光电仪器设计

内容介绍

《普通高等院校光电工程系列"十二五规划教材:光电仪器设计》从仪器总体设计出发，结合现代测试技术，系统、全面地阐述了“光电仪器设计”的基本理论及设计方法，详细地介绍了光电仪器的设计思路及其关键技术，并结合实例讲解了光电仪器的设计过程。全书分为6章，包括光电仪器设计概论、光电仪器总体设计、仪器设计的精度理论、光电仪器中的定位与校准、光电仪器中的光电探测及常用检测电路、光电仪器设计举例及典型成像光谱仪简介。

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第一部分 原 理 介 绍

第1章 光电仪器概述 （2)

1.1 光电仪器的主要构成 （3)

1.1.1 被动式光电仪器 （3)

1.1.2 主动式光电仪器 （4)

1.2 智能光电仪器的构成与特点 （4)

1.2.1 基本构成 （4)

1.2.2 智能光电仪器的主要特点 （5)

1.3 光电仪器的基本特性 （6)

第2章 光电器件中的常用光电传感器 （7)

2.1 光敏电阻 （7)

2.1.1 工作原理 （7)

2.1.2 主要技术参数 （8)

2.1.3 适用范围及应用举例 （9)

2.2 光敏二极管 （11)

2.2.1 工作原理 （11)

2.2.2 主要技术参数和特性 （11)

2.2.3 适用范围及典型应用 （12)

2.3 光敏三极管 （13)

2.3.1 工作原理 （13)

2.3.2 主要技术参数 （14)

2.3.3 适用范围及其应用举例 （15)

2.4 热释红外线传感器 （15)

2.4.1 工作原理 （15)

2.4.2 主要技术参数 （16)

2.4.3 适用范围及应用 （16)

2.5 光电耦合器 （17)

2.5.1 工作原理 （17)

2.5.2 主要技术参数 （18)

2.5.3 主要应用 （19)

2.6 图像传感器 （19)

2.6.1 CCD图像传感器的工作原理 （20)

2.6.2 CMOS图像传感器的工作原理 （20)

2.6.3 主要技术参数 （21)

2.6.4 图像传感器的应用 （22)

第3章 光电信号的处理及采集 （24)

3.1 光电探测器的偏置 （24)

3.1.1 光电探测器的偏置方式 （24)

3.1.2 几种常用的偏置电路 （24)

3.2 光电探测器的前置放大 （27)

3.2.1 特点 （27)

3.2.2 低噪声放大 （28)

3.3 光电信号的调理 （29)

3.3.1 基本放大电路 （29)

3.3.2 仪用数据放大器 （30)

3.3.3 隔离放大器 （32)

3.4 信号的量化 （33)

3.4.1 各类ADC芯片的性能分析与比较 （33)

3.4.2 A/D转换器与微型机接口 （36)

3.5 模拟量数据采集系统的设计 （38)

3.5.1 模拟量采集系统组成 （38)

3.5.2 数据采集的应用问题 （39)

第4章 锁相放大器 （42)

4.1 锁相放大器的原理 （42)

4.1.1 单相锁相放大器的基本组成 （43)

4.1.2 双相锁相放大器 （46)

4.2 锁相放大器的主要性能指标 （47)

4.3 使用锁相放大器应考虑的问题 （50)

4.4 锁相环芯片 （51)

第5章 光谱测量仪器 （53)

5.1 光谱仪的构成及性能指标 （53)

5.1.1 光谱仪的构成 （53)

5.1.2 光谱仪的性能指标 （54)

5.2 棱镜光谱仪 （55)

5.2.1 棱镜光谱仪的结构 （55)

5.2.2 光谱棱镜的分光原理 （56)

5.2.3 棱镜光谱仪的色散和分辨率 （61)

5.3 光栅光谱仪 （63)

5.3.1 光栅衍射原理 （64)

5.3.2 光栅的色散和分辨率 （66)

5.4 OSM400光谱仪的主要性能特性 （67)

5.5 光谱仪使用注意事项 （67)

5.5.1 对光谱实验室的要求 （67)

5.5.2 使用注意事项 （67)

第6章 可调谐激光器 （69)

6.1 可调谐激光器的基本结构特点 （69)

6.1.1 染料激光器基本结构 （69)

6.1.2 可调谐激光器的调谐控制技术 （70)

6.2 可调谐激光器的主要性能指标 （73)

6.3 可调谐激光器使用注意事项 （75)

第7章 取样积分器 （77)

7.1 取样积分器的基本原理结构 （77)

7.1.1 取样积分原理 （77)

7.1.2 取样门及积分器的基本结构 （78)

7.2 取样积分器的特性参数 （80)

第8章 光时域反射仪 （82)

8.1 光时域反射仪的工作原理 （82)

8.1.1 OTDR测量仪组成 （82)

8.1.2 光时域反射仪的原理结构 （83)

8.2 光时域反射仪的主要指标参数 （85)

8.3 使用光时域反射仪应注意的问题及常见问题分析 （87)

8.3.1 使用注意事项 （87)

8.3.2 常见问题分析 （87)

第9章 其他常用光电仪器 （90)

9.1 光子计数器 （90)

9.1.1 工作原理 （90)

9.1.2 注意事项 （92)

9.2 光功率计 （92)

9.2.1 工作原理 （92)

9.2.2 主要技术参数 （92)

9.2.3 光功率计在应用选择中应注意的问题 （93)

第二部分 光电仪器的使用方法及实验

第10章 SR530锁相放大器的使用方法及实验 （96)

10.1 使用方法 （96)

10.1.1 前面板 （96)

10.1.2 后面板 （105)

10.1.3 SR530编程指导 （106)

10.2 锁相放大器相关实验 （108)

10.2.1 使用锁相放大器测量电阻阻值 （108)

10.2.2 使用锁相放大器测量光通信传输信号 （110)

第11章 OSM400系列光谱仪的使用方法及实验 （112)

11.1 使用方法 （112)

11.1.1 系统接口描述 （112)

11.1.2 操作方法 （112)

11.2 数据获取与控制软件的使用 （125)

11.2.1 指令菜单 （125)

11.2.2 故障提示 （130)

11.3 光谱仪相关实验 （133)

11.3.1 OSM400的操作实验 （133)

11.3.2 溶液光谱吸收特性测量 （135)

第12章 1918C手持光功率计的使用方法及实验 （138)

12.1 使用方法 （138)

12.1.1 系统概括 （138)

12.1.2 系统操作 （139)

12.1.3 测量模式和单位 （148)

12.1.4 软件的使用 （148)

12.2 光功率计相关实验 （149)

第13章 光时域反射仪的使用方法及实验 （152)

13.1 使用方法 （152)

13.2 经验与技巧 （154)

13.3 光时域反射仪相关实验 （156)

附 录 （159)

附录一 SR530的主要性能指标 （159)

附录二 SR530的命令列表 （161)

附录三 OSM400系列光谱仪的规格特性 （163)

附录四 OSM400系列光谱仪的外形结构 （164)

附录五 1918C光功率计的主要性能参数 （165)

附录六 1918C光功率计的外形结构 （167)

参考文献 （168) 2100433B

本书系统全面地介绍了常用光电仪器的基本原理、结构及其特性，并结合实验介绍了其典型应用。 本书分两部分，共13章。第一部分主要内容包括光电仪器概述、 光电器件中的常用光电传感器、 光电信号的处理及采集、 锁相放大器、 光谱测量仪器、 可调谐激光器、 取样积分器、 光时域反射仪、 其他常用光电仪器；第二部分为光电仪器的使用方法及实验，介绍了SR530锁相放大器、 OSM400系列光谱仪、 1918C手持光功率计及光时域反射仪等光电仪器的使用方法及相关实验。

本书注重理论与实际相结合，一方面注重光电仪器的基本结构原理的介绍，另一方面着重光电仪器中的常用光电传感器、 光电信号处理典型应用电路及常用光电仪器实验操作的介绍。

本书可作为高等院校的光电信息、光电子科学与技术、测控技术与仪器、光机电一体化等专业的本科及专科教学用书，也可作为光电相关高职学生与工程技术人员的参考用书。

内容介绍

本书系统全面地介绍了激光仪器在科学技术、工业技术如汽车及航空电子方面的应用，同时对这些仪器的实际应用提出了明确的设计原理和有益建议。全书共分8章，涉及内容有：亚微米位移测量的干涉仪；纳米级振动测量仪和结构完整性检测；用于液体流速测量的多普勒测速仪；测距与防撞系统；线直径和微粒直径的非接触测量；对准和水平仪装置；环状激光陀螺仪和光纤陀螺仪；光纤传感器等。

本书内容详尽，易于理解，可作为光电仪器专业的本科高年级学生和研究生教材，也可作为从事设计光电仪器系统的科技人员以及相关人员的参考书。