光電檢測技術與應用(第二版) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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郭培源 著

圖書標籤:

• 光電檢測
• 傳感器
• 光電器件
• 檢測技術
• 儀器儀錶
• 自動化
• 工業控製
• 光學工程
• 測試測量
• 第二版

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齣版社： 北京航空航天大學齣版社

ISBN：9787512403987

商品編碼：29713151783

包裝：平裝

齣版時間：2011-08-01

基本信息

書名:光電檢測技術與應用(第二版)

定價：25.00元

售價：17.0元,便宜8.0元,摺扣68

作者:郭培源

齣版社：北京航空航天大學齣版社

齣版日期：2011-08-01

ISBN：9787512403987

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版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

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編輯推薦

內容提要

　　本書係統全麵地介紹瞭光電檢測技術的基本概念、各種光電檢測器件的工作原理及其特性和典型應用。《光電檢測技術與應用(第2版)》共分9章，主要內容包括緒論、光電檢測器件工作原理及特性、半導體光電檢測器件及應用、光電信號檢測電路、光電直接檢測係統、光外差檢測係統、光縴傳感檢測技術、光電信號的數據采集與微機接口、光電檢測技術的典型應用。
　　本書注重理論與實際相結閤，一方麵注重光電檢測技術的基本概念和基本原理的講述，另一方麵著重介紹光電檢測技術的應用成果。《光電檢測技術與應用(第2版)》既可作為高等院校的光電信息工程、光電子科學與技術、測控技術與儀器、機械電子工程、生物醫學工程、光機電一體化等專業的本科生及研究生教學用書，也可作為相關專業的科研人員和工程技術人員的參考用書。

目錄

章 緒論
　1.1 信息技術與光電檢測技術
　1.2 光電檢測與光電傳感器概念
　1.2.1 檢測與測量的概念
　1.2.2 光電傳感器與敏感器的概念
　1.3 光電檢測係統的組成及特點
　1.4 光電檢測方法及應用發展趨勢
　思考題與習題
　
第2章 光電檢測器件工作原理及特性
　2.1 光電檢測器件的物理基礎
　2.1.1 光電導效應
　2.1.2 雜質光電導效應
　2.1.3 光生伏特效應
　2.1.4 光熱效應
　2.2 光電檢測器件的特性參數
　思考題與習題
　
第3章 半導體光電檢測器件及應用
　3.1 光敏電阻
　3.1.1 光敏電阻的結構及其工作原理
　3.1.2 光敏電阻特性參數
　3.1.3 光敏電阻的應用
　3.2 光生伏特器件
　3.2.1 光電池
　3.2.2 光電二極管與光電三極管
　3.2.3 發光器件
　3.2.4 光電耦閤器件
　3.2.5 光電位置敏感器件
　3.2.6 光熱輻射檢測器件
　3.2.7 各種光電檢測器件的性能比較
　思考題與習題
　
第4章 光電信號檢測電路
　4.1 光電檢測電路的設計要求
　4.2 光電信號輸入電路的靜態計算
　4.2.1 恒流源型器件光電信號輸入電路
　4.2.2 光伏型器件光電信號輸入電路
　4.2.3 可變電阻型器體光電信號輸入電路
　4.3 光電信號檢測電路的動態計算
　4.3.1 光電信號輸入電路的動態計算
　4.3.2 光電檢測電路的頻率特性
　4.4 光電信號檢測電路的噪聲
　4.4.1 檢測電路的噪聲等效處理
　4.4.2 典型光電檢測電路的噪聲估算
　4.5 前置放大器
　4.5.1 放大器的噪聲
　4.5.2 前置放大器的低噪聲設計
　4.5.3 檢測器件和放大電路的連接
　4.6 光電檢測電路舉例
　思考題與習題
　
第5章 光電直接檢測係統
　5.1 光電直接檢測係統的基本工作原理
　5.2 光電直接檢測係統的基本特性
　5.2.1 直接檢測係統的信噪比
　5.2.2 直接檢測係統的檢測極限及趨近方法
　5.2.3 直接檢測係統的視場角
　5.2.4 係統的通頻帶寬度
　5.3 直接檢測係統的距離方程
　5.3.1 被動檢測係統的距離方程
　5.3.2 主動檢測距離方程
　5.4 光電直接檢測係統舉例
　5.4.1 莫爾條紋測長儀
　……
　
第6章 光外差檢測係統
第7章 光縴傳感檢測技術
第8章 光電信號的數據采集與微機接口
第9章 光電檢測技術的典型應用
參考文獻

作者介紹

文摘

序言

光電檢測技術與應用（第二版） 內容簡介 《光電檢測技術與應用（第二版）》是一部係統、全麵、深入地闡述光電檢測技術原理、核心器件、關鍵技術以及在各領域廣泛應用的專業性著作。本書在繼承第一版經典內容的基礎上，緊密結閤光電檢測技術的最新發展動態和實際應用需求，對原有內容進行瞭大幅度的更新與拓展，力求為讀者提供一份集理論性、實踐性、前沿性於一體的權威參考。 本書共分為十二章，結構清晰，邏輯嚴謹。 第一章緒論 本章首先對光電檢測技術的概念、發展曆程及其重要性進行瞭概述。闡述瞭光電檢測技術作為現代科學技術前沿和重要支撐，在國民經濟和社會發展中的關鍵作用。隨後，詳細介紹瞭光電檢測技術的基本工作原理，即利用光與物質相互作用産生可被探測的信號，並通過相應的光電探測器將光信號轉換為電信號，再經過信號處理和分析，最終實現對被測量的感知與測量。本章還梳理瞭光電檢測技術所涉及的主要學科領域，包括光學、電子學、材料科學、計算機科學等，並展望瞭其未來發展趨勢，如智能化、集成化、微型化、網絡化等，為讀者構建起對光電檢測技術宏觀的認識框架。 第二章光的基本性質與傳播 為理解光電檢測技術的根源，本章深入探討瞭光的波粒二象性、光的電磁波理論以及光的傳播規律。詳細介紹瞭光的乾涉、衍射、偏振等重要現象，並解釋瞭這些現象在光電檢測技術中的應用基礎，例如乾涉儀在精密測量中的應用，衍射在光柵分光和信息存儲中的作用，以及偏振在目標探測和液晶顯示中的重要性。本章還涉及瞭光的量子理論，為理解光電效應奠定理論基礎。 第三章光電探測器的基本原理與類型 本章是本書的核心內容之一，係統地介紹瞭各類光電探測器的基本工作原理。重點講解瞭光電效應，包括外光電效應、內光電效應和光電導效應，並在此基礎上詳細分析瞭不同類型探測器的結構、特性和工作機理。主要內容涵蓋： 光電導探測器： 詳細介紹瞭半導體光電導材料（如CdS、CdSe、PbS、InSb等）的光電導效應機理，不同材料的響應光譜特性、靈敏度、響應時間等關鍵參數。闡述瞭光電導器件的結構形式（如光敏電阻、光敏二極管、光敏晶體管等）及其在光照度測量、紅外探測、條形碼掃描等領域的應用。 光生伏特探測器： 深入剖析瞭PN結或PIN結的光生伏特效應，重點介紹瞭矽光電池、砷化鎵光電池等。詳細討論瞭這些探測器的量子效率、響應度、噪聲等效功率（NEP）、探測度（D）等重要性能指標，並廣泛介紹其在太陽能電池、光通信、光電耦閤器等方麵的應用。 光電倍增管（PMT）： 詳細講解瞭光電陰極、倍增級聯、陽極等關鍵部件的功能和工作原理，闡述瞭光電倍增管的高靈敏度、寬動態範圍、低噪聲等優勢，並分析瞭其在弱光檢測、粒子探測、熒光測量等領域的關鍵作用。 雪崩光電二極管（APD）： 重點介紹瞭APD的內部增益機製，即載流子的碰撞電離效應，詳細分析瞭APD的增益係數、噪聲因子、頻率響應等特性，並闡述瞭其在光縴通信、激光測距、高靈敏度檢測等高端應用中的重要地位。 熱電探測器： 介紹瞭熱釋電效應和熱電效應，重點講解瞭熱電堆、熱敏電阻（RTD）、紅外焦平麵探測器（如熱電堆陣列、微測輻射熱計）等。分析瞭其對輻射能的響應機理，以及在紅外成像、溫度測量、氣體檢測等領域的應用。 CCD和CMOS圖像傳感器： 詳細介紹瞭CCD和CMOS圖像傳感器的成像原理、像素結構、信號讀齣方式、讀齣噪聲等。對比分析瞭兩者在性能、功耗、成本等方麵的優缺點，並重點闡述瞭它們在數碼相機、攝像機、醫學影像、工業視覺等領域的廣泛應用。 第四章光源與光調製技術 光源是光電檢測係統的“眼睛”，本章詳細介紹瞭各類常用光源的特性與選擇。 發光二極管（LED）： 闡述瞭LED的發光機理，包括不同半導體材料（如GaN、AlGaInP等）的光譜特性、亮度、效率等，介紹瞭LED在照明、顯示、指示、近距離通信等領域的應用。 激光器： 深入講解瞭激光的産生機理（受激輻射），以及激光器的類型（如氣體激光器、半導體激光器、固體激光器等）。重點介紹瞭激光的單色性、方嚮性、相乾性等優異特性，並闡述瞭其在測量、通信、加工、醫療等領域的關鍵應用。 鹵素燈、氙燈等氣體放電燈： 介紹瞭這些光源的光譜特性、功率穩定性等，並說明其在光譜分析、紫外照射等方麵的應用。 光調製技術是實現信息傳輸和信號編碼的關鍵。本章介紹瞭不同類型的調製方法： 電光調製： 基於電光效應，通過電場控製材料的光學特性（如摺射率、透射率），實現對光強的調製，例如鈮酸鋰（LiNbO3）電光調製器。 聲光調製： 利用聲波在介質中引起的摺射率周期性變化，實現對光束的衍射和調製，例如用於頻率掃描或濾波器。 機械調製： 通過鏇轉的斬波器或光闌，周期性地中斷或改變光通量，實現對光源強度的調製，常用於檢測信號的同步提取。 直接電流調製： 主要應用於半導體光源（如LED、激光器），通過改變注入電流來改變發光強度。 第五章光電信號處理技術 將光信號轉化為電信號隻是第一步，對這些電信號進行有效的處理是獲取有用信息的核心。本章係統介紹瞭光電信號處理的常用技術： 放大技術： 介紹瞭不同類型的放大器（如運算放大器、跨阻放大器）在光電信號放大中的應用，重點分析瞭低噪聲放大器的設計原則和選擇。 濾波技術： 詳細介紹瞭低通、高通、帶通濾波器在去除噪聲、提取特定頻率成分中的作用，包括模擬濾波器和數字濾波器的設計與應用。 噪聲抑製技術： 深入分析瞭各種噪聲源（如熱噪聲、散粒噪聲、閃爍噪聲）的産生機理，並介紹瞭幾種有效的噪聲抑製方法，如同步檢測、平均疊加、數字濾波等。 模數轉換（ADC）與數模轉換（DAC）： 講解瞭ADC的采樣、量化、編碼過程，以及不同類型ADC（如逐次逼近型、Σ-Δ型）的性能特點。介紹瞭DAC在數字信號轉換為模擬信號中的作用。 數字信號處理（DSP）： 介紹瞭DSP在光電信號處理中的優勢，包括傅裏葉變換、相關分析、模式識彆等在光電信號分析中的應用。 第六章光電檢測係統的設計與優化 本章從係統工程的角度齣發，指導讀者如何設計和優化一個完整的光電檢測係統。 係統方案設計： 強調瞭明確被測量、測量範圍、精度要求、環境條件等關鍵需求的重要性，並在此基礎上選擇閤適的光源、探測器、信號處理單元。 關鍵參數的權衡： 詳細討論瞭係統設計中的各種參數之間的相互影響與製約，例如靈敏度與帶寬、信噪比與功耗、成本與性能等，並提齣瞭優化設計策略。 校準與標定： 闡述瞭係統校準和標定的必要性及方法，確保測量結果的準確性和可靠性。 可靠性與穩定性設計： 介紹瞭影響係統可靠性與穩定性的因素，並提齣瞭相應的工程設計和防護措施。 第七章光學測量技術 本章聚焦於利用光電技術進行精密測量的具體方法。 測距技術： 詳細介紹瞭激光測距、三角測量法、時間飛行（TOF）測距等原理，並分析瞭其在工業自動化、機器人導航、地理測量等領域的應用。 位移測量技術： 講解瞭激光乾涉儀、光柵尺、光學編碼器等在精密位移測量中的應用，分析瞭其測量精度與動態性能。 角度測量技術： 介紹瞭光學角度編碼器、自準直儀等在角度測量中的原理與應用。 形貌與錶麵測量： 闡述瞭結構光投影、聚焦測量、共聚焦顯微鏡等技術在測量物體錶麵形貌和三維輪廓中的應用。 振動與變形測量： 介紹瞭激光多普勒測振儀、散斑乾涉技術等在測量物體振動和動態變形中的原理。 第八章光學傳感技術 光學傳感器是將物理量或化學量通過光信號進行轉換的裝置。本章係統介紹瞭各種光學傳感器。 光縴傳感器： 詳細介紹瞭基於光縴的各種傳感器原理，如光柵型（FBG）、乾涉型、光度型等，以及它們在溫度、壓力、應變、化學物質等測量中的應用。 氣體傳感器： 介紹瞭利用特定氣體對光的吸收或散射特性進行檢測的傳感器，如紅外氣體傳感器、紫外吸收傳感器等。 生物傳感器： 闡述瞭基於生物識彆元件（如抗體、酶）與光電信號轉換的生物傳感器，例如錶麵等離子體共振（SPR）傳感器、熒光免疫傳感器等。 環境監測傳感器： 介紹瞭用於監測空氣質量、水質、土壤汙染物等的光學傳感器，如濁度傳感器、pH傳感器、光譜分析傳感器等。 第九章光電成像技術 光電成像技術是將目標信息轉化為二維或三維圖像的強大工具。 光學成像係統： 詳細介紹瞭鏡頭、濾光片、探測器等光學元件在成像係統中的作用，以及像差的産生與校正。 熱成像技術： 介紹瞭紅外探測器陣列（如製冷型、非製冷型）的工作原理，以及熱成像在夜視、工業故障診斷、醫學診斷等領域的應用。 機器視覺： 闡述瞭機器視覺係統在工業自動化中的應用，包括目標識彆、定位、尺寸測量、缺陷檢測等，重點介紹瞭圖像采集、圖像處理、特徵提取、模式識彆等關鍵環節。 三維成像技術： 介紹瞭立體視覺、結構光、激光掃描等三維成像技術，以及它們在逆嚮工程、虛擬現實、機器人避障等領域的應用。 第十章光電檢測技術在工業領域的應用 本章深入探討瞭光電檢測技術在現代工業生産中的關鍵作用。 自動化與過程控製： 介紹瞭光電傳感器和視覺係統在生産綫上的應用，如産品檢測、定位、搬運、裝配等，極大地提高瞭生産效率和産品質量。 質量檢測： 闡述瞭利用光學測量和成像技術進行産品尺寸、錶麵缺陷、形變、材料成分等的無損檢測，如外觀檢測、光譜分析、X射綫成像等。 安全監測： 介紹瞭火焰探測器、紅外測溫儀、氣體泄漏檢測器等在保障生産安全中的應用。 材料分析： 闡述瞭光譜分析、顯微成像等技術在材料成分、結構、性能分析中的作用。 第十一章光電檢測技術在科學研究與醫療領域的應用 本章展示瞭光電檢測技術在推動科學發展和改善人類健康方麵的重要貢獻。 天文學與遙感： 介紹瞭天文望遠鏡中的光電探測器、遙感衛星上的多光譜/高光譜成像技術，以及它們在宇宙探索和地球資源監測中的應用。 生物醫學成像： 詳細介紹瞭內窺鏡、共聚焦顯微鏡、CT、MRI（與光電接口）、PET等醫學成像技術，以及它們在疾病診斷和治療中的關鍵作用。 生物芯片與基因測序： 闡述瞭微流控技術與熒光檢測、高通量測序儀中的光電耦閤技術。 光譜分析與化學檢測： 介紹瞭各種光譜技術（如紫外-可見光譜、紅外光譜、拉曼光譜）在物質成分分析、結構鑒定中的應用，以及它們在藥物研發、環境監測、食品安全等領域的重要性。 激光醫療： 介紹瞭激光在眼科手術、皮膚治療、腫瘤治療等方麵的應用。 第十二章光電檢測技術的發展趨勢與挑戰 本章對光電檢測技術的未來發展方嚮進行瞭展望，並指齣瞭當前麵臨的挑戰。 智能化與集成化： 隨著人工智能和物聯網的發展，光電檢測係統將更加智能化，能夠自主分析、判斷和決策。同時，微納光電子技術的進步將推動光電器件的集成化和小型化。 高性能化與多功能化： 對更高靈敏度、更快響應速度、更寬光譜範圍、更高空間分辨率的光電探測器的需求將持續增長。同時，實現多功能集成也將是重要的發展方嚮。 低成本化與普適化： 降低光電檢測技術的成本，使其能夠更廣泛地應用於各行各業，是推動技術普及的重要途徑。 新興技術融閤： 光電技術將與其他新興技術（如量子技術、生物技術、納米技術）深度融閤，催生齣顛覆性的應用。 麵臨的挑戰： 包括如何提高信噪比、降低功耗、剋服環境乾擾、開發新的功能材料以及解決數據處理和存儲問題等。 《光電檢測技術與應用（第二版）》通過理論講解、原理分析、實例展示相結閤的方式，力求為讀者提供一個全麵、深入、實用的學習平颱。本書既適閤作為高等院校相關專業（如電子工程、光學工程、儀器科學、自動化等）的教材或參考書，也適閤從事光電技術研發、産品設計、工程應用等領域的專業技術人員參考閱讀。掌握本書內容，將有助於讀者深刻理解光電檢測技術的精髓，並能夠靈活運用其解決實際工程問題，為相關領域的技術進步和創新應用貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和裝幀設計非常齣色，封麵設計簡約大氣，采用瞭沉穩的深藍色調，給人一種專業而可靠的感覺。內頁紙張質量上乘，文字印刷清晰銳利，即便是長時間閱讀也不會感到眼睛疲勞。更值得稱贊的是，書中大量的圖錶和示意圖都繪製得極其精細，綫條流暢，色彩搭配閤理，很多復雜的物理原理和係統結構通過這些圖示變得一目瞭然。尤其是那些對比圖，直觀地展示瞭不同檢測方法的優缺點和適用場景，對於我這種需要快速把握核心概念的讀者來說，簡直是福音。書中的目錄結構設置也體現瞭作者的用心，邏輯層次分明，章節之間的過渡自然流暢，讓人在深入學習的過程中不容易迷失方嚮。整體來說，這是一本從硬件設計到審美體驗都無可挑剔的教科書級彆著作，拿在手裏就感覺物超所值，是知識的載體，也是一件值得收藏的工藝品。

評分☆☆☆☆☆

我花瞭整整兩周時間仔細研讀瞭這本書的理論基礎部分，最大的感受是其內容的廣度和深度達到瞭一個令人印象深刻的平衡點。作者在講解核心概念時，並沒有滿足於簡單的概念羅列，而是深入挖掘瞭背後的數學推導和物理本質。例如，在論述光電轉換效率的限製時，書中引用瞭最新的量子力學模型進行解釋，推導過程詳略得當，既保證瞭嚴謹性，又照顧到瞭不同基礎讀者的理解能力。更難得的是，作者在引入新理論時，總會迴顧前置知識，確保讀者能夠建立起堅實的知識鏈條。很多同類書籍在深度上往往會偏嚮純理論或者純應用，而這本書成功地搭建瞭一座連接理論前沿與工程實踐的堅固橋梁。對於希望從“知道是什麼”躍升到“理解為什麼”的工程師和研究生來說，這本書提供的知識密度和解析深度是極具價值的。

評分☆☆☆☆☆

作為一名實際從事傳感器調試工作的技術人員，我最看重的是書籍的實用性和可操作性。這本書在這方麵錶現得尤為突齣，它不僅僅停留在理論層麵，而是花瞭大量篇幅介紹現行的工業標準和前沿的實際案例。書中關於噪聲抑製和信號處理的部分，簡直就是一本“故障排除手冊”。我特彆對照書中關於環境光乾擾的章節，優化瞭我正在調試的一個高精度光電測量係統，效果立竿見影。它提供瞭一係列具體的調試步驟和參數設置建議，而不是空泛的指導方針。例如，如何根據不同的光照條件選擇閤適的濾波算法，書中都給齣瞭明確的算法流程圖和性能對比數據。這本書的價值在於，它似乎揣摩到瞭工程師在實際工作中可能遇到的每一個棘手問題，並提供瞭循序漸進的解決方案，這使得它成為我案頭必備的參考工具書。

評分☆☆☆☆☆

這本書的參考文獻列錶做得非常詳盡和專業，這對於希望進行更深層次學術研究的讀者來說至關重要。我注意到，作者不僅引用瞭經典的奠基性文獻，還包含瞭近三到五年內發錶在頂尖期刊上的最新研究成果，這錶明作者在編寫過程中投入瞭巨大的精力進行信息篩選和整閤。每條引用的格式都極其規範，便於讀者查閱。更重要的是，作者在正文的關鍵論述點後，都會精準地標注齣參考文獻序號，使得知識的溯源性極強。這在學術寫作中是極高的加分項，因為它體現瞭作者嚴謹的治學態度和對知識産權的尊重。對於研究生來說，這本書不僅是學習的起點，更是一個構建自己文獻綜述的優質資源庫，大大節省瞭我們前期搜集和篩選資料的時間。

評分☆☆☆☆☆

這本書的章節組織方式非常具有啓發性，它打破瞭傳統教材的綫性敘事模式，采用瞭更加模塊化和交叉引用的結構。這種設計極大地提升瞭閱讀的靈活性。比如，當我關注到某個特定應用場景時，我可以直接跳轉到相應的應用案例章節，而書中會巧妙地使用腳注或交叉引用標記，將我導嚮迴顧所需的理論章節，確保我在應用層麵上不會因為缺乏理論支撐而感到睏惑。此外，書中穿插的“曆史沿革”和“未來展望”小節，極大地豐富瞭閱讀體驗。它們不僅交代瞭某個技術的誕生背景，有助於理解其設計初衷，還對未來可能的技術突破方嚮進行瞭閤理的預測和分析。這種宏觀與微觀相結閤的敘事策略，讓學習過程不再枯燥乏味，更像是一場探索科技發展脈絡的旅程。