光学测量技术通过各种光学现象与光学特性可以得到测量对象的信息,因此具有广泛的应用领域。光学现象通常是指介质与光的相互作用,它们的相互作用可能是线性的,包括光的吸收、光的色散、荧光特性以及光的散射。通过介质中的光学特性(振幅、相位、偏振、波长和速度)可以得到测量对象的信息。如果光学现象是非线性的,则光强、振幅就是获得测量对象信息的关键因素。本书给出了一些光学测量技术,特别是应用在工业与生命科学领域的技术。由于应用领域非常广泛,因此不可能涵盖所有方面,而是集中介绍光学光谱、机器视觉、激光测速仪、表面质量测量、位置测量、距离测量、位移测量等方面。由于工业光学测量的最新科技发明通常很难应用到实际中,所以传统的测量方法受到青睐。然而,光源、光探测器、新型光学元件和CCD 相机的迅速发展使得传统光学测量技术在工业领域经历了一次复兴。生命科学的领域相当广阔,特别是纳米技术的发展开辟了新的领域,如纳米药物、光学断层成像技术。这些新技术将会有力地推动光学测量和光学成像技术在生命科学领域的应用。本书将介绍一些在生命科学领域中应用广泛的光学测量技术。RM 要感谢芬兰科学院在本书创作过程中给予的经济支持。K - EP 感谢Mikko Juuti 博士给这本书的技术建议及数据支持。AVP 感谢罗蒙诺索夫莫斯科国立大学国际激光中心的同事们提出的建设性意见。
第1章概述1
第2章应用光学光谱2
2.1透射光谱3
2.2液体浑浊度的测量7
2.3反射光谱8
2.3.1折射仪9
2.3.2波长扫描式反射仪10
2.3.3表面等离子体共振光谱仪14
2.4多孔介质的漫反射测量19
2.5多孔介质光学常数的估计20
2.6非线性光谱学22
2.7小结24
第3章机器视觉系统25
3.1手机塑料包装的检测25
3.2基于衍射光学元件的机器视觉技术在浮法玻璃厚度
测量中的应用26
3.2.1衍射光学元件26
3.2.2浮法玻璃27
3.2.3使用DOE在线测量浮法玻璃厚度27
3.3监测压缩纸的机器视觉系统30
3.4成像光谱仪31
3.5小结33
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第4章表面粗糙度和光泽度的光学检验34
4.1表面粗糙度参数的定义34
4.2完成标记的光学检测37
4.3基于镜面反射激光探针的表面粗糙度测量38
4.4利用聚焦激光束进行表面粗糙度测量43
4.5表面粗糙度监测低相干性位置传感器45
4.6低相干性干涉仪作为多孔介质的表面轮廓测量仪47
4.7镜面光泽度48
4.8基于光泽计的衍射光学元件50
4.9光泽度评估的统计学参数53
4.10小结56
第5章位置、距离和位移测量57
5.1距离测量58
5.1.1激光脉冲飞行时间测距62
5.2激光雷达67
5.3选通成像69
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5.4使用位置灵敏探测器(PSD)进行光束位置测量70
5.4.1分辨率和扰动73
5.5应用75
5.5.1交通控制应用75
5.5.2医学应用77
5.5.3工业应用78
5.5.4监测桥梁应用81
5.5.5铁路轨道测量和捣固机应用83
5.5.6射击训练应用84
5.6小结86
第6章激光速度测量87
6.1激光多普勒测速87
6.2远程测速与测风激光雷达90
6.3激光多普勒显微镜93
6.4多普勒光学相干层析成像仪97
6.5激光多普勒流量计和成像系统105
6.6粒子图像测速仪(包括毛细管显微镜和血管造影仪)107
6.7小结114
参考文献115