現代脈衝激光測距技術 9787121303449 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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周冰 著

圖書標籤:

• 激光測距
• 脈衝激光
• 測距技術
• 現代光學
• 精密測量
• 傳感器技術
• 光電工程
• 儀器儀錶
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齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121303449

商品編碼：29627457933

包裝：平裝

齣版時間：2016-12-01

基本信息

書名:現代脈衝激光測距技術

定價：78.00元

售價：56.9元,便宜21.1元,摺扣72

作者:周冰

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2016-12-01

ISBN：9787121303449

字數：

頁碼：300

版次：01

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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全書共分5章。章：緒論，介紹激光測距技術的主要類型及各自特點。第2章：經典脈衝激光測距原理及組成，介紹脈衝激光測距技術的基本原理、激光發射機、激光接收機、 應用和發展概況。第3章：高精度脈衝激光測距技術，介紹脈衝式激光測距係統的測距誤差、激光光源的脈寬控製、脈衝到達時刻鑒彆、精密時間間隔測量。第4章：超遠程脈衝激光測距技術，介紹超遠程脈衝激光測距基本理論、單光子探測技術、微弱迴波信號檢測技術、基於事件計時器的時間間隔測量。第5章：飛秒脈衝激光頻率梳距離測量，介紹飛秒光頻梳測距技術發展概況、飛秒光頻梳及其産生、 光頻梳距離測量技術基礎、飛秒光頻梳測距方法、光梳多波長乾涉測距的波長選擇和相位信息提取方法。

目錄

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作者介紹

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周冰，長期從事激光測距技術的教學和科研工作，對於脈衝激光測距技術的現狀、技術前沿、發展方嚮有著深刻的理解。在多年工作實踐中，認為撰寫一本係統介紹脈衝激光測距技術如何提高測距精度、如何增大測距量程，以及現代飛秒脈衝激光頻率梳距離測量等*新技術的相關書籍，定會受到相關教學和科研技術人員的喜愛。

文摘

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序言

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遠距離探測的精密藝術：光脈衝的時空奧秘 在人類探索未知、丈量世界的漫長旅途中，對距離的精確把握始終是驅動科技進步的核心動力之一。從古老的目測到藉助聲波的探測，再到如今以光的速度為尺度的精密測量，測距技術的發展不僅深刻地改變瞭我們認知宇宙的方式，也在軍事、航空航天、地質勘探、工程建設、環境監測乃至日常生活的方方麵麵扮演著不可或缺的角色。而在眾多測距技術中，基於脈衝激光的測距方法，以其無與倫比的精度、遠距離探測能力以及對非接觸式測量的優勢，已然成為現代精密測量領域一顆璀璨的明珠。 本文所探討的，正是圍繞著這一革命性技術——現代脈衝激光測距——所展開的詳盡闡述。我們並非直接介紹某一本具體的書籍，而是深入剖析這項技術的核心原理、關鍵組成部分、發展曆程、不同應用場景的適配性，以及未來可能的發展趨勢，旨在勾勒齣一幅全景式的技術圖景，讓讀者能夠深刻理解其精妙之處與廣闊前景。 一、脈衝激光測距的基本原理：光速的奧秘與時間的丈量 脈衝激光測距的核心，在於利用光在真空或介質中的恒定速度（約每秒30萬公裏），通過測量激光脈衝從發射到接收目標反射迴來的往返時間，來計算齣探測器與目標之間的距離。這個過程可以形象地比喻為“秒錶測距”，隻不過測量的是極短的時間間隔，精度要求極高。 具體而言，整個測距過程通常包含以下幾個關鍵步驟： 1. 激光脈衝的發射： 脈衝激光器發齣極短、高能量的激光脈衝。脈衝的寬度越窄，時間測量的分辨率就越高，從而帶來更高的測距精度。 2. 光信號的傳播： 激光脈衝以光速直綫傳播，穿過空氣或其他介質，最終到達目標物體。 3. 目標物的反射： 當激光脈衝遇到目標物體時，一部分光會被吸收，另一部分則會發生反射。反射迴來的光強度和方嚮取決於目標物的錶麵特性（如顔色、粗糙度、材料等）。 4. 接收與探測： 探測器（通常是光電探測器，如光電倍增管、雪崩光電二極管等）捕獲從目標物反射迴來的微弱激光信號。 5. 時間測量： 精密的計時電路（通常是時間間隔測量儀，TDC）精確記錄下激光脈衝從發射到接收反射信號之間的時間間隔（即往返時間）。 6. 距離計算： 根據距離 D = (c t) / 2 的公式，其中 c 為光速，t 為往返時間，即可計算齣探測器與目標之間的距離。除以2是因為光信號需要往返一次。 值得注意的是，空氣的摺射率、濕度、溫度等因素會對光的傳播速度産生微小影響，在追求極高精度的應用中，這些參數的補償也是必不可少的。 二、脈衝激光測距的關鍵技術組成 實現精確可靠的脈衝激光測距，需要一係列相互配閤、性能卓越的關鍵技術組件： 脈衝激光器： 這是測距係統的“心髒”。要求激光器能夠産生窄脈衝、高功率、高重復頻率的激光。常見的類型包括固體激光器（如Nd:YAG、Nd:YVO4）、半導體激光器（如LD泵浦固體激光器）以及光縴激光器等。脈衝寬度是決定測距精度的關鍵參數，通常在皮秒（ps）到納秒（ns）級彆。 光學係統： 包括發射光學（用於準直和聚焦激光束，擴大發射孔徑，減少發散）、接收光學（收集反射光，提高接收靈敏度）和濾波光學（濾除背景光乾擾，提高信噪比）。高質量的光學元件是保證光信號傳輸效率和成像質量的基礎。 光電探測器： 負責將接收到的光信號轉化為電信號。需要具備高靈敏度、快速響應速度和低噪聲的特點。常見的有光電二極管、雪崩光電二極管（APD）、光電倍增管（PMT）等。 高精度計時電路： 這是實現精確測距的“大腦”。要求能夠測量極短時間間隔，達到皮秒甚至飛秒級彆的時間分辨率。通常采用數字采樣示波器、時間間隔測量儀（TDC）等精密電子設備。 信號處理與數據分析： 對接收到的電信號進行放大、濾波、整形，並提取有效的返迴信號。高級的信號處理算法可以有效抑製噪聲，提高探測成功率，並進行多普勒頻移補償（如用於測量目標的徑嚮速度）。 導航與定位係統（若集成）： 在很多應用中，測距係統會與GPS/GNSS、IMU（慣性測量單元）等導航定位係統集成，以便在測量距離的同時，確定目標物的空間位置信息，從而構建三維空間數據。 三、脈衝激光測距技術的發展脈絡與演進 脈衝激光測距技術的萌芽可以追溯到20世紀60年代，隨著激光器的發明和發展，科學傢們開始探索利用激光進行距離測量。 早期探索與概念驗證： 最初的激光測距儀主要應用於月球測距等天文觀測領域，其測距精度和實時性相對較低，但為後續發展奠定瞭基礎。 技術成熟與應用拓展： 隨著激光器性能的提升和探測技術的進步，脈衝激光測距技術逐漸成熟，並開始應用於軍事偵察、航空測量等領域。單脈衝、窄脈衝激光器的齣現顯著提高瞭測距精度和範圍。 半導體激光器與微型化： 半導體激光器（LD）的齣現，使得激光測距儀嚮小型化、便攜化、低成本方嚮發展，催生瞭消費級測距儀的誕生。 高重復頻率與高功率化： 為瞭提高測量效率和適應復雜環境，高重復頻率的激光器得到廣泛應用，能夠實現連續測量或快速掃描。同時，高功率激光器則進一步拓展瞭測距的範圍，適用於對遠距離目標進行探測。 多普勒測距與三維成像： 結閤多普勒效應，可以實現對目標徑嚮速度的測量，這在目標跟蹤和避障方麵至關重要。近年來，通過掃描或陣列探測，脈衝激光測距技術更是發展齣瞭三維激光掃描（LiDAR）技術，能夠快速獲取大範圍、高密度的三維點雲數據。 固態激光器與光縴激光器： 新型固態激光器和光縴激光器的崛起，以其高效率、長壽命、良好的光束質量和更靈活的結構，為新一代脈衝激光測距設備提供瞭強大的技術支撐。 四、現代脈衝激光測距的多元化應用場景 脈衝激光測距技術以其獨特的優勢，在各個領域展現齣強大的生命力： 軍事領域： 戰場目標測距、火炮瞄準、彈道修正、偵察與監視、反坦剋導彈製導等。精確的距離信息是現代精確打擊和戰場態勢感知的基礎。 航空航天： 衛星高度測量、月球/行星錶麵測距、空間碎片監測、空間交會對接輔助、行星探測器著陸引導等。在遠離地球的環境下，激光測距是必不可少的工具。 地理測繪與遙感： 航空攝影測量、地形測繪、地質勘探、災害監測（如滑坡、洪水）、植被高度測量、水體深度探測等。LiDAR技術在這些領域尤為突齣，能夠生成高精度的三維地理模型。 自動駕駛與機器人： 車輛自動駕駛的障礙物檢測與避障、環境感知、路徑規劃、機器人導航與定位。LiDAR是實現自動駕駛核心感知功能的關鍵傳感器之一。 工業應用： 建築施工放樣、測量、設備安裝校準、港口碼頭集裝箱測量、大型設備的高度和距離監測、自動化生産綫上的物品定位等。 環境監測： 大氣成分探測（通過差分吸收激光雷達）、森林覆蓋測量、冰川厚度監測、河流湖泊水位監測等。 科學研究： 物理學實驗中的精密測量、天文學中的星係距離測量、生物學中的細胞尺寸測量等。 消費電子： 建築測量工具、高爾夫測距儀、狩獵測距儀、VR/AR設備中的空間定位等。 五、未來發展趨勢與展望 盡管脈衝激光測距技術已經取得瞭令人矚目的成就，但其發展步伐並未停止。未來的技術趨勢將聚焦於以下幾個方麵： 更高精度與更遠距離： 通過更窄的脈衝寬度、更先進的計時技術以及更高效的光學設計，進一步提升測距精度。同時，發展高能量、低損耗的激光器和探測器，拓展測距的最大範圍。 更快的測量速度與更高的空間分辨率： 提高激光器重復頻率，采用更先進的掃描或陣列探測技術，實現更快速、更密集的三維點雲采集。 更強的環境適應性： 提高設備在惡劣天氣（如雨、霧、雪）、復雜光照條件下的工作性能。研究新型濾波和信號處理算法，抑製環境噪聲。 多功能集成化： 將測距功能與光譜分析、溫度感應、速度測量等功能集成，實現“一機多用”，提升數據采集的全麵性。 固態化與微型化： 進一步 miniaturize 激光器、探測器和電子元件，實現設備的小型化、低功耗化，使其更易於集成到各種平颱。 智能化與自主化： 結閤人工智能和機器學習技術，實現對測量數據的智能分析、目標識彆、異常檢測，以及自主路徑規劃和避障。 新材料與新原理的探索： 探索新型激光材料、量子級聯激光器、飛秒激光等，以及基於光子晶體、超錶麵等技術的創新測距原理。 對人眼安全性的進一步提升： 在保證性能的同時，優先采用對人眼更安全的激光波段（如不可見光）和更低能量密度的技術方案。 結語 現代脈衝激光測距技術，是人類智慧與自然規律巧妙結閤的典範。它以光速為基石，以時間的精妙丈量為手段，在不斷拓展人類對空間認知的邊界。從實驗室的精密測量到廣闊天地間的廣袤探測，這項技術的身影無處不在，深刻地影響著我們改造世界、探索宇宙的進程。理解其原理，掌握其技術，洞察其發展，對於任何關注科技前沿、緻力於精準測量和空間感知的人士來說，都具有至關重要的意義。隨著技術的不斷演進，我們有理由相信，脈衝激光測距將繼續在未來科技革命中扮演更加重要的角色，解鎖更多未知的可能性。

評分☆☆☆☆☆

我最近入手瞭一本名為《現代脈衝激光測距技術》的圖書，雖然我還沒有深入研讀，但僅憑它的封麵設計和前言，就足以讓我充滿期待。這本書的裝幀非常專業，采用瞭硬質封皮，紙張的質感也相當不錯，散發著一種沉甸甸的學術氣息。初步翻閱，可以看到其中包含大量的公式、圖錶以及原理闡釋，這讓我意識到它並非一本通俗易懂的科普讀物，而更像是一本麵嚮專業人士或有一定基礎的讀者而精心編撰的參考手冊。我特彆關注瞭目錄部分，其中涉及到的諸如“脈衝激光器原理”、“信號處理算法”、“誤差分析與補償”等章節，都顯示齣作者在技術深度上的考量。我目前正在攻讀一個與精密測量相關的專業，深知精確測量對於科學研究和工業應用的重要性，而激光測距作為一種前沿的測量手段，其技術革新直接影響著許多領域的進步，比如無人駕駛、機器人導航、三維掃描以及地質勘探等等。因此，我非常希望通過這本書，能夠係統地梳理脈衝激光測距的各個關鍵環節，理解其背後的物理原理和工程實現，從而為我日後的學習和研究打下堅實的基礎。我對書中可能涉及到的最新技術進展，例如新型激光光源、更高效的探測器以及智能化的數據處理方法，抱有極大的興趣，相信這本書能夠為我提供寶貴的理論支持和實踐指導。

評分☆☆☆☆☆

從我個人的角度來看，《現代脈衝激光測距技術》這本書給我帶來的是一種沉靜而深邃的學習體驗。我是一名在光學儀器行業工作多年的工程師，雖然我的主要工作方嚮並非直接聚焦於激光測距，但光學原理、精密加工以及數據采集與處理是我工作中不可或缺的部分。我經常會接觸到與測距相關的産品和技術，因此，對脈衝激光測距技術的發展趨勢一直保持著高度的關注。這本書的齣版，對我來說，就像是在我的專業知識體係中，又增加瞭一塊重要的拼圖。我特彆期待書中在“激光源的調製與斬波”、“光電探測器的選擇與優化”、“數據采集與數字信號處理”等章節的深度闡述。我知道，一個高性能的脈衝激光測距係統，往往是多個關鍵技術協同工作的結晶。例如，激光器的脈衝寬度、重復頻率、功率等都會直接影響測距的精度和範圍；而探測器的響應速度、靈敏度以及噪聲水平，則是決定能否有效捕捉微弱迴波的關鍵。我尤其對書中可能提及的“門控技術”、“相關器技術”等在信號增強和乾擾抑製方麵的應用感興趣，這方麵的技術突破往往能帶來測距性能的質的飛躍。我也相信，書中會涉及一些關於實際應用場景下的係統設計考量，比如如何在戶外強光環境下工作，或者如何在運動平颱（如無人機）上實現穩定測距等，這些都將是我非常關注的實際工程問題。

評分☆☆☆☆☆

最近閑暇之餘，我偶然間接觸到瞭一本《現代脈衝激光測距技術》，這本書給我的整體印象是相當的厚重和嚴謹。我本身是一名對物理學及其應用有著濃厚興趣的業餘愛好者，雖然沒有受過專門的光學工程訓練，但我具備一定的數學和物理基礎，能夠理解一些較為抽象的概念。我對脈衝激光測距這個概念本身就充滿瞭好奇，覺得它聽起來就充滿瞭科技感和精確性。翻開書本，首先映入眼簾的是那些密密麻麻的公式和精細的圖示，這立刻就錶明瞭它是一本非常硬核的技術書籍。我並沒有指望這本書能像通俗讀物一樣，用簡單的語言講述復雜的原理，相反，我欣賞這種直擊本質的風格。我特彆關注瞭書中關於“時間飛行”（Time-of-Flight）原理的講解，並期待看到它在不同場景下的具體實現方式。同時，書中對“散斑”、“多路徑效應”等可能影響測距精度的因素的討論，以及作者提齣的解決這些問題的技術手段，也讓我感到非常有啓發。我一直認為，任何先進技術的背後，都離不開對基礎科學的深刻理解和對工程細節的精益求精。這本書的標題“現代脈衝激光測距技術”，也預示著它可能涵蓋瞭近些年來在該領域齣現的最新研究成果和技術突破，例如更小巧、更高性能的測距模塊，或者在復雜環境下的可靠性提升等。

評分☆☆☆☆☆

對於一本名為《現代脈衝激光測距技術》的書籍，我作為一名對科技發展脈絡有著濃厚興趣的媒體從業者，其吸引力在於它所代錶的“前沿”和“應用”的結閤。我通常不會深入到技術細節的公式推導，但我對一項技術如何從實驗室走嚮市場，如何改變人們的生活和工作方式有著天然的敏感度。這本書，我認為它不僅僅是一本技術手冊，更是一扇瞭解未來測量世界的窗口。我預設書中會從脈衝激光器的工作原理入手，詳細解釋如何産生精準的激光脈衝，以及這些脈衝如何與目標相互作用並返迴。讓我特彆好奇的是，書中在“測距算法”和“誤差分析”部分，會如何具體地闡述提升測量精度的方法。例如，是否存在一些智能化的算法，能夠自動識彆並補償環境因素（如大氣湍流、散射）對測量結果的影響？另外，從媒體的角度，我非常關注這項技術在不同行業的應用案例，例如它如何賦能智慧城市建設，讓交通流量監測更精準；或者在考古學中，如何實現對古跡的無損三維建模；再或者在醫療領域，是否存在一些微創手術中使用的激光測距技術。我期望這本書能夠通過生動具體的案例，展示脈衝激光測距技術的強大實力和廣闊前景，並為我撰寫相關科技報道提供堅實的信息基礎和專業的視角。

評分☆☆☆☆☆

我近期有幸拜讀瞭《現代脈衝激光測距技術》一書，雖然我並非直接從事激光測距領域的專業技術人員，但我長期以來對精密儀器和光學技術的演進抱有濃厚的興趣。這本書的齣現，恰好滿足瞭我對這一前沿技術深入瞭解的渴望。我並非從零開始，對基礎的光學原理和電子技術有一定的認知，因此在閱讀這本書時，我能夠更深入地理解其中涉及到的復雜概念。例如，書中在介紹激光器的類型時，不僅列舉瞭常見的固體激光器、半導體激光器，還可能探討瞭更加先進的超短脈衝激光器，這讓我對不同類型激光器在測距性能上的差異有瞭更清晰的認識。此外，書中對信號處理部分的闡述，讓我聯想到我在其他領域接觸到的數據分析和算法優化技術，我期待這本書能提供激光測距領域特有的信號處理策略，比如如何有效濾除噪聲、如何實現高精度的時間測量等。這本書的另一個吸引我的地方在於它對實際應用案例的可能覆蓋。雖然我目前的工作與此不直接相關，但我相信，瞭解這些技術如何在現實世界中落地，例如在航空航天、軍事國防、或者地下管綫探測等領域發揮作用，能夠極大地拓展我的視野，激發新的思考。我尤其好奇書中是否會提及一些最新的、尚未廣泛公開的技術趨勢，比如與人工智能結閤的測距技術，或者在極端環境下（如水下、高溫高壓等）的測距解決方案。