激光甲烷传感器相关理论及其检测方法研究 电子与通信 书籍 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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出版社： 西安电子科技大学出版社

ISBN：9787560645995

商品编码：29727365352

商品基本信息，请以下列介绍为准
商品名称：	激光甲烷传感器相关理论及其检测方法研究 电子与通信 书籍
作者：	樊荣，侯媛彬，郭清华著
定价：	30.0
出版社：	西安电子科技大学出版社
出版日期：
ISBN：	9787560645995
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开本：	大32开

内容简介

本书主要研究煤矿生产环境下激光检测甲烷的相关理论及其方法，内容包括：研究背景及甲烷吸收光谱理论基础，激光器温度控制算法及谐波信号检测设计，温度、压力对测量的影响分析及补偿，基于专家系统的温度突变控制方法，多点检测复用及其贝页斯融合算法，实验测试及现场应用

《光电传感技术基础与应用》 内容简介 本书深入浅出地介绍了光电传感技术的基础理论、关键原理以及在现代工业、科学研究和日常生活中的广泛应用。作为一本面向电子、通信、自动化、光学工程等相关专业学生及从业人员的综合性教材，本书旨在构建读者对光电传感领域的系统性认知，掌握核心技术，并能将其应用于实际问题解决。 第一部分：光电传感技术基础 本部分将系统性地阐述光电传感器的基本构成、工作原理以及分类方法。 第一章：光电传感器的基本概念与分类 1.1 什么是光电传感器？ 详细解释光电传感器作为一种能够将光信号转换为电信号的器件的定义，强调其在信息获取与传递中的核心作用。 1.2 光电传感器的基本组成 剖析光电传感器通常包含的光学元件（如透镜、滤光片）、光电转换元件（如光电二极管、光电三极管、CCD、CMOS等）以及信号处理电路等核心部分，并解释各部分的功能。 1.3 光电传感器的分类方法 从不同维度对光电传感器进行分类，包括： 按工作原理分类： 光电导效应、光生伏特效应、光电倍增效应、光电发射效应等。 按输出信号类型分类： 模拟输出型、数字输出型、脉冲输出型等。 按结构和功能分类： 光电二极管、光电三极管、光敏电阻、光电耦合器、图像传感器（CCD/CMOS）、光学编码器、光纤传感器等。 按响应波长范围分类： 可见光传感器、红外传感器、紫外传感器等。 1.4 光电传感器的主要性能参数 详细讲解光电传感器的关键性能指标，如灵敏度、响应时间、动态范围、信噪比、量子效率、光谱响应、检测阈值、稳定性、可靠性等，并阐述这些参数对传感器选择和应用的重要性。 第二章：光与物质的相互作用 2.1 光的本质与性质 回顾光的波动性与粒子性，介绍光的波长、频率、能量、光子等基本概念。 2.2 光的吸收、反射与透射 深入分析光与物质相互作用的基本现象，包括： 吸收： 介绍物质对不同波长光的选择性吸收特性，以及其在光谱分析中的应用。 反射： 区分镜面反射与漫反射，探讨表面粗糙度、材料折射率对反射特性的影响。 透射： 分析光的穿透性，讲解介质的折射率、厚度对透射光强度的影响。 2.3 光的散射与衍射 介绍光散射的各种形式（瑞利散射、米氏散射等）及其在粒子检测、大气监测中的应用；解释光的衍射现象，为光学成像和分辨率分析奠定基础。 2.4 光电转换效应 详细介绍几种主要的将光信号转换为电信号的物理效应，为后续章节的光电器件介绍做铺垫： 光电导效应： 阐述半导体材料在光照下导电性增强的原理，以光敏电阻为例进行分析。 光生伏特效应： 讲解PN结在光照下产生电压和电流的原理，以光电二极管为例进行分析。 光电发射效应： 介绍光激发电子从物质表面逸出的现象，涉及光电倍增管等器件。 第三章：典型光电器件的工作原理 3.1 光电二极管（Photodiode） 3.1.1 PN结光电二极管： 深入分析其结构、工作偏置（零偏、反偏、正偏）下的伏安特性，以及在光照下的工作模式（光电导模式、盖革模式）。 3.1.2 PIN光电二极管： 介绍其结构特点（本征层）以及相对于PN结光电二极管的优势（响应速度快、漏电流小）。 3.1.3 雪崩光电二极管（APD）： 讲解其工作在高电场下的雪崩倍增机制，实现高灵敏度探测。 3.1.4 光电二极管的应用： 总结在光通信、光检测、测量仪器中的应用。 3.2 光电三极管（Phototransistor） 3.2.1 光控开关： 介绍其将光信号转换为电流信号，并具有放大作用的特点。 3.2.2 结构与工作原理： 分析其与普通三极管的异同，特别是基极接收光照的工作方式。 3.2.3 应用： 探讨其在光开关、光编码器、遥控接收等方面的应用。 3.3 光敏电阻（Photoresistor） 3.3.1 工作原理： 详细阐述其阻值随光照强度变化的特性，介绍CdS、CdSe等常用光敏材料。 3.3.2 性能特点： 分析其灵敏度高、成本低廉的优点，以及响应速度相对较慢的局限性。 3.3.3 应用： 介绍在光控开关、亮度检测、自动照明等简单应用中的优势。 3.4 光电耦合器（Optocoupler） 3.4.1 隔离与传输： 强调其利用光信号实现输入输出端电气隔离的功能，以提高系统的抗干扰能力和安全性。 3.4.2 结构与工作原理： 剖析其由发光器件（LED）和光敏器件（光电二极管、光电三极管、光控晶闸管等）组成，通过光信号进行信息传递。 3.4.3 主要参数与选型： 介绍隔离电压、传输比、耦合电容等关键参数，并给出选型指导。 3.4.4 应用： 广泛应用于电源隔离、信号耦合、开关量隔离等场景。 第四章：图像传感器技术 4.1 CCD（Charge-Coupled Device）图像传感器 4.1.1 工作原理： 深入剖析电荷耦合机制，包括光电转换、电荷收集、电荷转移、输出放大等过程。 4.1.2 CCD结构与类型： 介绍帧转移型、行转移型、面阵CCD等结构，以及彩色CCD的工作原理。 4.1.3 性能特点与应用： 分析其高灵敏度、低噪声、高分辨率的优点，以及在科学成像、广播电视、医疗影像等领域的应用。 4.2 CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）图像传感器 4.2.1 工作原理： 介绍其像素级光电转换与信号读出的方式，强调其集成度高、功耗低的优势。 4.2.2 CMOS结构与类型： 探讨有源像素传感器（APS）的工作原理，以及CMOS图像传感器的发展趋势。 4.2.3 性能特点与应用： 分析其高集成度、低功耗、低成本的特点，以及在数码相机、手机摄像头、安防监控等领域的广泛应用。 4.3 CCD与CMOS的比较 从成像质量、速度、功耗、成本、集成度等方面对比两者的优劣，分析各自的应用领域。 第二部分：光电传感器的应用技术 本部分将聚焦光电传感器在不同领域的实际应用，并探讨相关的信号处理与集成技术。 第五章：光电传感器的信号处理与接口技术 5.1 模拟信号处理 5.1.1 放大电路： 介绍跨阻放大器（TIA）、仪表放大器等用于增强光电信号的电路。 5.1.2 滤波电路： 讲解低通、高通、带通滤波器在去除噪声、提取有用信号中的作用。 5.1.3 信号调理： 介绍偏置、限幅、限流等信号预处理技术。 5.2 数字信号处理 5.2.1 ADC（模数转换器）： 讲解不同类型的ADC（逐次逼近型、Σ-Δ型等）在将模拟信号转化为数字信号中的作用。 5.2.2 数字滤波与算法： 介绍数字域的滤波技术、峰值检测、阈值判决等常用算法。 5.2.3 MCU（微控制器）接口： 讲解光电传感器与单片机、嵌入式系统的接口方式，如GPIO、I2C、SPI等。 5.3 通信接口技术 5.3.1 串行通信： 介绍RS-232、RS-485等接口在传感器数据传输中的应用。 5.3.2 并行通信： 简述传统并行接口的特点。 5.3.3 总线技术： 介绍USB、Ethernet等现代通信总线在传感器网络中的应用。 第六章：工业自动化中的光电传感应用 6.1 位移与距离测量 6.1.1 光电测距传感器： 介绍三角测量法、时间飞行法（TOF）等原理。 6.1.2 光电编码器： 讲解其在测量旋转角度、直线位移中的应用，包括增量式和绝对式编码器。 6.1.3 激光测距仪： 介绍基于激光的精确测距技术。 6.2 物体检测与识别 6.2.1 光电开关： 讲解其通过遮挡或反射检测物体存在与否。 6.2.2 色彩传感器： 介绍其识别颜色的原理与应用，如产品质量检测、分拣。 6.2.3 图像识别与机器视觉： 结合图像传感器，介绍其在产品缺陷检测、尺寸测量、定位引导等方面的应用。 6.3 液位、液面检测 6.3.1 光电式液位传感器： 介绍其利用光的全反射原理检测液位。 6.3.2 浮子式光电开关： 结合浮子和光电开关实现液位报警。 6.4 计数与速度测量 6.4.1 光栅尺： 介绍其在精确位移和速度测量中的应用。 6.4.2 测速轮与光电传感器： 结合旋转部件实现速度测量。 第七章：通信系统中的光电传感应用 7.1 光纤通信中的光电器件 7.1.1 光电探测器： 重点介绍PIN二极管、APD在接收光信号中的作用，分析其性能对通信速率的影响。 7.1.2 光调制器： 介绍电光效应、声光效应在调制光信号中的应用。 7.2 光通信系统组成与原理 7.2.1 光发送端： 介绍激光器、LED作为光源，以及调制电路。 7.2.2 光传输介质： 简述光纤的传输特性。 7.2.3 光接收端： 讲解光电探测器、放大电路、解调电路。 7.3 光信号检测与监测 7.3.1 光功率计： 介绍其测量光信号强度，用于系统调试和故障诊断。 7.3.2 光谱分析仪： 介绍其分析光信号的频谱特性，用于信号质量评估。 第八章：其他领域的应用与发展趋势 8.1 医疗健康领域 8.1.1 生理参数监测： 介绍血氧仪（脉搏血氧饱和度）、心率传感器等。 8.1.2 医学影像： 结合CCD/CMOS，介绍内窥镜、X射线探测器等。 8.1.3 血糖、血红蛋白等生化检测： 探讨基于光谱分析的光电传感方法。 8.2 科学研究领域 8.2.1 粒子探测： 介绍闪烁探测器、切伦科夫探测器等。 8.2.2 天文观测： 介绍高性能CCD/CMOS在天文望远镜中的应用。 8.2.3 生态环境监测： 介绍遥感技术、气体传感器等。 8.3 智能交通与车载应用 8.3.1 交通流量监测： 介绍红外、激光传感器在车流量检测中的应用。 8.3.2 自动驾驶辅助系统： 介绍激光雷达（LiDAR）、摄像头、毫米波雷达等传感器在环境感知中的作用。 8.4 未来发展趋势 8.4.1 微型化与集成化： 探讨MEMS技术与光电传感器结合的发展。 8.4.2 智能化与自适应化： 介绍具有自主学习和决策能力的传感器。 8.4.3 新型材料与器件： 展望有机光电器件、量子点传感器等。 8.4.4 传感器网络与物联网（IoT）： 探讨光电传感器在构建大规模智能感知网络中的作用。 参考文献 本书在编写过程中参考了国内外大量相关的学术期刊、科技论文、专著及技术标准，并在每章末尾列出部分主要参考文献，以供读者进一步深入学习。 附录 常用光电器件的技术参数表 光电传感器选型指南 相关术语解释 本书力求从理论到实践，从基础到前沿，全面展现光电传感技术的魅力与价值，帮助读者构建坚实的知识体系，并为未来的学习与工作提供有益的指导。

评分☆☆☆☆☆

从一个更宏观的视角来看，激光甲烷检测技术是能源安全和环境保护的关键技术之一。因此，我非常关注这本书在技术路线对比中所体现出的行业洞察力。市面上的甲烷检测技术五花八门，从传统的电化学传感器到后来的MEMS技术，再到如今的激光技术，各有千秋。这本书如果能为读者提供一个清晰的“技术地图”，详细对比激光技术相对于其他主流技术的革命性优势——比如非接触式测量、超长距离探测能力——并分析当前激光技术在商业化普及过程中遇到的核心瓶颈（比如激光器的寿命和成本），那就更有价值了。我希望它能指出未来几年内，哪些理论突破或工程创新将推动这一领域进入一个全新的阶段。这本书如果能对国家或国际标准中对甲烷气体分析仪器的要求有所涉及，并指导读者如何设计出满足这些苛刻标准的仪器，那它的实用价值就不仅限于学术探讨，而是直接赋能于产业升级了。

评分☆☆☆☆☆

我对这类技术专著的评价标准，很大程度上取决于它对“检测方法”的阐述是否具有前瞻性和实用性。如果这本书仅仅是罗列了已有的商业化产品的工作原理，那它的价值就会大打折扣。我更希望看到的是作者在面对实际复杂环境，比如高湿、高温、尘埃干扰下的信号衰减和漂移问题时，能提出创新的、行之有效的算法和软硬件解决方案。比如，如何利用先进的机器学习方法来区分目标气体信号和环境噪声，构建更鲁棒（Robust）的检测系统。毕竟，理论的完美和实际部署的难度之间往往存在巨大的鸿沟。这本书如果能清晰地梳理出不同检测方法在灵敏度、选择性、响应时间以及成本效益上的优劣对比，并附带一些典型的案例分析或者仿真结果，那它就成功地从一本教科书升华为一本实用的工程手册。我特别期待能看到一些关于小型化、低功耗化，乃至便携式甲烷检测仪设计方面的深入探讨，因为这直接关系到未来的现场应急响应和可穿戴设备的发展方向。

评分☆☆☆☆☆

说实话，光看名字，这本书给人的感觉就是非常“硬核”和“学术范儿”。这类书籍的价值往往体现在它对基础物理原理的阐述是否严谨和透彻。对于激光光谱学而言，吸收线的线型函数、多普勒展宽、洛伦兹展宽的精确计算，以及如何根据这些理论来设计最优的激光波长和调制深度，是决定最终检测精度的核心。我推测这本书的作者一定在这个领域有深厚的积累，能够将这些复杂的物理现象用清晰的逻辑和严密的推导呈现出来。如果书中能配有精美的、能够直观展示分子能级跃迁和激光相互作用过程的图示，那将极大地帮助读者理解那些抽象的数学公式背后的物理实在。此外，一个优秀的理论研究也必须具备一定的可验证性。我希望书中不仅仅停留在理论推导，而是能结合一些高精度的实验数据，比如对比不同温度和压力下吸收光谱的变化趋势，这样才能让读者相信其理论模型的可靠性，并能将其成功地迁移应用到新的实验设计中去。

评分☆☆☆☆☆

对于一本技术专著，排版和图表的质量往往是衡量其专业度的隐形标准。我猜测这本书的插图和公式的清晰度一定非常高。在涉及复杂的电路原理图、光路结构图，以及大量的数学公式推导时，任何模糊不清的表示都会严重阻碍读者的理解进程。我尤其期待看到在介绍“检测方法”时，如果是涉及光路搭建或仪器框架的描述，图示应该具备极高的三维立体感和细节层次。另外，我关注的另一个点是书中的参考文献的权威性和新颖程度。如果作者能够引用最新的顶级期刊论文，尤其是近两年内发表的前沿成果，说明这本书的知识体系是与时俱进的，而不是陈旧的文献堆砌。这本书如果能像一本高质量的科研报告那样，逻辑严密、论证充分、图表精美，那么即使是初次接触该领域的读者，也能从中获得一个系统而深入的知识框架，从而快速进入到这个充满挑战和机遇的研究领域。

评分☆☆☆☆☆

这本《激光甲烷传感器相关理论及其检测方法研究》光是书名就透着一股子硬核科研气息，虽然我手里没有实物，但光从这个标题就能想象到它一定是本干货满满的专业书籍。我最近在研究环境监测技术，尤其关注气体传感器的发展，所以对这种聚焦于特定技术领域深入剖析的著作非常感兴趣。我猜这本书的读者群体应该主要是高校的研究生、相关领域的工程师，或者就是对光电传感、光谱分析有浓厚兴趣的技术发烧友。从“相关理论”这四个字来看，作者必然不会停留在简单的应用层面，而是会深入到激光物理、分子光谱学、信号处理等基础科学领域去阐述甲烷分子如何与特定波长的激光发生相互作用，以及如何精确地提取这些微弱的信号。它恐怕会用大量的数学模型和实验数据来支撑其观点，对于初学者来说可能有些门槛，但对于想扎实掌握激光甲烷检测核心技术的专业人士来说，这无疑是一本必备的工具书。我期待它能详尽地介绍当前主流的几种激光检测技术路线，比如TDLAS（调谐二极管激光吸收光谱）的具体实现细节，包括腔体设计、波长锁定技术等等，这些都是决定传感器性能的关键要素。