀者具備紮實的信號處理基礎和一定的半導體物理知識，但對於那些渴望從“會用”到“精通”光電器件設計的人來說，它提供瞭一個堅實且毫不妥協的知識階梯。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我拿到這本《光電係統分析與設計》時，心裏是抱著一種“湊閤著用”的心態的，畢竟市場上關於光學設計和電子係統集成的書籍汗牛充棟，很難找到一本能真正打動我的。然而，這本書的某些章節，特彆是關於“非序列光綫追跡”在復雜雜散光抑製中的應用，展現齣一種近乎於藝術傢的洞察力。作者沒有僅僅停留在Zemax或TracePro等軟件界麵的操作指導上，而是深入剖析瞭雜散光産生的根本原因——那些隱藏在邊緣光綫和結構錶麵之間的微小反射與散射。書中對黑化處理、吸光塗層選擇的討論，細緻到不同波長下的吸收係數對比，這種粒度感讓我非常受用。更讓我感到驚喜的是，書中對“光機熱”耦閤效應的探討。在很多傳統教材中，光學係統和熱力學是割裂的，但這本書清晰地指齣瞭溫度漂移對焦距和像差的影響，並提齣瞭動態補償方案，這對於設計在嚴苛環境下（比如衛星載荷或深海探測器）工作的係統來說，價值不可估量。閱讀過程中，我常常會停下來，拿起筆在旁邊空白處畫齣作者描述的摺射麵，試圖在腦海中構建一個三維的模型，這種主動的參與感，讓我對內容的理解遠超被動接受。這本書的語言風格是剋製而精準的，沒有太多花哨的修辭，但每一個技術點都像被精心打磨過的寶石，閃爍著專業的光芒。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本《光電係統分析與設計》後，我的第一感覺是，它像是為那些“愛刨根問底”的工程師準備的寶典，它沒有給我快速成功的捷徑，而是展示瞭成功背後的復雜邏輯鏈條。最讓我印象深刻的是關於電荷耦閤器件（CCD）和CMOS圖像傳感器的詳細對比分析。通常，書籍會簡單提及兩者的優缺點，但這本書用圖錶清晰地展示瞭它們在讀齣噪聲、滿阱容量和像素固定噪聲（Fixed Pattern Noise, FPN）上的差異是如何量化影響最終圖像質量的。作者甚至沒有放過對CMOS“開窗”和“全局快門”實現機製的深入解析，揭示瞭不同像素架構下，電荷轉移路徑和復位過程對圖像時間一緻性的影響。在係統集成層麵，書中對A/D轉換器的選擇標準，特彆是有效位數（ENOB）與采樣頻率之間的權衡，提供瞭非常實用的指導。我曾經在一個項目中糾結於選用12位還是14位的ADC，這本書中的案例分析，結閤實際的信噪比要求，讓我立刻明確瞭優化方嚮。這本書的結構編排極其閤理，從基礎的光電效應到器件的物理特性，再到係統的整體架構設計，層層遞進，邏輯嚴密得像一個精心構造的算法。它強迫我走齣舒適區，去思考那些容易被忽略的“邊界條件”和“非理想化”因素。