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雷玉堂 著

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出版社： 中国质检出版社(原中国计量出版社)

ISBN：9787502629700

商品编码：29728447312

包装：平装

出版时间：2009-06-01

基本信息

书名：光电检测技术(第2版)

定价：48.00元

作者：雷玉堂

出版社：中国质检出版社(原中国计量出版社)

出版日期：2009-06-01

ISBN：9787502629700

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.722kg

编辑推荐

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内容提要

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本书共分11章，主要描述了光电检测技术的基本概念，基础知识，各种检测器件的结构、原理、特性参数、应用，光电检测电路的设计，光电信号的数据采集与计算机接口，光电信号的变换和检测技术，光电信号变换形式和检测方法及光电检测技术的典型应用等内容。本书除基本知识外，既有*的光电检测技术的内容，又有新技术的实际应用技巧，深入浅出，理论联系实际。
本书可作为高等学校光电信息工程、光学工程、光信息科学与技术、测控技术与仪器、计量技术、电子技术、质量工程、通信工程、应用物理、应用电视、安防监控等专业的光电检测技术或光电技术课教材，以及供从事光电检测技术工作的科研和工程技术人员使用。

目录

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章 概论
节 人的视觉功能及其扩展
一、人的视觉功能
二、光学仪器是人类视觉的扩展
第二节 光电技术与光电检测技术及光电传感器
一、光电技术与光电检测技术的含义
二、光电传感器
第三节 光电检测系统的组成和特点
一、光电检测系统的组成
二、光电检测系统的特点
第四节 光电技术与光电检测技术的发展及应用
一、光电技术与光电检测技术的发展及趋势
二、光电技术与光电检测技术的应用
第二章 光电检测技术基础
节 辐射度量与光度量
一、光的基本性质
二、光辐射度量
三、光谱辐射度量（辐射量的光谱密度）
四、光度量
五、辐射度量与光度量的关系
第二节 半导体物理基础
一、半导体的特性
二、能带理论
三、热平衡载流子
四、非平衡载流子
五、载流子的运动
六、半导体对光的吸收
七、半导体的PN结及金属与半导体的接触
第三节 光电效应
一、光电导效应
二、光生伏特效应
三、光电发射效应
第三章 光电检测器件
节 光电检测器件的基本特性参数
一、有关响应方面的特性参数
二、有关噪声方面的参数
第二节 真空光电探测器件
一、光电发射材料
二、光电倍增管（PMT）
三、微通道板（MCP）光电倍增管
第三节 半导体光电导型检测器件
一、光敏电阻的结构与工作原理
二、光敏电阻的特性参数
三、光敏电阻的优缺点及使用要点
四、光敏电阻的应用
第四节 半导体光伏型检测器件
一、光电池
二、光敏二极管
三、PIN光敏二极管
四、雪崩光敏二极管（APD）
五、光敏三极管
六、光伏器件与光导型器件的区别及使用要点
第五节 几种特殊的半导体光电检测器件
一、象限检测器件
二、楔环检测器件
三、光电位置传感器件（PSD）
四、色敏检测器件
五、光桥与光电位器
第六节 各种光电检测器件的性能比较和应用选择
一、接收光信号的方式
二、各种光电检测器件的性能比较
三、光电检测器件的应用选择
第四章 热电检测器件
节 热电检测器件的基本原理
一、热电检测器件的共性
二、热电检测器件的小可探测功率
第二节 热电偶与热电堆
一、热电偶的结构及工作原理
二、热电偶的参数
三、热电堆
四、使用注意事项
……
第五章 光电成像检测器件
第六章 发光与耦合器件
第七章 光电信号检测电路设计
第八章 光电信号的数据采集与计算机接口
第九章 光电信号的变换和检测技术
第十章 光电信号的变换形式与检测方法
第十一章 光电检测技术的典型应用
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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光电检测技术（第2版） 内容简介 《光电检测技术（第2版）》是一本深入探讨光电检测原理、技术、器件和应用的综合性著作。本书在原有基础上，结合当前光电检测领域的最新进展和发展趋势，对内容进行了全面更新和拓展，力求为读者提供一个系统、详实且实用的知识体系。本书适用于高等院校相关专业的本科生、研究生，也适合从事光电技术、仪器仪表、精密测量、自动化控制以及相关科研和工程领域的专业人士。 第一部分：光电检测基础理论 本书开篇即系统阐述光电检测的基本原理，为读者构建坚实的理论基础。 第一章 光的基本性质与光学基础： 深入介绍光的波粒二象性、光谱特性、光的传播规律（反射、折射、衍射、干涉、偏振等），以及光与物质相互作用的基本形式。将光学理论与光电检测的需求紧密结合，强调理解光的基本行为对于设计和优化光电检测系统的至关重要性。重点讲解了光学成像原理，包括透镜成像、像差及其对检测精度的影响，并介绍了几种常用的光学元件及其在光电检测中的应用，如棱镜、反射镜、滤光片等。 第二章 光电效应及其基本原理： 详细阐述了光与电相互转化的各种基本效应，包括外光电效应（光电导效应、光生伏特效应）、内光电效应（光致变色、光致发光）以及光热效应等。重点分析了光电导材料的能带结构、载流子传输机制以及响应特性。深入讲解了光生伏特效应在太阳能电池和光电二极管中的应用，并讨论了不同材料（如硅、硒化镉、砷化镓等）的光伏特性。 第三章 光电探测器的分类与性能指标： 全面介绍各类光电探测器的基本原理、结构特点和应用领域。重点讲解了光电二极管（PIN管、雪崩管）、光电导管、光电倍增管（PMT）、CCD（耦合电荷器件）和CMOS（互补金属氧化物半导体）图像传感器的工作原理。深入分析了探测器的关键性能指标，如灵敏度、响应速度、噪声（散粒噪声、热噪声、读出噪声）、量子效率、动态范围、光谱响应范围等，并阐述了这些指标对实际检测效果的影响。 第二部分：核心光电检测器件与技术 本部分深入剖析了构成光电检测系统的关键器件和核心技术。 第四章 光电二极管及其应用： 详细介绍不同类型光电二极管的结构、工作原理、伏安特性曲线和光谱响应特性。重点讲解了PIN光电二极管的制备工艺、高频响应原理及其在光通信、光功率计等领域的应用。深入阐述了雪崩光电二极管（APD）的倍增机制、内部增益、噪声特性及其在低光照条件下的高灵敏度检测优势。 第五章 光电导探测器： 介绍光电导效应的物理机制，分析了各种光电导材料（如CdS、CdSe、PbS、InSb等）的特性及其在光传感器、光开关、光控电路中的应用。重点讲解了温度对光电导性能的影响以及如何通过材料选择和结构设计来优化其响应速度和灵敏度。 第六章 光电倍增管（PMT）： 深入解析PMT的结构组成（阴极、聚焦电极、打拿极、阳极）及其工作原理。详细阐述了电子倍增过程，分析了PMT的灵敏度、噪声源（暗电流、光电阴极噪声）、时间分辨率等关键参数。重点介绍PMT在弱光检测、粒子探测、生物成像等领域的应用。 第七章 图像传感器（CCD与CMOS）： 系统介绍CCD和CMOS图像传感器的像素结构、电荷耦合/传输机制、读出方式及其成像原理。对比分析了CCD和CMOS在图像质量、功耗、速度、成本等方面的优缺点。重点讲解了CMOS传感器在低功耗、高速成像和集成度方面的优势，以及其在数字相机、安防监控、机器视觉等领域的广泛应用。 第八章 半导体激光器与LED： 介绍半导体激光器（如GaAs、GaN基激光器）的发光原理、输出特性（波长、功率、模式）和结构。深入分析LED的发光机理、电学特性和光学特性，重点讲解了高亮度LED、白光LED的技术进展及其在照明、显示、指示等领域的应用。 第九章 光电耦合器： 阐述光电耦合器的工作原理，即通过光信号实现电信号的隔离传输。详细介绍不同类型光电耦合器（如光电二极管输出型、光电三极管输出型、可控硅输出型）的结构、传输特性和隔离性能。重点讲解其在电源隔离、噪声抑制、信号传输等方面的应用。 第三部分：光电检测系统的设计与应用 本部分将理论与实践相结合，探讨光电检测系统的设计方法和实际应用。 第十章 光电检测系统的构成与设计： 详细阐述一个完整的光电检测系统通常包含的几个关键环节：光源、光学系统、被测对象、光电探测器、信号调理电路、数据采集与处理系统。针对每个环节，深入分析设计时的考虑因素，如光源的选择（强度、波长、稳定性）、光学系统的设计（聚焦、准直、滤波）、探测器的选型（灵敏度、响应速度、光谱响应）、信号调理电路的设计（放大、滤波、限幅）以及数据处理的策略。 第十一章 信号调理与处理技术： 深入研究信号调理电路的设计，包括模拟信号放大（跨阻放大器、运算放大器）、滤波（低通、高通、带通滤波器）、噪声抑制技术（锁相放大、数字滤波）以及数字信号处理（A/D转换、数字信号后处理、特征提取）。重点讲解了如何根据具体检测需求，设计高效的信号调理和处理方案，以提高检测的信噪比和精度。 第十二章 光电检测系统的性能评估与误差分析： 介绍评价光电检测系统性能的关键指标，如精度、分辨率、灵敏度、稳定性、响应时间等。深入分析系统中存在的各种误差来源，包括器件本身的固有误差、环境因素引起的误差（温度、湿度、振动）、光学系统误差以及信号处理误差。提出系统性的误差分析方法和误差补偿策略，指导读者如何提高检测系统的可靠性和准确性。 第十三章 光电检测技术的典型应用： 广泛介绍光电检测技术在各个领域的实际应用，包括： 工业自动化与过程控制： 如位移测量、液位检测、形状识别、颜色检测、表面缺陷检测、流量测量等。 精密测量与计量： 如激光测距、三维扫描、表面形貌测量、光学轮廓仪、光栅尺等。 生物医学工程： 如生物显微成像（荧光显微镜、共聚焦显微镜）、血氧仪、脉搏波监测、内窥镜、医学影像技术（CT、MRI的光电探测部分）等。 环境监测： 如气体传感器（红外气体检测）、水质监测、大气污染物检测等。 通信与信息技术： 如光纤通信中的光接收模块、光存储设备中的激光读取头、光打印机等。 科学研究： 如光谱分析、光散射测量、粒子图像测速（PIV）、激光诱导击穿光谱（LIBS）等。 第四部分：光电检测技术的发展趋势与展望 第十四章 光电检测技术的前沿发展： 聚焦当前光电检测领域的研究热点和未来发展方向。包括： 微纳光电检测技术： 纳米光电传感器、微型光谱仪、芯片级光电器件等。 高性能探测器： 超灵敏探测器、宽带探测器、高速探测器、低噪声探测器等。 智能光电检测： 结合人工智能和机器学习，实现自动识别、自适应优化和故障诊断。 新型光电器件： 如有机光电器件、量子点光电器件、二维材料光电器件等。 三维成像与光谱成像技术： 发展更快速、更高分辨率的三维重建和多光谱/高光谱成像技术。 多模态融合检测： 结合不同原理的传感器，实现更全面、更可靠的检测。 第十五章 展望： 总结光电检测技术在推动科学进步、工业发展和社会生活改善中的重要作用，并对未来的发展前景进行展望，鼓励读者积极投身于光电检测技术的学习与创新。 本书力求在理论深度、技术广度和应用实践之间取得平衡，通过丰富的插图、图表和案例分析，帮助读者更好地理解抽象的光电原理，掌握实际的光电技术，并能够将其应用于解决实际问题。第2版的更新内容特别侧重于近年来发展迅速的CMOS图像传感器、高性能探测器材料、以及在人工智能辅助下的光电检测新方法，确保本书内容的先进性和前瞻性。

评分☆☆☆☆☆

初次翻阅这部关于电子电路基础与数字逻辑设计的参考书时，我立刻被其清晰的逻辑结构和大量的实例所吸引。它并没有停留在枯燥的晶体管特性讲解上，而是很快地将重点转移到了如何构建稳定可靠的数字系统。书中对于布尔代数、逻辑门电路的实现，再到复杂的组合逻辑与时序逻辑的设计流程，循序渐进，过渡自然。最让我印象深刻的是对FPGA和CPLD编程范式的讲解，作者没有简单地罗列语法，而是侧重于描述如何将实际需求转化为硬件描述语言（HDL）的有效代码，并提供了多个经典案例，例如状态机的设计和数据通路的确立，这些都是工程师在实际工作中必须面对的难题。书中的图示清晰明了，即便是对于初学者，也能通过这些图示快速建立起对电路内部信号流动的直观认识。对于电源管理和PCB布局的章节，虽然篇幅不算最大，但其强调的“信号完整性”和“电磁兼容性（EMC）”的工程考量，为读者敲响了警钟，提醒我们优秀的电路设计远不止于仿真通过，更在于其在物理世界中的健壮运行。

评分☆☆☆☆☆

这是一本关于现代控制理论中状态空间法与最优控制的深度教材。它的起点非常高，直接跳过了经典的传递函数方法，直奔现代控制的核心——系统的状态向量描述。书中对可控性、可观测性的判定矩阵（如卡尔曼矩阵）的推导过程写得逻辑严密，每一步的数学意义都得到了充分的注释，使得原本晦涩的线性代数在控制工程中的应用变得清晰可见。对于如极点配置、LQR（线性二次型调节器）设计等高级主题，作者的处理方式是先建立直观的物理模型，再通过优化理论进行数学推导，这种“物理在前，数学在后”的编排极大地降低了学习曲线。特别是关于状态观测器的设计，如卡尔曼滤波器的原理与迭代过程，被阐述得非常透彻，展示了它如何在存在随机噪声的环境中，对系统内部状态进行最优估计。对于需要进行复杂系统（如航空航天、精密机械伺服）的建模与闭环控制设计的工程师或研究生而言，这本书提供了从理论基础到算法实现的完整闭环知识链条，是案头不可或缺的参考资料，其深度和广度都远超一般入门读物。

评分☆☆☆☆☆

这本关于精密仪器与测量技术的著作，确实在理论深度和实践指导性上展现了相当的功力。它详尽地剖析了现代传感技术的核心原理，特别是那些依赖于光波与物质相互作用才能实现测量的那些精巧设计。从基础的光学定律到复杂的光谱分析方法，作者都试图构建一个连贯且易于理解的知识体系。我尤其欣赏其中关于噪声抑制和信号处理的部分，这对于任何从事高精度测量领域的人来说，都是至关重要的实践环节。书中对不同类型探测器（如CCD、CMOS以及各种光电二极管阵列）的性能指标、适用场景及其局限性的对比分析，非常到位，为读者选择合适的硬件组件提供了坚实的参考依据。此外，它对一些前沿的光学测量技术，比如干涉测量和相位测量技术，也进行了深入浅出的阐述，尽管某些高级算法的推导略显艰深，但其对这些技术在工业无损检测、生物医学成像等领域的应用潜力描绘得淋漓尽致，令人对未来技术发展充满期待。总的来说，这本书不仅仅是一本教科书，更像是一本带着工程师视角编写的工具手册，兼顾了理论的严谨性和工程的实用性，对于提升读者的系统设计和故障排查能力，具有不可替代的价值。

评分☆☆☆☆☆

我向所有热衷于嵌入式系统软件开发和实时操作系统（RTOS）的同仁推荐这本书。它对于理解微控制器（MCU）层面的软件架构和系统调度机制，有着独到的见解。作者没有局限于某一特定厂商的芯片，而是构建了一个通用的、抽象的嵌入式软件框架。书中对于中断服务程序（ISR）的设计规范、任务间的同步与互斥机制（如信号量、互斥锁的使用陷阱）的讲解，极为精辟，清晰地指出了不同同步原语在实际应用中的性能开销差异。对于内存管理，特别是栈与堆的动态分配策略在资源受限环境下的优化方法，书中的讨论非常深入，提供了多个内存碎片化问题的实战解决方案。此外，它对实时性的保证有着极其严格的要求，详细阐述了如何通过优先级反转的规避、上下文切换的开销分析等手段，来满足严格的时间约束。阅读过程中，我感觉自己仿佛在和一位经验丰富的首席架构师进行技术对话，他不仅告诉我“应该怎么做”，更重要的是解释了“为什么必须这么做”，这种对底层机制的深刻洞察，是其他普通教程难以企及的。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是为机械设计和材料力学初学者量身定制的宝典。它的叙事方式非常贴近工程实践，完全摒弃了纯粹数学证明的繁琐，而是将重点放在了“为什么会失效”和“如何避免失效”这两个核心问题上。对于应力、应变、弹性模量这些概念的引入，都是从实际构件受力变形的案例出发，例如桥梁的跨度、轴承的疲劳寿命等，使得抽象的物理量立刻变得具象化了。书中对于各种材料（金属、复合材料、高分子材料）的力学特性，如屈服点、抗拉强度、韧性等，进行了详尽的对比表格和曲线分析，这在进行材料选型时提供了极大的便利。尤其值得称赞的是其对破坏模式的分类介绍，从脆性断裂到塑性流动，再到蠕变和疲劳，每种模式都有详尽的微观形貌图和宏观表现描述，极大地拓宽了我们对材料失效机理的认识。如果说有什么不足，可能是在高级的非线性有限元分析方面略显保守，但对于构建扎实的经典力学基础，它无疑是教科书级别的优秀作品。