
综合利用近代各种先进技术,采用光电方法对多种光的、非光的物理量进行检测是光电检测技术的基本内容。全书从基本原理到工程应用,系统地介绍了光电检测技术的组成,主要组成部分的功能、实际应用和当前发展的情况。主要内容包括:光电检测技术基础、光源及辐射源、光电探测器及其校正技术、光学系统及专用光学元件、光电信号的变换及检测技术、光纤技术及应用、非光物理量的光电检测、现代光电检测技术与系统。 本
光电检测技术是建立在现代光、机、电、计算机等科技成果基础上的综合学科,它所涉及的基础理论和工程技术内容十分广泛,是对光量及大量非光物理量进行测量的重要手段。随着相关学科的进步和发展,光电检测技术领域也在不断地涌现出新思想、新器件、新方法,并且已渗透到军事技术、空间技术、环境科学、天文学、生物医学及工农业生产的许多领域中,已成为适应信息社会需求而迅速发展的新兴分支学科。 本书第2版于2009年出版,为北京市高等教育精品教材立项项目,并于2013年入选工业和信息化部“十二五”规划教材。 这次的第3版,在保持第2版基本特色、框架结构的基础上,结合目前光电检测技术发展现状,主要补充了以下内容:光电检测器件的基本物理效应;光源的基本特性参数、标准照明体和标准光源、新型半导体光源;光子计数器、微光像增强器、位敏传感器;光电图像检测技术的应用。 本书总体上,具有以下几个方面的特色: (1)体系结构清晰,内容全面,叙述简明扼要。本书从光电检测系统的基本要求出发,简明阐述测量误差及数据处理、辐射度学和光度学等基础理论;针对典型光电检测系统的基本组成,对各环节分章节进行分析和介绍;针对应用特点,对光量及非光物理量的光电检测进行分类描述。力求主线突出,使学生能够把握光电检测技术的总体框架。 (2)注重内容的先进性与科学性。本书凝聚了作者数十年教学科研经验,注重理论与实际相结合,理论方面力求简明易懂,选材方面力求紧跟技术发展动向。例如,此次修订,理论方面增加了光电探测器的基本物理效应和标准光源的介绍,系统方面增加了一些新型的光源和探测器以及应用实例。 (3)根据光电信息科学与工程类专业课程结构特点和要求,注重与其他基础课程内容的衔接,例如,第5章就涉及到应用光学的知识,第6章涉及模拟与数字电路技术相关知识,一些典型应用还涉及到物理光学的知识。因此本书在编写过程中,力求内容深入浅出、应用性强和可读性好,适宜组织教学。 全书共9章。第1章绪论,介绍了光电检测系统的基本工作原理、主要应用范围和现代发展;第2章光电检测技术基础,介绍了检测量的误差及数据处理、辐射度光度基础和光电检测器件的基本物理效应及其特性参数;第3章光源及辐射源,介绍了光源基本要求及选用原则和常用光源的基本原理及特性;第4章光电探测器及其校正技术,介绍了常用光电探测器的基本原理及特性,阐述了光电探测器在应用中的校正技术;第5章光学系统及专用光学元件,介绍了光电检测系统中的常用光学系统、计量部件和专用元件;第6章光电信号的变换及检测技术,介绍了光电信号检测电路的噪声、常用电路、调制技术和光学图像的扫描;第7章光纤技术及应用,介绍了光学纤维的基本工作原理及分类、主要参量检测方法、智能光纤传感技术和光纤传感器的应用;第8章非光物理量的光电检测,介绍了采用光强、脉冲、相位、频率和物理光学原理进行非光物理量的检测实例;第9章现代光电检测技术与系统,介绍了光谱仪器原理、光度量辐射度量测量方法、莫尔形貌测试技术、条形码技术、三角法测试技术、光电图像检测技术。 本书第1、2 章由王霞编写,第3、4、5、6章由王霞、高岳编写,第7、8章由王吉晖编写,第9章由王霞、金伟其编写,全书由王霞统稿。课程建议48学时,其中36学时为课堂讲授,12学时为实验。本书可供信息工程类理工科本科生、研究生作教材选用,并可以兼顾从事光电检测技术研究的科技工作者的需要。 感谢装甲兵学院张智诠教授和北京理工大学林家明教授对本书的指导与建议。同时,本书在编写过程中参考了大量国内外优秀教材和文献,再次向被引文献作者表示衷心的感谢。本书在撰写过程中,得到电子工业出版社、北京理工大学教务处和光电学院有关老师和同学的支持与帮助,在此一并表示感谢。 光电检测技术是一门重要的工程基础学科,技术发展迅速,应用广泛渗透到各个领域,因此,要编写一本全面、完整、成熟的教材是比较困难的。因水平有限,书中的缺点和错误诚恳希望读者批评指正。 作者E-mail:wx_may@263.net
第1章绪论 11光电检测系统的基本工作原理 12光电检测技术的主要应用范围 13光电检测技术的现代发展 习题与思考题 第2章光电检测技术基础 21检测量的误差及数据处理 211检测过程及误差分类 212随机误差 213系统误差 22辐射度量与光度量基础 221辐射度量 222光度量 223朗伯辐射体及其辐射特性 23光电探测器的基本物理效应 231能带理论 232热平衡状态下的载流子 233半导体对光的吸收 234非平衡状态下的载流子 235载流子的扩散与漂移 236半导体的光电效应 24光电检测器件的特性参量 241响应度 242噪声及其评价参数 习题与思考题 第3章光源及辐射源 31光源的基本要求和光源的 选择 311光源的基本特性参数 312光源选择的基本要求和 光源的分类 313标准照明体和标准光源 32热光源 321黑体及黑体光强标准器 322白炽灯 323其他 33气体放电光源 331开放式气体放电光源 332气体灯 34固体发光光源 341电致发光屏 342发光二极管 35激光光源 351气体激光器 352固体激光器 353可调谐染料激光器 354半导体激光器 36新型半导体光源 361新型电调制红外光源 362超辐射发光二极管 363掺杂光纤超荧光宽带光源 习题与思考题 第4章光电探测器及其校正技术 41概述 42光电子发射探测器 421光电倍增管 422光子计数器 43光电导器件 44光电池和光电二极管 45热电探测器 451热探测器的基本原理 452热电探测器 46成像探测器 461CCD图像传感器的 工作原理 462微光像增强器 47光电探测器的校正 471变光度的实现 472漫射体及其在光电检测中的 应用 473光谱校正及应用 习题与思考题 第5章光学系统及专用光学元件 51光电检测中的光学系统 52常用物镜简介 53探测器辅助光学系统 54光电检测中的计量部件 541计量光栅 542电子细分技术的基本原理 543光学码盘及编码 55角反射器与极性分析器 习题与思考题 第6章光电信号的变换及检测技术 61光电信号检测电路的噪声 611噪声的分类及性质 612主要的噪声类型 613噪声等效参量 614前置放大器的噪声 62前置放大器 63常用电路介绍 631选频放大器 632相敏检波器(相敏整流器、 相敏解调器) 633相位检测器(鉴相器) 634鉴频器 635脉宽鉴别器 636积分、微分运算器 637锁相环及锁相放大器 64光电技术中的调制技术 641一般光电信号的调制 642专用调制盘 643利用物理光学原理实现的光 调制技术 习题与思考题 第7章光纤技术及应用 71光学纤维的基本工作原理及 分类 711光纤的基本工作原理及 分类 712主要的光纤制品 713光纤的耦合 72光纤器件主要参量的 光电检测 721光纤器件数值孔径的测量 722光纤器件透射比的测量 723光纤器件刀口响应的测量 724光纤器件色散特性的测量 73光纤制品的一般应用 731光纤通信 732光纤在直接导光方面的 应用 733光纤制品在传像方面的 应用 74智能光纤传感技术 741智能结构 742光纤传感器在智能结构中的 应用 743光纤智能结构的应用 75光纤传感器及其应用 751光纤传感器的优点及类型 752光强调制型光纤传感器 753相位干涉型光纤传感器 754偏振态型光纤传感器 755分布式光纤传感器 756用于构成分布式光纤传感器的 主要技术 757其他光纤传感器及应用 习题与思考题 第8章非光物理量的光电检测 81光强型光电检测系统 811直接测量法 812差动测量法 813补偿测量法 814补偿式轴径检测装置 815利用比较法检测透明 薄膜的厚度 816利用α射线测量块规 厚度的装置 817圆形物体偏心度的 光电检测 818利用补偿法测量线材直径 819对圆柱形零件的外观检查 82脉冲型光电检测系统 821物体长度分检装置原理 822液位高度控制器 823光电探测信号码的 工作原理 824气体流量自动检控装置 825利用测量脉冲频率测定 转盘转速 826利用脉冲持续时间测定零件 尺寸 827全脉冲法测定零件尺寸 828光栅数字测径仪 829脉冲激光测距 83相位型和频率型光电 检测系统 831激光相位测距法 832激光光波比长仪 833双频激光干涉测长系统 834激光流速计 84利用物理光学原理的光电 检测系统 841利用衍射测量细丝的直径 842利用全反射检测液面的 装置 843利用偏振光全反射检测 液面的装置 844利用双折射和干涉原理的 测力计 85其他光电检测系统 851利用示波器检测线材 直径的方案 852光电跟踪装置的工作原理 853石英沙色选机 习题与思考题 第9章现代光电检测技术与系统 91光谱仪器 911单色光的产生 912光谱仪器的分类 913分光光度计 914傅里叶变换光谱仪 915成像光谱仪 92光度量和辐射度量检测技术 921照度的测量 922亮度的测量 923辐射测量与测温 93莫尔形貌(等高线) 测试技术 931照射型莫尔法 932投影型莫尔法 933莫尔条纹级次与凹凸判断 934几何可测深度 94条形码技术 95三角法测试技术 951三角法测试技术基础 952三角法测试技术的应用 96光电图像检测技术 961图像的预处理技术 962光电图像检测技术的应用 习题与思考题 参考文献 〖=(〗11456777915191922232424262729303137384042444