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上篇 技术基础篇 3

第一章 光电测试技术概论 3

第一节 信息技术与光电测试技术 3

第二节 光电测试系统的组成 3

第三节 光电测试技术的特点及其展望 4

复习思考题1 6

第二章 光电测量的光学基础 7

第一节 光度的基本物理量 7

一、光谱光视效能 7

二、光度的基本物理量 8

第二节 光度学基本定律 9

一、余弦定律 10

二、亮度守恒定律 10

三、照度与距离二次方反比定律 11

第三节 光辐射在空气中的传播 12

一、大气衰减 12

二、空气湍流效应 13

第四节 光电测试技术中常用的光学系统 14

一、显微光学系统 14

二、摄影光学系统 19

三、投影光学系统 21

四、反射式与折反式光学系统 22

五、自准直光学系统 24

复习思考题2 25

第三章 光电测量系统中的光源与光源系统 26

第一节 光源的基本参数 26

一、发光效率 26

二、寿命 26

三、光谱功率谱分布 26

四、空间发光强度分布特性 27

五、光源光辐射的稳定性 27

六、光源的色温和显色性 28

第二节 光电测量的常用光源 28

一、热辐射光源 28

二、气体放电光源 31

三、金属卤化物灯 31

四、半导体发光器件 32

五、激光光源 37

第三节 照明系统 42

一、照明系统的设计原则 42

二、照明的种类 43

第四节 光源及照明系统的选择 46

复习思考题3 47

第四章 光电器件 48

第一节 光电探测器件的性能参数 48

一、光电器件的探测灵敏度（响应度） 48

二、响应时间和频率响应 49

三、噪声等效功率（NEP） 50

四、探测度D与比探测度D 51

五、量子效率 51

六、光电流 51

第二节 光电发射器件 52

一、光电发射效应 52

二、光电真空器件及其特性 56

第三节 光电导器件 62

一、光电导效应 62

二、光敏电阻及其特性 65

第四节 光伏器件 69

一、PN结及光伏效应 70

二、光电池 73

三、光敏二极管 76

四、PIN光敏二极管 81

五、雪崩光敏二极管（APD） 81

六、光敏晶体管 83

七、光电位置器件（PSD） 84

八、光伏器件的特性与使用要点 85

第五节 各种光电器件的性能比较和应用选择 88

一、接收光信号的方式 88

二、各种光电探测器件的性能比较 88

三、光电探测器件的应用选择 89

第六节 热电探测器件 90

一、热电探测器件的一般原理 91

二、温差电偶及其特性 93

三、热敏电阻及其主要参数 95

四、热释电器件 97

第七节 光电成像器件 100

一、光电成像器件的类型和特点 100

二、固体摄像器件 101

复习思考题4 119

第五章 光电器件电路 121

第一节 光电器件电路的作用和种类 121

一、光电器件电路的作用 121

二、光电器件电路的种类 121

第二节 光子探测器件的输入电路 122

一、光子探测输入电路的设计要求 122

二、光敏电阻输入电路的静态设计 123

三、光电倍增管电路的静态设计 127

四、光电池输入电路的静态设计 129

五、光敏二极管与光敏晶体管输入电路设计 132

第三节 光电检测器件电路的动态参数设计 136

一、光电检测电路的高频特性 137

二、光电检测电路的综合频率特性 138

第四节 光电发光器件的驱动电路 141

一、光电发光电路的设计要求 142

二、发光二极管驱动电路 142

三、半导体激光器驱动电路 144

第五节 光电成像器件电路 147

一、CCD光电成像器件的驱动电路 147

二、CMOS器件电路 154

第六节 热电器件电路 156

一、热电偶器件电路 157

二、热敏电阻器件电路 160

三、热释电器件电路 160

第七节 光电器件电路应用实例 161

一、光电报警电路 161

二、光电开关电路 162

三、弱光检测电路 163

复习思考题5 175

下篇 应用技术篇 181

第六章 光载波的调制变换 181

第一节 光载波调制变换的概念及方法 181

一、光载波调制变换的概念与目的 181

二、光载波调制变换的方法 181

三、光学变换信息的频谱 187

第二节 光载波的调制变换技术 188

一、振动镜或旋转多面体法 188

二、调制盘法 190

三、光栅莫尔条纹调制变换法 201

四、声光调制变换法 203

五、电光调制变换法 207

六、磁光调制变换法 213

七、直接调制（内调制）变换法 216

第三节 光束扫描测量技术 219

一、扫描系统分类、工作参数及方法 219

二、光束扫描测量 226

复习思考题6 232

第七章 非相干信号的光电变换与检测 233

第一节 光电信号变换与光电测量系统概述 233

第二节 直接检测系统的工作原理 234

一、直接检测系统的组成和原理 234

二、直接检测系统的主要参数 235

第三节 直流或缓变光电信号的变换与检测方法 240

一、直读法 240

二、指零法 241

三、差动法 242

四、补偿法 242

第四节 脉冲信号的时间检测法 243

一、脉冲式激光测距的原理 243

二、时刻鉴别方法 244

三、高精度时间间隔测量 245

四、脉冲激光测距动态范围分析 248

第五节 相位信号检测法 249

一、相位法激光测距原理 249

二、测尺的选择 251

三、差频测相技术 252

第六节 随空间变化的光电信号变换与检测方法 254

一、几何中心检测法 254

二、几何位置检测法 257

三、亮度中心检测法 264

复习思考题7 266

第八章 相干信号的变换与检测 267

第一节 相干变换与检测的原理 267

一、光学干涉和干涉测量 267

二、干涉测量中的调制和解调 268

第二节 相干信号的发光强度检测 269

一、干涉条纹发光强度检测法 269

二、干涉条纹比较测量法 271

三、干涉条纹跟踪测量法 272

第三节 相干信号的相位调制变换与检测 273

一、相位调制变换的方法 273

二、相干调相信号的检测方法 279

第四节 相干信号的频率调制变换与外差检测 282

一、相干信号的频率调制变换 282

二、光学外差检测 286

复习思考题8 297

第九章 现代光电测试技术 298

第一节 概述 298

第二节 激光测量技术 298

一、激光干涉测长技术 298

二、共光路激光干涉测量技术 303

三、激光外差干涉测量技术 305

四、激光衍射测量技术 312

五、激光测距与跟踪测量技术 314

六、近场光学显微技术 318

七、激光共聚焦显微技术 320

第三节 视觉检测技术 321

一、视觉检测系统的组成 321

二、典型视觉检测系统 322

三、医学和生物学中的视觉检测技术 330

四、半导体检测中的视觉检测技术 333

五、交通领域中的视觉检测技术 333

六、光电跟踪与光电制导中的视觉技术 335

第四节 光纤测量技术 335

一、光纤测量技术概述 335

二、强度调制型光纤测量技术 339

三、相位调制型光纤测量技术 342

四、偏振调制型光纤测量技术 345

五、频率调制型光纤测量技术 347

六、光纤光栅传感技术 348

复习思考题9 352

参考文献 353