光電檢測技術(shù)與系統(tǒng)

前言

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和工業(yè)技術(shù)以及信息處理技術(shù)的發(fā)展，光電檢測技術(shù)與系統(tǒng)作為一門研究光與物質(zhì)相互作用發(fā)展起來的新興學(xué)科，已經(jīng)成為現(xiàn)代信息科學(xué)的一個(gè)極為重要的組成部分。光電檢測技術(shù)利用光學(xué)原理和光電變換技術(shù)進(jìn)行精密檢測，具有精度高、速度快、非接觸、信息量大、自動化程度高等突出特點(diǎn)，發(fā)展十分迅速，并推動著信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、科教等領(lǐng)域，以及家庭、醫(yī)療等社會生活的各個(gè)方面，是研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。本書是作者在近年來從事光電檢測技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，吸收了國內(nèi)外同仁相關(guān)研究成果，根據(jù)教學(xué)與科研工作的需要，從光電檢測系統(tǒng)的角度編寫而成的。本書首先以光學(xué)知識為基礎(chǔ)，系統(tǒng)地講解了光電檢測技術(shù)與系統(tǒng)的主要知識體系。第1章介紹了光電檢測技術(shù)與系統(tǒng)的基本概念、發(fā)展現(xiàn)狀和常用的檢測方法，使讀者對光電檢測技術(shù)與系統(tǒng)有基本的了解。第2章介紹了常用光源的分類、光源特性參數(shù)和各種相干與非相干光源。第3章介紹了光電接收系統(tǒng)和各種光電接收器件。第4章主要介紹了像傳感技術(shù)、信息掃描（主要是三維信息掃描）技術(shù)和光信息處理技術(shù)。第5章重點(diǎn)介紹了基于PC的圖像檢測系統(tǒng)的原理及應(yīng)用，以及基于DSP和FPGA的嵌入式圖像檢測系統(tǒng)。第6章主要介紹了光干涉的基本理論、典型的光干涉檢測技術(shù)與系統(tǒng)及其應(yīng)用。第7章重點(diǎn)介紹了激光衍射檢測技術(shù)、激光衍射檢測系統(tǒng)及其應(yīng)用。第8章介紹了光學(xué)掃描檢測技術(shù)與系統(tǒng)及其應(yīng)用。第9章詳細(xì)介紹了光纖傳感檢測理論和典型的光纖傳感檢測系統(tǒng)。第10章主要介紹了光譜檢測技術(shù)和新型的激光光譜檢測技術(shù)及其應(yīng)用。本書由劉鐵根教授主編，江俊峰副教授、田慶國、李秀艷、張明江、陳信偉、鄧仕超、李志宏、梁燕、侯麗麗、李元耀、周怡潔、蘭壽峰、陽鑫、李海偉、梁雨、丁振揚(yáng)、徐鐵龍、霍曉飛、萬木森、郭晶晶、劉琨等參與了編寫。在編寫過程中得到了機(jī)械工業(yè)出版社的大力幫助，在此表示衷心感謝。在編寫中，我們努力使得本書所有的內(nèi)容都是最新的和實(shí)用的，在理論方面力求簡明易懂，力求緊跟技術(shù)發(fā)展方向，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力。由于編寫的時(shí)問倉促以及光電檢測技術(shù)的不斷發(fā)展，書中難免有不足或者錯(cuò)誤之處，誠懇希望讀者給予批評和指正，以便于提高水平，把更好更新的內(nèi)容呈獻(xiàn)給大家。

內(nèi)容概要

利用光學(xué)原理進(jìn)行精密檢測的光學(xué)檢測技術(shù)與光電變換相結(jié)合構(gòu)成光電檢測技術(shù)。光電檢測技術(shù)是對光學(xué)量及大量非光學(xué)物理量轉(zhuǎn)換成光學(xué)量進(jìn)行測量的重要手段。本書從光電檢測系統(tǒng)的角度編寫，主要強(qiáng)調(diào)光電檢測方法和系統(tǒng)，如各種光電檢測方法、系統(tǒng)選擇、系統(tǒng)構(gòu)成、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及系統(tǒng)應(yīng)用等。    本書以應(yīng)用光學(xué)和物理光學(xué)為基礎(chǔ)，介紹了光電檢測技術(shù)與系統(tǒng)的主要知識體系，共分10章。主要內(nèi)容包括：光電檢測技術(shù)與系統(tǒng)的基本概念、發(fā)展現(xiàn)狀及常用的檢測方法；光電檢測系統(tǒng)的發(fā)光光源和光電接收系統(tǒng)；分別從光電信息檢測、光電圖像檢測、光電干涉檢測、光電衍射檢測、光學(xué)掃描檢測、光纖傳感檢測、光譜檢測七個(gè)方面介紹了各光電檢測領(lǐng)域的基本知識、檢測方法、檢測系統(tǒng)構(gòu)成及應(yīng)用。每章后面均附有本章參考文獻(xiàn)，以便讀者查閱。    本書內(nèi)容新穎、全面，論述翔實(shí)，深入淺出，理論與實(shí)踐相結(jié)合，實(shí)用性強(qiáng)，可作為光學(xué)工程、光科學(xué)與技術(shù)、光電子技術(shù)、測控技術(shù)專業(yè)的本科生、研究生的教材，同時(shí)也可供相關(guān)專業(yè)的科研及工程技術(shù)人員在工作中學(xué)習(xí)和參考。

書籍目錄

前言第1章  綜述  1.1　光電檢測技術(shù)的研究領(lǐng)域與特點(diǎn)    1.1.1　光電檢測技術(shù)的研究領(lǐng)域    1.1.2　光電檢測技術(shù)的特點(diǎn)  1.2　光電檢測技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀  1.3　光電檢測的方法  1.4　學(xué)習(xí)要求  本章參考文獻(xiàn)第2章　光電檢測系統(tǒng)的發(fā)光光源  2.1　光源的分類以及光源的特性參數(shù)　  2.1.1　光源的分類  　2.1.2　光源的特性參數(shù)　2.2　非相干光源  　2.2.1　氣體放電光源　  2.2.2　場致發(fā)光光源　2.3　相干光源  　2.3.1　氦-氖激光器　  2.3.2　半導(dǎo)體激光器　  2.3.3　可調(diào)諧激光器　2.4　寬帶低相干光源　  2.4.1　發(fā)光二極管　  2.4.2　超輻射發(fā)光二極管　  2.4.3　摻雜光纖超熒光寬帶光源　本章參考文獻(xiàn)第3章　光電檢測系統(tǒng)的光電接收器件　3.1　光電接收系統(tǒng)概述  　3.1.1　光電效應(yīng)　  3.1.2　光電器件的特性參數(shù)　3.2　光電接收系統(tǒng)的分類  　3.2.1　常用光電接收器件的分類　  3.2.2　外光電效應(yīng)器件  　3.2.3　光電導(dǎo)效應(yīng)器件　　3.2.4　光生伏特效應(yīng)器件　  3.2.5　紅外熱釋電器件　  3.2.6　固態(tài)圖像傳感器件　本章參考文獻(xiàn)第4章　光電信息檢測技術(shù)與系統(tǒng)  4.1　光電信息檢測技術(shù)與系統(tǒng)概述    4.1.1　光電信息檢測系統(tǒng)的基本組成    4.1.2　光電信息檢測技術(shù)的主要用途    4.1.3　光電信息檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢  4.2　像傳感檢測技術(shù)    4.2.1　像傳感檢測技術(shù)的基本原理    4.2.2　像傳感檢測技術(shù)的應(yīng)用  4.3　信息掃描檢測技術(shù)    4.3.1　圖像信息掃描技術(shù)    4.3.2　醫(yī)用信息掃描技術(shù)    4.3.3　三維信息掃描技術(shù)  4.4　光信息處理檢測技術(shù)    4.4.1　光信息處理檢測技術(shù)簡介    4.4.2　光信息處理檢測的基本知識    4.4.3　光信息處理檢測技術(shù)的應(yīng)用　本章參考文獻(xiàn)第5章　光電圖像檢測技術(shù)與系統(tǒng)  5.1　光電圖像檢測系統(tǒng)    5.1.1　光電圖像檢測系統(tǒng)概述    5.1.2　光電圖像檢測技術(shù)的發(fā)展    5.1.3　光電圖像檢測系統(tǒng)中的光源選取  5.2　基于PC的光電圖像檢測系統(tǒng)    5.2.1　計(jì)算機(jī)視覺圖像檢測系統(tǒng)的原理    5.2.2　計(jì)算機(jī)視覺圖像檢測系統(tǒng)的舉例及應(yīng)用  5.3　嵌入式光電圖像檢測系統(tǒng)    5.3.1　嵌入式圖像檢測技術(shù)的原理    5.3.2　嵌入式圖像檢測系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例　本章參考文獻(xiàn)第6章　光電干涉檢測技術(shù)與系統(tǒng)　6.1　光干涉的基本理論　……第7章　光電衍射檢測技術(shù)與系統(tǒng)第8章　光學(xué)掃描檢測技術(shù)與系統(tǒng)第9章　光纖傳感檢測技術(shù)與系統(tǒng)第10章　光譜檢測技術(shù)與系統(tǒng)

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 綜述1.1 光電檢測技術(shù)的研究領(lǐng)域與特點(diǎn)1.1.1 光電檢測技術(shù)的研究領(lǐng)域光電檢測技術(shù)是光電信息技術(shù)之一，它主要包括光電變換技術(shù)、.光信息獲取與光信息測量技術(shù)以及測量信息的光電處理技術(shù)等。例如，用光電方法實(shí)現(xiàn)各種物理量的測量，微光、弱光、紅外光測量，光掃描、光電跟蹤測量，激光測量，光纖測量，圖像測量，光譜檢測等。光電檢測技術(shù)已應(yīng)用到各個(gè)科技領(lǐng)域中，可實(shí)現(xiàn)各類物理量的在線和自動檢測，是近代科技發(fā)展中最重要的方面之一。根據(jù)檢測對象性質(zhì)，光電檢測技術(shù)的研究領(lǐng)域可分為直接光學(xué)量檢測領(lǐng)域和非光學(xué)量檢測領(lǐng)域。1.光度量和輻射度量的檢測光度量是以平均人眼視覺為基礎(chǔ)的量，即利用人眼的觀測，通過對比的方法確定光度量的大小。但由于人與人之間視覺的差異，而且即使是同一個(gè)人，由于自身?xiàng)l件的變化，也會引起視覺上的主觀誤差，這都將影響光度量檢測的結(jié)果。至于輻射度量的檢測，特別是對不可見光輻射的檢測，更是人眼所無能為力的。在光電方法沒有發(fā)展起來之前，常利用照相底片感光法，根據(jù)感光底片的黑度來估計(jì)輻射量的大小。這些方法手續(xù)復(fù)雜，且局限在一定光譜范圍內(nèi)，效率低、精度差。目前大量采用光電檢測的方法來測定光度量和輻射度量。這種方法十分方便，能消除主觀因素帶來的誤差，而且經(jīng)計(jì)量標(biāo)定后，可以達(dá)到很高的精度。目前常用的這類儀器有光強(qiáng)度計(jì)、光亮度計(jì)、輻射計(jì)以及光測高溫計(jì)和輻射測溫儀等。

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