光電檢測技術及應用（第2版）/普通高等教育“十二五”規劃教材 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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周秀雲，張濤，尹伯彪，黃建國 著

圖書標籤:

• 光電檢測
• 傳感器
• 檢測技術
• 光電子學
• 儀器儀錶
• 測試測量
• 高等教育
• 教材
• 十二五規劃
• 應用

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121255922

版次：2

商品編碼：11689952

包裝：平裝

叢書名： 測試、計量技術與儀器係列規劃教材 ，

開本：16開

齣版時間：2015-05-01

用紙：膠版紙

頁數：295

字數：550000

正文語種：中文

內容簡介

　　《光電檢測技術及應用（第2版）/普通高等教育“十二五”規劃教材》實用性強，適用麵廣，有理論，有實踐，主要內容包括理論基礎、各類電光與光電器件、光電變換檢測技術與方法、典型應用等4部分，共12章：光電檢測係統與技術概述、光電檢測光源、光電檢測中的光學變換、光電探測器及光電導探測器、光伏特探測器、光電發射器件、光電成像器件、光電檢測常用電路、非相乾檢測方法與係統、相乾檢測方法與係統、光電檢測技術的典型應用等。
　　《光電檢測技術及應用（第2版）/普通高等教育“十二五”規劃教材》提供配套電子課件和習題參考答案。
　　《光電檢測技術及應用（第2版）/普通高等教育“十二五”規劃教材》可作為高等學校光學技術與光電儀器、檢測技術與自動化儀錶、光電子技術、測控技術與儀器、光電信息工程、光學工程等專業的本科生和研究生教材，也可作為相關領域工程技術人員與科研人員的參考書。《光電檢測技術及應用（第2版）/普通高等教育“十二五”規劃教材》介紹的測試技術，不僅適用於光電、測控技術與儀器行業，對機械、輕工、航天、計量、測繪等行業也有相當的使用價值。

作者簡介

　　周秀雲，電子科技大學自動化學院副教授、博士，長期從事高等學校本科和研究生測試、計量技術與儀器領域主乾課程教學和大量科研工作，教學和科研經驗豐富。

內頁插圖

目錄

第1章 概述
1.1 引言
1.2 光電檢測係統的基本構成和工作原理
1.2.1 光電檢測係統的基本構成
1.2.2 光電檢測係統的基本工作原理
1.2.3 光電檢測係統的基本結構形式
1.3 光電檢測技術的發展
習題與思考題

第2章 光電檢測光源
2.1 光的産生及光源分類
2.1.1 光的本質及産生
2.1.2 光源分類
2.2 光源的基本特性參數
2.2.1 輻射效率和發光效率
2.2.2 光譜功率分布
2.2.3 空間光強分布
2.2.4 光源的色溫
2.2.5 光源的顔色
2.3 光電檢測常用光源
2.3.1 熱輻射光源
2.3.2 氣體放電光源
2.3.3 固體發光光源
2.3.4 激光器
習題與思考題

第3章 光電檢測中的光學變換
3.1 光調製基本概念
3.1.1 調製的基本概念
3.1.2 光學調製的分類
3.2 光信號調製方式
3.2.1 振幅調製
3.2.2 頻率調製和相位調製
3.2.3 強度調製
3.2.4 脈衝調製
3.2.5 脈衝編碼調製
3.3 光信號調製技術
3.3.1 直接調製
3.3.2 電光調製
3.3.3 聲光調製
3.3.4 磁光調製
3.3.5 光學調製盤
3.3.6 光電編碼器
習題與思考題

第4章 光電探測器及光電導探測器
4.1 光探測器的物理基礎
4.1.1 光電效應和光熱效應
4.1.2 光電轉換定律
4.2 光電探測器的特性參數
4.2.1 量子效率
4.2.2 靈敏度
4.2.3 響應時間
4.2.4 噪聲等效功率NEP和探測率
4.2.5 綫性度
4.2.6 探測器噪聲
4.2.7 其他參數
4.3 光電導探測器
4.3.1 光電導效應
4.3.2 光敏電阻
習題與思考題

第5章 光伏特探測器
5.1 光伏特效應
5.1.1 無光照PN電流方程
5.1.2 光照PN時電流方程
5.2 光伏探測器的工作模式
5.3 光電池
5.3.1 矽光電池的基本結構和工作原理
5.3.2 矽光電池的特性參數
5.3.3 光電池偏置電路
5.3.4 光電池的應用
5.4 矽光電二極管和矽光電三極管
5.4.1 矽光電二極管結構及工作原理
5.4.2 矽光電三極管結構及工作原理
5.4.3 矽光電二極管與矽光電三極管特性比較
5.4.4 光電二極管和三極管的偏置電路
5.4.5 光電二極管和三極管的應用
習題與思考題

第6章 光電發射器件
6.1 光電發射（外光電）效應
6.2 光電管
6.3 光電倍增管
6.3.1 光電倍增管的結構
6.3.2 光電倍增管的主要特性參數
6.3.3 光電倍增管的供電和信號輸齣電路
6.3.4 微通道闆光電倍增管
6.3.5 光電倍增管的應用
6.4 各種光電探測器件的性能比較和應用選擇
6.4.1 接收光信號的方式
6.4.2 各種光電探測器件的性能比較
6.4.3 光電檢測器件的應用選擇
習題與思考題

第7章 光電成像器件
7.1 光電成像器件概述
7.1.1 光電成像器件的類型
7.1.2 光電成像器件的基本特性
7.2 真空攝像管
7.2.1 成像原理
7.2.2 攝像管的性能參數
7.2.3 光電導式攝像管
7.2.4 光電發射式攝像管
7.3 電荷耦閤器件（CCD）
7.3.1 電荷耦閤器件工作原理
7.3.2 電荷耦閤器件的物理性能參數
7.3.3 電荷耦閤攝像器件
7.3.4 增強型電荷耦閤器件
7.4 自掃描光電二極管陣列
7.4.1 SSPD綫陣列
7.4.2 SSPD麵陣列
7.5 CMOS攝像器件
7.5.1 結構與工作原理
7.5.2 固定圖像噪聲（FPN）消除電路
7.5.3 CMOS圖像傳感器的主要特性
7.5.4 CMOS圖像傳感器的應用
7.6 紅外焦平麵陣列探測器
7.6.1 紅外焦平麵陣列的工作原理和結構
7.6.2 z平麵紅外焦平麵探測器
7.6.3 非製冷紅外焦平麵陣列探測器
習題與思考題

第8章 光電檢測常用電路
8.1 前置放大器
8.1.1 前置放大器設計的大緻步驟
8.1.2 放大器設計中頻率及帶寬的確定
8.1.3 放大器設計中的其他考慮
8.1.4 光電器件與集成運算放大器的連接
8.2 解調電路
8.2.1 調幅波的解調
8.2.2 調頻波的解調
……
第9章 非相乾檢測方法與係統
第10章 相乾檢測方法與係統
第11章 光電檢測技術在機械領域的典型應用
第12章 光電檢測技術在其他領域的典型應用
參考文獻

前言/序言

《精密光電測量與控製係統》 概述 本書旨在深入探討精密光電測量與控製係統的原理、設計方法、關鍵技術及工程應用。隨著科技的飛速發展，光電技術在各個領域扮演著越來越重要的角色，尤其是在高精度、高效率的測量與控製需求日益增長的今天。本書將係統梳理光電測量與控製係統的理論基礎，詳細介紹各類傳感器的原理與特性，闡述信號處理與信息融閤的策略，並重點解析先進的控製算法及其在實際係統中的實現。內容涵蓋從基礎的光學元件選用，到復雜的係統集成與性能優化，力求為讀者構建一個全麵而深入的知識體係。 本書特色 係統性與前瞻性相結閤： 本書不僅梳理瞭光電測量與控製係統的經典理論和成熟技術，更著重介紹瞭當前研究的熱點和發展趨勢，如新型光源、先進探測器、智能算法等，使讀者能夠掌握前沿知識。 理論與實踐緊密結閤： 每個章節都輔以大量的工程實例和案例分析，展示瞭理論知識在實際問題解決中的應用，幫助讀者理解抽象概念，培養解決實際工程問題的能力。 多學科交叉融閤： 本書融閤瞭光學、電子學、信息科學、自動控製、精密機械等多學科知識，展現瞭光電測量與控製係統的綜閤性特點，為跨學科研究和應用奠定基礎。 詳實的技術細節： 對於關鍵技術和核心組件，本書進行瞭深入的剖析，提供瞭詳細的參數選擇指南、設計步驟和性能評估方法，使讀者能夠掌握具體的設計和實現要領。 注重工程實現： 除瞭理論探討，本書還關注係統設計中的實際問題，如噪聲抑製、誤差分析、穩定性保障、接口設計等，為工程師提供切實可行的解決方案。 內容詳解 第一部分：光電測量係統基礎 第一章：光電測量係統概述 本章首先定義瞭光電測量係統的概念、基本組成和工作流程。我們將介紹光電測量的基本原理，包括光的傳播、衍射、乾涉、衍射等現象在測量中的應用。同時，我們將探討光電測量係統的分類，如基於成像的測量、基於非成像的測量、基於光譜分析的測量等，並分析不同類型係統的優缺點及適用範圍。最後，本章將概述光電測量係統設計的基本原則和關鍵考慮因素，為後續章節的學習打下基礎。 第二章：光源與照明技術 作為光電係統的“眼睛”，光源的性能直接影響測量精度和可靠性。本章將詳細介紹各種常用的光源，包括但不限於： LED（發光二極管）： 講解其發光原理、光譜特性、亮度、壽命以及在光電測量中的優勢和局限性。 激光器： 深入分析激光器的基本工作原理，包括受激輻射、增益介質、諧振腔等。重點介紹不同類型的激光器（如半導體激光器、固體激光器、氣體激光器）及其在測量應用中的特點（如單色性、方嚮性、相乾性）。 其他光源： 簡要介紹鹵素燈、氙燈等傳統光源，以及其在特定測量場景下的應用。 此外，本章還將探討照明技術，包括光路的搭建、光的聚焦與準直、光強的控製、以及不同照明方式（如透射、反射、暗場、明場）對測量結果的影響。 第三章：光電探測器與傳感器 探測器是光信號轉換為電信號的關鍵環節。本章將係統介紹各類光電探測器的原理、性能參數及其應用： 光電二極管（Photodiodes）： 講解其PN結原理，光電導效應和光伏效應，以及 PIN 型、APD（雪崩光電二極管）等不同類型的特點，重點分析其響應速度、靈敏度、噪聲特性。 光電晶體管（Phototransistors）： 介紹其放大作用，以及與光電二極管的比較。 CCD（Charge-Coupled Device）與CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）圖像傳感器： 深入分析其成像原理、像素結構、讀齣方式、量子效率、動態範圍等關鍵參數，並討論其在圖像測量和檢測中的應用。 熱電探測器： 講解其基於熱效應的原理，如熱電偶、熱電堆，以及其在紅外探測和功率測量中的應用。 其他傳感器： 簡要介紹光電倍增管（PMT）、光敏電阻等，並闡述其適用場閤。 第四章：光學元件與光路設計 本章將聚焦於構成光電測量係統的基礎——光學元件。我們將詳細講解： 透鏡與鏡片： 介紹不同類型的透鏡（凸透鏡、凹透鏡、復閤透鏡）及其成像原理，討論像差（球差、色差、畸變）的産生原因及校正方法。 反射鏡與棱鏡： 分析不同材料和形狀的反射鏡，以及各種棱鏡（如直角棱鏡、直角等腰棱鏡、屋脊棱鏡）在改變光路、分光、成像中的作用。 濾光片（Filters）： 講解不同類型的濾光片（如吸收濾光片、乾涉濾光片、中性密度濾光片）的原理、選擇標準及其在選擇性測量中的應用。 光闌與狹縫： 討論其在控製光斑尺寸、提高成像質量、實現空間濾波等方麵的作用。 光路設計原則： 結閤實際應用，指導讀者如何根據測量目標、光源特性、探測器要求來設計最優的光路，以實現高信噪比、高分辨率的測量。 第二部分：信號處理與信息融閤 第五章：模擬信號處理與放大 光電探測器輸齣的原始信號往往微弱且易受噪聲乾擾。本章將探討如何對這些模擬信號進行有效的處理： 前置放大器： 介紹跨阻放大器（TIA）、電壓放大器等常用電路，分析其噪聲源（如熱噪聲、散粒噪聲、閃爍噪聲）及其抑製方法。 濾波技術： 講解低通、高通、帶通、陷波濾波器等在去除噪聲、提取有用信號方麵的作用。重點介紹有源濾波器的設計與應用。 信號調理： 討論差分信號處理、電荷放大等技術，以適應不同類型的傳感器輸齣。 第六章：數字信號處理基礎 隨著數字化技術的發展，數字信號處理在光電測量中越來越重要。本章將介紹： 采樣與量化： 深入理解奈奎斯特采樣定理，量化誤差及其影響。 數字濾波： 介紹FIR（有限衝激響應）和IIR（無限衝激響應）濾波器的設計原理和應用，以及滑動平均、中值濾波等簡單但有效的算法。 傅裏葉變換（FFT）： 講解其在頻域分析中的應用，如何通過頻譜分析識彆噪聲、提取周期性信號。 其他數字信號處理技術： 簡要介紹相關分析、捲積、相關等在特徵提取和模式識彆中的作用。 第七章：信息融閤技術 在復雜的測量場景下，單一傳感器的信息往往不足以全麵錶徵目標。信息融閤技術能夠將來自多個傳感器或多個測量維度的數據進行整閤，以獲得更準確、更可靠的測量結果。本章將探討： 信息融閤的層次： 介紹數據級融閤、特徵級融閤、決策級融閤等不同層次的融閤策略。 融閤算法： 重點介紹卡爾曼濾波（Kalman Filter）及其變種（如擴展卡爾曼濾波EKF、無跡卡爾曼濾波UKF）在狀態估計和多傳感器數據融閤中的應用。 其他融閤方法： 簡要介紹貝葉斯推斷、證據理論、神經網絡等在信息融閤中的潛力。 工程實例： 結閤實際應用，例如多傳感器定位、目標跟蹤等，說明信息融閤的技術優勢。 第三部分：精密控製與係統集成 第八章：光電測量的誤差分析與補償 測量精度是衡量光電測量係統性能的核心指標。本章將係統分析測量誤差的來源，並探討相應的補償方法： 誤差分類： 區分係統誤差、隨機誤差、粗大誤差，並分析其産生原因。 誤差傳播定律： 講解如何分析和量化測量過程中誤差的纍積效應。 標定技術： 介紹不同類型的標定方法，如零點標定、斜率標定、非綫性標定等，以及如何利用標定數據進行誤差補償。 模型擬閤與迴歸分析： 講解如何通過建立數學模型來描述和預測誤差，進而進行補償。 第九章：反饋控製係統原理 精確的測量是實現精確控製的基礎。本章將介紹閉環反饋控製係統的基本原理： 控製係統基本構成： 講解控製器、被控對象、傳感器、執行器等組成部分。 PID 控製器： 深入分析比例（P）、積分（I）、微分（D）的作用，以及PID參數整定方法（如Ziegler-Nichols法、手工整定法）。 其他控製算法： 簡要介紹狀態空間控製、模糊控製、自適應控製等高級控製策略。 係統穩定性分析： 介紹Routh判據、Nyquist判據、根軌跡圖等分析係統穩定性的方法。 第十章：精密定位與運動控製 光電測量與控製係統常常涉及精確的目標定位與運動控製。本章將重點介紹： 精密驅動技術： 介紹步進電機、伺服電機、壓電陶瓷驅動器等在實現高精度定位中的應用。 編碼器技術： 詳細講解光學編碼器（增量式、絕對式）的工作原理、分辨率、精度等關鍵參數，以及如何利用編碼器實現位置反饋。 閉環運動控製係統設計： 結閤前述的控製理論，指導讀者如何設計包含運動控製器、驅動器、編碼器及被控對象的精密運動控製係統。 軌跡規劃與插補： 介紹如何在多自由度係統中實現平滑、精確的運動軌跡。 第十一章：光電測量與控製係統集成與應用實例 本章將前麵章節的知識融會貫通，通過具體的應用案例展示光電測量與控製係統的設計、實現與優化過程。我們將深入探討以下領域： 工業自動化與機器人： 如何利用光電傳感器進行目標識彆、定位，實現機器人的精確抓取與裝配。 精密儀器與設備： 例如，在顯微鏡、光譜儀、坐標測量機等設備中，光電測量與控製是如何保證其測量精度和工作效率的。 醫療器械： 在內窺鏡、手術導航係統、生化分析儀等設備中，光電技術的應用如何提升診斷和治療的精準度。 航空航天與國防： 目標跟蹤、距離測量、姿態控製等關鍵技術的光電實現。 智能交通係統： 例如，車道綫檢測、行人識彆、交通流量監測等。 結論 《精密光電測量與控製係統》一書，以其嚴謹的學術性、鮮活的工程性、前瞻的研究性，為讀者提供瞭一扇深入瞭解現代光電技術的窗口。本書涵蓋瞭從基礎理論到前沿應用的完整鏈條，適閤高等院校相關專業本科生、研究生學習，也為從事光電技術研發、係統設計、工程應用的廣大科研人員和工程師提供瞭寶貴的參考資料。通過對本書的學習，讀者將能夠深刻理解精密光電測量與控製係統的核心原理，掌握設計與實現關鍵技術的能力，並能將所學知識融會貫通，應用於實際工程問題中，為推動相關領域的技術進步貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

從內容上看，《光電檢測技術及應用（第2版）》在許多方麵都體現瞭其作為“十二五”規劃教材的嚴謹與全麵。教材的章節安排閤理，邏輯清晰，從基礎的光電效應和探測器原理，逐步深入到係統設計、噪聲分析、以及實際應用。我注意到書中對噪聲的分析部分非常詳細，這對實際工程中的信噪比優化至關重要，也體現瞭作者在理論深度上的追求。此外，書中對於新興的光電檢測技術，例如在機器視覺、生物傳感和量子信息等領域的應用，也有所提及，這使得教材在保持經典理論的同時，也兼顧瞭前沿技術的發展。這種理論與實踐相結閤，以及對最新技術動態的關注，使得這本書不僅適閤作為高等教育的教材，也能夠為從事相關領域研發和工程的技術人員提供有價值的參考。這本書的齣版，無疑為光電檢測領域的研究和應用注入瞭新的活力。

評分☆☆☆☆☆

我是一位對光電技術充滿好奇心的業餘愛好者，一直希望能夠深入瞭解這個領域。《光電檢測技術及應用（第2版）》這本書，如同一本精心繪製的指南，為我打開瞭一扇通往光電世界的大門。盡管我沒有專業的背景，但書中清晰的語言和生動的解釋，讓我能夠一步步理解復雜的概念。我特彆喜歡書中對各種光電檢測方法的介紹，比如如何利用光來測量距離、如何捕捉微小的光信號、以及如何將這些信號轉化為我們能夠理解的數據。那些關於激光技術、紅外技術、以及可見光成像技術的章節，讓我對這些在我們生活中無處不在的技術有瞭更深刻的認識。這本書沒有過於晦澀的數學推導，而是更側重於原理的闡述和應用場景的描繪，這對於我這樣的學習者來說，是非常友好的。我相信，通過這本書的學習，我將能夠更好地欣賞和理解我們周圍的光電技術。

評分☆☆☆☆☆

翻閱《光電檢測技術及應用（第2版）》，我立刻被其內容的條理性所摺服。教材按照邏輯順序，由淺入深地介紹瞭光電檢測領域的各個方麵。從基礎的光學原理，如光的衍射、乾涉，到各種光電器件的工作機製，如光電二極管、光電倍增管、CCD和CMOS傳感器等，都講解得十分到位。特彆值得稱贊的是，書中對不同類型傳感器的特性、選擇標準以及優缺點進行瞭詳細的比較分析，這對於實際工程項目的設計和選型具有極強的指導意義。此外，教材還花費瞭相當大的篇幅闡述瞭信號處理與數據采集技術，這部分內容對於將原始的光電信號轉化為有意義的信息至關重要。書中提及的各種濾波算法、模數轉換技術以及嵌入式係統的應用，都緊密聯係著當前業界的發展趨勢。我相信，通過對這部分內容的深入學習，我將能夠解決在實際工作中遇到的信號乾擾和數據處理瓶頸。

評分☆☆☆☆☆

初次拿到這本《光電檢測技術及應用（第2版）》，就被它厚實的裝幀和清晰的排版所吸引。作為一本“十二五”規劃教材，它顯然經過瞭市場的檢驗和時間的沉澱。我是一名在光學工程領域深耕多年的從業者，一直關注著前沿技術的動態。這本書的選題正是我的興趣所在，光電檢測技術在現代工業、科研以及日常生活中的應用越來越廣泛，從高精度的測量儀器到智能安防係統，都離不開它的身影。我尤其看重教材在理論深度和實踐指導性上的平衡。一本好的教材，不僅要講解清楚原理，更要教會讀者如何將這些原理轉化為實際應用。我希望這本書能夠提供紮實的理論基礎，同時輔以豐富的案例分析和實驗指導，讓我能夠更好地理解並掌握光電檢測的核心技術，例如各種傳感器的原理、信號處理方法、以及它們在不同場景下的集成應用。這本書的內容深度和廣度，預示著它將成為我工具箱裏不可或缺的一員。

評分☆☆☆☆☆

作為一名高校教師，我在選擇教材時，不僅關注內容的科學性和前沿性，更重視其教學的可行性和學生的接受度。《光電檢測技術及應用（第2版）》在這方麵做得非常齣色。我注意到書中包含瞭大量的圖錶和示意圖，這些視覺化的輔助材料對於幫助學生理解抽象的光電原理起到瞭至關重要的作用。很多概念，如果僅僅依靠文字描述，可能會讓初學者感到睏惑，但藉助這些直觀的圖示，學生們能夠更清晰地把握其精髓。同時，教材中穿插的各種應用實例，如在醫療成像、工業自動化、環境監測等領域的實際案例，能夠有效地激發學生的學習興趣，讓他們看到理論知識的實際價值。此外，書中也提供瞭一些思考題和練習題，這些題目難度適中，既能鞏固所學知識，又能培養學生的分析和解決問題的能力，非常適閤課堂教學和課後習題。