光電傳感器件與應用技術目錄信息

本書以編者多年從事光電傳感技術及其應用方面的研究為基礎，結(jié)合編者在光電傳感技術領域的最新研究成果，參考近年來光電傳感技術的最新進展，主要講述了光電傳感系統(tǒng)中所涉及的基礎理論、光（輻射）源、光電導器件、結(jié)型光電器件、光電發(fā)射器件、光電成像器件、平板顯示器件及各種光電器件的典型應用。全書內(nèi)容豐富，概念清晰，能引導讀者正確掌握光電傳感器件的基本原理、使用技巧和光電測試系統(tǒng)的設計思想和方法。本書力求為測控技術與儀器、光電信息科學與工程、電子信息工程等專業(yè)的本科生及儀器科學與技術、光學工程、信息與通信工程等學科的研究生和工程技術人員提供光電傳感系統(tǒng)分析、設計的基本理論、先進的前沿技術和最新方法。

第1章光電傳感技術基礎1

1.1光電傳感系統(tǒng)的描述1

1.2輻射度學和光度學1

1.2.1輻射度學1

1.2.2光度學3

1.2.3輻射度與光度學的基本定律5

1.2.4黑體輻射7

1.3半導體基礎9

1.3.1半導體結(jié)構(gòu)9

1.3.2半導體中的載流子11

1.4半導體的光電效應15

1.4.1光電導效應16

1.4.2光伏效應17

1.4.3光電發(fā)射效應19

1.5光熱效應20

1.6光電傳感器的噪聲和特性參數(shù)21

1.6.1光電傳感器的噪聲22

1.6.2光電傳感器的主要特性參數(shù)23

思考與計算題25

第2章光電傳感系統(tǒng)中的常用光源27

2.1光源的基本特性參數(shù)27

2.1.1輻射效率和發(fā)光效率27

2.1.2光譜功率分布28

2.1.3空間光強分布28

2.1.4光源的顏色29

2.1.5光源的色溫29

2.2熱輻射源30

2.2.1太陽與黑體模擬器30

2.2.2白熾燈與鹵鎢燈31

2.3氣體放電光源31

2.4發(fā)光二極管33

2.4.1普通亮度的LED33

2.4.2超高亮度的LED35

2.4.3白光LED36

2.5激光器38

2.5.1激光器的基本原理38

2.5.2激光器的分類及應用39

2.5.3激光的特性46

思考題與計算題47

第3章光電發(fā)射器件48

3.1光電發(fā)射陰極48

3.1.1光電發(fā)射陰極的主要參數(shù)48

3.1.2常用光電陰極材料49

3.2光電管與光電倍增管結(jié)構(gòu)原理51

3.2.1光電管51

3.2.2光電倍增管52

3.3光電倍增管的主要特性參數(shù)54

3.4光電倍增管的供電和信號輸出電路58

3.4.1高壓分壓電路58

3.4.2信號輸出方式60

3.5微通道板光電倍增管61

3.5.1微通道板的結(jié)構(gòu)和工作原理61

3.5.2微通道板光電倍增管62

3.6像增強器64

3.7應用66

3.7.1光電倍增管的典型應用66

3.7.2像增強器的典型應用68

思考題與計算題69

第4章光電導探測器70

4.1光電導探測器的工作原理70

4.2光電導材料及結(jié)構(gòu)特點72

4.2.1材料及分類72

4.2.2結(jié)構(gòu)特點及原理73

4.3光電導探測器的主要特性參數(shù)74

4.3.1光電流及光電導增益74

4.3.2光電特性75

4.3.3光譜特性77

4.3.4伏安特性78

4.3.5時間響應及頻率特性78

4.3.6前歷效應81

4.3.7溫度特性82

4.4光電導探測器的變換電路82

4.4.1基本偏置電路82

4.4.2恒流電路83

4.4.3恒壓電路84

4.5光電導探測器的應用實例85

4.5.1自動調(diào)光臺燈光電控制電路85

4.5.2火焰探測報警器85

4.5.3熱電制冷型紅外測溫儀86

思考及計算題87

第5章半導體結(jié)型光電器件89

5.1結(jié)型光電器件基本原理89

5.1.1熱平衡狀態(tài)下的P-N結(jié)89

5.1.2光照下的P-N結(jié)90

5.2硅光電池92

5.2.1硅光電池的基本結(jié)構(gòu)92

5.2.2硅光電池的工作原理92

5.2.3硅光電池的特性參數(shù)93

5.3硅光電二極管95

5.3.1硅光電二極管基本結(jié)構(gòu)96

5.3.2硅光電二極管的工作原理96

5.3.3光電二極管的電流方程96

5.3.4光電二極管的基本特性97

5.4硅光電三極管100

5.4.1硅光電三極管基本結(jié)構(gòu)100

5.4.2硅光電三極管工作原理101

5.4.3光電三極管的特性102

5.5結(jié)型光電器件的偏置電路104

5.5.1反向偏置電路104

5.5.2零伏偏置電路107

5.5.3其他光電變換電路107

5.6特殊結(jié)型光電二極管109

5.6.1 PIN光電探測器109

5.6.2雪崩光電二極管109

5.7象限探測器和光電位置傳感器111

5.7.1象限探測器111

5.7.2光電位置傳感器（PSD）114

5.8半導體光電器件的特性參數(shù)與選擇118

5.8.1半導體光電器件的特性參數(shù)118

5.8.2半導體光電器件的應用選擇120

思考題與計算題121

第6章光電成像器件123

6.1真空成像器件123

6.1.1像管123

6.1.2攝像管126

6.2固體成像器128

6.2.1電荷耦合器件（CCD）128

6.2.2 CMOS圖像傳感器135

6.2.3工業(yè)相機介紹140

6.2.4機器視覺系統(tǒng)及其應用142

思考題與計算題151

第7章紅外探測器概述152

7.1紅外探測器分類152

7.1.1熱敏探測器152

7.1.2光子型探測器153

7.1.3紅外探測器的工作條件與性能指標154

7.2常用紅外探測器161

7.2.1光電導型紅外探測器工作原理與性能分析161

7.2.2光電導型紅外探測器——SPRITE探測器原理與結(jié)構(gòu)164

7.2.3光伏型紅外探測器的工作原理與性能分析166

7.2.4肖特基勢壘光電探測器－工作原理167

7.2.5量子阱紅外探測器169

7.3常用熱探測器170

7.3.1熱敏電阻170

7.3.2熱電偶和熱電堆171

7.3.3熱釋電探測器173

7.3.4高萊管175

7.4其他紅外探測器176

7.4.1銻化銦紅外探測器176

7.4.2碲鎘汞探測器177

7.4.3碲錫鉛探測器177

7.4.4砷化鎵探測器178

7.4.5光子牽引探測器178

7.4.6 MOS探測器179

7.5紅外探測器的應用——紅外夜視系統(tǒng)180

7.5.1紅外夜視儀的原理180

7.5.2紅外熱成像儀的原理181

思考與練習題182

第8章平板顯示器件183

8.1液晶顯示器件（LCD）183

8.1.1基本概念183

8.1.2光電特性184

8.1.3動態(tài)散射型液晶顯示器件186

8.1.4扭曲向列液晶顯示器件186

8.1.5超扭曲向列液晶顯示器件188

8.1.6有源矩陣液晶顯示器件189

8.1.7 LCD工作環(huán)境及特點191

8.2等離子體顯示器件191

8.2.1彩色AC-PDP的工作原理191

8.2.2彩色AC-PDP的特點和應用192

8.3有機發(fā)光器件193

8.3.1 OLED器件發(fā)光原理194

8.3.2 OLED器件的分類194

8.4數(shù)字微反射鏡器件（DMD）195

8.4.1 DMD結(jié)構(gòu)和工作原理195

8.4.2 DLP投影顯示及特點196

思考題與計算題196

第9章典型光電傳感系統(tǒng)197

9.1瞬態(tài)表面高溫測量及校準系統(tǒng)197

9.1.1瞬態(tài)表面高溫光電傳感系統(tǒng)197

9.1.2可溯源瞬態(tài)表面溫度傳感器動態(tài)校準系統(tǒng)206

9.1.3瞬態(tài)超高溫測試的外推方法探索215

9.2激光光幕靶光電傳感系統(tǒng)及校準216

9.2.2分離型激光光幕靶220

9.2.3激光光幕靶的校準226

9.2.4激光光幕靶的應用拓展227

9.3其他光電傳感系統(tǒng)229

9.3.1歸一化植被指數(shù)光電傳感系統(tǒng)229

9.3.2光纖傳像元件光學特性光電傳感系統(tǒng)233

9.3.3基于PSD的自動機運動參數(shù)光電傳感系統(tǒng)236

9.3.4導彈軌上運動參數(shù)光電傳感系統(tǒng)237

9.3.5純鎂與鎂合金燃點比色測溫系統(tǒng)239

思考題與計算題241

第10章光電傳感新技術及應用242

10.1光電薄膜技術242

10.1.1光電薄膜技術概述242

10.1.2光電薄膜的制作247

10.1.3光電薄膜器件的技術特點251

10.1.4光電薄膜器件的應用253

10.2光MEMS，MOEMS255

10.2.1 MEMS器件概述255

10.2.2 MOEMS器件——MEMS與光的結(jié)合255

10.2.3 MOEMS的應用256

10.3激光散斑測試技術260

10.3.1散斑的數(shù)學描述261

10.3.2激光散斑測量方法261

10.4太赫茲技術的應用264

10.4.1太赫茲頻段及特點264

10.4.2 THz成像技術的應用266

10.5光存儲技術271

10.5.1光存儲器概述271

10.5.2光盤存儲器的工作原理273

10.5.3超高密度光存儲技術276

10.6太陽能技術278

10.6.1太陽能電池278

10.6.2太陽能電池的種類278

10.6.3太陽能新技術279

10.6.4應用領域281

習題與思考題282

參考文獻283 2100433B

前言

第1章 概論

1.1 光電傳感技術

1.1.1 光電傳感器件的組成與分類

1.1.2 光電傳感器件的特性與參數(shù)

1.2 光電檢測技術

1.2.1 光電檢測的概念與分類

1.2.2 測量誤差的概念與分類

1.2.3 數(shù)據(jù)處理方法

1.3 光電傳感與檢測的應用

思考題與習題

第2章 光電檢測技術基礎

2.1 輻射度量與光度量

2.1.1 光的物理基本性質(zhì)

2.1.2 光的物理表征

2.2 光電檢測器件的物理基礎

2.2.1 半導體的物理基礎

2.2.2 物理效應和基本定律

2.3 光電檢測器件的工作原理與特性

2.3.1 光敏電阻

2.3.2 光敏二極管

2.3.3 光敏晶體管

2.3.4 光電倍增管

2.3.5 光電池

2.3.6 紅外輻射與紅外探測器

2.3.7 光電位置傳感器

2.3.8 色敏檢測器

思考題與習題

第3章 光電檢測系統(tǒng)

3.1 光電檢測系統(tǒng)概述

3.2 光電檢測方法及系統(tǒng)設計

3.2.1 光電檢測系統(tǒng)中的常見光源及選用

3.2.2 光電檢測中的光學系統(tǒng)

3.2.3 光信號的調(diào)制檢測

3.2.4 光電信號的檢測方法

3.2.5 光電檢測信號的偏置放大

3.3 光電信號與計算機的接口技術

3.3.1 單元光電信號的處理與數(shù)據(jù)采集

3.3.2 光電單元信號與計算機的接口技術

3.3.3 光電單元信號與單片機的接口技術

3.4 光電檢測電路舉例

思考題與習題

第4章 紅外傳感與檢測技術

4.1 紅外檢測基本原理

4.2 常用紅外傳感器與選型

4.3 紅外光電檢測與應用

4.3.1 紅外數(shù)字計數(shù)器的設計

4.3.2 基于虛擬儀器的紅外線溫度測量系統(tǒng)設計

4.3.3 用于小車運動標識的紅外光電檢測系統(tǒng)設計

4.4 熱釋電紅外檢測與應用

4.4.1 熱釋電紅外傳感原理

4.4.2 熱釋電紅外傳感器與選型

4.4.3 熱釋電紅外開關電路設計

4.4.4 熱釋電自動識別進出人員語音系統(tǒng)設計

4.4.5 基于虛擬儀器的熱釋電傳感器電性能測試系統(tǒng)設計

4.5 紅外氣體分析儀

4.5.1 紅外氣體分析檢測原理及構(gòu)成

4.5.2 紅外探測器與選型

4.5.3 雙通道紅外氣體分析系統(tǒng)設計

思考題與習題

第5章 激光傳感與檢測技術

5.1 激光氣體檢測系統(tǒng)設計

5.2 基于激光平面干涉技術的元件面形偏差檢測系統(tǒng)設計

5.3 光刻機調(diào)焦調(diào)平激光檢測系統(tǒng)設計

5.4 激光風力發(fā)電風速檢測系統(tǒng)設計

5.5 基于虛擬儀器的激光打靶系統(tǒng)設計

5.6 激光條碼掃描系統(tǒng)設計

思考題與習題

第6章 光纖傳感與檢測技術

6.1 光纖檢測基本原理

6.1.1 光纖的基本知識

6.1.2 光纖傳光原理

6.1.3 光纖的特性參數(shù)

6.2 常用光纖傳感器與選型

6.2.1 光纖傳感器的定義和分類

6.2.2 強度調(diào)制型光纖傳感器

6.2.3 相位調(diào)制型光纖傳感器

6.2.4 時分調(diào)制型光纖傳感器

6.3 光纖檢測與應用

6.3.1 光纖壓力傳感系統(tǒng)設計

6.3.2 光纖溫度傳感系統(tǒng)設計

6.3.3 光纖安防振動傳感系統(tǒng)設計

6.3.4 用于汽輪機動靜間隙檢測的反射式光纖位移傳感系統(tǒng)設計

6.3.5 用于工業(yè)現(xiàn)場的分布式光纖傳感系統(tǒng)設計

思考題與習題

第7章 光柵傳感與檢測技術

7.1 光柵的工作原理

7.2 常用光柵與選型

7.3 光柵測量與應用

7.3.1 基于零位光柵傳感器的線位移測量系統(tǒng)設計

7.3.2 基于增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的角度測量系統(tǒng)設計

思考題與習題

第8章 光電新技術的應用

8.1 光電圖像檢測

8.2 紅外診斷與紅外熱成像技術

8.3 激光在軍事中的應用

8.4 納米技術的“光電”應用

8.5 紅外氣體檢測網(wǎng)絡與物聯(lián)網(wǎng)技術

思考題與習題

參考文獻2100433B

本書系統(tǒng)地介紹了各種光電傳感器的基本原理、特性、發(fā)展趨勢與應用等。內(nèi)容圍繞單元光電器件與集成光電器件為主線展開，突出外特性與應用問題，特別注重光電成像，圖像、圖形檢測與分析等技術的講授。光電信息變換、光電信號的數(shù)據(jù)采集與計算機接口技術是本書的核心，光電技術的新發(fā)展和新的應用實例一直是本書創(chuàng)新之處。2版對全書內(nèi)容進行修改的同時，側(cè)重對第7章進行補充，補充了圖像顯示的內(nèi)容，另外增加了第14章課程設計與畢業(yè)設計的內(nèi)容，目的是提高學生的動手、動腦能力。