光电检测技术及系统（第2版） [Optoelectronic Measurement Technology and System] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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刘铁根 编

图书标签:

• 光电检测
• 光电器件
• 传感器
• 测量技术
• 系统设计
• 光通信
• 图像处理
• 精密仪器
• 测试技术
• 自动化

出版社： 天津大学出版社

ISBN：9787561859032

版次：1

商品编码：12238834

包装：平装

外文名称：Optoelectronic Measurement Technology and System

开本：16开

出版时间：2017-08-01

用纸：胶版纸

页数：367

字数：618000

正文语种：中文

内容简介

　　利用光学原理进行精密检测的光学检测技术与光电变换相结合构成光电检测技术。光电检测技术是对光学量及大量非光学物理量转换成光学量进行测量的重要手段。
　　《光电检测技术及系统（第2版）》从光电检测的角度编写，主要强调光电检测方法和系统，如各种光电检测方法、系统选择、系统构成、系统实现及系统应用等。
　　《光电检测技术及系统（第2版）》以应用光学和物理光学为基础，介绍了光电检测技术与系统的主要知识体系，共分9章。主要内容包括：光电检测技术与系统的基本概念、发展现状及常用的检测方法；光电检测系统的发光光源和光电接收系统；各类光电检测领域的基本知识、检测方法、检测系统构成及应用。每章后面均附有本章参考文献，以便读者查阅。
　　《光电检测技术及系统（第2版）》内容新颖、全面，论述翔实，深入浅出，理论与实践相结合，实用性强，可作为光学工程、光科学与技术、光电子技术、测控技术专业的本科生、研究生的教材，也可供相关专业的科研及工程技术人员在工作中学习和参考。

内页插图

目录

第1章 综述
1．1 光电检测的领域与特点
1．1．1 研究领域
1．1．2 技术特点
1．2 光电检测技术发展现状
1．3 光电检测方法
1．4 学习要求

第2章 光电检测系统的关键器件
2．1 光源
2．1．1 概述
2．1．2 非相干光源
2．1．3 相干光源
2．1．4 宽带低相干光源
2．2 光电接收器件
2．2．1 光电效应
2．2．2 光电接收器件的特性参数
2．2．3 常用光电接收器件
2．3 光电检测技术工程中的数模转换和数据采集
2．3．1 模数转换
2．3．2 数模转换
2．3．3 数据采集
2．3．4 基于LabVIEW的数据采集
2．4 光电检测技术工程中的数据处理单元
2．4．1 数据处理简介
2．4．2 数字信号处理器（DSP）
2．4．3 计算机在光电检测技术中的应用
2．4．4 可编程逻辑器件

第3章 光电信息检测技术与系统
3．1 概述
3．1．1 光电信息检测系统的基本组成
3．1．2 光电信息检测技术的主要用途
3．1．3 光电信息检测技术的发展趋势
3．2 像传感检测技术
3．2．1 像传感检测技术的基本原理
3．2．2 像传感检测技术的应用
3．3 光信息处理检测技术
3．3．1 概述
3．3．2 光信息处理技术基础
3．3．3 光信息处理技术应用

第4章 光电图像检测技术与系统
4．1 光电图像检测系统
4．1．1 光电图像检测系统的概述
4．1．2 光电图像检测技术的发展
4．1．3 光电图像检测系统的分类
4．2 基于PC的光电图像检测系统
4．2．1 计算机视觉图像检测系统的原理
4．2．2 计算机视觉图像检测系统的应用
4．3 嵌入式光电图像检测系统
4．3．1 嵌入式图像检测技术的原理
4．3．2 嵌入式图像检测系统应用实例

第5章 光电干涉检测技术与系统
5．1 光干涉基本理论
5．1．1 光波干涉基本公式
5．1．2 部分相干理论
5．2 光电干涉检测技术与系统的应用
5．2．1 概述
5．2．2 激光散斑干涉测量技术工程
5．2．3 低相干光干涉技术
5．2．4 干涉光谱仪
5．2．5 激光偏振干涉仪
5．2．6 微表面形貌检测技术
5．2．7 激光瞬态干涉仪

第6章 光电衍射检测技术与系统
6．1 激光衍射检测原理
6．2 激光衍射计量技术
6．2．1 激光衍射计量技术基本方案及其分析
6．2．2 激光衍射计量技术具体方法及其分析
6．3 激光衍射检测系统
6．3．1 概述
……

第7章 光电扫描技术工程
第8章 光纤传感检测技术与系统
第9章 光谱检测技术与系统

前言/序言

　　随着现代科学技术、工业技术以及信息处理技术的发展，光电检测技术与系统作为一门研究光与物质相互作用发展起来的新兴学科，已经成为现代信息科学的一个极为重要的组成部分。光电检测技术利用光学原理和光电变换技术进行精密检测，具有精度高、速度快、非接触、信息量大、自动化程度高等突出特点，发展十分迅速，并推动着信息科学技术的发展。其广泛应用于工业、农业、国防、科教等领域以及家庭、医疗等社会生活的各个方面，是研究和应用的热点。本书是作者在近年来从事光电检测技术研究的基础上，吸收了国内外同人相关研究成果，根据教学与科研工作的需要，从光电检测系统的角度编写而成的。
　　本书首先以光学知识为基础，系统地讲解了光电检测技术与系统的主要知识体系。第1章介绍了光电检测技术与系统的基本概念、发展现状和常用的检测方法，使读者对光电检测技术与系统有基本的了解。第2章介绍了光电检测系统的关键器件。第3章主要介绍了像传感技术和光信息处理技术。第4章重点介绍了基于PC的图像检测系统的原理及应用，基于DSP和FPGA的嵌入式图像检测系统。第5章主要介绍了光干涉的基本理论、典型的光干涉检测技术与系统及其应用。第6章重点介绍了激光衍射检测技术、激光衍射检测系统及其应用。第7章介绍了光电扫描检测技术与系统及其应用。第8章详细介绍了光纤传感检测理论和典型的光纤传感检测系统。第9章主要介绍了光谱检测技术和新型的激光光谱检测技术及其应用。
　　本书由刘铁根教授主编，江俊峰教授、胡浩丰副教授、刘琨副教授、丁振扬、陈信伟、马春宇、郑文杰、冯博文、田苗、刘芳超、黄柄菁、陈文杰、周永涵、张伟航、王涛、吴航、潘亮、闫金玲、陈耀飞、姚蕴致参与了编写。在编写过程中得到了天津大学出版社的大力帮助，在此表示衷心感谢。在编写中我们努力使本书所有的内容都是最新的和实用的，在理论方面力求简明易懂，力求紧跟技术发展方向，以激发学生的学习兴趣，培养学生的实际应用能力。
　　由于编写的时间仓促以及光电检测技术的不断发展，书中难免有不足或者错误之处，诚恳希望读者给予批评和指正，以便提高水平，把更好、更新的内容呈献给大家。

光电测量技术与系统（第2版） 内容梗概 《光电测量技术与系统（第2版）》是一部系统介绍光电测量基本原理、关键技术、典型系统及其应用领域的专业著作。本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，理解如何利用光与电的相互作用来实现对各种物理量和化学量的精确测量。全书结构清晰，理论与实践相结合，既涵盖了光电测量领域的经典理论，也融入了最新的发展趋势和技术成果。 第一部分：光电测量基础理论 本部分首先从基础的光学原理出发，详细阐述了光的传播、干涉、衍射、偏振等现象，这些是理解一切光电测量现象的基石。接着，深入探讨了光与物质相互作用的机理，包括光的吸收、发射、散射以及光电效应等，为后续的光源、探测器及信号处理技术奠定理论基础。 光学基础： 介绍光的波动性和粒子性，以及几何光学和物理光学的主要概念，如折射、反射、全反射、衍射和干涉的原理及其在测量中的应用。 光电效应： 详细讲解了光电导效应、光伏效应、光电发射效应等，分析了不同效应的物理机制、影响因素及其在光电探测器设计中的作用。 材料的光学特性： 探讨了各种材料（如半导体、金属、绝缘体）在光作用下的光学响应，包括吸收光谱、透射光谱、反射光谱等，并分析了这些特性如何影响光电测量器件的性能。 第二部分：光电测量核心元器件 这一部分聚焦于构成光电测量系统的关键器件，对各类光源、光电探测器、光学元件以及信号调理电路进行了详尽的介绍。 光源： 激光器： 详细介绍了激光器的基本原理、不同类型（如气体激光器、半导体激光器、固体激光器）的特点、性能参数（如波长、功率、光束质量）及其在精密测量中的优势。 LEDs与发光材料： 阐述了发光二极管（LEDs）的工作原理、材料选择、光谱特性，以及在照明和指示应用中的地位。 传统光源： 简要回顾了白炽灯、荧光灯等传统光源，并分析了其在特定光电测量应用中的局限性。 光电探测器： 光电导探测器： 详细介绍了其工作原理、响应时间、灵敏度、量子效率等关键参数，以及硫化镉（CdS）、硒化镉（CdSe）等常见材料的应用。 光伏探测器： 阐述了PN结、PIN结、雪崩光电二极管（APD）等结构的工作机制，分析了其响应速度、噪声等性能，以及硅（Si）、砷化镓（GaAs）等材料的应用。 光电倍增管（PMT）： 介绍了PMT的内部结构、电子倍增原理、极高的灵敏度及其在弱光测量中的重要作用。 红外探测器： 重点介绍了热释电红外探测器、热电堆红外探测器、制冷型红外探测器等，分析了其工作机理、光谱响应范围及其在热成像、红外遥感等领域的应用。 光学元件与系统： 透镜、棱镜、滤光片： 介绍不同光学元件的功能、设计原则及其在光路设计中的作用，如会聚、分光、滤除特定波长等。 光纤： 阐述了光纤的结构、光在其中的传播机制（全反射）、不同类型光纤（单模、多模）的特点，以及光纤在信号传输、传感测量中的应用。 分束器、反射镜： 介绍用于改变光路方向、分配光强的关键光学元件。 信号调理与处理： 前置放大器： 讨论了低噪声放大器（LNA）的设计，以有效放大微弱的光电信号。 滤波器： 介绍模拟滤波器（低通、高通、带通）和数字滤波器，用于抑制噪声、提取有用信号。 模数转换器（ADC）： 讲解了ADC的原理、分辨率、采样率等参数，以及其在将模拟光电信号转换为数字信号中的关键作用。 数模转换器（DAC）： 介绍DAC的功能，用于将数字信号转换为模拟信号，以驱动执行机构或显示设备。 第三部分：光电测量技术与系统设计 本部分将前两部分的基础知识进行整合，详细介绍了各种具体的光电测量技术和典型系统的设计原理与方法。 测距技术： 时间飞行（ToF）测距： 介绍基于激光脉冲往返时间的测距原理，以及在自动导航、三维扫描等领域的应用。 相位差法测距： 阐述了通过测量调制信号的相位差来计算距离的原理，适用于中短距离测量。 三角测量法测距： 讲解了利用几何学原理，通过测量光斑与接收器之间的角度来确定距离的方法。 测速技术： 多普勒效应测速： 详细介绍了基于激光或微波的多普勒效应原理，测量运动物体速度的原理，如激光多普勒测速仪（LDV）。 图像序列分析测速： 探讨了利用连续的图像帧分析运动物体的位移来计算速度的方法。 表面形貌与三维测量： 结构光扫描： 介绍通过投射结构光图案并分析其在物体表面的变形来重建三维信息的技术。 光干涉测量： 详细讲解了迈克尔逊干涉仪、萨奈克干涉仪等原理，用于测量微小位移、表面粗糙度等。 激光三角测量： 再次强调其在三维扫描中的应用。 光电传感技术： 光纤传感器： 介绍基于光纤的各种传感器，如应变传感器、温度传感器、压力传感器等，利用光纤传输和感应物理量的变化。 图像传感器： 详细介绍了CCD和CMOS图像传感器的结构、工作原理、性能参数，及其在成像测量中的核心作用。 光谱分析技术： 介绍利用光谱信息来识别和量化物质成分的技术，包括分光光度法、荧光光谱法等。 典型光电测量系统： 激光雷达（LiDAR）： 深入介绍LiDAR的工作原理、组成部分、数据处理流程，以及在自动驾驶、环境监测、地形测绘等领域的广泛应用。 机器视觉系统： 阐述了机器视觉在工业自动化、质量检测、产品识别等方面的应用，包括图像采集、图像处理、特征提取和决策制定等环节。 光电显微系统： 介绍了光学显微镜、共聚焦显微镜、电子显微镜等成像技术，用于观察微观世界。 光电仪器设计实例： 通过具体的仪器设计案例，展示如何将前述的原理和技术融会贯通，设计出满足特定需求的测量设备。 第四部分：光电测量系统的误差分析与优化 本部分关注光电测量系统的性能提升，从误差的来源、分析方法到优化策略进行了系统性的阐述。 误差来源分析： 系统误差： 分析由器件性能、环境因素（温度、湿度）、安装调试不当等引起的系统性偏差。 随机误差： 探讨由电子噪声、光源不稳定性、探测器随机响应等引起的随机波动。 人为误差： 讨论操作不当、读数错误等对测量结果的影响。 误差传递与评定： 介绍如何利用误差理论，分析各个分量误差对最终测量结果的影响，并进行测量不确定度的评定。 系统优化与校准： 器件选型与匹配： 强调选择高性能、低噪声的光电器件，并进行合理的匹配。 信号处理算法优化： 介绍滤波、平均、降噪等算法，以提高信噪比。 系统标定与校准： 阐述通过标准件进行系统标定，以消除系统误差，提高测量精度。 环境补偿： 讨论如何通过对环境因素进行监测和补偿，来减小其对测量结果的影响。 第五部分：光电测量技术的应用前景 本书的最后部分展望了光电测量技术在各个领域的广阔应用前景，以及未来可能的发展方向。 工业自动化与智能制造： 在产品质量检测、机器人导航、生产过程监控等方面的应用。 医疗健康： 生物医学成像、体外诊断、无损检测等。 环境监测与安全： 气体检测、水质分析、遥感技术、安防监控等。 科学研究： 粒子物理、天文学、材料科学、生命科学等前沿领域。 新兴技术： 如光计算、量子测量、微纳光电器件等对光电测量技术提出的新挑战与机遇。 《光电测量技术与系统（第2版）》适合于从事光电技术、仪器仪表、自动化、电子工程、物理学、材料学等相关专业的本科生、研究生以及工程技术人员阅读。本书的编写力求内容严谨、图文并茂、深入浅出，旨在帮助读者构建扎实的光电测量理论基础，掌握先进的光电测量技术，并能够独立进行光电测量系统的设计、开发和应用。

评分☆☆☆☆☆

最近翻阅了《光电检测技术及系统（第2版）》，对书中关于光学成像系统设计与像差校正的章节留下了深刻印象。书中对光学元件的参数选择、组合设计以及成像原理的阐述清晰易懂，为构建各种精密成像系统奠定了坚实的基础。然而，在实际应用中，像差的产生是不可避免的，而书中对于不同类型像差（如球差、色差、像散、彗差、场曲）的详细分析和校正方法，虽然给出了基础理论，但对于一些复杂光学系统，如多组元变焦镜头或微型投影系统，其像差的耦合效应和多维度校正策略的讨论则略显不足。我非常期待书中能增加更多关于像差补偿在复杂光学设计中的具体案例，例如，如何通过非球面镜片、衍射光学元件或主动光学系统来精确校正多重像差。同时，对于像差实时监测和自适应校正技术，也希望能有更深入的介绍，这将极大地提升光学检测系统的鲁棒性和精度，特别是在动态环境或对分辨率要求极高的应用领域。

评分☆☆☆☆☆

我近期入手了一本《光电检测技术及系统（第2版）》，虽然这本书涵盖的理论和技术非常广泛，但我在阅读过程中，对于其中一些关于先进半导体材料在光电器件中的应用的部分，总觉得信息量略显不足。例如，书中对新一代宽禁带半导体材料如氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）在光电探测器和传感器方面的前景分析，虽然提到了其在高功率、高温环境下的优势，但对于具体的器件结构设计、性能优化策略以及与传统硅基材料的详细对比，则没有进行深入的探讨。我希望能看到更多关于这些新型材料的晶体生长技术、掺杂工艺对其光电特性的影响，以及在特定应用场景（如紫外探测、高频通信）下的实际案例分析。此外，书中对于量子点、钙钛矿等纳米材料在光电器件中的研究进展介绍也相对简略，缺乏对量子限域效应、表面钝化技术以及批量制备工艺对器件性能影响的详细论述。希望在未来的版本中，能够增加这方面的深度内容，为读者提供更全面、更前沿的知识。

评分☆☆☆☆☆

在学习《光电检测技术及系统（第2版）》的过程中，我对书中介绍的光纤传感技术及其应用留下了深刻的印象。书中对光纤传感的基本原理、主要类型（如干涉型、衍射型、吸收型）以及在温度、压力、应力等参数测量方面的应用进行了详细的阐述。然而，随着现代工业和科研对传感器性能要求的不断提高，对于一些新兴的光纤传感技术，例如分布式光纤传感、光子晶体光纤传感以及表面等离激元光纤传感等，书中涉及的内容相对有限。我希望书中能更深入地探讨这些前沿技术的工作机制、性能优势以及在特定领域的创新应用，比如在结构健康监测、环境监测、生物医学诊断等方面的潜力。此外，对于多参数集成化光纤传感系统、高灵敏度探测器以及数据处理算法的融合，也希望能有更详细的介绍，以帮助读者更好地理解和掌握光纤传感技术的最新发展趋势和应用前景。

评分☆☆☆☆☆

我最近在学习《光电检测技术及系统（第2版）》时，对其中关于数字图像处理在光电检测中的应用的部分进行了深入的钻研。书中对图像采集、预处理（如去噪、增强）、特征提取以及模式识别等基本概念的介绍非常清晰，为理解如何从光电信号中提取有意义的信息打下了良好的基础。不过，对于一些更具挑战性的图像处理问题，例如在低照度、复杂纹理或运动模糊条件下进行高精度目标分割与识别，以及如何利用深度学习方法来构建更强大的图像分析模型，书中涉及的内容还有待拓展。我希望能看到更多关于卷积神经网络（CNN）、循环神经网络（RNN）等在光电图像分析中的具体应用案例，以及针对不同类型光电器件（如CCD、CMOS、红外探测器）的图像特点，如何设计和优化相应的数字图像处理算法。同时，对于三维视觉技术，如立体视觉、结构光扫描、以及全息成像等在光电检测系统中的应用，也期望能有更详尽的介绍。

评分☆☆☆☆☆

最近研读了《光电检测技术及系统（第2版）》，书中关于激光技术在测量中的应用的部分引人入胜。对于激光器的分类、工作原理以及在距离测量、速度测量、轮廓测量等方面的基础应用，书中都有详实的介绍。然而，在某些特定场景下，激光测量的挑战依然严峻，例如，在复杂背景下的目标识别与跟踪、微小位移的精确测量以及非接触式三维形貌的实时重建等。书中对于如何优化激光发射和接收策略，如何处理环境噪声干扰，以及如何结合先进的图像处理和机器学习算法来提升测量精度和鲁棒性的探讨，可以更加深入。特别是对于激光雷达（LiDAR）系统在自动驾驶、机器人导航以及环境测绘等领域的最新进展，以及其在高密度点云数据处理、目标分类与识别方面的关键技术，希望能有更详细的阐述。