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郭培源 著

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出版社： 北京航空航天大学出版社

ISBN：9787512403987

商品编码：29713151783

包装：平装

出版时间：2011-08-01

基本信息

书名:光电检测技术与应用(第二版)

定价：25.00元

售价：17.0元,便宜8.0元,折扣68

作者:郭培源

出版社：北京航空航天大学出版社

出版日期：2011-08-01

ISBN：9787512403987

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.341kg

编辑推荐

内容提要

　　本书系统全面地介绍了光电检测技术的基本概念、各种光电检测器件的工作原理及其特性和典型应用。《光电检测技术与应用(第2版)》共分9章，主要内容包括绪论、光电检测器件工作原理及特性、半导体光电检测器件及应用、光电信号检测电路、光电直接检测系统、光外差检测系统、光纤传感检测技术、光电信号的数据采集与微机接口、光电检测技术的典型应用。
　　本书注重理论与实际相结合，一方面注重光电检测技术的基本概念和基本原理的讲述，另一方面着重介绍光电检测技术的应用成果。《光电检测技术与应用(第2版)》既可作为高等院校的光电信息工程、光电子科学与技术、测控技术与仪器、机械电子工程、生物医学工程、光机电一体化等专业的本科生及研究生教学用书，也可作为相关专业的科研人员和工程技术人员的参考用书。

目录

章 绪论
　1.1 信息技术与光电检测技术
　1.2 光电检测与光电传感器概念
　1.2.1 检测与测量的概念
　1.2.2 光电传感器与敏感器的概念
　1.3 光电检测系统的组成及特点
　1.4 光电检测方法及应用发展趋势
　思考题与习题
　
第2章 光电检测器件工作原理及特性
　2.1 光电检测器件的物理基础
　2.1.1 光电导效应
　2.1.2 杂质光电导效应
　2.1.3 光生伏特效应
　2.1.4 光热效应
　2.2 光电检测器件的特性参数
　思考题与习题
　
第3章 半导体光电检测器件及应用
　3.1 光敏电阻
　3.1.1 光敏电阻的结构及其工作原理
　3.1.2 光敏电阻特性参数
　3.1.3 光敏电阻的应用
　3.2 光生伏特器件
　3.2.1 光电池
　3.2.2 光电二极管与光电三极管
　3.2.3 发光器件
　3.2.4 光电耦合器件
　3.2.5 光电位置敏感器件
　3.2.6 光热辐射检测器件
　3.2.7 各种光电检测器件的性能比较
　思考题与习题
　
第4章 光电信号检测电路
　4.1 光电检测电路的设计要求
　4.2 光电信号输入电路的静态计算
　4.2.1 恒流源型器件光电信号输入电路
　4.2.2 光伏型器件光电信号输入电路
　4.2.3 可变电阻型器体光电信号输入电路
　4.3 光电信号检测电路的动态计算
　4.3.1 光电信号输入电路的动态计算
　4.3.2 光电检测电路的频率特性
　4.4 光电信号检测电路的噪声
　4.4.1 检测电路的噪声等效处理
　4.4.2 典型光电检测电路的噪声估算
　4.5 前置放大器
　4.5.1 放大器的噪声
　4.5.2 前置放大器的低噪声设计
　4.5.3 检测器件和放大电路的连接
　4.6 光电检测电路举例
　思考题与习题
　
第5章 光电直接检测系统
　5.1 光电直接检测系统的基本工作原理
　5.2 光电直接检测系统的基本特性
　5.2.1 直接检测系统的信噪比
　5.2.2 直接检测系统的检测极限及趋近方法
　5.2.3 直接检测系统的视场角
　5.2.4 系统的通频带宽度
　5.3 直接检测系统的距离方程
　5.3.1 被动检测系统的距离方程
　5.3.2 主动检测距离方程
　5.4 光电直接检测系统举例
　5.4.1 莫尔条纹测长仪
　……
　
第6章 光外差检测系统
第7章 光纤传感检测技术
第8章 光电信号的数据采集与微机接口
第9章 光电检测技术的典型应用
参考文献

作者介绍

文摘

序言

光电检测技术与应用（第二版） 内容简介 《光电检测技术与应用（第二版）》是一部系统、全面、深入地阐述光电检测技术原理、核心器件、关键技术以及在各领域广泛应用的专业性著作。本书在继承第一版经典内容的基础上，紧密结合光电检测技术的最新发展动态和实际应用需求，对原有内容进行了大幅度的更新与拓展，力求为读者提供一份集理论性、实践性、前沿性于一体的权威参考。 本书共分为十二章，结构清晰，逻辑严谨。 第一章绪论 本章首先对光电检测技术的概念、发展历程及其重要性进行了概述。阐述了光电检测技术作为现代科学技术前沿和重要支撑，在国民经济和社会发展中的关键作用。随后，详细介绍了光电检测技术的基本工作原理，即利用光与物质相互作用产生可被探测的信号，并通过相应的光电探测器将光信号转换为电信号，再经过信号处理和分析，最终实现对被测量的感知与测量。本章还梳理了光电检测技术所涉及的主要学科领域，包括光学、电子学、材料科学、计算机科学等，并展望了其未来发展趋势，如智能化、集成化、微型化、网络化等，为读者构建起对光电检测技术宏观的认识框架。 第二章光的基本性质与传播 为理解光电检测技术的根源，本章深入探讨了光的波粒二象性、光的电磁波理论以及光的传播规律。详细介绍了光的干涉、衍射、偏振等重要现象，并解释了这些现象在光电检测技术中的应用基础，例如干涉仪在精密测量中的应用，衍射在光栅分光和信息存储中的作用，以及偏振在目标探测和液晶显示中的重要性。本章还涉及了光的量子理论，为理解光电效应奠定理论基础。 第三章光电探测器的基本原理与类型 本章是本书的核心内容之一，系统地介绍了各类光电探测器的基本工作原理。重点讲解了光电效应，包括外光电效应、内光电效应和光电导效应，并在此基础上详细分析了不同类型探测器的结构、特性和工作机理。主要内容涵盖： 光电导探测器： 详细介绍了半导体光电导材料（如CdS、CdSe、PbS、InSb等）的光电导效应机理，不同材料的响应光谱特性、灵敏度、响应时间等关键参数。阐述了光电导器件的结构形式（如光敏电阻、光敏二极管、光敏晶体管等）及其在光照度测量、红外探测、条形码扫描等领域的应用。 光生伏特探测器： 深入剖析了PN结或PIN结的光生伏特效应，重点介绍了硅光电池、砷化镓光电池等。详细讨论了这些探测器的量子效率、响应度、噪声等效功率（NEP）、探测度（D）等重要性能指标，并广泛介绍其在太阳能电池、光通信、光电耦合器等方面的应用。 光电倍增管（PMT）： 详细讲解了光电阴极、倍增级联、阳极等关键部件的功能和工作原理，阐述了光电倍增管的高灵敏度、宽动态范围、低噪声等优势，并分析了其在弱光检测、粒子探测、荧光测量等领域的关键作用。 雪崩光电二极管（APD）： 重点介绍了APD的内部增益机制，即载流子的碰撞电离效应，详细分析了APD的增益系数、噪声因子、频率响应等特性，并阐述了其在光纤通信、激光测距、高灵敏度检测等高端应用中的重要地位。 热电探测器： 介绍了热释电效应和热电效应，重点讲解了热电堆、热敏电阻（RTD）、红外焦平面探测器（如热电堆阵列、微测辐射热计）等。分析了其对辐射能的响应机理，以及在红外成像、温度测量、气体检测等领域的应用。 CCD和CMOS图像传感器： 详细介绍了CCD和CMOS图像传感器的成像原理、像素结构、信号读出方式、读出噪声等。对比分析了两者在性能、功耗、成本等方面的优缺点，并重点阐述了它们在数码相机、摄像机、医学影像、工业视觉等领域的广泛应用。 第四章光源与光调制技术 光源是光电检测系统的“眼睛”，本章详细介绍了各类常用光源的特性与选择。 发光二极管（LED）： 阐述了LED的发光机理，包括不同半导体材料（如GaN、AlGaInP等）的光谱特性、亮度、效率等，介绍了LED在照明、显示、指示、近距离通信等领域的应用。 激光器： 深入讲解了激光的产生机理（受激辐射），以及激光器的类型（如气体激光器、半导体激光器、固体激光器等）。重点介绍了激光的单色性、方向性、相干性等优异特性，并阐述了其在测量、通信、加工、医疗等领域的关键应用。 卤素灯、氙灯等气体放电灯： 介绍了这些光源的光谱特性、功率稳定性等，并说明其在光谱分析、紫外照射等方面的应用。 光调制技术是实现信息传输和信号编码的关键。本章介绍了不同类型的调制方法： 电光调制： 基于电光效应，通过电场控制材料的光学特性（如折射率、透射率），实现对光强的调制，例如铌酸锂（LiNbO3）电光调制器。 声光调制： 利用声波在介质中引起的折射率周期性变化，实现对光束的衍射和调制，例如用于频率扫描或滤波器。 机械调制： 通过旋转的斩波器或光阑，周期性地中断或改变光通量，实现对光源强度的调制，常用于检测信号的同步提取。 直接电流调制： 主要应用于半导体光源（如LED、激光器），通过改变注入电流来改变发光强度。 第五章光电信号处理技术 将光信号转化为电信号只是第一步，对这些电信号进行有效的处理是获取有用信息的核心。本章系统介绍了光电信号处理的常用技术： 放大技术： 介绍了不同类型的放大器（如运算放大器、跨阻放大器）在光电信号放大中的应用，重点分析了低噪声放大器的设计原则和选择。 滤波技术： 详细介绍了低通、高通、带通滤波器在去除噪声、提取特定频率成分中的作用，包括模拟滤波器和数字滤波器的设计与应用。 噪声抑制技术： 深入分析了各种噪声源（如热噪声、散粒噪声、闪烁噪声）的产生机理，并介绍了几种有效的噪声抑制方法，如同步检测、平均叠加、数字滤波等。 模数转换（ADC）与数模转换（DAC）： 讲解了ADC的采样、量化、编码过程，以及不同类型ADC（如逐次逼近型、Σ-Δ型）的性能特点。介绍了DAC在数字信号转换为模拟信号中的作用。 数字信号处理（DSP）： 介绍了DSP在光电信号处理中的优势，包括傅里叶变换、相关分析、模式识别等在光电信号分析中的应用。 第六章光电检测系统的设计与优化 本章从系统工程的角度出发，指导读者如何设计和优化一个完整的光电检测系统。 系统方案设计： 强调了明确被测量、测量范围、精度要求、环境条件等关键需求的重要性，并在此基础上选择合适的光源、探测器、信号处理单元。 关键参数的权衡： 详细讨论了系统设计中的各种参数之间的相互影响与制约，例如灵敏度与带宽、信噪比与功耗、成本与性能等，并提出了优化设计策略。 校准与标定： 阐述了系统校准和标定的必要性及方法，确保测量结果的准确性和可靠性。 可靠性与稳定性设计： 介绍了影响系统可靠性与稳定性的因素，并提出了相应的工程设计和防护措施。 第七章光学测量技术 本章聚焦于利用光电技术进行精密测量的具体方法。 测距技术： 详细介绍了激光测距、三角测量法、时间飞行（TOF）测距等原理，并分析了其在工业自动化、机器人导航、地理测量等领域的应用。 位移测量技术： 讲解了激光干涉仪、光栅尺、光学编码器等在精密位移测量中的应用，分析了其测量精度与动态性能。 角度测量技术： 介绍了光学角度编码器、自准直仪等在角度测量中的原理与应用。 形貌与表面测量： 阐述了结构光投影、聚焦测量、共聚焦显微镜等技术在测量物体表面形貌和三维轮廓中的应用。 振动与变形测量： 介绍了激光多普勒测振仪、散斑干涉技术等在测量物体振动和动态变形中的原理。 第八章光学传感技术 光学传感器是将物理量或化学量通过光信号进行转换的装置。本章系统介绍了各种光学传感器。 光纤传感器： 详细介绍了基于光纤的各种传感器原理，如光栅型（FBG）、干涉型、光度型等，以及它们在温度、压力、应变、化学物质等测量中的应用。 气体传感器： 介绍了利用特定气体对光的吸收或散射特性进行检测的传感器，如红外气体传感器、紫外吸收传感器等。 生物传感器： 阐述了基于生物识别元件（如抗体、酶）与光电信号转换的生物传感器，例如表面等离子体共振（SPR）传感器、荧光免疫传感器等。 环境监测传感器： 介绍了用于监测空气质量、水质、土壤污染物等的光学传感器，如浊度传感器、pH传感器、光谱分析传感器等。 第九章光电成像技术 光电成像技术是将目标信息转化为二维或三维图像的强大工具。 光学成像系统： 详细介绍了镜头、滤光片、探测器等光学元件在成像系统中的作用，以及像差的产生与校正。 热成像技术： 介绍了红外探测器阵列（如制冷型、非制冷型）的工作原理，以及热成像在夜视、工业故障诊断、医学诊断等领域的应用。 机器视觉： 阐述了机器视觉系统在工业自动化中的应用，包括目标识别、定位、尺寸测量、缺陷检测等，重点介绍了图像采集、图像处理、特征提取、模式识别等关键环节。 三维成像技术： 介绍了立体视觉、结构光、激光扫描等三维成像技术，以及它们在逆向工程、虚拟现实、机器人避障等领域的应用。 第十章光电检测技术在工业领域的应用 本章深入探讨了光电检测技术在现代工业生产中的关键作用。 自动化与过程控制： 介绍了光电传感器和视觉系统在生产线上的应用，如产品检测、定位、搬运、装配等，极大地提高了生产效率和产品质量。 质量检测： 阐述了利用光学测量和成像技术进行产品尺寸、表面缺陷、形变、材料成分等的无损检测，如外观检测、光谱分析、X射线成像等。 安全监测： 介绍了火焰探测器、红外测温仪、气体泄漏检测器等在保障生产安全中的应用。 材料分析： 阐述了光谱分析、显微成像等技术在材料成分、结构、性能分析中的作用。 第十一章光电检测技术在科学研究与医疗领域的应用 本章展示了光电检测技术在推动科学发展和改善人类健康方面的重要贡献。 天文学与遥感： 介绍了天文望远镜中的光电探测器、遥感卫星上的多光谱/高光谱成像技术，以及它们在宇宙探索和地球资源监测中的应用。 生物医学成像： 详细介绍了内窥镜、共聚焦显微镜、CT、MRI（与光电接口）、PET等医学成像技术，以及它们在疾病诊断和治疗中的关键作用。 生物芯片与基因测序： 阐述了微流控技术与荧光检测、高通量测序仪中的光电耦合技术。 光谱分析与化学检测： 介绍了各种光谱技术（如紫外-可见光谱、红外光谱、拉曼光谱）在物质成分分析、结构鉴定中的应用，以及它们在药物研发、环境监测、食品安全等领域的重要性。 激光医疗： 介绍了激光在眼科手术、皮肤治疗、肿瘤治疗等方面的应用。 第十二章光电检测技术的发展趋势与挑战 本章对光电检测技术的未来发展方向进行了展望，并指出了当前面临的挑战。 智能化与集成化： 随着人工智能和物联网的发展，光电检测系统将更加智能化，能够自主分析、判断和决策。同时，微纳光电子技术的进步将推动光电器件的集成化和小型化。 高性能化与多功能化： 对更高灵敏度、更快响应速度、更宽光谱范围、更高空间分辨率的光电探测器的需求将持续增长。同时，实现多功能集成也将是重要的发展方向。 低成本化与普适化： 降低光电检测技术的成本，使其能够更广泛地应用于各行各业，是推动技术普及的重要途径。 新兴技术融合： 光电技术将与其他新兴技术（如量子技术、生物技术、纳米技术）深度融合，催生出颠覆性的应用。 面临的挑战： 包括如何提高信噪比、降低功耗、克服环境干扰、开发新的功能材料以及解决数据处理和存储问题等。 《光电检测技术与应用（第二版）》通过理论讲解、原理分析、实例展示相结合的方式，力求为读者提供一个全面、深入、实用的学习平台。本书既适合作为高等院校相关专业（如电子工程、光学工程、仪器科学、自动化等）的教材或参考书，也适合从事光电技术研发、产品设计、工程应用等领域的专业技术人员参考阅读。掌握本书内容，将有助于读者深刻理解光电检测技术的精髓，并能够灵活运用其解决实际工程问题，为相关领域的技术进步和创新应用贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

这本书的章节组织方式非常具有启发性，它打破了传统教材的线性叙事模式，采用了更加模块化和交叉引用的结构。这种设计极大地提升了阅读的灵活性。比如，当我关注到某个特定应用场景时，我可以直接跳转到相应的应用案例章节，而书中会巧妙地使用脚注或交叉引用标记，将我导向回顾所需的理论章节，确保我在应用层面上不会因为缺乏理论支撑而感到困惑。此外，书中穿插的“历史沿革”和“未来展望”小节，极大地丰富了阅读体验。它们不仅交代了某个技术的诞生背景，有助于理解其设计初衷，还对未来可能的技术突破方向进行了合理的预测和分析。这种宏观与微观相结合的叙事策略，让学习过程不再枯燥乏味，更像是一场探索科技发展脉络的旅程。

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这本书的参考文献列表做得非常详尽和专业，这对于希望进行更深层次学术研究的读者来说至关重要。我注意到，作者不仅引用了经典的奠基性文献，还包含了近三到五年内发表在顶尖期刊上的最新研究成果，这表明作者在编写过程中投入了巨大的精力进行信息筛选和整合。每条引用的格式都极其规范，便于读者查阅。更重要的是，作者在正文的关键论述点后，都会精准地标注出参考文献序号，使得知识的溯源性极强。这在学术写作中是极高的加分项，因为它体现了作者严谨的治学态度和对知识产权的尊重。对于研究生来说，这本书不仅是学习的起点，更是一个构建自己文献综述的优质资源库，大大节省了我们前期搜集和筛选资料的时间。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和装帧设计非常出色，封面设计简约大气，采用了沉稳的深蓝色调，给人一种专业而可靠的感觉。内页纸张质量上乘，文字印刷清晰锐利，即便是长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。更值得称赞的是，书中大量的图表和示意图都绘制得极其精细，线条流畅，色彩搭配合理，很多复杂的物理原理和系统结构通过这些图示变得一目了然。尤其是那些对比图，直观地展示了不同检测方法的优缺点和适用场景，对于我这种需要快速把握核心概念的读者来说，简直是福音。书中的目录结构设置也体现了作者的用心，逻辑层次分明，章节之间的过渡自然流畅，让人在深入学习的过程中不容易迷失方向。整体来说，这是一本从硬件设计到审美体验都无可挑剔的教科书级别著作，拿在手里就感觉物超所值，是知识的载体，也是一件值得收藏的工艺品。

评分☆☆☆☆☆

我花了整整两周时间仔细研读了这本书的理论基础部分，最大的感受是其内容的广度和深度达到了一个令人印象深刻的平衡点。作者在讲解核心概念时，并没有满足于简单的概念罗列，而是深入挖掘了背后的数学推导和物理本质。例如，在论述光电转换效率的限制时，书中引用了最新的量子力学模型进行解释，推导过程详略得当，既保证了严谨性，又照顾到了不同基础读者的理解能力。更难得的是，作者在引入新理论时，总会回顾前置知识，确保读者能够建立起坚实的知识链条。很多同类书籍在深度上往往会偏向纯理论或者纯应用，而这本书成功地搭建了一座连接理论前沿与工程实践的坚固桥梁。对于希望从“知道是什么”跃升到“理解为什么”的工程师和研究生来说，这本书提供的知识密度和解析深度是极具价值的。

评分☆☆☆☆☆

作为一名实际从事传感器调试工作的技术人员，我最看重的是书籍的实用性和可操作性。这本书在这方面表现得尤为突出，它不仅仅停留在理论层面，而是花了大量篇幅介绍现行的工业标准和前沿的实际案例。书中关于噪声抑制和信号处理的部分，简直就是一本“故障排除手册”。我特别对照书中关于环境光干扰的章节，优化了我正在调试的一个高精度光电测量系统，效果立竿见影。它提供了一系列具体的调试步骤和参数设置建议，而不是空泛的指导方针。例如，如何根据不同的光照条件选择合适的滤波算法，书中都给出了明确的算法流程图和性能对比数据。这本书的价值在于，它似乎揣摩到了工程师在实际工作中可能遇到的每一个棘手问题，并提供了循序渐进的解决方案，这使得它成为我案头必备的参考工具书。