光电检测技术及应用（第2版）/普通高等教育“十二五”规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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周秀云，张涛，尹伯彪，黄建国 著

图书标签:

• 光电检测
• 传感器
• 检测技术
• 光电子学
• 仪器仪表
• 测试测量
• 高等教育
• 教材
• 十二五规划
• 应用

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121255922

版次：2

商品编码：11689952

包装：平装

丛书名： 测试、计量技术与仪器系列规划教材 ，

开本：16开

出版时间：2015-05-01

用纸：胶版纸

页数：295

字数：550000

正文语种：中文

内容简介

　　《光电检测技术及应用（第2版）/普通高等教育“十二五”规划教材》实用性强，适用面广，有理论，有实践，主要内容包括理论基础、各类电光与光电器件、光电变换检测技术与方法、典型应用等4部分，共12章：光电检测系统与技术概述、光电检测光源、光电检测中的光学变换、光电探测器及光电导探测器、光伏特探测器、光电发射器件、光电成像器件、光电检测常用电路、非相干检测方法与系统、相干检测方法与系统、光电检测技术的典型应用等。
　　《光电检测技术及应用（第2版）/普通高等教育“十二五”规划教材》提供配套电子课件和习题参考答案。
　　《光电检测技术及应用（第2版）/普通高等教育“十二五”规划教材》可作为高等学校光学技术与光电仪器、检测技术与自动化仪表、光电子技术、测控技术与仪器、光电信息工程、光学工程等专业的本科生和研究生教材，也可作为相关领域工程技术人员与科研人员的参考书。《光电检测技术及应用（第2版）/普通高等教育“十二五”规划教材》介绍的测试技术，不仅适用于光电、测控技术与仪器行业，对机械、轻工、航天、计量、测绘等行业也有相当的使用价值。

作者简介

　　周秀云，电子科技大学自动化学院副教授、博士，长期从事高等学校本科和研究生测试、计量技术与仪器领域主干课程教学和大量科研工作，教学和科研经验丰富。

内页插图

目录

第1章 概述
1.1 引言
1.2 光电检测系统的基本构成和工作原理
1.2.1 光电检测系统的基本构成
1.2.2 光电检测系统的基本工作原理
1.2.3 光电检测系统的基本结构形式
1.3 光电检测技术的发展
习题与思考题

第2章 光电检测光源
2.1 光的产生及光源分类
2.1.1 光的本质及产生
2.1.2 光源分类
2.2 光源的基本特性参数
2.2.1 辐射效率和发光效率
2.2.2 光谱功率分布
2.2.3 空间光强分布
2.2.4 光源的色温
2.2.5 光源的颜色
2.3 光电检测常用光源
2.3.1 热辐射光源
2.3.2 气体放电光源
2.3.3 固体发光光源
2.3.4 激光器
习题与思考题

第3章 光电检测中的光学变换
3.1 光调制基本概念
3.1.1 调制的基本概念
3.1.2 光学调制的分类
3.2 光信号调制方式
3.2.1 振幅调制
3.2.2 频率调制和相位调制
3.2.3 强度调制
3.2.4 脉冲调制
3.2.5 脉冲编码调制
3.3 光信号调制技术
3.3.1 直接调制
3.3.2 电光调制
3.3.3 声光调制
3.3.4 磁光调制
3.3.5 光学调制盘
3.3.6 光电编码器
习题与思考题

第4章 光电探测器及光电导探测器
4.1 光探测器的物理基础
4.1.1 光电效应和光热效应
4.1.2 光电转换定律
4.2 光电探测器的特性参数
4.2.1 量子效率
4.2.2 灵敏度
4.2.3 响应时间
4.2.4 噪声等效功率NEP和探测率
4.2.5 线性度
4.2.6 探测器噪声
4.2.7 其他参数
4.3 光电导探测器
4.3.1 光电导效应
4.3.2 光敏电阻
习题与思考题

第5章 光伏特探测器
5.1 光伏特效应
5.1.1 无光照PN电流方程
5.1.2 光照PN时电流方程
5.2 光伏探测器的工作模式
5.3 光电池
5.3.1 硅光电池的基本结构和工作原理
5.3.2 硅光电池的特性参数
5.3.3 光电池偏置电路
5.3.4 光电池的应用
5.4 硅光电二极管和硅光电三极管
5.4.1 硅光电二极管结构及工作原理
5.4.2 硅光电三极管结构及工作原理
5.4.3 硅光电二极管与硅光电三极管特性比较
5.4.4 光电二极管和三极管的偏置电路
5.4.5 光电二极管和三极管的应用
习题与思考题

第6章 光电发射器件
6.1 光电发射（外光电）效应
6.2 光电管
6.3 光电倍增管
6.3.1 光电倍增管的结构
6.3.2 光电倍增管的主要特性参数
6.3.3 光电倍增管的供电和信号输出电路
6.3.4 微通道板光电倍增管
6.3.5 光电倍增管的应用
6.4 各种光电探测器件的性能比较和应用选择
6.4.1 接收光信号的方式
6.4.2 各种光电探测器件的性能比较
6.4.3 光电检测器件的应用选择
习题与思考题

第7章 光电成像器件
7.1 光电成像器件概述
7.1.1 光电成像器件的类型
7.1.2 光电成像器件的基本特性
7.2 真空摄像管
7.2.1 成像原理
7.2.2 摄像管的性能参数
7.2.3 光电导式摄像管
7.2.4 光电发射式摄像管
7.3 电荷耦合器件（CCD）
7.3.1 电荷耦合器件工作原理
7.3.2 电荷耦合器件的物理性能参数
7.3.3 电荷耦合摄像器件
7.3.4 增强型电荷耦合器件
7.4 自扫描光电二极管阵列
7.4.1 SSPD线阵列
7.4.2 SSPD面阵列
7.5 CMOS摄像器件
7.5.1 结构与工作原理
7.5.2 固定图像噪声（FPN）消除电路
7.5.3 CMOS图像传感器的主要特性
7.5.4 CMOS图像传感器的应用
7.6 红外焦平面阵列探测器
7.6.1 红外焦平面阵列的工作原理和结构
7.6.2 z平面红外焦平面探测器
7.6.3 非制冷红外焦平面阵列探测器
习题与思考题

第8章 光电检测常用电路
8.1 前置放大器
8.1.1 前置放大器设计的大致步骤
8.1.2 放大器设计中频率及带宽的确定
8.1.3 放大器设计中的其他考虑
8.1.4 光电器件与集成运算放大器的连接
8.2 解调电路
8.2.1 调幅波的解调
8.2.2 调频波的解调
……
第9章 非相干检测方法与系统
第10章 相干检测方法与系统
第11章 光电检测技术在机械领域的典型应用
第12章 光电检测技术在其他领域的典型应用
参考文献

前言/序言

《精密光电测量与控制系统》 概述 本书旨在深入探讨精密光电测量与控制系统的原理、设计方法、关键技术及工程应用。随着科技的飞速发展，光电技术在各个领域扮演着越来越重要的角色，尤其是在高精度、高效率的测量与控制需求日益增长的今天。本书将系统梳理光电测量与控制系统的理论基础，详细介绍各类传感器的原理与特性，阐述信号处理与信息融合的策略，并重点解析先进的控制算法及其在实际系统中的实现。内容涵盖从基础的光学元件选用，到复杂的系统集成与性能优化，力求为读者构建一个全面而深入的知识体系。 本书特色 系统性与前瞻性相结合： 本书不仅梳理了光电测量与控制系统的经典理论和成熟技术，更着重介绍了当前研究的热点和发展趋势，如新型光源、先进探测器、智能算法等，使读者能够掌握前沿知识。 理论与实践紧密结合： 每个章节都辅以大量的工程实例和案例分析，展示了理论知识在实际问题解决中的应用，帮助读者理解抽象概念，培养解决实际工程问题的能力。 多学科交叉融合： 本书融合了光学、电子学、信息科学、自动控制、精密机械等多学科知识，展现了光电测量与控制系统的综合性特点，为跨学科研究和应用奠定基础。 详实的技术细节： 对于关键技术和核心组件，本书进行了深入的剖析，提供了详细的参数选择指南、设计步骤和性能评估方法，使读者能够掌握具体的设计和实现要领。 注重工程实现： 除了理论探讨，本书还关注系统设计中的实际问题，如噪声抑制、误差分析、稳定性保障、接口设计等，为工程师提供切实可行的解决方案。 内容详解 第一部分：光电测量系统基础 第一章：光电测量系统概述 本章首先定义了光电测量系统的概念、基本组成和工作流程。我们将介绍光电测量的基本原理，包括光的传播、衍射、干涉、衍射等现象在测量中的应用。同时，我们将探讨光电测量系统的分类，如基于成像的测量、基于非成像的测量、基于光谱分析的测量等，并分析不同类型系统的优缺点及适用范围。最后，本章将概述光电测量系统设计的基本原则和关键考虑因素，为后续章节的学习打下基础。 第二章：光源与照明技术 作为光电系统的“眼睛”，光源的性能直接影响测量精度和可靠性。本章将详细介绍各种常用的光源，包括但不限于： LED（发光二极管）： 讲解其发光原理、光谱特性、亮度、寿命以及在光电测量中的优势和局限性。 激光器： 深入分析激光器的基本工作原理，包括受激辐射、增益介质、谐振腔等。重点介绍不同类型的激光器（如半导体激光器、固体激光器、气体激光器）及其在测量应用中的特点（如单色性、方向性、相干性）。 其他光源： 简要介绍卤素灯、氙灯等传统光源，以及其在特定测量场景下的应用。 此外，本章还将探讨照明技术，包括光路的搭建、光的聚焦与准直、光强的控制、以及不同照明方式（如透射、反射、暗场、明场）对测量结果的影响。 第三章：光电探测器与传感器 探测器是光信号转换为电信号的关键环节。本章将系统介绍各类光电探测器的原理、性能参数及其应用： 光电二极管（Photodiodes）： 讲解其PN结原理，光电导效应和光伏效应，以及 PIN 型、APD（雪崩光电二极管）等不同类型的特点，重点分析其响应速度、灵敏度、噪声特性。 光电晶体管（Phototransistors）： 介绍其放大作用，以及与光电二极管的比较。 CCD（Charge-Coupled Device）与CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）图像传感器： 深入分析其成像原理、像素结构、读出方式、量子效率、动态范围等关键参数，并讨论其在图像测量和检测中的应用。 热电探测器： 讲解其基于热效应的原理，如热电偶、热电堆，以及其在红外探测和功率测量中的应用。 其他传感器： 简要介绍光电倍增管（PMT）、光敏电阻等，并阐述其适用场合。 第四章：光学元件与光路设计 本章将聚焦于构成光电测量系统的基础——光学元件。我们将详细讲解： 透镜与镜片： 介绍不同类型的透镜（凸透镜、凹透镜、复合透镜）及其成像原理，讨论像差（球差、色差、畸变）的产生原因及校正方法。 反射镜与棱镜： 分析不同材料和形状的反射镜，以及各种棱镜（如直角棱镜、直角等腰棱镜、屋脊棱镜）在改变光路、分光、成像中的作用。 滤光片（Filters）： 讲解不同类型的滤光片（如吸收滤光片、干涉滤光片、中性密度滤光片）的原理、选择标准及其在选择性测量中的应用。 光阑与狭缝： 讨论其在控制光斑尺寸、提高成像质量、实现空间滤波等方面的作用。 光路设计原则： 结合实际应用，指导读者如何根据测量目标、光源特性、探测器要求来设计最优的光路，以实现高信噪比、高分辨率的测量。 第二部分：信号处理与信息融合 第五章：模拟信号处理与放大 光电探测器输出的原始信号往往微弱且易受噪声干扰。本章将探讨如何对这些模拟信号进行有效的处理： 前置放大器： 介绍跨阻放大器（TIA）、电压放大器等常用电路，分析其噪声源（如热噪声、散粒噪声、闪烁噪声）及其抑制方法。 滤波技术： 讲解低通、高通、带通、陷波滤波器等在去除噪声、提取有用信号方面的作用。重点介绍有源滤波器的设计与应用。 信号调理： 讨论差分信号处理、电荷放大等技术，以适应不同类型的传感器输出。 第六章：数字信号处理基础 随着数字化技术的发展，数字信号处理在光电测量中越来越重要。本章将介绍： 采样与量化： 深入理解奈奎斯特采样定理，量化误差及其影响。 数字滤波： 介绍FIR（有限冲激响应）和IIR（无限冲激响应）滤波器的设计原理和应用，以及滑动平均、中值滤波等简单但有效的算法。 傅里叶变换（FFT）： 讲解其在频域分析中的应用，如何通过频谱分析识别噪声、提取周期性信号。 其他数字信号处理技术： 简要介绍相关分析、卷积、相关等在特征提取和模式识别中的作用。 第七章：信息融合技术 在复杂的测量场景下，单一传感器的信息往往不足以全面表征目标。信息融合技术能够将来自多个传感器或多个测量维度的数据进行整合，以获得更准确、更可靠的测量结果。本章将探讨： 信息融合的层次： 介绍数据级融合、特征级融合、决策级融合等不同层次的融合策略。 融合算法： 重点介绍卡尔曼滤波（Kalman Filter）及其变种（如扩展卡尔曼滤波EKF、无迹卡尔曼滤波UKF）在状态估计和多传感器数据融合中的应用。 其他融合方法： 简要介绍贝叶斯推断、证据理论、神经网络等在信息融合中的潜力。 工程实例： 结合实际应用，例如多传感器定位、目标跟踪等，说明信息融合的技术优势。 第三部分：精密控制与系统集成 第八章：光电测量的误差分析与补偿 测量精度是衡量光电测量系统性能的核心指标。本章将系统分析测量误差的来源，并探讨相应的补偿方法： 误差分类： 区分系统误差、随机误差、粗大误差，并分析其产生原因。 误差传播定律： 讲解如何分析和量化测量过程中误差的累积效应。 标定技术： 介绍不同类型的标定方法，如零点标定、斜率标定、非线性标定等，以及如何利用标定数据进行误差补偿。 模型拟合与回归分析： 讲解如何通过建立数学模型来描述和预测误差，进而进行补偿。 第九章：反馈控制系统原理 精确的测量是实现精确控制的基础。本章将介绍闭环反馈控制系统的基本原理： 控制系统基本构成： 讲解控制器、被控对象、传感器、执行器等组成部分。 PID 控制器： 深入分析比例（P）、积分（I）、微分（D）的作用，以及PID参数整定方法（如Ziegler-Nichols法、手工整定法）。 其他控制算法： 简要介绍状态空间控制、模糊控制、自适应控制等高级控制策略。 系统稳定性分析： 介绍Routh判据、Nyquist判据、根轨迹图等分析系统稳定性的方法。 第十章：精密定位与运动控制 光电测量与控制系统常常涉及精确的目标定位与运动控制。本章将重点介绍： 精密驱动技术： 介绍步进电机、伺服电机、压电陶瓷驱动器等在实现高精度定位中的应用。 编码器技术： 详细讲解光学编码器（增量式、绝对式）的工作原理、分辨率、精度等关键参数，以及如何利用编码器实现位置反馈。 闭环运动控制系统设计： 结合前述的控制理论，指导读者如何设计包含运动控制器、驱动器、编码器及被控对象的精密运动控制系统。 轨迹规划与插补： 介绍如何在多自由度系统中实现平滑、精确的运动轨迹。 第十一章：光电测量与控制系统集成与应用实例 本章将前面章节的知识融会贯通，通过具体的应用案例展示光电测量与控制系统的设计、实现与优化过程。我们将深入探讨以下领域： 工业自动化与机器人： 如何利用光电传感器进行目标识别、定位，实现机器人的精确抓取与装配。 精密仪器与设备： 例如，在显微镜、光谱仪、坐标测量机等设备中，光电测量与控制是如何保证其测量精度和工作效率的。 医疗器械： 在内窥镜、手术导航系统、生化分析仪等设备中，光电技术的应用如何提升诊断和治疗的精准度。 航空航天与国防： 目标跟踪、距离测量、姿态控制等关键技术的光电实现。 智能交通系统： 例如，车道线检测、行人识别、交通流量监测等。 结论 《精密光电测量与控制系统》一书，以其严谨的学术性、鲜活的工程性、前瞻的研究性，为读者提供了一扇深入了解现代光电技术的窗口。本书涵盖了从基础理论到前沿应用的完整链条，适合高等院校相关专业本科生、研究生学习，也为从事光电技术研发、系统设计、工程应用的广大科研人员和工程师提供了宝贵的参考资料。通过对本书的学习，读者将能够深刻理解精密光电测量与控制系统的核心原理，掌握设计与实现关键技术的能力，并能将所学知识融会贯通，应用于实际工程问题中，为推动相关领域的技术进步贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

初次拿到这本《光电检测技术及应用（第2版）》，就被它厚实的装帧和清晰的排版所吸引。作为一本“十二五”规划教材，它显然经过了市场的检验和时间的沉淀。我是一名在光学工程领域深耕多年的从业者，一直关注着前沿技术的动态。这本书的选题正是我的兴趣所在，光电检测技术在现代工业、科研以及日常生活中的应用越来越广泛，从高精度的测量仪器到智能安防系统，都离不开它的身影。我尤其看重教材在理论深度和实践指导性上的平衡。一本好的教材，不仅要讲解清楚原理，更要教会读者如何将这些原理转化为实际应用。我希望这本书能够提供扎实的理论基础，同时辅以丰富的案例分析和实验指导，让我能够更好地理解并掌握光电检测的核心技术，例如各种传感器的原理、信号处理方法、以及它们在不同场景下的集成应用。这本书的内容深度和广度，预示着它将成为我工具箱里不可或缺的一员。

评分☆☆☆☆☆

翻阅《光电检测技术及应用（第2版）》，我立刻被其内容的条理性所折服。教材按照逻辑顺序，由浅入深地介绍了光电检测领域的各个方面。从基础的光学原理，如光的衍射、干涉，到各种光电器件的工作机制，如光电二极管、光电倍增管、CCD和CMOS传感器等，都讲解得十分到位。特别值得称赞的是，书中对不同类型传感器的特性、选择标准以及优缺点进行了详细的比较分析，这对于实际工程项目的设计和选型具有极强的指导意义。此外，教材还花费了相当大的篇幅阐述了信号处理与数据采集技术，这部分内容对于将原始的光电信号转化为有意义的信息至关重要。书中提及的各种滤波算法、模数转换技术以及嵌入式系统的应用，都紧密联系着当前业界的发展趋势。我相信，通过对这部分内容的深入学习，我将能够解决在实际工作中遇到的信号干扰和数据处理瓶颈。

评分☆☆☆☆☆

从内容上看，《光电检测技术及应用（第2版）》在许多方面都体现了其作为“十二五”规划教材的严谨与全面。教材的章节安排合理，逻辑清晰，从基础的光电效应和探测器原理，逐步深入到系统设计、噪声分析、以及实际应用。我注意到书中对噪声的分析部分非常详细，这对实际工程中的信噪比优化至关重要，也体现了作者在理论深度上的追求。此外，书中对于新兴的光电检测技术，例如在机器视觉、生物传感和量子信息等领域的应用，也有所提及，这使得教材在保持经典理论的同时，也兼顾了前沿技术的发展。这种理论与实践相结合，以及对最新技术动态的关注，使得这本书不仅适合作为高等教育的教材，也能够为从事相关领域研发和工程的技术人员提供有价值的参考。这本书的出版，无疑为光电检测领域的研究和应用注入了新的活力。

评分☆☆☆☆☆

我是一位对光电技术充满好奇心的业余爱好者，一直希望能够深入了解这个领域。《光电检测技术及应用（第2版）》这本书，如同一本精心绘制的指南，为我打开了一扇通往光电世界的大门。尽管我没有专业的背景，但书中清晰的语言和生动的解释，让我能够一步步理解复杂的概念。我特别喜欢书中对各种光电检测方法的介绍，比如如何利用光来测量距离、如何捕捉微小的光信号、以及如何将这些信号转化为我们能够理解的数据。那些关于激光技术、红外技术、以及可见光成像技术的章节，让我对这些在我们生活中无处不在的技术有了更深刻的认识。这本书没有过于晦涩的数学推导，而是更侧重于原理的阐述和应用场景的描绘，这对于我这样的学习者来说，是非常友好的。我相信，通过这本书的学习，我将能够更好地欣赏和理解我们周围的光电技术。

评分☆☆☆☆☆

作为一名高校教师，我在选择教材时，不仅关注内容的科学性和前沿性，更重视其教学的可行性和学生的接受度。《光电检测技术及应用（第2版）》在这方面做得非常出色。我注意到书中包含了大量的图表和示意图，这些视觉化的辅助材料对于帮助学生理解抽象的光电原理起到了至关重要的作用。很多概念，如果仅仅依靠文字描述，可能会让初学者感到困惑，但借助这些直观的图示，学生们能够更清晰地把握其精髓。同时，教材中穿插的各种应用实例，如在医疗成像、工业自动化、环境监测等领域的实际案例，能够有效地激发学生的学习兴趣，让他们看到理论知识的实际价值。此外，书中也提供了一些思考题和练习题，这些题目难度适中，既能巩固所学知识，又能培养学生的分析和解决问题的能力，非常适合课堂教学和课后习题。