本书系统地介绍了各种光电传感器的基本原理、特性、应用与发展趋势等。内容围绕单元与集成光电器件为主线展开，突出外特性与应用问题，对光电成像，图像、图形等信息的检取、检测与分析等技术进行了详细介绍。光电信息变换、光电信号的数据采集与计算机接口技术是本书的核心内容，介绍光电技术新发展和新的应用技术是本书的创新之处。
本书可作为光电信息科学与工程、测控技术与仪器、光学技术与仪器、测绘工程、光电检测仪器、公安图像技术、生物医学工程、环境工程和机械电子工程等专业的本科生及研究生教材，也可作为光电技术领域科技人员的参考书。
第3版前言
第2版前言
第1版前言
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5
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
2.3.3汞灯34
2.3.4钠灯35
2.4LED光源36
2.4.1LED的发光机理36
2.4.2LED的基本特性参数37
2.4.3发光光谱和发光效率38
2.4.4LED的驱动电路41
2.4.5LED的应用42
2.5激光光源47
2.5.1氦氖激光器47
2.5.2半导体激光器49
2.6光电传感器应用系统中光源与照度
的匹配50
2.6.1光源的选择50
2.6.2照度匹配51
思考题与习题252
第3章光电导器件54
3.1光敏电阻的原理与结构54
3.1.1光敏电阻的基本原理54
3.1.2光敏电阻的基本结构54
3.1.3典型光敏电阻55
3.2光敏电阻的基本特性57
3.2.1光电特性57
3.2.2伏安特性58
3.2.3温度特性58
3.2.4时间响应59
3.2.5噪声特性61
3.2.6光谱响应62
3.3光敏电阻的偏置电路63
3.3.1基本偏置电路63
3.3.2恒流电路64
3.3.3恒压电路65
3.3.4举例65
3.4光敏电阻的应用实例67
3.4.1照明灯的光电控制电路67
3.4.2火焰探测报警器68
3.4.3照相机电子快门69
思考题与习题370
第4章光伏器件72
4.1硅光电二极管72
4.1.1硅光电二极管的工作原理72
4.1.2光电二极管的基本特性73
4.2其他类型的光伏器件76
4.2.1PIN型光电二极管76
4.2.2雪崩光电二极管76
4.2.3硅光电池78
4.2.4光电晶体管81
4.2.5色敏光伏器件84
4.2.6光伏器件组合器件87
4.2.7光电位置敏感器件91
4.3光伏器件的偏置电路95
4.3.1反向偏置电路95
4.3.2零伏偏置电路98
思考题与习题498
第5章光电发射器件100
5.1光电发射阴极100
5.1.1光电发射阴极的主要参数100
5.1.2光电阴极材料101
5.2真空光电管与光电倍增管的工作
原理103
5.2.1真空光电管的原理103
5.2.2光电倍增管的原理103
5.3光电倍增管的基本特性105
5.3.1灵敏度105
5.3.2电流放大倍数106
5.3.3暗电流107
5.3.4噪声108
5.3.5伏安特性109
5.3.6线性110
5.3.7疲劳与衰老111
5.4光电倍增管的供电电路112
5.4.1电阻分压型供电电路112
5.4.2末级的并联电容113
5.4.3电源电压的稳定度113
5.5光电倍增管的典型应用114
5.5.1光谱探测领域的应用115
5.5.2时间分辨荧光免疫分析中的
应用116
思考题与习题5118
目录光电传感器应用技术第3版第6章红外与太赫兹波的探测119
6.1热辐射的一般规律119
6.1.1温度变化方程119
6.1.2热电器件的最小可探测功率120
6.2热敏电阻与热电堆121
6.2.1热敏电阻121
6.2.2热电偶探测器125
6.2.3热电堆探测器127
6.2.4热敏电阻的用途127
6.2.5典型热敏电阻简介128
6.3热释电器件129
6.3.1热释电器件的基本工作原理129
6.3.2热释电器件的电压灵敏度133
6.3.3热释电器件的噪声133
6.3.4响应时间135
6.3.5热释电探测器的阻抗特性135
6.3.6热释电器件的类型135
6.3.7典型热释电器件137
6.4红外与热辐射探测技术138
6.5太赫兹波的探测技术139
6.5.1太赫兹波脉冲探测140
6.5.2太赫兹连续波探测142
6.5.3太赫兹波单光子探测143
思考题与习题6145
第7章图像扫描与图像显示技术146
7.1图像解析原理146
7.1.1图像的解析方法146
7.1.2图像传感器的基本技术参数149
7.2图像的显示与电视制式150
7.2.1CRT电视监视器及其扫描
方式 150
7.2.2电视制式152
7.3图像显示器的分类153
7.3.1 阴极射线管显示器153
7.3.2液晶显示器153
7.4典型图像显示器154
7.4.1TFTLCD154
7.4.2TFTLED图像显示器155
7.4.3LED图像显示器156
思考题与习题7157
第8章CCD图像传感器158
8.1电荷存储158
8.2电荷耦合160
8.3CCD电极结构161
8.3.1三相CCD电极结构161
8.3.2二相CCD162
8.3.3四相CCD163
8.3.4体沟道CCD164
8.4电荷的注入和检测165
8.4.1光注入165
8.4.2电注入166
8.4.3电荷的检测167
8.5典型线阵CCD图像传感器167
8.5.1单沟道线阵CCD图像传感器168
8.5.2双沟道线阵CCD图像传感器173
8.5.3线阵CCD图像传感器的类型与
发展178
8.6典型面阵CCD图像传感器178
8.6.1概述178
8.6.2典型帧转移型面阵CCD图像传
感器181
思考题与习题8189
第9章CMOS图像传感器191
9.1MOS与CMOS场效应晶体管191
9.1.1MOS场效应晶体管的基本结构191
9.1.2场效应晶体管的主要性能参数192
9.2CMOS图像传感器的原理与结构196
9.2.1CMOS图像传感器的组成196
9.2.2CMOS图像传感器的像元结构197
9.2.3CMOS图像传感器的工作流程200
9.2.4CMOS图像传感器的辅助电路201
9.3CMOS图像传感器的特性参数206
9.4典型的CMOS图像传感器211
9.4.1IBIS4 6600型CMOS图像传
感器211
9.4.2IBIS5B1300型CMOS图像传
感器213
9.4.3高速CMOS图像传感器216
9.5CMOS图像传感器的应用实例218
9.5.1IM28SA型CMOS摄像机219
9.5.2MC1300型高速CMOS摄像机221
思考题与习题9223
第10章彩色图像传感器与彩色数
码相机概述224
10.1彩色线阵CCD图像传感器224
10.1.1ILX522K224
10.1.2TCD2252D226
10.2彩色面阵CCD图像传感器229
10.3彩色面阵CCD摄像机概述233
10.3.1三管彩色面阵CCD摄像机234
10.3.2两管彩色面阵CCD摄像机237
10.3.3单管彩色面阵CCD摄像机238
10.4彩色面阵CCD数码相机概述242
10.5彩色面阵CMOS数码相机概述245
思考题与习题10246
第11章光电传感器输出信号的数
据采集248
11.1光电传感器信号的二值化处理248
11.1.1单元光电信号的二值化处理248
11.1.2序列光电信号的二值化处理250
11.2光电信号的二值化数据采集251
11.3光电信号的量化处理与A/D数据
采集253
11.3.1单元光电信号的量化处理253
11.3.2单元光电信号的A/D数据
采集258
11.3.3序列光电信号的量化处理260
11.3.4序列光电信号的A/D数据采
集与计算机接口263
11.4面阵CCD的数据采集与计算机
接口266
11.4.1基于PC总线的图像采集卡267
11.4.2基于PCI总线的图像采集卡270
11.4.3基于USB接口的图像采集器278
11.4.4基于嵌入式系统的图像采
集器281
11.4.5具有WiFi功能的图像采集器283
思考题与习题11284
第12章特种图像传感器285
12.1微光CCD图像传感器285
12.1.1微光图像传感器的发展概况285
12.1.2微光电视摄像系统287
12.1.3微光电视摄像系统观察距离
的估算289
12.1.4微光CCD摄像器件291
12.2红外CCD图像传感器300
12.2.1主动红外电视摄像系统300
12.2.2被动红外电视摄像系统302
12.3X射线CCD图像传感器304
12.3.1X射线像增强器305
12.3.2医用X射线电视CCD摄像
系统307
12.3.3工业用X射线光电检测系统308
思考题与习题12309
第13章光电传感器应用实例310
13.1板材定长剪切系统310
13.2光电传感器用于一维尺寸的测量312
13.2.1玻璃管内、外径，壁厚尺寸测量
控制仪器的技术要求312
13.2.2仪器的工作原理312
13.2.3线阵CCD的选择313
13.2.4光学系统设计314
13.2.5外径、壁厚的检测电路316
13.2.6微机数据采集接口318
13.2.7讨论319
13.3CCD的拼接技术在尺寸测量系统
中的应用319
13.3.1CCD的机械拼接技术在尺寸
测量中的应用319
13.3.2线阵CCD的光学拼接321
13.4线阵CCD传感器用于二维位置的
测量323
13.4.1高精度二维位置测量系统323
13.4.2光学系统误差分析325
13.5CCD图像传感器用于平板位置
的检测326
13.5.1平板位置检测的基本原理326
13.5.2平板位置检测系统326
13.6利用线阵CCD非接触测量材料变形
量的方法328
13.7CCD图像传感器用于物体振动的
非接触测量331
13.7.1工作原理331
13.7.2振动测量的硬件电路332
13.7.3软件设计333
13.7.4振动台测试实验结果334
13.8CCD在BGA引脚三维尺寸测量中
的应用334
13.8.1测量原理335
13.8.2数学模型335
13.8.3系统的标定336
13.8.4BGA芯片测量实验337
13.9CCD光电传感器用于ICPAES光
谱探测338
13.9.1ICPAES光谱仪的基本原理339
13.9.2实验结果分析340
13.10扫描成像技术在表面质量检测
中的应用343
13.10.1宽幅面物体表面质量的检测
与分析343
13.10.2汽车制动钳内凹槽表面质量
的检测345
13.11面阵CCD用于钢板长宽尺寸测
量系统346
13.12图像传感器在内窥镜系统中
的应用349
13.12.1工业内窥镜系统349
13.12.2医用电子内窥镜系统 352
13.12.3侦察内窥镜系统356
13.13利用激光准直技术测量物体的直
线度与同轴度357
13.13.1激光准直测量原理357
13.13.2不直度的测量358
13.13.3不同轴度的测量359
13.14光电信息变换技术在搜索、跟踪
与制导中的应用360
13.14.1搜索仪与跟踪仪360
13.14.2激光制导362
13.14.3红外跟踪制导363
13.15激光多普勒测速技术365
13.15.1多普勒测速原理366
13.15.2激光多普勒测速仪的组成367
13.15.3激光多普勒测速技术的应用370
13.15.4多普勒全场测速技术371
思考题与习题13373
第14章课程设计与毕业设计的
典型实例375
14.1原子发射光谱仪的课程设计375
14.1.1预备知识375
14.1.2课程设计的目的379
14.1.3课程设计的任务与要求379
14.1.4原子发射光谱课程设计
指导380
14.2LED发光角度特性测试的课程
设计384
14.2.1课程设计要求384
14.2.2课程设计基本内容384
14.3红外测温仪的课程设计387
14.3.1物体热辐射概念387
14.3.2红外测温方法388
14.3.3红外测温仪的设计原则389
14.3.4红外测温仪的设计内容390
14.4红外遥控开关的设计390
14.4.1设计思路390
14.4.2密码的编制方法391
14.4.3多功能红外遥控开关的技术
要求392
14.4.4对器材的需求393
14.4.5多功能红外遥控开关的设计393
14.4.6典型红外遥控发射器396
14.4.7典型红外遥控接收器399
14.4.8译码与功能控制器401
14.5微型光纤光谱仪的毕业设计402
14.5.1设计要求403
14.5.2设计思路与内容403
参考文献411
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