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第1章 绪论 1

1.1基本的光电检测技术 1

1.1.1光电检测的意义 1

1.1.2光电检测技术的基本概念 1

1.1.3光电检测系统的基本结构 2

1.1.4光电检测技术的特点及发展趋势 4

1.2光电信息变换的分类 5

1.2.1光电信息变换的基本形式 6

1.2.2光电信息变换的类型 8

1.3智能光电检测技术的研究 9

1.3.1智能光电检测 9

1.3.2智能光电检测的可行性研究 10

1.3.3智能光电检测电路的设计步骤 11

1.3.4智能光电检测电路的优点 12

思考题与习题 13

第2章 光的基本知识 14

2.1光的基本性质 14

2.1.1光是一种电磁波 14

2.1.2电磁波的波长范围 14

2.2光辐射度量 15

2.2.1光辐射度量 15

2.2.2光谱辐射度量（辐射量的光谱密度） 16

2.3温度辐射源及辐射特性 17

2.3.1温度辐射与黑体辐射定律 17

2.3.2维恩位移定律——黑体辐射谱的移动 19

2.3.3朗伯余弦定律与朗伯余弦体 20

2.3.4照度与距离平方反比定律 21

2.4光度 21

2.4.1光谱光视效率 21

2.4.2光度量的基本物理量 22

2.5光辐射在空气中的传播 24

2.5.1大气衰减 24

2.5.2空气湍流效应 25

2.6光电检测中的常用光源 25

2.6.1光源的基本参数 26

2.6.2光电检测中的常用光源 27

思考题与习题 36

第3章 常用光电检测器件工作原理及特性 38

3.1常用光电器件的工作原理 38

3.1.1半导体物理基础 38

3.1.2能带理论 39

3.1.3光电导效应 39

3.1.4外光电效应 42

3.1.5光生伏特效应 43

3.1.6光热效应 46

3.2光电检测器件的特性参数 50

3.2.1有关响应方面的参数 51

3.2.2光电器件的噪声参数 52

3.2.3与噪声有关的参数 54

3.2.4其他参数 54

思考题与习题 56

第4章 常用的光电器件 57

4.1光敏电阻 57

4.1.1光敏电阻的工作原理及结构 57

4.1.2光敏电阻的参数 58

4.1.3光敏电阻的特点 63

4.1.4光敏电阻的应用 63

4.2光电池 64

4.2.1光电池的结构和工作原理 64

4.2.2光电池的基本特性 65

4.2.3光电池应用 69

4.3光电二、三极管 70

4.3.1结型光电器件工作原理 71

4.3.2硅光电二极管 72

4.3.3光敏二极管的类型 77

4.3.4硅光电三极管 78

4.3.5硅光电三极管与硅光电二极管特性比较 79

4.4光电位置传感器 83

4.4.1象限探测器 83

4.4.2特殊结构的PIN型光电二极管——光电位置传感器（PSD） 83

4.5光电倍增管 88

4.5.1光电发射材料 88

4.5.2光电倍增管（PMT） 89

4.5.3 PMT的供电路 94

4.5.4光电检测器件的选取 96

4.6固体摄像器件工作原理及其参数 97

4.6.1电荷耦合器件的工作原理 97

4.6.2电荷耦合摄像器件（CCID） 102

4.6.3电荷耦合器件的特性参数 104

4.7热释电红外线传感器 106

4.7.1热释电器件的优点与工作原理 106

4.7.2热释电器件的性能指标 108

4.7.3热释电器件的噪声 109

4.7.4热释电器件的类型 110

4.7.5典型的热释电器件 112

思考题与习题 115

第5章 光电检测电路的设计 119

5.1周期矩形脉冲信号的频谱分析 119

5.1.1对脉冲信号波形进行分析 120

5.2常用光电检测器件的性能比较和选择 123

5.2.1光电器件性能的比较与选择 123

5.2.2常用光电器件的主要特性参数的比较 124

5.3放大器的特性 127

5.3.1频率响应概述 127

5.3.2单管共射放大电路的频率响应 130

5.3.3多级放大电路的频率响应 135

5.3.4电容的频率特性 138

5.4集成放大器 138

5.4.1信号放大器 138

5.4.2仪用放大器 142

5.4.3可变增益放大器 143

5.5信号变换电路 144

5.5.1电压／电流变换器和电流／电压变换器 145

5.6缓变光信号检测电路设计 149

5.6.1缓慢变化信号常采用直流电路进行测量 149

5.6.2光伏型光电检测电路的静态计算 156

5.6.3可变电阻型光电检测电路的计算 160

5.6.4电桥输入电路的计算 162

5.7交变光信号检测电路设计 163

5.7.1光电信号输入电路动态工作状态的计算 164

5.7.2光电检测电路的频率特性 166

5.8交变光信号检测电路的设计 170

5.8.1单级交流放大电路的设计 171

5.8.2交变光电信号检测电路的设计 172

5.9光电信号检测电路的噪声估算 175

5.9.1检测电路的噪声等效处理 175

5.9.2典型光电检测电路的噪声估算 178

5.10前置放大器的噪声设计 179

5.10.1放大器噪声 180

5.10.2前置放大器的低噪声设计 181

5.10.3无源噪声的选取 183

5.10.4低噪声放大器的屏蔽与接地 183

5.10.5低噪声电路对电源电路的要求 184

5.11检测器件和放大电路的连接 184

5.11.1电流放大型 184

5.11.2电压放大型 184

5.11.3阻抗变换型 185

思考题与习题 185

第6章 光电信号的数据采集与微处理器接口技术 188

6.1光电信号处理 188

6.1.1光电信号的二值化处理 188

6.1.2视频信号的二值化处理 189

6.1.3光电信号二值化数据采集与接口 190

6.2模数转换 192

6.2.1采样 193

6.2.2 A/D转换的预处理电路 193

6.3 A/D转换器（ADC） 195

6.3.1 ADC转换原理 195

6.3.2 A/D转换技术指标 197

6.3.3 A/D转换器选择原则 199

6.3.4 ADC0809芯片介绍 199

6.4 ADC0809与AT89S51接口电路的设计 202

6.4.1硬件电路的连接 202

6.4.2软件接口数据采集系统设计 203

6.5用A/D芯片进行电压测量 204

6.5.1实例功能 204

6.5.2器件和原理 204

6.5.3电路 211

6.5.4程序设计 212

6.6单片机系统中的电流检测 215

6.6.1实例功能 215

6.6.2器件和原理 215

6.6.3电路 217

6.6.4程序设计 219

思考题与习题 221

第7章 光电检测技术的应用实例 222

7.1常用光电器件的简单应用 222

7.1.1光电二、三极管光电转换电路 222

7.1.2几种光电器件的简单应用 227

7.2基于单片机的光电检测电路设计应用实例 237

7.2.1特殊尺寸检测 237

7.2.2热敏电阻式温度检测 241

7.3基于光电二极管检测电路的噪声分析与电路设计 245

7.3.1光电二极管的噪声 245

7.3.2低噪声光电检测电路的设计 248

思考题与习题 250

参考文献 251