本書介紹了光電檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成和應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)。重點(diǎn)敘述了光電檢測(cè)過(guò)程中常用的光源、各種性能的光電轉(zhuǎn)換器、光纖與光纖傳感技術(shù)和光外差檢查技術(shù)。
本書內(nèi)容全面，敘述簡(jiǎn)明扼要，既重視理論性，也講究實(shí)用性。可供電子信息類及其他相關(guān)專業(yè)的理工科本科生、研究生作教材選用，也可作為相關(guān)科技工作者的參考用書。
本書理論系統(tǒng)，實(shí)踐實(shí)用，每次再版都根據(jù)*科研成果更新內(nèi)容，是一本學(xué)習(xí)光電檢測(cè)技術(shù)的好教材。
《光電檢測(cè)技術(shù)》（第3版）自2014年出版以來(lái)，收到一些好的修改建議。同時(shí)，我們開展了光電檢測(cè)技術(shù)課程內(nèi)容及教學(xué)方法的優(yōu)化與實(shí)踐以及光電檢測(cè)技術(shù)精品資源共享課程建設(shè)工作。為使其在高等教育的相關(guān)專業(yè)教學(xué)中發(fā)揮更好的作用，再次進(jìn)行了修訂。
本書和第3版相比,除了修改了某些錯(cuò)誤之外,主要做了如下工作：
1.修訂原書中的其他基本概念為光度學(xué)的基本定律，保留了點(diǎn)源和擴(kuò)展源的基本概，明晰了照度與距離平方反比定律、朗伯余弦定律和亮度守恒定律，增加了噪聲的等效處理等內(nèi)容；
2.豐富了光電器件與集成運(yùn)算放大器的連接的內(nèi)容，增加了電流放大型、電壓放大型和阻抗變換型變換電路的工作原理及優(yōu)缺點(diǎn)等內(nèi)容；
3.豐富了光敏電阻應(yīng)用電路的內(nèi)容，增加了對(duì)恒流偏置、恒壓偏置和恒功率偏置工作原理等內(nèi)容；
4. 微通道板在提升光電倍增管和像增強(qiáng)器性能方面具有重要的作用，本次修訂增加了使用MCP時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)，如輸出電流密度的飽和效應(yīng)和離子反饋等內(nèi)容；
5.豐富了自掃描光電二極管陣列的內(nèi)容，增加了CMOS圖像傳感器的內(nèi)容，如CMOS圖像傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理、CMOS圖像傳感器陣列、CMOS光敏元的單元電路、固定圖像噪聲(FPN)消除電路以及CMOS與CCD圖像傳感器比較和CMOS攝像器件的發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用；
6.光纖面板在提升像增強(qiáng)器性能和改善像質(zhì)等方面具有重要的作用，本次修訂豐富了光纖面板的內(nèi)容，如錐形光纖的工作原理和光纖面板的三環(huán)效應(yīng)等內(nèi)容；
7.鑒于共線光外差干涉系統(tǒng)在納米光學(xué)測(cè)量中的重要性，根據(jù)自己的科研成果增加了共線光外差干涉系統(tǒng)相位調(diào)制的內(nèi)容。
8.刪除了第10章太赫茲波的產(chǎn)生與檢測(cè)一章，同時(shí)對(duì)第1、4、5和7章的作業(yè)也進(jìn)行了補(bǔ)充。
本版修訂中第1和4章由張志偉完成，第2章由曾光宇完成，第3和7章由山西大學(xué)許富景完成，第5章由李仰軍完成，第6章由趙冬娥完成，第8章由王高完成，第9和10章由太原理工大學(xué)張文靜完成，第11章由趙輝完成。
本版修訂參閱了大量的參考資料,編者再次向相關(guān)作者表示衷心感謝。由于我們的學(xué)識(shí)有限，書中難免存在錯(cuò)誤和不當(dāng)之處，懇請(qǐng)廣大讀者指正，以便進(jìn)一步修訂和完善。
編者
2018年7月
張志偉，男，1964年5月生，博士，教授，碩士生導(dǎo)師。主要從事光學(xué)工程、電子與通信工程和光電自動(dòng)化儀器與儀表的教學(xué)和科研工作；主要研究方向?yàn)楣怆姍z測(cè)理論與技術(shù)和信號(hào)與圖像處理技術(shù)。參加2項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（排名第2），主持和參與6項(xiàng)省部級(jí)科研項(xiàng)目，主持1項(xiàng)山西省高�？萍奸_發(fā)項(xiàng)目；授權(quán)光電測(cè)量類國(guó)家發(fā)明專利6項(xiàng)（5項(xiàng)第1發(fā)明人，1項(xiàng)第2發(fā)明人）；出版專著2部（其中1部受國(guó)家科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)著作出版基金資助），主編光電檢測(cè)技術(shù)1部；發(fā)表學(xué)術(shù)論文20余篇，被SCI收錄4篇、EI收錄7篇；負(fù)責(zé)研發(fā)全自動(dòng)牛奶檢測(cè)與收購(gòu)儀、血壓心率自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀、配電變壓器運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)儀、蜜蜂出勤監(jiān)測(cè)儀及光外差相位和微振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)等；獲得山西省優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，獲得兵工高校優(yōu)秀教材二等獎(jiǎng)2項(xiàng)，獲得山西省教學(xué)成果三等獎(jiǎng)1項(xiàng)（排名第1）。
第1章光電檢測(cè)應(yīng)用中的基礎(chǔ)知識(shí)（1）
11輻射度學(xué)和光度學(xué)基本概念（1）
111輻射度學(xué)基本物理量（1）
112光度學(xué)基本物理量（3）
113光度學(xué)基本定律（5）
12半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)（8）
121固體的能帶結(jié)構(gòu)（8）
122熱平衡下的載流子濃度（11）
123半導(dǎo)體中的非平衡載流子（13）
124載流子的擴(kuò)散與漂移（15）
13基本定律（16）
131黑體輻射定律（16）
132光電效應(yīng)（18）
14光電探測(cè)器的噪聲和特性參數(shù)（23）
141光電探測(cè)器中的噪聲（23）
142噪聲的等效處理（27）
143光電探測(cè)器的特性參數(shù)（28）
144光電探測(cè)器的合理選擇（31）
練習(xí)題（31）
第2章光電檢測(cè)中的常用光源（33）
21光源的特性參數(shù)（33）
211輻射效率和發(fā)光效率（33）
212光譜功率分布（34）
213空間光強(qiáng)分布（35）
214光源的顏色（35）
215光源的色溫（36）
22熱輻射源（36）
221太陽(yáng)（36）
222黑體模擬器（37）
223白熾燈（38）
23氣體放電光源（39）
231脈沖燈（39）
232原子光譜燈（41）
233汞燈（41）
24固體發(fā)光光源（42）
241場(chǎng)致發(fā)光光源（42）
242其他平板顯示器件（44）
243結(jié)型發(fā)光光源發(fā)光二極管和激光二極管（47）
25激光器（51）
251激光原理（51）
252激光器的結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程（54）
253激光器的類型（55）
254激光的特性（58）
練習(xí)題（59）
第3章結(jié)型光電器件（60）
31結(jié)型光電器件工作原理（60）
311熱平衡狀態(tài)下的PN結(jié)（60）
312光照下的PN結(jié)（61）
32硅光電池（63）
321硅光電池的基本結(jié)構(gòu)和工作原理（63）
322硅光電池的特性參數(shù)（64）
33硅光電二極管和硅光電三極管（67）
331硅光電二極管（67）
332硅光電三極管（68）
333硅光電三極管與硅光電二極管特性比較（69）
34結(jié)型光電器件的放大電路（72）
341結(jié)型光電器件與放大三極管的連接（72）
342光電二極管與集成運(yùn)算放大器的連接（72）
35特殊結(jié)型光電二極管（74）
351象限探測(cè)器（74）
352PIN型光電二極管（74）
353雪崩光電二極管（80）
354紫外光電二極管（81）
355半導(dǎo)體色敏器件（82）
36結(jié)型光電器件的應(yīng)用實(shí)例光電耦合器件（84）
361光電耦合器件的分類、結(jié)構(gòu)和用途（84）
362光電耦合器件的基本電路（86）
練習(xí)題（87）
第4章光電導(dǎo)器件（89）
41光敏電阻的工作原理（89）
411光敏電阻的結(jié)構(gòu)和分類（89）
412光敏電阻的工作原理（90）
42光敏電阻的主要特性參數(shù)（91）
421光電導(dǎo)靈敏度（92）
422光電導(dǎo)增益（92）
423量子效率（93）
424光譜響應(yīng)率與光譜響應(yīng)曲線（93）
425響應(yīng)時(shí)間和頻率特性（95）
426光電特性和值（97）
427前歷效應(yīng)（97）
428溫度特性（98）
43光敏電阻的偏置電路和噪聲（99）
431偏置電路（99）
432噪聲等效電路（102）
44光敏電阻的特點(diǎn)和應(yīng)用（103）
441光敏電阻的特點(diǎn)（103）
442光敏電阻使用時(shí)的注意事項(xiàng)（103）
443常見(jiàn)光敏電阻（104）
444光敏電阻的應(yīng)用（105）
練習(xí)題（105）
第5章真空光電器件（107）
51光電陰極（107）
511光電陰極的主要參數(shù)（107）
512光電陰極的分類（108）
513常用光電陰極材料（109）
52光電管與光電倍增管（111）
521光電管（111）
522光電倍增管（112）
53光電倍增管的主要特性參數(shù)（116）
54光電倍增管的供電和信號(hào)輸出電
路（121）
541高壓電源（121）
542高壓分壓電路（122）
543分壓電流與輸出線性的關(guān)系（123）
544信號(hào)輸出方式（125）
55微通道板光電倍增管（126）
56光電倍增管的應(yīng)用（129）
561光譜測(cè)量（130）
562極微弱光信號(hào)的探測(cè)光子計(jì)數(shù)（130）
563射線的探測(cè)（131）
練習(xí)題（132）
第6章真空成像器件（133）
61像管（133）
611像管結(jié)構(gòu)和工作原理（134）
612像管的特性參量（136）
62常見(jiàn)像管（137）
621常見(jiàn)變像管（137）
622常見(jiàn)像增強(qiáng)器（138）
623特殊變像管（141）
63攝像管（143）
631攝像管的作用及分類（143）
632攝像管的結(jié)構(gòu)和工作原理（144）
64光導(dǎo)靶和存儲(chǔ)靶（145）
641視像管靶（145）
642光電發(fā)射型攝像管靶存儲(chǔ)靶（148）
65攝像管的特性參數(shù)（149）
651攝像管的特性參數(shù)（149）
652不同視像管的特性參數(shù)比較（152）
66攝像管的發(fā)展方向（153）
練習(xí)題（153）
第7章固體成像器件（154）
71電荷耦合器件（154）
711電荷耦合器件的結(jié)構(gòu)（154）
712電荷耦合原理與電極結(jié)構(gòu)（155）
713電荷耦合器件的組成及其工作原理（156）
714電荷轉(zhuǎn)移溝道類型（159）
72電荷耦合器件的分類（160）
721線陣CCD（160）
722面陣CCD（161）
73CCD攝像機(jī)分類（163）
731可見(jiàn)光CCD（163）
732IRCCD（165）
733X射線CCD（165）
734紫外光CCD（166）
74CCD的性能參數(shù)（166）
741電荷轉(zhuǎn)移效率和轉(zhuǎn)移損失率（166）
742光譜響應(yīng)率和干涉效應(yīng)（167）
743分辨率和調(diào)制傳遞函數(shù)（167）
744動(dòng)態(tài)范圍（168）
745暗電流和噪聲（168）
75自掃描光電二極管陣列（169）
751光電二極管陣列的結(jié)構(gòu)形式和工作原理（169）
752SSPD線陣（171）
753SSPD面陣（172）
754SSPD的主要特性參數(shù)（173）
755SSPD器件的信號(hào)讀出及放大電路（175）
76CMOS圖像傳感器（176）
77CMOS與CCD圖像傳感器比較（180）
78固體攝像器件的發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用（181）
781CCD攝像器件的發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用（181）
782CMOS攝像器件的發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用（184）
練習(xí)題（184）
第8章紅外輻射與紅外探測(cè)器（185）
81紅外輻射的基本知識(shí)（185）
811紅外輻射（185）
812紅外輻射源（186）
82紅外探測(cè)器（187）
821熱探測(cè)器（187）
822光子探測(cè)器（190）
83紅外探測(cè)器的性能參數(shù)及使用中應(yīng)注意的事項(xiàng)（191）
831紅外探測(cè)器的性能參數(shù)（191）
832紅外探測(cè)器使用中應(yīng)注意的問(wèn)題（192）
84紅外測(cè)溫（193）
841紅外測(cè)溫原理（193）
842紅外測(cè)溫的特點(diǎn)（193）
843熱輻射傳感器（193）
85紅外成像（196）
851紅外成像器件（196）
852紅外熱像儀（197）
853紅外分析儀（199）
86紅外無(wú)損檢測(cè)（200）
861焊接缺陷的無(wú)損檢測(cè)（200）
862鑄件內(nèi)部缺陷探測(cè)（201）
863疲勞裂紋探測(cè)（201）
87紅外探測(cè)技術(shù)在軍事上的應(yīng)用（202）
871紅外偵察（202）
872紅外雷達(dá)（202）
練習(xí)題（203）
第9章光導(dǎo)纖維與光纖傳感器（204）
91光導(dǎo)纖維基礎(chǔ)知識(shí)（204）
911光纖的結(jié)構(gòu)（204）
912光纖的種類（204）
913光纖的傳輸模式（205）
914光纖的傳光原理（205）
915光纖的傳輸特性（207）
916光纖的耦合（209）
92光導(dǎo)纖維的應(yīng)用（210）
921光纖在直接導(dǎo)光方面的應(yīng)用（210）
922光纖面板（212）
93光纖傳感器的分類及構(gòu)成（215）
931光纖傳感器的分類（215）
932光纖傳感器的基本構(gòu)成（216）
933光纖傳感器的優(yōu)點(diǎn)（217）
94功能型光纖傳感器（217）
941相位調(diào)制型光纖傳感器（217）
942光強(qiáng)調(diào)制型光纖傳感器（219）
943偏振態(tài)調(diào)制型光纖電流傳感器（220）
95非功能型光纖傳感器（221）
951傳輸光強(qiáng)調(diào)制型光纖傳感器（221）
952反射光強(qiáng)調(diào)制型光纖傳感器（223）
953頻率調(diào)制型光纖傳感器（223）
954光纖液體折射率傳感器（225）
練習(xí)題（227）
第10章光外差檢測(cè)技術(shù)（229）
101光外差檢測(cè)原理（229）
102光外差檢測(cè)調(diào)相信號(hào)的解調(diào)方法（232）
1021用頻譜分析儀測(cè)量微振動(dòng)位移的幅值（232）
1022鎖相環(huán)解調(diào)方法（233）
103光外差檢測(cè)特性（237）
1031光外差檢測(cè)可獲得全部信息（237）
1032光外差檢測(cè)具有高的轉(zhuǎn)換增益（238）
1033良好的濾波性能（238）
1034信噪比的損失較�。�239）
1035最小可檢測(cè)功率（240）
104光外差檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)光電轉(zhuǎn)換器性能的要求（241）
105光外差檢測(cè)的空間匹配條件及頻率條件（241）
1051光外差檢測(cè)的空間匹配條件（242）
1052光外差檢測(cè)的頻率條件（245）
106共線光外差干涉系統(tǒng)的相位調(diào)制（245）
1061索列爾巴比涅相位補(bǔ)償器（246）
1062共線光外差干涉系統(tǒng)（246）
1063相位調(diào)制原理（247）
1064實(shí)驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果（248）
練習(xí)題（249）
第11章光電探測(cè)器實(shí)驗(yàn)（251）
實(shí)驗(yàn)1光電探測(cè)器光譜響應(yīng)度的測(cè)量（251）
實(shí)驗(yàn)2光電探測(cè)器響應(yīng)時(shí)間的測(cè)試（254）
實(shí)驗(yàn)3光電探測(cè)器探測(cè)度的測(cè)量（257）
實(shí)驗(yàn)4光敏電阻特性測(cè)量實(shí)驗(yàn)（260）
實(shí)驗(yàn)5光敏二極管特性測(cè)試（263）
實(shí)驗(yàn)6光敏三極管特性測(cè)試（265）
實(shí)驗(yàn)7光電位置傳感器（PSD）實(shí)驗(yàn)（267）
實(shí)驗(yàn)8光電位置傳感器（PSD）光電特性實(shí)驗(yàn)（270）
實(shí)驗(yàn)9線陣CCD原理及驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)（271）
實(shí)驗(yàn)10線陣CCD基本特性的測(cè)量實(shí)驗(yàn)（274）
實(shí)驗(yàn)11利用線陣CCD進(jìn)行物體角度的測(cè)量（276）
實(shí)驗(yàn)12光纖位移測(cè)試傳感器實(shí)驗(yàn)（279）
附錄A實(shí)驗(yàn)1裝置中器件說(shuō)明（281）
附錄BCS1022型示波器測(cè)量上升響應(yīng)時(shí)間的方法介紹（283）
附錄C彩色線陣CCD圖像傳感器TCD 2252D簡(jiǎn)介（284）
部分習(xí)題參考答案（287）
參考文獻(xiàn)（288）
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