光電檢測(cè)與信息處理技術(shù)

緒論 1

0.1 光電檢測(cè)技術(shù)的研究領(lǐng)域 1

0.1.1 光度量和輻射度量的檢測(cè) 2

0.1.2 光電器件及光電成像系統(tǒng)特性的檢測(cè) 2

0.1.3 光學(xué)材料、光學(xué)元件及系統(tǒng)特性的檢測(cè) 2

0.1.4 非光學(xué)物理量的光電檢測(cè) 2

0.2 光電檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn) 3

0.3 光電檢測(cè)的方法 3

第1章 光學(xué)基礎(chǔ) 7

1.1 光的概念與度量 7

1.1.1 光的概念 7

1.1.2 光的基本度量 9

1.1.3 輻射度學(xué)和光度學(xué)中的兩個(gè)基本定律 13

1.2 常用光學(xué)元器件 14

1.2.1 透鏡元器件 14

1.2.2 反射元器件 17

1.2.3 光楔 21

1.2.4 棱鏡 22

1.2.5 偏光器件 25

1.2.6 濾光片 26

1.3 常用光學(xué)組件 27

1.3.1 平行光管 27

1.3.2 積分球 28

1.4 典型光學(xué)系統(tǒng) 28

1.4.1 顯微光學(xué)系統(tǒng) 28

1.4.2 望遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng) 33

1.4.3 攝影與投影光學(xué)系統(tǒng) 35

1.4.4 實(shí)施激光束變換的光學(xué)系統(tǒng) 38

1.5 常用光學(xué)計(jì)量儀器儀表 42

1.5.1 單色儀 42

1.5.2 光譜儀 44

1.5.3 照度計(jì) 46

1.5.4 亮度計(jì) 48

1.5.5 光功率計(jì) 50

1.5.6 光能量計(jì) 51

1.5.7 干涉儀 52

1.6 光調(diào)制技術(shù) 54

第2章 電子學(xué)基礎(chǔ) 59

2.1 基本電路部件 59

2.2 運(yùn)算放大器 61

2.2.1 檢測(cè)系統(tǒng)中的主要噪聲 61

2.2.2 信噪比和噪聲系數(shù) 63

2.2.3 噪聲帶寬 64

2.2.4 常用運(yùn)算放大器類型 64

2.2.5 集成運(yùn)算放大器的選擇 70

2.3 有源濾波器 70

2.4 電壓比較器 72

2.5 模數(shù)變換器(A/D) 74

2.5.1 主要技術(shù)指標(biāo) 74

2.5.2 A/D轉(zhuǎn)換器分類 74

2.6 數(shù)模變換器(D/A) 77

2.6.1 概述 77

2.6.2 主要技術(shù)指標(biāo) 78

2.6.2 D/A轉(zhuǎn)換器分類 78

2.3.3 D/A轉(zhuǎn)換器與微型計(jì)算機(jī)的接口形式 79

第3章 常用光輻射源與發(fā)光器件 82

3.1 黑體輻射和自然輻射源 83

3.1.1 黑體輻射 83

3.1.2 自然輻射源 83

3.2 光源的基本特征參數(shù) 86

3.2.1 輻射效率和發(fā)光效率 86

3.2.2 光譜功率分布 87

3.2.3 光強(qiáng)空間分布 87

3.2.4 光源的色溫 88

3.2.5 光源的顏色 88

3.3 熱輻射光源 88

3.3.1 鎢絲白熾燈 88

3.3.2 鹵鎢燈 89

3.3.3 黑體輻射器 90

3.4 氣體放電光源 90

3.4.1 氣體放電光源的基本結(jié)構(gòu)、放電原理及特點(diǎn) 90

3.4.2 氣體放電光源分類 91

3.5 固體發(fā)光光源 94

3.5.1 場(chǎng)致發(fā)光光源 94

3.5.2 發(fā)光二極管 95

3.6 激光器 102

3.6.1 激光產(chǎn)生的機(jī)理 103

3.6.2 常用激光器簡介 106

3.6.3 激光的特性和激光參量測(cè)試 117

第4章 常用顯示器件及其擴(kuò)展應(yīng)用 120

4.1 電視基礎(chǔ)知識(shí) 120

4.1.1 電子掃描 120

4.1.2 模擬黑白全電視信號(hào) 124

4.1.3 模擬彩色電視信號(hào) 127

4.1.4 數(shù)字視頻--數(shù)字電視技術(shù) 128

4.2 CRT顯示 129

4.2.1 CRT顯示器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 129

4.2.2 CRT顯示器的特點(diǎn)與應(yīng)用 131

4.3 液晶顯示 131

4.3.1 液晶的基本知識(shí) 132

4.3.2 液晶的基本性質(zhì) 134

4.3.3 液晶的光學(xué)基礎(chǔ) 137

4.3.4 常用液晶顯示器件及特點(diǎn) 144

4.3.5 液晶光閥 150

4.4 PDP等離子體顯示 153

4.4.1 等離子體顯示工作原理 153

4.4.2 等離子體顯示的特點(diǎn)與應(yīng)用 153

4.5 有機(jī)電致發(fā)光顯示 154

4.5.1 OLED器件結(jié)構(gòu)與工作原理 154

4.5.2 OLED的驅(qū)動(dòng)方式 156

4.5.3 OLED的特點(diǎn)和應(yīng)用 158

4.6 基于DMD的投影顯示 160

4.6.1 投影顯示的基本知識(shí) 160

4.6.2 基于DMD的投影顯示 161

4.7 應(yīng)用實(shí)例 163

4.7.1 基于液晶的激光光強(qiáng)控制系統(tǒng) 163

4.7.2 基于液晶的激光偏振調(diào)制技術(shù) 167

4.7.3 基于液晶的激光偏振測(cè)量系統(tǒng) 168

4.7.4 基于DMD的紅外視景生成器 170

第5章 光電探測(cè)器件 173

5.1 光電效應(yīng)理論 173

5.1.1 光電導(dǎo)效應(yīng) 173

5.1.2 光生伏特效應(yīng) 174

5.1.3 外光電效應(yīng) 175

5.1.4 熱釋電效應(yīng) 176

5.2 光電探測(cè)器件基本特性 176

5.2.1 積分靈敏度R 176

5.2.2 光譜靈敏度R 177

5.2.3 頻率靈敏度Rf 177

5.2.4 暗電流 178

5.3 各種光電探測(cè)器件 178

5.3.1 光電倍增管 178

5.3.2 光電導(dǎo)管(光敏電阻) 183

5.3.3 光電池和光電二極管 187

5.3.4 特種光電二極管 198

5.3.5 光電三極管 204

5.3.6 熱釋電探測(cè)器 206

5.3.7 電荷耦合器(CCD) 206

5.3.8 光電耦合器 215

5.3.9 光柵 218

5.3.10 光電編碼器 222

5.3.11 光纖陀螺 226

第6章 光電圖像信息處理 229

6.1 圖像成像系統(tǒng)鏡頭 229

6.1.1 成像系統(tǒng)鏡頭的基本構(gòu)成 229

6.1.2 成像系統(tǒng)鏡頭的主要參數(shù) 230

6.1.3 成像系統(tǒng)鏡頭的相關(guān)技術(shù) 233

6.1.4 成像系統(tǒng)鏡頭的分類 234

6.1.5 成像系統(tǒng)鏡頭的選擇 235

6.2 圖像傳感器芯片的主要參數(shù) 235

6.3 工業(yè)相機(jī)的分類 236

6.4 相機(jī)的主要參數(shù) 238

6.5 視頻采集卡 240

6.5.1 視頻采集卡的原理 240

6.5.2 視頻采集卡的分類 241

6.5.3 怎樣選擇視頻采集卡 241

6.6 數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)理論 243

6.6.1 圖像的獲取及數(shù)字化 243

6.6.2 圖像基本操作 244

6.6.3 圖像質(zhì)量的評(píng)價(jià)方法 245

6.7 典型應(yīng)用實(shí)例 247

6.7.1 流感疫苗血凝素含量檢測(cè)系統(tǒng) 247

6.7.2 激光光束質(zhì)量診斷系統(tǒng) 250

6.7.3 高炮零飛指標(biāo)測(cè)試系統(tǒng) 255

6.7.4 光電圖像可視化仿真 260

第7章 光電信息處理技術(shù)的典型應(yīng)用實(shí)例 267

7.1 光功率計(jì) 267

7.2 光能量計(jì) 270

7.3 閃光強(qiáng)度測(cè)試 273

7.4 非等間隔相機(jī)同步抓拍技術(shù) 276

7.5 基于PSD的飛輪齒圈形位誤差非接觸檢測(cè)系統(tǒng) 281

7.5.1 半導(dǎo)體激光光三角測(cè)量法 281

7.5.2 系統(tǒng)總體技術(shù)方案 282

7.6 X-Y精密工作臺(tái)電控系統(tǒng) 286

7.6.1 位移測(cè)量原理和點(diǎn)位控制原理 286

7.6.2 系統(tǒng)總體技術(shù)方案 288

7.7 空間激光通信ATP分系統(tǒng) 294

7.7.1 應(yīng)用背景 294

7.7.2 ATP分系統(tǒng)總體技術(shù)方案 294

7.8 激光煙霧衰減測(cè)試系統(tǒng) 299

7.8.1 應(yīng)用背景 299

7.8.2 系統(tǒng)工作原理 300

7.8.3 系統(tǒng)總體技術(shù)方案 301

7.8.4 紅外煙霧衰減測(cè)試試驗(yàn) 303

第8章 光電檢測(cè)與信息處理實(shí)驗(yàn) 305

8.1 光電檢測(cè)與信息處理實(shí)驗(yàn)箱概述 305

8.2 光變頻率實(shí)驗(yàn) 307

8.3 光電式直流電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量實(shí)驗(yàn) 308

8.4 熱釋電紅外報(bào)警實(shí)驗(yàn) 311

8.5 線陣CCD測(cè)量物體外形尺寸實(shí)驗(yàn) 313

8.6 各類光電器件特性測(cè)試實(shí)驗(yàn) 317

參考文獻(xiàn) 319

光電檢測(cè)與信息處理技術(shù)是光電子技術(shù)與信息處理技術(shù)的緊密結(jié)合，是現(xiàn)代信息技術(shù)的精髓，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、家庭、醫(yī)學(xué)、軍事和空間科學(xué)技術(shù)等領(lǐng)域。

本書首先系統(tǒng)地介紹了光度學(xué)基本理論、電子學(xué)基本理論、光電測(cè)量的光學(xué)基礎(chǔ)，然后深入地闡述了常用光輻射源與發(fā)光器件、常用顯示器件及其擴(kuò)展應(yīng)用、光電探測(cè)器件、現(xiàn)代圖像信息處理技術(shù)及光電信息處理技術(shù)的典型應(yīng)用，比較注重光電信息技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域科研的新成果和技術(shù)的新發(fā)展。

本書主要講述不輻射物理基礎(chǔ)(光輻射度量、光輻射源基本特性、光輻射傳輸中的衰減和調(diào)制)，光電探測(cè)器的工作原理、性能參數(shù)，光電直接檢測(cè)與外差檢測(cè)的原理和性能，光電信號(hào)的濾波、放大與信號(hào)處理技術(shù)，最后介紹幾種典型光電系統(tǒng)的原理、性能和應(yīng)用。

本書可作為相關(guān)專業(yè)學(xué)生的教學(xué)用書，也可供研究生和工程技術(shù)人員參考。