光電傳感器應用技術

第2版前言

第1版前言

第1章光電傳感器技術基礎

1.1光輻射的度量

1.1.1與輻射源有關的參數(shù)

1.1.2與接收器有關的參數(shù)

1.1.3輻射源的光譜輻射分布

1.1.4量子流速率

1.2物體熱輻射

1.2.1黑體輻射定律

1.2.2輻射體的分類

1.3輻射度量參數(shù)與光度量參數(shù)的關系

1.3.1人眼的光視效率

1.3.2人眼的光譜光視效能

1.3.3兩種輻射體光視效能的計算

1.4半導體對光的吸收

1.4.1光吸收的一般規(guī)律

1.4.2半導體對光的吸收

1.5光電效應

1.5.1內光電效應

1.5.2光電發(fā)射效應

思考題與習題1

第2章光源

2.1光源的分類

2.2鎢絲燈

2.2.1鎢絲白熾燈

2.2.2鹵鎢燈

2.3氣體放電燈

2.3.1氣體放電

2.3.2氙燈

2.4金屬蒸氣燈

2.4.1水銀蒸氣燈

2.4.2鈉燈

2.5半導體發(fā)光二極管光源

2.5.1發(fā)光二極管的發(fā)光機理

2.5.2發(fā)光強度-電流特性

2.5.3發(fā)光光譜和發(fā)光效率

2.6激光光源

2.6.1激光的產生機理

2.6.2氦-氖激光器

2.6.3半導體激光器

2.7光電傳感器應用系統(tǒng)中光源與

照度的匹配

2.7.1光源的選擇

2.7.2照度匹配

思考題與習題2

第3章光電導器件

3.1光敏電阻的原理與結構

3.1.1光敏電阻的基本原理

3.1.2光敏電阻的基本結構

3.1.3典型光敏電阻

3.2光敏電阻的基本特性

3.2.1光電特性

3.2.2伏安特性

3.2.3溫度特性

3.2.4時間響應

3.2.5噪聲特性

3.2.6光譜響應

3.3光敏電阻的偏置電路

3.3.1基本偏置電路

3.3.2恒流電路

3.3.3恒壓電路

3.3.4舉例

3.4光敏電阻的應用實例

3.4.1照明燈的光電控制電路

3.4.2火焰探測報警器

3.4.3照相機電子快門

思考題與習題3

第4章光生伏特器件

4.1硅光敏二極管

4.1.1硅光敏二極管的工作原理

4.1.2光敏二極管的基本特性

4.2其他類型的光生伏特器件

4.2.1PIN型光敏二極管

4.2.2雪崩光敏二極管

4.2.3硅光電池

4.2.4光敏晶體管

4.2.5色敏光生伏特器件

4.2.6光伏器件組合器件

4.2.7光電位置敏感器件

4.3光生伏特器件的偏置電路

4.3.1反向偏置電路

4.3.2零伏偏置電路

思考題與習題4

第5章光電發(fā)射器件

5.1光電發(fā)射陰極

5.1.1光電發(fā)射陰極的主要參數(shù)

5.1.2光電陰極材料

5.2真空光電管與光電倍增管的工作原理

5.2.1真空光電管的原理

5.2.2光電倍增管的原理

5.3光電倍增管的基本特性

5.3.1靈敏度

5.3.2電流放大倍數(shù)

5.3.3暗電流

5.3.4噪聲

5.3.5伏安特性

5.3.6線性

5.3.7疲勞與衰老

5.4光電倍增管的供電電路

5.4.1電阻鏈分壓型供電電路

5.4.2末級的并聯(lián)電容

5.4.3電源電壓的穩(wěn)定度

5.5光電倍增管的典型應用

5.5.1光譜探測領域的應用

5.5.2時間分辨熒光免疫分析

中的應用

思考題與習題5

第6章紅外與THz的探測

6.1熱輻射的一般規(guī)律

6.1.1溫度變化方程

6.1.2熱電器件的最小可探測功率

6.2熱敏電阻與熱電堆

6.2.1熱敏電阻

6.2.2熱電偶探測器

6.2.3熱電堆探測器

6.2.4熱敏電阻的用途

6.2.5典型熱敏電阻簡介

6.3熱釋電器件

6.3.1熱釋電器件的基本工作原理

6.3.2熱釋電器件的電壓靈敏度

6.3.3熱釋電器件的噪聲

6.3.4響應時間

6.3.5熱釋電探測器的阻抗特性

6.3.6熱釋電器件的類型

6.3.7典型熱釋電器件

6.4紅外與熱輻射探測技術

6.5太赫茲波的探測技術

6.5.1太赫茲波脈沖探測

6.5.2太赫茲連續(xù)波探測

6.5.3太赫茲波單光子探測

思考題與習題6

第7章圖像掃描與圖像顯示技術

7.1圖像解析原理

7.1.1圖像的解析方法

7.1.2圖像傳感器的基本技術參數(shù)

7.2圖像的顯示與電視制式

7.2.1CRT電視監(jiān)視器及其掃描方式

7.2.2電視制式

7.3圖像顯示器的分類

7.3.1陰極射線管顯示器

7.3.2液晶顯示器

7.4典型圖像顯示器

7.4.1TFTLCD器件

7.4.2TFTLCD圖像顯示器

7.4.3LED圖像顯示器

思考題與習題7

第8章CCD光電圖像傳感器

8.1電荷存儲

8.2電荷耦合

8.3CCD電極結構

8.3.1三相CCD的電極結構

8.3.2二相CCD

8.3.3四相CCD

8.3.4體溝道CCD

8.4電荷的注入和檢測

8.4.1光注入

8.4.2電注入

8.4.3電荷的檢測

8.5典型線陣CCD圖像傳感器

8.5.1單溝道線陣CCD圖像傳感器

8.5.2雙溝道線陣CCD圖像傳感器

8.5.3線陣CCD類型與發(fā)展

8.6典型面陣CCD圖像傳感器

8.6.1概述

8.6.2典型幀轉移型面陣CCD器件

思考題與習題8

第9章CMOS光電圖像傳感器

9.1MOS與CMOS場效應晶體管

9.1.1MOS場效應晶體管的基本結構

9.1.2場效應晶體管的主要性能參數(shù)

9.2CMOS圖像傳感器的原理與結構

9.2.1CMOS圖像傳感器的組成

9.2.2CMOS圖像傳感器的像敏單元

結構

9.2.3CMOS圖像傳感器的工作流程

9.2.4CMOS圖像傳感器的輔助電路

9.3CMOS圖像傳感器的特性參數(shù)

9.4典型CMOS圖像傳感器

9.4.1IBIS4 6600型CMOS圖像傳感器

9.4.2IBIS5B1300型CMOS圖像

傳感器

9.4.3高速CMOS圖像傳感器

9.5CMOS圖像傳感器的應用實例

9.5.1IM28SA型CMOS攝像機

9.5.2MC1300高速CMOS攝像機

思考題與習題9

第10章彩色圖像傳感器與彩色

數(shù)碼相機概述

10.1彩色線陣CCD圖像傳感器

10.1.1ILX522K器件

10.1.2TCD2252D器件

10.2彩色面陣CCD圖像傳感器

10.3彩色面陣CCD攝像機概述

10.3.1三管彩色面陣CCD攝像機

10.3.2兩管彩色面陣CCD攝像機

10.3.3單管CCD彩色攝像機

10.4彩色面陣CCD數(shù)碼相機概述

10.5彩色面陣CMOS數(shù)碼相機概述

思考題與習題10

第11章光電傳感器輸出信號

的數(shù)據(jù)采集

11.1光電傳感器信號的二值化處理

11.1.1單元光電信號的二值化處理

11.1.2序列光電信號二值化處理

11.2光電信號二值化數(shù)據(jù)采集

11.3光電信號的量化處理與A/D

數(shù)據(jù)采集

11.3.1單元光電信號的量化處理

11.3.2單元光電信號A/D數(shù)據(jù)采集

11.3.3序列光電信號的量化處理

11.3.4序列光電信號的A/D數(shù)據(jù)采集與

計算機接口

11.4面陣CCD的數(shù)據(jù)采集與計算機

接口

11.4.1基于PC總線的圖像采集卡

11.4.2典型圖像數(shù)據(jù)采集卡

11.4.3基于USB2.0的計算機接口

11.4.4基于嵌入式系統(tǒng)的CCD圖像

數(shù)據(jù)采集

思考題與習題11

第12章特種圖像傳感器

12.1微光圖像傳感器

12.1.1微光圖像傳感器的發(fā)展概況

12.1.2微光電視攝像系統(tǒng)

12.1.3微光電視攝像系統(tǒng)觀察距離

的估算

12.1.4微光CCD攝像器件

12.2紅外CCD圖像傳感器

12.2.1主動紅外電視攝像系統(tǒng)

12.2.2被動紅外電視攝像系統(tǒng)

12.3X射線CCD圖像傳感器

12.3.1X射線像增強器

12.3.2醫(yī)用X射線電視CCD攝像

系統(tǒng)

12.3.3工業(yè)用X射線光電檢測系統(tǒng)

思考題與習題12

第13章光電傳感器應用實例

13.1光電傳感器用于一維尺寸的測量

13.1.1玻璃管內、外徑尺寸測量控制

儀器的技術要求

13.1.2儀器的工作原理

13.1.3線陣CCD的選擇

13.1.4光學系統(tǒng)設計

13.1.5外徑、壁厚的檢測電路

13.1.6微機數(shù)據(jù)采集接口

13.1.7討論

13.2CCD的拼接技術在尺寸測量系統(tǒng)

中的應用

13.2.1CCD的機械拼接技術在尺寸測量

中的應用

13.2.2線陣CCD的光學拼接

13.3線陣CCD傳感器用于二維位

置的測量

13.3.1高精度二維位置測量系統(tǒng)

13.3.2光學系統(tǒng)誤差分析

13.4CCD在BGA引腳三維尺寸測量

中的應用

13.4.1測量原理

13.4.2數(shù)學模型

13.4.3系統(tǒng)的標定

13.4.4BGA芯片測量實驗

13.5CCD圖像傳感器用于平板位置

的檢測

13.5.1平板位置檢測的基本原理

13.5.2平板位置檢測系統(tǒng)

13.6利用線陣CCD非接觸測量材料

變形量的方法

13.7激光光斑的尺寸測量系統(tǒng)

13.7.1激光光斑的尺寸測量原理

13.7.2系統(tǒng)的總體設計

13.7.3系統(tǒng)的基本組成及工作流程

13.7.4系統(tǒng)硬件設計

13.7.5系統(tǒng)軟件設計

13.8CCD圖像傳感器用于物體振動

的非接觸測量

13.8.1工作原理

13.8.2振動測量的硬件電路

13.8.3軟件設計

13.8.4振動臺測試實驗結果

13.9利用激光準直技術測量物體的直

線度與同軸度

13.9.1激光準直測量原理

13.9.2不直度的測量

13.9.3不同軸度的測量

13.10光電信息變換技術在搜索、跟蹤與

制導中的應用

13.10.1搜索儀與跟蹤儀

13.10.2激光制導

13.10.3紅外跟蹤制導

13.11CCD光電傳感器用于ICPAES

光譜探測

13.11.1ICPAES探測器的基本原理

13.11.2實驗結果分析

13.12掃描成像技術在表面質量

檢測中的應用

13.12.1寬幅面物體表面質量的

檢測與分析

13.12.2汽車制動鉗內凹槽表面

質量的檢測

13.13面陣CCD圖像傳感器用于鋼板

長寬尺寸測量系統(tǒng)

13.14醫(yī)用電子內窺鏡系統(tǒng)

13.14.1工作原理

13.14.2系統(tǒng)的設計

13.14.3CCD驅動、圖像采集、編碼

電路

13.14.4內窺鏡視頻驅動亮度控制系

統(tǒng)的研制

13.14.5電子內窺鏡標準視頻圖像的

畸變實時校正

13.14.6基于PCI總線的內窺鏡圖像實

時采集系統(tǒng)

13.14.7電子內窺鏡圖像處理軟件系統(tǒng)

的設計

思考題與習題13

第14章課程設計與畢業(yè)設計

14.1輻度學和光度學物理量測量的波長

問題

14.1.1被測輻射體的光譜分布與探測器

的光譜響應

14.1.2輻射量的測量

14.1.3光度學參數(shù)的測量

14.1.4輻度學和光度學參數(shù)測量的精度

影響因素

14.2光功率測量方法與光功率計的

設計

14.2.1主要掌握的內容

14.2.2光功率

14.2.3光纖光功率的測量方法

14.2.4光纖光功率計的設計

14.2.5課程設計內容

14.3照度測量方法與照度計的設計

14.3.1主要內容

14.3.2照度的概念

14.3.3照度的測量方法

14.3.4照度計的設計原則

14.3.5照度計的設計內容

14.4發(fā)光強度測量儀設計

14.4.1發(fā)光強度

14.4.2發(fā)光強度的測量方法

14.4.3發(fā)光強度測量儀的設計內容

14.4.4發(fā)光強度測量中應注意的

問題

14.5亮度測量方法與亮度計的設計

14.5.1亮度的概念

14.5.2亮度的測量方法

14.5.3亮度計的設計原則

14.6紅外遙控開關的設計

14.6.1設計思路

14.6.2密碼的編制方法

14.6.3紅外遙控多功能開關的技術

要求

14.6.4對器材的需求

14.6.5密碼光電遙控多功能開關的

設計

14.6.6典型紅外遙控發(fā)射器

14.6.7典型紅外遙控接收器

14.6.8譯碼與功能控制器

14.7紅外測溫儀的設計

14.7.1物體熱輻射的概念

14.7.2紅外測溫方法

14.7.3紅外測溫儀的設計原則

14.7.4紅外測溫儀的設計內容

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版對全書內容進行修改的同時，側重對第7章進行補充，補充了圖像顯示的內容，另外增加了第14章課程設計與畢業(yè)設計的內容，目的是提高學生的動手、動腦能力。