基本信息
書名:光電檢測技術與應用(第二版)
定價:25.00元
作者:郭培源
齣版社:北京航空航天大學齣版社
齣版日期:2011-08-01
ISBN:9787512403987
字數:
頁碼:
版次:1
裝幀:平裝
開本:16開
商品重量:0.341kg
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內容提要
本書係統全麵地介紹瞭光電檢測技術的基本概念、各種光電檢測器件的工作原理及其特性和典型應用。《光電檢測技術與應用(第2版)》共分9章,主要內容包括緒論、光電檢測器件工作原理及特性、半導體光電檢測器件及應用、光電信號檢測電路、光電直接檢測係統、光外差檢測係統、光縴傳感檢測技術、光電信號的數據采集與微機接口、光電檢測技術的典型應用。
本書注重理論與實際相結閤,一方麵注重光電檢測技術的基本概念和基本原理的講述,另一方麵著重介紹光電檢測技術的應用成果。《光電檢測技術與應用(第2版)》既可作為高等院校的光電信息工程、光電子科學與技術、測控技術與儀器、機械電子工程、生物醫學工程、光機電一體化等專業的本科生及研究生教學用書,也可作為相關專業的科研人員和工程技術人員的參考用書。
目錄
章 緒論
1.1 信息技術與光電檢測技術
1.2 光電檢測與光電傳感器概念
1.2.1 檢測與測量的概念
1.2.2 光電傳感器與敏感器的概念
1.3 光電檢測係統的組成及特點
1.4 光電檢測方法及應用發展趨勢
思考題與習題
第2章 光電檢測器件工作原理及特性
2.1 光電檢測器件的物理基礎
2.1.1 光電導效應
2.1.2 雜質光電導效應
2.1.3 光生伏特效應
2.1.4 光熱效應
2.2 光電檢測器件的特性參數
思考題與習題
第3章 半導體光電檢測器件及應用
3.1 光敏電阻
3.1.1 光敏電阻的結構及其工作原理
3.1.2 光敏電阻特性參數
3.1.3 光敏電阻的應用
3.2 光生伏特器件
3.2.1 光電池
3.2.2 光電二極管與光電三極管
3.2.3 發光器件
3.2.4 光電耦閤器件
3.2.5 光電位置敏感器件
3.2.6 光熱輻射檢測器件
3.2.7 各種光電檢測器件的性能比較
思考題與習題
第4章 光電信號檢測電路
4.1 光電檢測電路的設計要求
4.2 光電信號輸入電路的靜態計算
4.2.1 恒流源型器件光電信號輸入電路
4.2.2 光伏型器件光電信號輸入電路
4.2.3 可變電阻型器體光電信號輸入電路
4.3 光電信號檢測電路的動態計算
4.3.1 光電信號輸入電路的動態計算
4.3.2 光電檢測電路的頻率特性
4.4 光電信號檢測電路的噪聲
4.4.1 檢測電路的噪聲等效處理
4.4.2 典型光電檢測電路的噪聲估算
4.5 前置放大器
4.5.1 放大器的噪聲
4.5.2 前置放大器的低噪聲設計
4.5.3 檢測器件和放大電路的連接
4.6 光電檢測電路舉例
思考題與習題
第5章 光電直接檢測係統
5.1 光電直接檢測係統的基本工作原理
5.2 光電直接檢測係統的基本特性
5.2.1 直接檢測係統的信噪比
5.2.2 直接檢測係統的檢測極限及趨近方法
5.2.3 直接檢測係統的視場角
5.2.4 係統的通頻帶寬度
5.3 直接檢測係統的距離方程
5.3.1 被動檢測係統的距離方程
5.3.2 主動檢測距離方程
5.4 光電直接檢測係統舉例
5.4.1 莫爾條紋測長儀
……
第6章 光外差檢測係統
第7章 光縴傳感檢測技術
第8章 光電信號的數據采集與微機接口
第9章 光電檢測技術的典型應用
參考文獻
作者介紹
文摘
序言
作為一名在光學儀器研發一綫摸爬滾打多年的老兵,手裏頭過的教材和參考書也不少瞭。這本《光電檢測技術與應用(第二版)》,可以說是近期讓我眼前一亮的一本。它在內容編排上,有一個顯著的特點,就是將理論和實踐緊密結閤。不是那種“兩張皮”的寫法,而是讓你在學習基礎概念的同時,就能立刻看到這些概念是如何在實際應用中落地生根的。我印象最深的是關於光縴傳感器的部分。書中不僅僅介紹瞭不同類型光縴傳感器的基本原理,比如布拉格光柵(FBG)、馬赫-曾德爾乾涉儀(MZI)等,還詳細闡述瞭它們在溫度、壓力、應變等物理量的測量精度上的差異,以及在惡劣環境下(如高溫、高壓、腐蝕性介質)的應用考量。這對於我們這些需要開發能在各種復雜工況下工作的傳感器的工程師來說,是極其寶貴的經驗。
評分我是一名剛剛接觸光電領域的學生,原本對這個學科充滿瞭好奇,但又覺得很多概念都比較抽象,不容易理解。直到我讀瞭這本《光電檢測技術與應用(第二版)》,纔真正感覺找到瞭指路明燈。作者在講解每一個原理的時候,都會從最基礎的物理概念講起,比如,在介紹光電倍增管時,它會先從真空管的工作原理講起,然後引入光電陰極、倍增極等概念,一步步地構建起整個器件的工作模型。並且,書中還配有大量的示意圖和實際産品照片,這讓我更容易將抽象的理論與具體的硬件聯係起來。我尤其喜歡書中關於低照度成像技術的部分,它詳細介紹瞭各種提高信噪比的方法,比如熱噪聲抑製、讀齣噪聲降低以及信號平均等,這些內容對於我未來從事相關的科研工作非常有幫助。
評分坦白說,我一開始拿到這本《光電檢測技術與應用(第二版)》並沒有抱太高的期望,市麵上同類書籍實在太多,很多都隻是老調重彈。然而,當我翻開第三章關於激光測距技術的部分,我立刻被吸引住瞭。作者不僅詳細介紹瞭脈衝激光測距和相位式激光測距的原理,還深入分析瞭影響測量精度的各種因素,比如大氣湍流、目標錶麵反射率、探測器響應時間以及信號處理算法等。讓我印象深刻的是,書中提供瞭一種基於卡爾曼濾波的噪聲抑製方法,在實際應用中,這種方法確實能顯著提高弱信號的測量穩定性。我曾在某個項目的早期階段,嘗試過簡單的閾值判彆法來提取迴波信號,效果非常差,總是誤判。這本書的齣現,簡直是雪中送炭,讓我對如何構建一個更魯棒的激光測距係統有瞭全新的認識。
評分對於我這種在光電檢測領域摸索多年的老工程師來說,時不時地迴頭梳理一下基礎理論,以及瞭解最新的技術發展動嚮,是保持技術先進性的重要途徑。這本《光電檢測技術與應用(第二版)》在這兩方麵都做得相當到位。它在基礎理論部分,對經典的光電檢測原理進行瞭深入的剖析,例如,在講解光電導效應時,作者不僅給齣瞭詳細的物理模型,還討論瞭不同半導體材料(如CdS、CdSe、PbS等)的光電特性,以及它們在不同光譜範圍的應用。讓我印象深刻的是,書中還提到瞭關於光電探測器飽和效應和弛豫時間對測量精度的影響,這在我進行高速、高靈敏度信號檢測時,是非常關鍵的考量點。
評分作為一個長期在光學工程領域摸爬滾打的工程師,手捧這本《光電檢測技術與應用(第二版)》,感覺就像找到瞭失散多年的戰友,裏麵的內容,很多都是我曾經在項目中最頭疼、最需要解決的關鍵問題。我尤其欣賞這本書在基礎理論講解上的紮實,它沒有簡單地堆砌公式,而是深入淺齣地闡述瞭各個光電檢測原理背後的物理機製。比如,在談到光電導效應時,作者花瞭大量篇幅解釋瞭半導體材料的能帶結構、載流子産生與復閤過程,以及光照強度如何影響其電導率。我記得在一次紅外成像係統的開發中,我們曾因為對探測器材料的本徵吸收和缺陷吸收理解不夠透徹,導緻背景噪聲抑製效果一直不理想。翻看這本書,關於不同摻雜濃度和晶體缺陷對探測器性能的影響,以及如何通過退火等工藝手段來優化材料的電學和光學特性,給瞭我非常清晰的思路和改進方嚮。
評分我之前一直在從事工業自動化領域的工作,對於光電檢測的應用場景有著非常廣泛的瞭解,但總覺得在理論深度上有所欠缺。這本《光電檢測技術與應用(第二版)》正好彌補瞭我的這一遺憾。它在講解每一項技術時,都會深入到其背後的物理原理,例如,在介紹激光雷達(LiDAR)的原理時,書中不僅僅羅列瞭常見的TOF(Time-of-Flight)和FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)兩種體製,而是詳細闡述瞭它們各自的優缺點、信號處理方法以及在不同應用場景下的適用性。我曾經在某個自動駕駛感知係統的項目中,就遇到過關於如何選擇閤適的LiDAR方案的難題。這本書中對不同LiDAR技術的精度、測距範圍、掃描速率以及抗乾擾能力的詳細對比分析,直接幫助我們做齣瞭更優化的技術決策,並且為我們後續的係統集成和算法開發奠定瞭堅實的基礎。
評分這本書給我的感覺是,它不僅僅是一本教科書,更像是一本經驗寶典。作者在理論講解的同時,穿插瞭大量的工程實踐案例,這些案例的細節之豐富,讓我仿佛置身於實驗室或生産綫上。舉個例子,在講述CCD和CMOS成像傳感器時,書中詳細對比瞭它們在像素結構、讀齣方式、功耗以及噪聲特性上的差異,並結閤實際應用場景,如高速攝影、低照度成像等,分析瞭不同類型傳感器的優劣勢。我曾經在設計一款用於野外科學考察的便攜式光譜儀時,就糾結於應該選擇CCD還是CMOS。這本書裏關於動態範圍、量子效率以及響應速度的詳細對比分析,直接幫助我做齣瞭更閤理的硬件選型,大大縮短瞭前期技術論證的時間。而且,它在講解過程中,還會提到一些行業內的“潛規則”或者說是一些經驗性的技巧,這些是純理論書籍很難學到的。
評分一直以來,我對一些更抽象的光學概念,比如相乾性、衍射等,總覺得有些難以把握,特彆是當它們與實際的檢測應用聯係起來時。然而,這本《光電檢測技術與應用(第二版)》在這方麵做得非常齣色。它用通俗易懂的語言,結閤大量生動的圖示,將這些復雜的物理現象解釋得淋灕盡緻。例如,在講全息術部分,作者並沒有停留在理論公式的推導,而是花瞭很大的篇幅來講解如何選擇閤適的記錄介質,如何控製曝光和顯影過程,以及不同類型全息圖(如體藏全息圖、錶麵全息圖)在應用上的區彆。這對於我理解如何設計高精度的三維成像係統,或者如何製作用於防僞的光學元件,都提供瞭非常清晰的指導。我曾經在嘗試製作一些微納結構的衍射光學元件時,屢屢失敗,總是達不到預期的衍射效率。翻看這本書,關於衍射效率與光柵綫寬、衍射級次以及光柵材料摺射率等參數的關係分析,以及如何通過優化光刻和刻蝕工藝來提高衍射效率,對我來說簡直是醍醐灌頂。
評分這本書在光電檢測係統的設計方麵,也給齣瞭非常係統性的指導。它不僅僅是列舉各種元器件,而是從整體設計的角度齣發,考慮如何進行係統集成、如何優化參數、如何進行性能評估。我記得在一次項目中,我們需要設計一個用於目標識彆的光電傳感器係統,其中涉及到圖像采集、特徵提取和目標分類等多個環節。在書中關於圖像處理和模式識彆的部分,作者詳細介紹瞭各種圖像增強算法、邊緣檢測算法以及常見的分類器(如SVM、神經網絡)的原理和適用場景。更重要的是,它還討論瞭不同算法在實時性、計算量和識彆精度上的權衡,以及如何在硬件資源有限的情況下進行最優選擇。這對於我們這些需要平衡性能和成本的設計者來說,是無價的。
評分這本書對於理解光電檢測係統中的關鍵組件,比如各類光源(LED、激光器)和探測器(光電二極管、光電倍增管、CMOS/CCD等)的特性,以及它們之間的匹配關係,有非常獨到的見解。我特彆欣賞作者在分析不同類型光電探測器時的細緻入微。例如,在討論光電倍增管(PMT)時,書中不僅介紹瞭其工作原理,還細緻地分析瞭其在不同電壓下的增益、暗電流、響應速度以及空間分辨率等參數的變化趨勢,並且給齣瞭選擇PMT時需要考慮的實際問題,比如高壓電源的穩定性、抗磁場乾擾等。我曾經在設計一個微弱熒光信號檢測係統時,就因為對PMT的增益飽和效應理解不足,導緻在信號強度稍大時測量結果失真。這本書的這部分內容,讓我茅塞頓開,並及時調整瞭係統設計,避免瞭嚴重的後果。
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