光电传感器应用技术 第2版2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

光电传感器应用技术 第2版PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第1章 光电传感器技术基础1

1.1 光辐射的度量1

1.1.1 与辐射源有关的参数2

1.1.2 与接收器有关的参数4

1.1.3 辐射源的光谱辐射分布6

1.1.4 量子流速率7

1.2 物体热辐射8

1.2.1 黑体辐射定律8

1.2.2 辐射体的分类10

1.3 辐射度量参数与光度量参数的关系10

1.3.1 人眼的光视效率11

1.3.2 人眼的光谱光视效能11

1.3.3 两种辐射体光视效能的计算14

1.4 半导体对光的吸收15

1.4.1 光吸收的一般规律15

1.4.2 半导体对光的吸收15

1.5 光电效应17

1.5.1 内光电效应17

1.5.2 光电发射效应21

思考题与习题122

第2章 光源24

2.1 光源的分类24

2.2 钨丝灯26

2.2.1 钨丝白炽灯26

2.2.2 卤钨灯30

2.3 气体放电灯31

2.3.1 气体放电31

2.3.2 氙灯33

2.4 金属蒸气灯34

2.4.1 水银蒸气灯34

2.4.2 钠灯36

2.5 半导体发光二极管光源36

2.5.1 发光二极管的发光机理36

2.5.2 发光强度－电流特性37

2.5.3 发光光谱和发光效率38

2.6 激光光源40

2.6.1 激光的产生机理40

2.6.2 氦－氖激光器42

2.6.3 半导体激光器44

2.7 光电传感器应用系统中光源与照度的匹配45

2.7.1 光源的选择45

2.7.2 照度匹配46

思考题与习题247

第3章 光电导器件49

3.1 光敏电阻的原理与结构49

3.1.1 光敏电阻的基本原理49

3.1.2 光敏电阻的基本结构49

3.1.3 典型光敏电阻50

3.2 光敏电阻的基本特性52

3.2.1 光电特性52

3.2.2 伏安特性53

3.2.3 温度特性53

3.2.4 时间响应54

3.2.5 噪声特性56

3.2.6 光谱响应57

3.3 光敏电阻的偏置电路58

3.3.1 基本偏置电路58

3.3.2 恒流电路59

3.3.3 恒压电路60

3.3.4 举例60

3.4 光敏电阻的应用实例62

3.4.1 照明灯的光电控制电路62

3.4.2 火焰探测报警器63

3.4.3 照相机电子快门64

思考题与习题365

第4章 光生伏特器件67

4.1 硅光敏二极管67

4.1.1 硅光敏二极管的工作原理67

4.1.2 光敏二极管的基本特性68

4.2 其他类型的光生伏特器件71

4.2.1 PIN型光敏二极管71

4.2.2 雪崩光敏二极管72

4.2.3 硅光电池74

4.2.4 光敏晶体管77

4.2.5 色敏光生伏特器件81

4.2.6 光伏器件组合器件83

4.2.7 光电位置敏感器件88

4.3 光生伏特器件的偏置电路92

4.3.1 反向偏置电路92

4.3.2 零伏偏置电路95

思考题与习题495

第5章 光电发射器件97

5.1 光电发射阴极97

5.1.1 光电发射阴极的主要参数97

5.1.2 光电阴极材料98

5.2 真空光电管与光电倍增管的工作原理100

5.2.1 真空光电管的原理100

5.2.2 光电倍增管的原理100

5.3 光电倍增管的基本特性102

5.3.1 灵敏度102

5.3.2 电流放大倍数103

5.3.3 暗电流104

5.3.4 噪声105

5.3.5 伏安特性106

5.3.6 线性107

5.3.7 疲劳与衰老108

5.4 光电倍增管的供电电路109

5.4.1 电阻链分压型供电电路109

5.4.2 末级的并联电容110

5.4.3 电源电压的稳定度110

5.5 光电倍增管的典型应用111

5.5.1 光谱探测领域的应用112

5.5.2 时间分辨荧光免疫分析中的应用113

思考题与习题5115

第6章 红外与THz的探测116

6.1 热辐射的一般规律116

6.1.1 温度变化方程116

6.1.2 热电器件的最小可探测功率117

6.2 热敏电阻与热电堆118

6.2.1 热敏电阻118

6.2.2 热电偶探测器122

6.2.3 热电堆探测器124

6.2.4 热敏电阻的用途124

6.2.5 典型热敏电阻简介125

6.3 热释电器件126

6.3.1 热释电器件的基本工作原理126

6.3.2 热释电器件的电压灵敏度130

6.3.3 热释电器件的噪声130

6.3.4 响应时间131

6.3.5 热释电探测器的阻抗特性132

6.3.6 热释电器件的类型132

6.3.7 典型热释电器件134

6.4 红外与热辐射探测技术135

6.5 太赫兹波的探测技术136

6.5.1 太赫兹波脉冲探测137

6.5.2 太赫兹连续波探测139

6.5.3 太赫兹波单光子探测140

思考题与习题6142

第7章 图像扫描与图像显示技术143

7.1 图像解析原理143

7.1.1 图像的解析方法143

7.1.2 图像传感器的基本技术参数146

7.2 图像的显示与电视制式147

7.2.1 CRT电视监视器及其扫描方式147

7.2.2 电视制式149

7.3 图像显示器的分类150

7.3.1 阴极射线管显示器150

7.3.2 液晶显示器150

7.4 典型图像显示器151

7.4.1 TFT-LCD器件151

7.4.2 TFT-LCD图像显示器152

7.4.3 LED图像显示器153

思考题与习题7154

第8章 CCD光电图像传感器155

8.1 电荷存储155

8.2 电荷耦合157

8.3 CCD电极结构158

8.3.1 三相CCD的电极结构158

8.3.2 二相CCD159

8.3.3 四相CCD160

8.3.4 体沟道CCD161

8.4 电荷的注入和检测162

8.4.1 光注入162

8.4.2 电注入163

8.4.3 电荷的检测164

8.5 典型线阵CCD图像传感器164

8.5.1 单沟道线阵CCD图像传感器165

8.5.2 双沟道线阵CCD图像传感器170

8.5.3 线阵CCD类型与发展175

8.6 典型面阵CCD图像传感器175

8.6.1 概述175

8.6.2 典型帧转移型面阵CCD器件178

思考题与习题8186

第9章 CMOS光电图像传感器188

9.1 MOS与CMOS场效应晶体管188

9.1.1 MOS场效应晶体管的基本结构188

9.1.2 场效应晶体管的主要性能参数189

9.2 CMOS图像传感器的原理与结构193

9.2.1 CMOS图像传感器的组成193

9.2.2 CMOS图像传感器的像敏单元结构194

9.2.3 CMOS图像传感器的工作流程197

9.2.4 CMOS图像传感器的辅助电路198

9.3 CMOS图像传感器的特性参数203

9.4 典型CMOS图像传感器208

9.4.1 IBIS4 6600型CMOS图像传感器208

9.4.2 IBIS5-B-1300型CMOS图像传感器210

9.4.3 高速CMOS图像传感器213

9.5 CMOS图像传感器的应用实例215

9.5.1 IM28-SA型CMOS摄像机216

9.5.2 MC1300高速CMOS摄像机218

思考题与习题9220

第10章 彩色图像传感器与彩色数码相机概述221

10.1 彩色线阵CCD图像传感器221

10.1.1 ILX522K器件221

10.1.2 TCD2252D器件223

10.2 彩色面阵CCD图像传感器226

10.3 彩色面阵CCD摄像机概述230

10.3.1 三管彩色面阵CCD摄像机231

10.3.2 两管彩色面阵CCD摄像机234

10.3.3 单管CCD彩色摄像机235

10.4 彩色面阵CCD数码相机概述239

10.5 彩色面阵CMOS数码相机概述242

思考题与习题10243

第11章 光电传感器输出信号的数据采集245

11.1 光电传感器信号的二值化处理245

11.1.1 单元光电信号的二值化处理245

11.1.2 序列光电信号二值化处理247

11.2 光电信号二值化数据采集249

11.3 光电信号的量化处理与A/D数据采集251

11.3.1 单元光电信号的量化处理251

11.3.2 单元光电信号A/D数据采集256

11.3.3 序列光电信号的量化处理258

11.3.4 序列光电信号的A/D数据采集与计算机接口261

11.4 面阵CCD的数据采集与计算机接口264

11.4.1 基于PC总线的图像采集卡265

11.4.2 典型图像数据采集卡268

11.4.3 基于USB2.0的计算机接口276

11.4.4 基于嵌入式系统的CCD图像数据采集278

思考题与习题11279

第12章 特种图像传感器281

12.1 微光图像传感器281

12.1.1 微光图像传感器的发展概况281

12.1.2 微光电视摄像系统283

12.1.3 微光电视摄像系统观察距离的估算285

12.1.4 微光CCD摄像器件287

12.2 红外CCD图像传感器296

12.2.1 主动红外电视摄像系统296

12.2.2 被动红外电视摄像系统298

12.3 X射线CCD图像传感器300

12.3.1 X射线像增强器301

12.3.2 医用X射线电视CCD摄像系统303

12.3.3 工业用X射线光电检测系统304

思考题与习题12305

第13章 光电传感器应用实例306

13.1 光电传感器用于一维尺寸的测量306

13.1.1 玻璃管内、外径尺寸测量控制仪器的技术要求306

13.1.2 仪器的工作原理306

13.1.3 线阵CCD的选择307

13.1.4 光学系统设计308

13.1.5 外径、壁厚的检测电路310

13.1.6 微机数据采集接口313

13.1.7 讨论313

13.2 CCD的拼接技术在尺寸测量系统中的应用313

13.2.1 CCD的机械拼接技术在尺寸测量中的应用313

13.2.2 线阵CCD的光学拼接315

13.3 线阵CCD传感器用于二维位置的测量317

13.3.1 高精度二维位置测量系统317

13.3.2 光学系统误差分析319

13.4 CCD在BGA引脚三维尺寸测量中的应用320

13.4.1 测量原理320

13.4.2 数学模型321

13.4.3 系统的标定322

13.4.4 BGA芯片测量实验323

13.5 CCD图像传感器用于平板位置的检测324

13.5.1 平板位置检测的基本原理324

13.5.2 平板位置检测系统325

13.6 利用线阵CCD非接触测量材料变形量的方法326

13.7 激光光斑的尺寸测量系统329

13.7.1 激光光斑的尺寸测量原理330

13.7.2 系统的总体设计330

13.7.3 系统的基本组成及工作流程331

13.7.4 系统硬件设计332

13.7.5 系统软件设计332

13.8 CCD图像传感器用于物体振动的非接触测量333

13.8.1 工作原理334

13.8.2 振动测量的硬件电路335

13.8.3 软件设计335

13.8.4 振动台测试实验结果336

13.9 利用激光准直技术测量物体的直线度与同轴度336

13.9.1 激光准直测量原理336

13.9.2 不直度的测量338

13.9.3 不同轴度的测量338

13.10 光电信息变换技术在搜索、跟踪与制导中的应用339

13.10.1 搜索仪与跟踪仪339

13.10.2 激光制导341

13.10.3 红外跟踪制导342

13.11 CCD光电传感器用于ICP-AES光谱探测345

13.11.1 ICP-AES探测器的基本原理345

13.11.2 实验结果分析347

13.12 扫描成像技术在表面质量检测中的应用349

13.12.1 宽幅面物体表面质量的检测与分析349

13.12.2 汽车制动钳内凹槽表面质量的检测352

13.13 面阵CCD图像传感器用于钢板长宽尺寸测量系统353

13.14 医用电子内窥镜系统356

13.14.1 工作原理356

13.14.2 系统的设计357

13.14.3 CCD驱动、图像采集、编码电路358

13.14.4 内窥镜视频驱动亮度控制系统的研制359

13.14.5 电子内窥镜标准视频图像的畸变实时校正360

13.14.6 基于PCI总线的内窥镜图像实时采集系统360

13.14.7 电子内窥镜图像处理软件系统的设计361

思考题与习题13361

第14章 课程设计与毕业设计362

14.1 辐度学和光度学物理量测量的波长问题362

14.1.1 被测辐射体的光谱分布与探测器的光谱响应362

14.1.2 辐射量的测量363

14.1.3 光度学参数的测量364

14.1.4 辐度学和光度学参数测量的精度影响因素365

14.2 光功率测量方法与光功率计的设计365

14.2.1 主要掌握的内容365

14.2.2 光功率365

14.2.3 光纤光功率的测量方法366

14.2.4 光纤光功率计的设计366

14.2.5 课程设计内容367

14.3 照度测量方法与照度计的设计368

14.3.1 主要内容368

14.3.2 照度的概念368

14.3.3 照度的测量方法369

14.3.4 照度计的设计原则369

14.3.5 照度计的设计内容370

14.4 发光强度测量仪设计370

14.4.1 发光强度370

14.4.2 发光强度的测量方法371

14.4.3 发光强度测量仪的设计内容371

14.4.4 发光强度测量中应注意的问题372

14.5 亮度测量方法与亮度计的设计373

14.5.1 亮度的概念373

14.5.2 亮度的测量方法373

14.5.3 亮度计的设计原则375

14.6 红外遥控开关的设计376

14.6.1 设计思路376

14.6.2 密码的编制方法377

14.6.3 红外遥控多功能开关的技术要求378

14.6.4 对器材的需求379

14.6.5 密码光电遥控多功能开关的设计379

14.6.6 典型红外遥控发射器382

14.6.7 典型红外遥控接收器384

14.6.8 译码与功能控制器387

14.7 红外测温仪的设计388

14.7.1 物体热辐射的概念388

14.7.2 红外测温方法389

14.7.3 红外测温仪的设计原则390

14.7.4 红外测温仪的设计内容390

参考文献392