光纤传感技术复习题.docx

1、第一章1.下面哪种常见物品不属于传感器 ( )A.数码摄像机 B.液晶电视机 C.烟雾报警器 D.红外线感应门2.下面哪种物品属于光纤传感器 ( )A.光纤水听器 B.光纤光缆 C.光纤水晶灯 D.激光刀3.目前，最常用光纤的纤芯和包层构成的材料主要是 ( )A.多成分玻璃 B.半导体材料 C.石英晶体 D.塑料4.以下哪种光纤不是根据横截面上折射率的径向分布形式划分的 ( )A.阶跃型光纤 B.渐变型光纤 C.石英光纤 D.单模光纤5.以下哪种说法是错误的 （ ）A.在可见光范围内，大部分媒质的折射率大于 1。 B.同一媒质对于不同波长的光有着不同的折射率。 C.红光和紫光的频率不同，所以它

2、们在真空中的传播速度也不同 。 D.紫光的频率高于红光，所以在水中紫色光的折射率大。6.在下列因素中，不是引起光纤传输衰减的原因为 ( )A.光纤弯曲 B.瑞利散射 C.杂质吸收 D.多模传输7.在下列因素中，不是引起光纤传输色散的原因为 ( )A.光纤弯曲 B.色度色散 C.偏振模随机变化 D.多模传输1.光纤传感器的主要优势有哪些？2.若某均匀光纤的纤芯折射率为:n1=1.50, 相对折射率差 =0.01，长度为1km，纤芯半径 a=2.5um计算（1）光纤的数值孔径 NA（2）由子午线的光程差引起的最大时延差（3）若工作波长为 1.55 um，此光纤工作在单模还是多模状态？（4）若将此光

3、纤的包层和涂覆层去掉，求裸光纤的 NA 和最大时延差。3.某 SIF 光纤， n1=1.4258，n2=1.4205 ，工作在 =1.3 um 和 =1.55 um 两个波段，求光纤为单模时的最大纤芯直径？4.已知 2a=50um，相对折射率差 =0.01，n1=1.45，工作波长 =0.85 um，折射率分别为 SIF 型和 GIF 型（g=2）的两种光纤，其导模数量为多少？若波长变为 1.31um，则导模数量又为多少？第二章1.半导体光源 LED 发光的机理是 （ )A. 受激辐射 B. 自发辐射C. 受激吸收 D. 自发吸收2.以下哪种不是常见的激光光源 （ ）A固体激光器 B. 液体激

4、光器C. 半导体激光器 D. 黑体辐射激光器3. 以下关于光隔离器的说法哪个是正确的 ( )A.隔离器是互易元件 B.隔离器放在接收机之前 C.隔离器可以与偏振无关 D.隔离器是光耦合器的一种4.以下哪种不是常见的激光光源 （ ）A固体激光器 B. 液体激光器C. 半导体激光器 D. 黑体辐射激光器5. 以下关于光耦合器的说法哪个是正确的 ( )A.耦合器是互易元件 B.2dB 耦合器将光功率等分 C.耦合器可以做成光透镜 D.隔离器是光耦合器的一种6.以下哪种不是半导体激光光源发光的三要素 （ ）A受激辐射 B. 谐振腔正向反馈C. 外界泵浦源 D. 半导体材料 PIN 区7.关于光探测器的

5、说法哪个是不正确的 （ ）APD 是目前使用最广泛的光电二极管B. 光电二极管需要外部电源加上正向电压提供泵浦C. APD雪崩光电管的雪崩效应引入附加噪声因子 D. 相比 APD光电二极管，PIN 光电二极管的响应度不够高问答题：半导体激光器采用 GaAs材料，其禁带宽度 Eg=1.42eV，求它的发光波长。比较激光器 LD和发光二极管 LED的不同。1. 激光器的分类有哪些？激光的发光机理是什么？2. 常见的光检测器有哪几类，各自的特点是什么？3. 光电二极管和激光器的异同点是什么？4. 光隔离器和光耦合器的应用是什么？第三章1.光强调制型光纤传感器属于以下哪种分类方式 （ ）A光纤在传感器

6、中的作用 B. 光受被测量调制的形式C. 传感器中使用的解调方式 D. 传感器中光信号的检测方法2.功能型光纤传感器属于以下哪种分类方式 （ ）A光纤在传感器中的作用 B. 光受被测量调制的形式C. 传感器中使用的解调方式 D. 传感器中光信号的检测方法3.干涉型光纤传感器属于以下哪种分类方式 （ ）A光纤在传感器中的作用 B. 光受被测量调制的形式C. 传感器中使用的解调方式 D. 传感器中光信号的检测方法4.以下哪种分类不属于非功能型光强调制传感器 （ ）A光束切割型 B. 松耦合型C. 遮光片式 D. 变折射率型5.以下哪种传感器不属于按调制形式划分的光纤传感器 （ ）A光强调制型压力探

7、测器 B. 相位调制型温度传感器C. WDM 分布式光纤传感器 D. 功能型光纤水听器6.以下哪种分类不属于功能型光强调制传感器 （ ）A微弯损耗型 B. 变吸收特性型C. 遮光片式 D. 变折射率型问答题：下图为双光纤液位传感器的结构示意图，请分析说明（1）此传感器属于何种调制型传感器件，它的工作原理（2）可采用哪些方式进一步提高响应度2. 某光强调制型光纤传感器的结构如图所示，其中光源采用 LED，发射功率为 Pin=5mw，PIN 管的接收灵敏度为 Pr=0.1mw，已知此传感器的光敏元件的光损为 =3dB，则使用损耗系数为 0.2dB/km的光纤传光的话，最远传输距离为多少？光 纤 耦

8、 合 器 出 射 光 纤 PIN管 信 号 处 理 输 出 入 射 光 纤 光 敏 元 件 被 测 参 量 第四章1. 关于多普勒频移的说法哪个是不正确的 （ ）A光的多普勒频移常用于光频率调制型光纤传感器B. 在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短C. 蓝移可以使得波长变得较长，频率变得较低 D. 双重多普勒频移是指光源和观测者有相对静止的二个位置2. 关于光的频率检测方法的说法哪个是正确的 （ ）A光的多普勒频移进行检测时可以直接检测返回散射光B. 检测方式分为零差检测和外差检测两种方式C. 相对于直接检测法，采用双光路检测和双波长检测方式可提高灵敏度D. 光的多普勒频移检测是属于干涉型

9、检测方式问答题：1.什么是多普勒频移？红移和蓝移分别是在波的什么位置？2.什么是光的频率调制，目前较多采用哪种调制方式?3.下图为光纤多普勒测速装置的工作原理图，请分析说明（1）工作原理和工作流程（2）属于功能型还是非功能型（3 ）此传感器的调制类型（4 ）局限性和改进方法 激 光 器 信 号 处 理 输出 输 入 透 镜 偏 振 光 劈 B面 光 纤 容 器 壁 偏 振 校 正 接 收 透 镜 光 探 测 器 A面 运 动 粒 子 图 光 纤 多 普 勒 测 速 装 置 4.以下为双重多普勒效应的简单示意图，若 S为光源，P 为被检测的运动液体，运动方向如箭头所示，Q 为光检测器。请回答下列

10、问题（1）分析其工作原理，给出双重多普勒频率方程表达式。给出一种频率检波方法。（画出简图并说明检波过程）（2）使用的激光器为 LD，若工作物质为 GaAs，则它的发射波长是多少？工作物质为 InGaAs，发射波长又为多少？（GaAs：E g=1.43eV InGaAs: Eg=0.96eV）第五章1. 以下关于光纤光栅传感器的说法哪个是错误的 （ ）A属于功能型传感器 B. 应用最为广泛C. 常使用 FBG 和 LPG D. 只能测量单参量2. 以下哪个属于均匀周期光纤光栅 （ ）A啁啾光纤光栅 B. 相移光纤光栅C. 取样光纤光栅 D. 闪耀光纤光栅3. 以下哪个不属于均匀周期光纤光栅 （

11、）1 2 P S Q A短周期光纤光栅 B. 相移光纤光栅C. 长周期光纤光栅 D. 闪耀光纤光栅4. 为了进行不受干扰的单参量测量，需要对光纤光栅进行以下哪种封装 （ ）A 保护性封装 B. 增敏性封装C. 减敏性封装 D. 补偿性封装5. 关于提高光纤光栅传感器的测量灵敏度方法，以下哪种说法是不正确的（ ）A 腐蚀普通的 FBG B. 抛磨 FBGC. 在光纤光栅上涂覆一层低折射率材料 D. 腐蚀多模光纤中的斜光栅问答题：1 下图为长周期光纤光栅折射率传感示意图，请分析其基本工作流程，并给出提高灵敏度的方法。图 LPG折 射 率 传 感 示 意 图 光 纤 护 套 周 围 介 质 芯 模

12、包 层 模 光 纤 包 层 纤 芯 输 入 输 出 强度强度2 请根据下图分别描述 FBG和 LPG两种光纤光栅传感器的工作原理及工作过程 3 下图为光纤 PH值传感器的典型示意图，1）请分析其基本工作流程（2）属于功能型还是非功能型 （3）此传感器的调制类型 （4）存在问题和改进方法图 FBG的 模 式 耦 合 示 意 图 图 LPG的 模 式 耦 合 示 意 图 图 光 栅 的 光 谱 （ a） FBG的 反 射 谱 （ b） LPG的 透 射 谱 前 向 芯 模 后 向 芯 模 纤 芯 光 纤 布 拉 格 光 栅 包 层 散 射 尾 长 周 期 光 纤 芯 模 包 层 模 包 层 纤 芯

13、 0 0.1 0.2 0.3 0.4 150 1520 1540 1549 1548 150 15 152 1560 1580 160 -8 -6 -8 -10 -2 -14 -6 -4 -2 0 （ b） （ a） 反射率 透射光谱dB 图 光 纤 pH值 传 感 器 的 典 型 结 构 光 纤 光 源 探 头 双 色 滤 光 器 窗 1 窗 2 光 电 二 极 管 信 号 处 理 系 统 4 下图为光纤磷光温度传感器的典型示意图，1）请分析其基本工作流程（2）属于功能型还是非功能型 （3）此传感器的调制类型 第六章1.对于光相位调制型光纤传感器来说，以下哪种方式不可以改变光的相位 （ ）A

14、热光效应 B. 应变效应C. 光隙效应 D. 泊松效应2.以下哪种是多光束光纤干涉仪 （ ）A马赫-增德尔干涉仪 B. 迈克尔逊干涉仪C. 法布里珀罗（Fabry-Perot）干涉仪D. 斐索光纤干涉仪图 光 纤 磷 光 温 度 计 探 头 电 子电 路 输 出 540nm 630nm 干 涉 滤 光 片 紫 外 光 源 入 射 /出 射光 纤 3.以下哪种不是相位调制型光纤传感器的解调技术 （ ）A双波长检测法 B. 主动零差检测法C. 合成外差检测法 D. 伪外差检测法1. 以下为光纤陀螺原理示意图，采用光的萨格纳克效应，1）计算角速度 引起的相位差 。2）请列出相位调制型光纤传感器的解调

15、方式。2. 下图为 Sagnac-MZ光纤干涉式传感器的原理图，请分析说明（1）此传感器的工作原理和工作流程（2）属于功能型还是非功能型（3）此传感器的调制类型（4）此传感器可用于什么场合？3.以下为 Michelson干涉式光纤声发射传感器的工作原理图激 光 光 电 探 测 器 图 Sagnc-MZ干 涉 式 光 纤 声 发 射 传 感 器 耦 合 器 光 纤 探 头 L1 L4 光 电 调 制 器 耦 合 器 待 测 物 PZT换 能 器 L2 L3 臂 2 臂 1 逆 时 针 顺 时 针 激 光 器 光 电 探 测 器 3dB 耦 合 器 光 纤 反 射 端 面 传 感 臂 参 考 臂

16、声 信 号 S(t) Michelson干 涉 式 声 发 射 传 感 器 （1）请分析其工作过程（描述外界声信号是如何影响光纤相位变化）（2）使用的激光器为 LD，若工作物质为 GaAs，则它的发射波长是多少？工作物质为 InGaAs，发射波长又为多少？（GaAs：E g=1.43eV InGaAs: Eg=0.96eV）第七 八章1.以下哪种不属于准分布式光纤传感方式 （ ）A波分复用 B. 时分复用C. 相分复用 D. 频分复用2. 以下关于光的偏振调制中哪个说法是正确的 （ ）APockels 效应使晶体的双折射性质发生改变B. Kerr效应也称为一次电光效应，它发生在一切物质中C. 弹光效应又叫做磁致旋光效应D. 法拉第（Faraday）效应是一个非互易的光学过程1、下图为光纤电流传感器的原理图，请分析说明（1）此传感器的工作原理和工作流程（2）属于功能型还是非功能型（3）此传感器的调制类型（4）此传感器可用于什么场合？光 纤 电 流 传 感 器 原 理 图 9 8 7 1 2 3 4 5 6 4 1-激 光 器 ； 2-起 偏 器 ； 3-物 镜 ； 4-传 输 光 纤 ； 5-传 感 光 纤 ； 6-电 流 导 线 ；7-光 探 测 器 ； 8-偏 振 棱 镜 ； 9-信 号 处 理 单 元