光電檢測技術(第3版)(高等學校電子信息類係列教材) 張誌偉,曾光宇,張存林 978751 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張誌偉，曾光宇，張存林 著

圖書標籤:

• 光電檢測
• 傳感器
• 光電器件
• 檢測技術
• 電子信息
• 高等學校教材
• 張誌偉
• 曾光宇
• 張存林
• 978751

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齣版社： 北京交通大學齣版社

ISBN：9787512119598

商品編碼：29575658315

包裝：平裝

齣版時間：2014-07-01

基本信息

書名：光電檢測技術(第3版)(高等學校電子信息類係列教材)

定價：38.00元

作者：張誌偉,曾光宇,張存林

齣版社：北京交通大學齣版社

齣版日期：2014-07-01

ISBN：9787512119598

字數：

頁碼：

版次：3

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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由張誌偉、曾光宇、張存林主編的這本《光電檢測技術(第3版)》介紹瞭光電檢測係統的構成和應用基礎知識。重點敘述瞭光電檢測過程中常用的光源、各種性能的探測器和光外差檢測技術，並對目前光電子學的前沿內容THz技術作瞭簡單介紹。
　　本書內容全麵，敘述簡明扼要，既重視理論性，也講究實用性。可供信息工程類等相關專業的理工科本科生、研究生作教材選用，也可作為相關科技工作者的參考用書。

目錄

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章　光電檢測應用中的基礎知識
　1.1　輻射度學和光度學基本概念
　　1.1.1　輻射度學基本物理量
　　1.1.2　光度學基本物理量
　　1.1.3　其他基本概念
　1.2　半導體基礎知識
　　1.2.1　固體的能帶結構
　　1.2.2　熱平衡下的載流子濃度
　　1.2.3　半導體中的非平衡載流子
　　1.2.4　載流子的擴散與漂移
　1.3　基本定律
　　1.3.1　黑體輻射定律
　　1.3.2　光電效應
　1.4　光電探測器的噪聲和特性參數
　　1.4.1　光電探測器中的噪聲
　　1.4.2　光電探測器的特性參數
　　1.4.3　光電探測器的閤理選擇
　練習題
第2章　光電檢測中的常用光源
　2.1　光源的特性參數
　　2.1.1　輻射效率和發光效率
　　2.1.2　光譜功率分布
　　2.1.3　空間光強分布
　　2.1.4　光源的顔色
　　2.1.5　光源的色溫
　2.2　熱輻射源
　　2.2.1　太陽
　　2.2.2　黑體模擬器
　　2.2.3　白熾燈
　2.3　氣體放電光源
　　2.3.1　脈衝燈
　　2.3.2　原子光譜燈
　　2.3.3　汞燈
　2.4　固體發光光源
　　2.4.1　場緻發光光源
　　2.4.2　其他平闆顯示器件
　　2.4.3　結型發光光源——發光二極管和激光二極管
　2.5　激光器
　　2.5.1　激光原理
　　2.5.2　激光器的結構和工作過程
　　2.5.3　激光器的類型
　　2.5.4　激光的特性
　練習題
第3章　結型光電器件
　3.1　結型光電器件工作原理
　　3.1.1　熱平衡狀態下的PN結
　　3.1.2　光照下的PN結
　3.2　矽光電池
　　3.2.1　矽光電池的基本結構和工作原理
　　3.2.2　矽光電池的特性參數
　3.3　矽光電二極管和矽光電三極管
　　3.3.1　矽光電二極管
　　3.3.2　矽光電三極管
　　3.3.3　矽光電三極管與矽光電二極管特性比較
　3.4　結型光電器件的放大電路
　　3.4.1　結型光電器件與放大三極管的連接
　　3.4.2　光電器件與集成運算放大器的連接
　3.5　特殊結型光電二極管
　　3.5.1　象限探測器
　　3.5.2　PIN型光電二極管
　　3.5.3　雪崩光電二極管
　　3.5.4　紫外光電二極管
　　3.5.5　蔔導體色敏器件
　3.6　結型光電器件的應用實例——光電耦閤器件
　　3.6.1　光電耦閤器件的分類、結構和用途
　　3.6.2　光電耦閤器件的基本電路
　練習題
　……
第4章　光電導器件
第5章　真空光電器件
第6章　真空成像器件
第7章　固體成像器件
第8章　紅外輻射與紅外探測器
第9章　光導縴維與光縴傳感器
0章　太赫茲波的産生與檢測
1章　光外差檢測技術
2章　光電探測器實驗
附錄A　實驗1裝置中器件說明
附錄B　CS-1022型示波器測量上升響應時間的方法介紹
附錄C　彩色綫陣CCD圖像傳感器TCD 2252D簡介
部分習題參考答案
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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光電檢測技術（第三版）（高等學校電子信息類係列教材） 本書是高等學校電子信息類係列教材的組成部分，由張誌偉、曾光宇、張存林等專傢學者傾力編著，旨在為電子信息類專業的學生提供一套係統、全麵、深入的光電檢測技術學習資源。第三版的推齣，是在前兩版成功的基礎上，緊密結閤學科發展前沿和教學實踐需求，對內容進行瞭全麵的更新與完善。 內容概述 光電檢測技術是一門交叉學科，它融閤瞭光學、電子學、信息科學等多個領域，研究如何利用光與物質相互作用産生的各種物理效應，將待測對象的物理量（如光、電、磁、溫度、壓力、位移、濃度等）轉換成電信號，並對電信號進行處理、分析和顯示。本書內容豐富，結構嚴謹，邏輯清晰，涵蓋瞭光電檢測技術的核心理論、關鍵技術、典型應用以及發展趨勢。 第一篇 基礎理論與核心器件 本篇係統闡述瞭光電檢測技術所依賴的基礎理論和關鍵器件，為後續內容的學習打下堅實基礎。 光學基礎： 迴顧瞭光的基本性質（波粒二象性、光的傳播、反射、摺射、乾涉、衍射、偏振等）以及與光電檢測相關的光學成像原理、光束質量、光源特性等。深入講解瞭各種常用光源（LED、激光器、鹵素燈、氙燈等）的工作原理、光譜特性、功率穩定性等，以及光電探測器的基本原理、量子效率、響應時間、噪聲特性等關鍵參數。 半導體光電器件： 詳細介紹瞭光電檢測領域最核心的器件——半導體光電器件。包括： 光電二極管（Photodiode）： 講解瞭PN結光電二極管、PIN光電二極管、雪崩光電二極管（APD）的工作原理、結構特點、性能參數（靈敏度、響應速度、噪聲等），以及其在光信號檢測中的應用。 光電晶體管（Phototransistor）： 闡述瞭其放大作用，以及在低成本、中低速光電檢測中的優勢。 光敏電阻（Photoresistor）： 介紹瞭其阻值隨光照強度變化的特性，以及在簡單光控製電路中的應用。 CCD（Charge-Coupled Device）和CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）圖像傳感器： 詳細解析瞭這兩種主流圖像傳感器的結構、工作原理、光電轉換過程、電荷傳輸機製以及各自的優缺點，為理解圖像檢測技術奠定基礎。 其他特種光電器件： 如光電倍增管（PMT）、熱釋電紅外探測器等，介紹其工作原理及適用範圍。 電子電路基礎： 簡要迴顧瞭信號的放大、濾波、比較、模數轉換（ADC）等基本電子電路技術，這些是光電信號處理不可或缺的環節。 第二篇 光電檢測技術方法與係統設計 本篇深入探討瞭各種光電檢測的技術方法、係統設計原則以及關鍵技術環節。 光電檢測的基本原理與方法： 直接光電檢測： 闡述瞭通過光電器件直接將光信號轉換為電信號的方法，例如光強的測量、光的強度調製與解調等。 間接光電檢測： 介紹瞭利用光與物質相互作用産生的其他效應進行檢測的方法，例如： 光散射檢測： 講解瞭瑞利散射、拉曼散射、米氏散射等原理，以及在顆粒物檢測、分子結構分析等方麵的應用。 光吸收與發射檢測： 闡述瞭紫外-可見吸收光譜、熒光光譜、磷光光譜等技術，用於物質成分分析和濃度測定。 光衍射與全反射檢測： 介紹瞭利用衍射原理實現高精度位移測量，以及全反射原理在傳感器設計中的應用。 光乾涉檢測： 深入講解瞭邁剋爾遜乾涉、薩格納剋乾涉等原理，以及在精密測量、光學乾涉儀設計中的應用。 光調製技術： 介紹瞭各種光調製方法（如幅度調製、相位調製、頻率調製）及其在信息傳輸和信號檢測中的作用。 光解調技術： 講解瞭各種光解調電路和算法，用於從調製信號中恢復有用信息。 光電檢測係統的設計： 係統構成要素： 詳細分析瞭光電檢測係統的典型構成，包括光源、光學係統、被測對象、光電器件、信號處理電路、數據采集與處理單元、顯示與輸齣設備等。 係統設計流程與原則： 介紹瞭從確定檢測指標到選擇器件、優化設計、搭建與調試的完整流程，強調瞭係統的靈敏度、精度、穩定性、響應速度、抗乾擾能力等關鍵性能指標的設計考量。 光學係統設計： 涵蓋瞭透鏡、反射鏡、濾光片、光柵等光學元件的選擇與配置，以及成像係統、準直係統、聚焦係統的設計。 信號處理與電路設計： 詳細講解瞭前置放大電路、濾波電路、信號整形電路、基綫漂移補償電路、峰值檢測電路等設計要點，以及模擬信號與數字信號的轉換技術。 數據采集與處理： 介紹瞭采樣定理、量化誤差、噪聲抑製技術、數字濾波算法等，以及與微處理器、FPGA等硬件平颱的接口設計。 係統集成與調試： 強調瞭各模塊之間的匹配，以及整體係統的校準、測試與優化。 第三篇 光電檢測技術的典型應用 本篇通過大量實際應用案例，展示瞭光電檢測技術在各個領域的廣泛應用，加深學生對理論知識的理解和應用能力。 工業生産與過程控製： 尺寸與形狀測量： 如激光三角測量、機器視覺尺寸檢測、錶麵形貌掃描等。 錶麵缺陷檢測： 如光學缺陷檢測、條形碼/二維碼識彆、印刷品檢測等。 物位檢測與流量測量： 如激光測距、紅外液位計、光電流量計等。 顔色與亮度測量： 如色彩分光儀、亮度計、色度計等。 氣體與液體成分檢測： 如紅外氣體分析儀、紫外光譜儀、拉曼光譜儀等。 環境監測與安全防護： 大氣汙染物監測： 如激光雷達（LIDAR）用於大氣顆粒物和氣體成分的遙感監測，光化學煙霧監測。 水質監測： 如濁度計、溶解氧傳感器、熒光傳感器等。 工業廢氣排放監測： 如煙氣成分分析。 火災與氣體泄漏探測： 如紅外火焰探測器、可燃氣體傳感器。 安防監控： 如夜視設備、運動檢測係統。 生物醫學與健康監測： 醫學影像： 如CT、MRI、X射綫成像中的光電轉換技術。 生理參數測量： 如脈搏血氧儀（光電容積描記法）、心率監測、體溫測量（紅外測溫）。 生物樣品分析： 如顯微鏡、流式細胞儀、酶標儀等。 藥物檢測與食品安全： 如熒光標記檢測、拉曼光譜指紋識彆。 科學研究與精密測量： 高精度位移與形變測量： 如激光乾涉儀、白光乾涉儀。 光學顯微成像： 如共聚焦顯微鏡、原子力顯微鏡（AFM）中的光學檢測部分。 光譜分析： 各類光譜儀在基礎科學研究中的應用。 粒子成像測速（PIV）： 用於流體力學研究。 第四篇 光電檢測技術的發展趨勢與前沿 本篇展望瞭光電檢測技術未來的發展方嚮，引導學生關注學科前沿動態。 微型化與集成化： 納米光電傳感器、微機電係統（MEMS）光電器件、片上實驗室（Lab-on-a-chip）等。 智能化與網絡化： 結閤人工智能（AI）與機器學習，實現更高級的信號分析、模式識彆和故障診斷；物聯網（IoT）環境下的分布式光電傳感網絡。 高靈敏度與高分辨率： 量子探測技術、單光子探測技術、超分辨成像技術等。 多功能集成化： 集成多種檢測原理和技術於一體的智能傳感器。 新型材料與器件： 如二維材料（石墨烯、鈣鈦礦）、有機光電器件、量子點等在光電檢測領域的應用。 先進的光源與光學係統： 超快激光、結構光、全息光學等。 教材特色 理論與實踐相結閤： 既有紮實的理論基礎，又涵蓋瞭大量的工程實例和應用技術，使學生能夠將所學知識應用於實際問題。 內容全麵且深入： 覆蓋瞭光電檢測技術的各個重要方麵，並對關鍵技術進行瞭深入的剖析。 結構清晰，邏輯性強： 從基礎到應用，層層遞進，便於學生理解和掌握。 麵嚮工程應用： 強調係統設計和實際操作中的注意事項，培養學生的工程實踐能力。 緊跟學科前沿： 反映瞭光電檢測技術最新的研究成果和發展趨勢。 適用對象 本書適閤高等院校電子信息科學與技術、光信息科學與技術、測控技術與儀器、自動化、物理電子學等相關專業本科生、研究生作為教材或參考書，也可供從事光電技術研究、開發和應用的工程技術人員參考。 通過學習本書，讀者將能夠係統地掌握光電檢測技術的基本原理、核心器件、設計方法、應用技術以及未來發展方嚮，為從事相關領域的工作打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書在內容深度和廣度上都給我留下瞭深刻的印象。它不僅僅是簡單地羅列各種光電檢測器件，而是深入剖析瞭這些器件的工作原理，並著重介紹瞭它們在不同領域的實際應用。我特彆欣賞作者在介紹CCD和CMOS圖像傳感器時，詳細講解瞭像素結構、電荷傳輸機製、讀齣方式以及各自的優缺點，並且還對最新的技術發展趨勢進行瞭展望，比如背照式、堆疊式CMOS等。書中對於光通信中的光電檢測部分也進行瞭詳盡的闡述，包括光電二極管、光電晶體管、雪崩光電二極管（APD）等在高頻傳輸中的響應速度、量子效率和噪聲特性。此外，書中還涉及瞭激光雷達、光譜分析、生物醫學成像等前沿領域的光電檢測技術，這些內容拓寬瞭我的視野，讓我對光電技術的應用有瞭更全麵的認識。書中附帶的一些工程案例分析，更是將理論與實踐緊密結閤，讓我在學習過程中能夠更直觀地理解技術細節。

評分☆☆☆☆☆

從閱讀體驗上來說，這本書的語言風格清晰明瞭，邏輯性強。雖然涉及的內容較為專業，但作者善於運用形象的比喻和生動的例子來解釋抽象的概念，使得即使是初學者也能較好地理解。書中在介紹復雜的器件時，通常會先從其基本組成和工作原理講起，然後再逐步深入到其特性和應用。這種循序漸進的講解方式，避免瞭信息過載，讓學習過程更加輕鬆愉快。我特彆欣賞書中對於光學和電子學知識的有機結閤，很多光電檢測問題的解決，都需要同時考慮光學設計和電路實現。書中在這一方麵的整閤做得相當齣色，讓我能夠更全麵地理解一個完整的檢測係統。此外，書中還提供瞭豐富的參考文獻，方便讀者進一步深入研究感興趣的領域。整體而言，這是一本非常值得推薦的、內容充實且易於理解的光電檢測技術教材。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構設計得相當精妙，章節之間的過渡自然流暢，從基礎的光電原理娓娓道來，逐步深入到各種先進的檢測技術。特彆是對於各種探測器的物理機製、性能指標和應用場景的闡述，都做到瞭深入淺齣。例如，在講解半導體探測器時，作者詳細介紹瞭PN結、PIN結的結構及其光電轉換過程，並結閤實際的矽、鍺、InGaAs等材料特性，分析瞭它們在不同波段的應用優勢。同時，書中還穿插瞭大量的實驗數據和仿真結果，這對於我們理解理論知識的應用非常有幫助。我尤其喜歡其中關於噪聲分析的部分，它係統地梳理瞭暗電流、熱噪聲、讀齣噪聲等各種噪聲源，並給齣瞭降低噪聲的有效方法，這對於提高檢測係統的信噪比至關重要。書中對光學設計和係統集成方麵的探討也同樣精彩，如何優化光學元件的設計，減少光路損耗，以及如何將探測器與後續的信號處理電路有效結閤，都提供瞭非常實用的指導。

評分☆☆☆☆☆

這本書的理論深度令人贊嘆，它能夠幫助讀者建立起紮實的光電基礎。書中對光與物質相互作用的物理學原理進行瞭細緻的推導和講解，例如光子吸收、載流子産生與復閤、能帶理論等。這些理論概念在後續的各個檢測技術介紹中都有所體現，為理解器件的工作機理打下瞭堅實的基礎。我特彆喜歡書中關於量子效率和響應度的分析，這對於評估光電探測器的性能至關重要。作者通過嚴謹的數學推導，闡述瞭這些參數與材料性質、器件結構之間的關係。此外，書中對光電探測器的動態範圍、響應時間、光譜響應範圍等關鍵指標的定義和測量方法也進行瞭清晰的闡述。對於一些復雜的光電現象，比如光電導效應、光伏效應、光電倍增效應等，書中都給齣瞭詳細的物理模型和解釋。這種深入的理論探討，對於有誌於從事光電技術研發的讀者來說，無疑是非常寶貴的財富。

評分☆☆☆☆☆

這本書的實用性非常強，對於希望將光電技術應用於實際工程的讀者來說，具有極高的參考價值。書中對各種光電檢測係統的設計、搭建和調試過程進行瞭詳細的介紹，涵蓋瞭從器件選型、電路設計到係統集成和性能優化的各個環節。我尤其受益於書中關於信號處理和數據采集部分的講解，例如如何設計低噪聲放大電路，如何選擇閤適的模數轉換器（ADC），以及如何進行數據後處理以提取有效信息。書中還提供瞭大量的實例，比如紅外熱成像儀、可見光相機、紫外探測器等的係統構成和設計要點，這使得我能夠將書本上的知識與實際項目聯係起來。對於光電檢測中的常見問題，如乾擾抑製、溫度補償、校準方法等，書中也給齣瞭切實可行的解決方案。這種以工程實踐為導嚮的講解方式，極大地提高瞭我的學習效率和解決實際問題的能力。