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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