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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 光电测试技术的展望及其特点 4

复习思考题1 6

第二章 光电测量的光学基础 7

第一节 光谱光视效能和光度的基本物理量 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 10

一、余弦定律 10

二、亮度守恒定律 10

三、照度与距离的二次方反比定律 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、望远光学系统 20

三、摄影系统 24

四、投影光学系统 26

复习思考题2 27

第三章 光电测量系统中的光源与光源系统 28

第一节 光源的基本参数 28

一、发光效率 28

二、寿命 28

三、光谱功率谱分布 28

四、空间光强分布特性 29

五、光源光辐射的稳定性 29

六、光源的色温和显色性 30

第二节 光电测量的常用光源 30

一、热辐射光源 30

二、气体放电光源 32

三、金属卤化物灯 33

四、电致发光光源 34

五、激光光源 37

第三节 照明系统 42

一、照明系统的设计原则 43

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 光电测试常用器件 48

第一节 光电器件的性能参数 48

一、光电器件的探测灵敏度 48

二、响应时间和频率响应 49

三、噪声等效功率 50

四、探测度D与比探测度D 51

五、量子效率 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、光伏效应 70

二、光电池 73

三、光敏二极管 76

四、PIN光敏二极管 80

五、雪崩光敏二极管 81

六、光敏晶体管 82

七、光电位置器件 84

八、光伏器件的特性与使用要点 85

第五节 各种光子探测器件的性能比较和应用选择 87

一、接收光信号的方式 87

二、各种光子探测器件的性能比较 88

三、光子探测器件的应用选择 88

第六节 热电探测器件 89

一、热电探测器的一般原理 90

二、温差电偶 92

三、热敏电阻及其特性 94

四、热释电器件 96

第七节 光电成像器件 99

一、像管 99

二、真空摄像管 102

三、固体摄像器件工作原理及其参数 107

四、CMOS成像器件工作原理及其参数 115

五、CID智能相机 119

第八节 光调制器件 122

一、电光器件 122

二、声光器件 126

三、磁光器件 127

复习思考题4 129

第五章 光电检测电路 131

第一节 光电检测电路的设计要求 131

第二节 光电检测电路的静态设计 131

一、光敏电阻电路的静态设计 132

二、光电倍增管电路的静态设计 136

三、光电池电路的静态设计 138

四、光敏二极管电路的静态设计 141

五、光敏晶体管电路的静态设计 144

第三节 光电检测电路的动态设计 145

一、光电检测电路的带宽 145

二、光电检测电路的频率特性 146

第四节 光电检测系统的噪声与抑制 151

一、噪声的类型 151

二、噪声的等效处理 153

三、典型光电检测电路的噪声估算 155

第五节 前置放大及光电耦合电路 157

一、前置放大电路的设计 157

二、光电耦合电路设计 161

三、光电器件与运算放大器的连接 165

第六节 光电检测电路应用实例 166

一、光电报警电路 166

二、光电开关电路 168

三、弱光检测电路 169

复习思考题5 179

下篇 应用技术篇 185

第六章 光束的调制与扫描技术 185

第一节 光调制的基本概念 185

一、调制的概念与分类 185

二、调制的目的 187

三、调制信息的频谱 187

第二节 光信号的调制方法 187

一、振幅调制 188

二、频率调制与相位调制 189

三、脉冲调制 190

四、编码调制 190

第三节 光调制测量技术 191

一、常用外调制技术 191

二、直接调制技术 199

三、调制信号的解调 202

第四节 光束扫描测量技术 204

一、扫描方法和工作参数 204

二、光束扫描测量 211

复习思考题6 218

第七章 非相干信号的光电变换与检测 219

第一节 光电信号变换与光电测量系统概述 219

第二节 直接检测系统的工作原理 220

第三节 随时间变化的光电信号变换与检测方法 221

一、幅值法 221

二、频率法 223

三、相位和时间测量法 224

四、光电测距的作用距离 227

第四节 随空间变化的光电信号变换与检测方法 229

一、几何中心检测法 229

二、几何位置检测法 232

三、亮度中心检测法 238

复习思考题7 240

第八章 相干变换与检测方法 241

第一节 相干变换与检测原理 241

一、光学干涉和干涉测量 241

二、干涉测量中的调制和解调 242

第二节 相干信号的相位调制与检测 243

一、相位调制的干涉系统 243

二、干涉条纹的检测方法 246

三、二次相位调制与干涉图分析 248

第三节 相干光外差检测原理与方法 253

一、光学外差检测原理 253

二、外差检测的调频方法 258

三、外差检测方法 262

复习思考题8 268

第九章 现代光电测试技术 269

第一节 概述 269

第二节 激光测量技术 269

一、激光干涉测长技术 270

二、共光路激光干涉仪测量技术 274

三、激光外差干涉测量技术 276

四、激光衍射测量技术 283

五、激光测距与跟踪测量技术 285

六、近场光学显微镜 291

第三节 视觉检测技术 292

一、视觉检测系统的组成 293

二、典型视觉检测系统 293

三、视觉检测图像处理基础 299

第四节 光纤测量技术 305

一、光纤测量技术概述 305

二、强度调制型光纤测量技术 308

三、相位调制型光纤测量技术 311

四、偏振调制型光纤测量技术 315

五、频率调制型光纤测量技术 317

六、光纤光栅传感技术 318

复习思考题9 322

参考文献 323