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光纤传感技术期末考试试题
光纤传感技术期末考试试题### 光纤传感技术期末考试试题#### 一、选择题（每题2分，共20分）1. 光纤传感器的基本原理是什么？A. 光电效应B. 光的反射C. 光的干涉D. 光的折射2. 下列哪项不是光纤传感器的优点？A. 高灵敏度B. 抗电磁干扰C. 易于安装D. 重量大3. 光纤传感技术中，常用的传感类型有哪些？A. 温度传感B. 压力传感C. 位移传感D. 所有选项都是4. 光纤传感器的分类不包括以下哪项？A. 单模光纤传感器B. 多模光纤传感器C. 有源光纤传感器D. 无源光纤传感器5. 光纤传感技术在下列哪个领域应用最广泛？A. 医疗B. 军事C. 石油化工D. 通信#### 二、简答题（每题10分，共30分）1. 简述光纤传感器的工作原理。
2. 光纤传感器在工业监测中有哪些应用？3. 描述光纤传感技术在智能结构健康监测中的应用。
#### 三、计算题（每题15分，共30分）1. 假设有一个光纤传感器，其折射率变化与温度变化成线性关系，已知折射率变化量为0.0001 RIU（折射率单位），求当温度变化为10°C时，折射率变化量是多少？2. 给定一个光纤传感器的光纤长度为10km，光在光纤中的传播速度为200,000km/s。
如果光在光纤中往返一次，求光在光纤中往返一次所需的时间。
#### 四、论述题（20分）1. 论述光纤传感技术在现代通信网络中的应用及其重要性。
请注意，以上试题仅为示例，实际考试内容应以教学大纲和课程要求为准。
考试时应仔细审题，合理分配时间，确保答题的准确性和完整性。
光纤传感复习题
光纤传感复习题光纤传感复习题光纤传感是一种基于光纤技术的传感器技术，它利用光纤的特性来实现对物理量的测量和监测。
在光纤传感中，光信号通过光纤传输，并通过对光信号的改变来实现对物理量的测量。
光纤传感具有高精度、抗干扰能力强等优点，被广泛应用于工业、医疗、环境监测等领域。
下面是一些光纤传感的复习题，希望能帮助大家对光纤传感有更深入的了解。
1. 光纤传感的基本原理是什么？光纤传感的基本原理是利用光信号在光纤中的传输特性来实现对物理量的测量。
当物理量作用于光纤时，会引起光信号的改变，如光强、相位、频率等的改变。
通过测量这些光信号的改变，就可以得到物理量的信息。
2. 光纤传感的分类有哪些？光纤传感可以根据测量原理和测量方式进行分类。
按照测量原理，可以分为干涉型光纤传感和强度型光纤传感。
按照测量方式，可以分为点式光纤传感和分布式光纤传感。
3. 干涉型光纤传感的工作原理是什么？干涉型光纤传感是利用光的干涉原理来实现对物理量的测量。
它通过光纤中的干涉现象来测量物理量的变化。
当物理量作用于光纤时，会引起光纤中的光程差发生变化，从而改变干涉图样。
通过分析干涉图样的变化，就可以得到物理量的信息。
4. 强度型光纤传感的工作原理是什么？强度型光纤传感是利用光的强度变化来实现对物理量的测量。
它通过测量光信号的强度变化来得到物理量的信息。
当物理量作用于光纤时，会引起光信号的强度变化，通过测量这种强度变化，就可以得到物理量的信息。
5. 点式光纤传感和分布式光纤传感有什么区别？点式光纤传感是指在光纤上只有一个传感点，通过对该点的测量来得到物理量的信息。
而分布式光纤传感是指在光纤上有多个传感点，通过对这些传感点的测量来得到物理量的信息。
点式光纤传感适用于对局部物理量的测量，而分布式光纤传感适用于对大范围物理量的测量。
6. 光纤传感的应用领域有哪些？光纤传感在工业、医疗、环境监测等领域有着广泛的应用。
在工业领域，光纤传感可以用于温度、压力、应力等物理量的测量。
2012光纤传感复习题
1、石英玻璃光纤的包层材料是: BA．与纤芯完全相同的石英玻璃 B. 与纤芯有点不同的石英玻璃C. 塑料D. 有机聚合物2、光纤传光原理是 CA．直线传播 B. 单色传播 C. 全反射 D. 无吸收3、低色散多模光纤纤芯和包层折射率应满足BA．相等 B. 相差很小 C. 相差很大 D. 不一定4、单模光纤的数值孔径 DA．越大越好 B. 越小越好 C. 应为一定值 D. 不一定5、归一化频率V是与光波频率和光纤结构参数有关的参量，通常用它表示光纤传导的 DA．色散 B. 带宽 C. 最高频率 D. 模式数6、由于单模光纤只传输一种模式，因而它不存在 DA．色散 B. 脉冲展宽 C. 带宽限制 D. 模间色散7、石英单模光纤中损耗的功率主要是因为 CA．色散 B. 吸收 C. 散射 D. 模式耦合8、对多模光纤，按单位长度计算的均匀损耗这一概念不成立。
因为存在 D 。
A．色散 B. 吸收 C. 散射 D. 模式耦合9、非功能型光纤传感器是利用其它敏感元件感受被测量的变化，光纤仅作为传输介质，它常用于传输 D 的光信号A．相位不变 B.幅度不变 C. 偏振方向不变 D. 来自远处或难以接近场所10、当光纤周期性微弯时，会引起光纤中的 D ．A．散射增加 B. 吸收增加 C. 色散增大 D. 模式增多11、长度为L的光纤产生的相位延迟为 CA．Δφ=0 处 B. Δφ=2πL C. Δφ=2πnL/λ D. Δφ= L/λ12、马赫—泽德光纤干涉仪最多需要 B 3dB耦合器A．1个 B. 2个 C. 3个 D. 4个14、“正交状态”是指干涉仪的两臂光波间的相对相位为 B 。
正交检测方式的优点是探测相位灵敏度最高。
A．π/4 B. π/2 C. π D. 2π15、许多物质在磁场的作用下可以使穿过它的平面偏振光的偏振方向旋转，这种现象称为 A 。
A．法拉第效应 B. 普克尔效应 C. 多普勒效应 D. 弹光效应16、光纤互连时功率损耗的原因之一---数值孔径不匹配是因为两光纤 D 。
2016北航光纤传感原理试题
一.填空题（每空1分，共20分）
1 .在光纤中，实现传输光位相调制的机理有
2 .典型的半导体激光器组成部分为、
3 .光纤传感器的主要传感方法（或调制机理）为
4 .在光纤陀螺中，抑制寄生干涉的主要措施有、。
5 .光纤陀螺基于效应，其基本概念与年提出。
目前光纤陀螺的工作方式有
、两种，发展的里程碑技术有、、
二.简答题（每题10分，共40分）
1 .简述波长检测的基本原理，及基于宽谱光源和扫描激光器的光栅解调原理。
2 .简述两种（含）及以上的光纤偏振器原理并比较异同。
3 .描述SagnaC原理，写出其基本表达式并说明每个符号的物理意义
4 .阐述光纤陀螺设计优选基本原则
三.问答题
1. （10）简述互易SagnaC干涉仪的基本原则，画出开环和闭环互易光路结构图并分别说明
如何保证互易。
2. （15）一只光电陀螺的工作波长为1.31μm,光纤环直径90mm,所绕光纤长为300m。
光纤等效折射率为 1.455。
调制器置于光纤环一端，半波电压 3.6V,采用全数字信号检测技术。
①设计调制方波的频率和幅度；②当陀螺敏感的角速率为1% 时，计算产生相位差的大小和③反馈台阶波的台阶高度
3. （15）设计光纤应变传感器，简述测量原理并画出原理图，写出测量方程。
光纤传感复习题答案
光纤传感复习题答案1. 光纤传感技术的原理是什么？答案：光纤传感技术是利用光纤作为传感介质，通过测量光在光纤中传播时的光强、相位、偏振、波长等参数的变化来实现对温度、压力、应变、振动、化学成分等物理量或化学量的测量。
2. 光纤传感器有哪些主要类型？答案：光纤传感器的主要类型包括干涉型光纤传感器、光栅型光纤传感器、光纤陀螺、光纤电流传感器和光纤温度传感器等。
3. 光纤传感器在哪些领域有应用？答案：光纤传感器在通信、医疗、环境监测、石油化工、航空航天、土木工程、电力系统等领域有广泛的应用。
4. 光纤传感器相比传统传感器有哪些优势？答案：光纤传感器具有抗电磁干扰能力强、体积小、重量轻、灵敏度高、可实现远距离传输、耐腐蚀、耐高温等优势。
5. 光纤布拉格光栅（FBG）传感器的工作原理是什么？答案：光纤布拉格光栅传感器的工作原理是利用光纤中周期性的折射率变化形成的光栅，当光栅的周期与入射光波长相匹配时，会发生反射，形成特定的反射波长。
当光纤受到温度、应变等外界因素的影响时，光栅的周期会发生变化，导致反射波长发生偏移，通过测量反射波长的偏移量，可以确定外界因素的变化。
6. 光纤陀螺是如何实现角速度测量的？答案：光纤陀螺利用Sagnac效应，即当光纤环在旋转时，沿顺时针和逆时针方向传播的光波会发生相位差，通过测量这种相位差，可以计算出光纤环的旋转速度，即角速度。
7. 光纤电流传感器的测量原理是什么？答案：光纤电流传感器的测量原理是利用法拉第磁光效应，即当磁场通过光纤时，光纤中的光波会发生偏振旋转，旋转角度与磁场强度成正比。
通过测量光波的偏振旋转角度，可以确定电流产生的磁场强度，进而计算出电流的大小。
8. 光纤温度传感器的测量原理是什么？答案：光纤温度传感器的测量原理是利用光纤材料的折射率随温度变化的特性，当光纤受到温度变化时，其折射率会发生变化，导致光波在光纤中的传播速度和相位发生变化，通过测量这些变化，可以确定温度的变化。
光缆的振动传感技术研究考核试卷
B.光频域反射技术
C.波分复用技术
D.时分复用技术
11.以下哪些材料可以用于制作光缆振动传感器？()
A.硅光纤
B.塑料光纤
C.硅锗光纤
D.聚合物光纤
12.光缆振动传感器的灵敏度受到哪些因素的影响？()
A.光缆的长度
B.光缆的直径
C.光缆的材料
D.振动的频率
13.以下哪些方法可以用于提高光缆振动传感系统的稳定性？()
D.铌光纤
15.关于光缆振动传感技术的应用，以下哪项是错误的？()
A.结构健康监测
B.声音检测
C.地震监测
D.电视遥控器
16.在光缆振动传感系统中，以下哪种方法通常用于提高系统的稳定性和可靠性？()
A.使用高稳定性的光源
B.使用低噪声的光电探测器
C.采用温度补偿措施
D.以上都是
17.以下哪种现象可能会导致光缆振动传感系统的测量灵敏度下降？()
4.光缆振动传感器的灵敏度与光缆的__________密切相关。
5.在光缆振动传感技术中，__________方法通常用于振动信号的解调。
6.光缆振动传感技术常用于__________的健康监测。
7.提高光缆振动传感器稳定性的方法之一是采用__________措施。
8.光缆振动传感器的动态范围可以通过__________来增加。
2.光缆的长度与振动传感器的灵敏度成反比关系。（）
3.在光缆振动传感技术中，多模光缆比单模光缆更适合用于长距离监测。（）
4.光缆振动传感器可以抗电磁干扰。（√）
5.光缆振动传感技术不适用于水下环境。（）
6.光缆振动传感器的安装不需要考虑环境温度的影响。（）
7.光缆振动传感器可以实时监测振动信号。（√）
传感器技术试题及答案
传感器技术试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 传感器的主要作用是将______转换为电信号。
A. 物理量B. 化学量C. 生物量D. 信息量答案：A2. 光电传感器主要利用的物理效应是______。
A. 霍尔效应B. 光电效应C. 磁阻效应D. 压电效应答案：B3. 热电偶传感器的工作原理是利用了______。
A. 热电效应B. 光电效应C. 磁电效应D. 压电效应答案：A4. 下列哪种传感器不适合用于测量温度？A. 热电偶B. 热敏电阻C. 光电传感器D. 热敏二极管5. 光纤传感器主要利用的是______。
A. 光纤的传导特性B. 光纤的折射特性C. 光纤的反射特性D. 光纤的散射特性答案：A6. 应变片传感器的工作原理是利用了材料的______。
A. 弹性B. 塑性C. 刚性D. 脆性答案：A7. 磁电式传感器的工作原理是利用了______。
A. 电磁感应B. 磁阻效应C. 霍尔效应D. 压电效应答案：A8. 电容式传感器的工作原理是利用了______。
A. 电感变化B. 电容变化C. 电阻变化D. 电流变化答案：B9. 压电式传感器的工作原理是利用了材料的______。
B. 压电效应C. 磁阻效应D. 热电效应答案：B10. 光电传感器的输出信号通常为______。
A. 模拟信号B. 数字信号C. 频率信号D. 脉冲信号答案：B二、填空题（每题2分，共20分）1. 传感器的灵敏度是指传感器输出信号与输入信号的______。
答案：比例2. 传感器的稳定性是指传感器在一定时间内输出信号的______。
答案：不变性3. 传感器的线性度是指传感器输出信号与输入信号的______。
答案：线性关系4. 传感器的响应时间是指传感器从输入信号变化到输出信号达到稳定值所需的______。
答案：时间5. 传感器的测量范围是指传感器能够准确测量的输入信号的______。
答案：最大和最小值6. 传感器的分辨率是指传感器能够检测到的最小信号变化量，即输出信号的最小______。
光纤传感技术与应用复习提纲
《光纤传感技术与应用》复习提纲第一章光纤传感器1．1．1 光纤传感器的定义及分类传像光纤的作用传感器光振幅相位光纤传感器的基本原理偏振态波长温度压力光纤传感器可以测量的物理量磁场、电场位移转动用方框图表示光纤传感原理示意图（图1-1-1 光纤传感原理示意图）传感型：利用外界因素改变光纤中光的强度（振幅）、相位、偏振态或波长（频率），从而对外界因素进行讲师和数据传输的，称为传感型（功功能型光纤传感器。
特点是传感合一（信息获取和传输都在光纤中完成。
光纤传感器分类传光型：利用其他敏感元件测得物理量，由光纤进行数据传输。
特点是充分利用现有传感器，便于推广应用。
散射型干涉型（相位型）按传感原理分类：偏振型微弯型荧光型1．1．2 光纤传感器的特点（1）抗电磁干扰、绝缘、耐腐蚀；适用于强电磁干扰、易燃、易爆、强腐蚀环境下使用。
（2）灵敏度高；长光纤可以灵敏地探测光波的干涉，适用于测量水声、加速度、位移、温度、磁场。
（3）重量轻、体积小、形状可变；（4）测量对像广泛；力学、物理、核物理、航空、航天。
（5）对被测介质影响小；（6）便于复用，便于成网；（7）成本低1．2 振幅调制传感型光纤传感器（1）什么是：利用外界因素引起的光纤中光强的变化来探测物理量等各种参量的光纤传感器称为振幅调制传感型光纤传感器。
改变微弯状态改变耦合条件（2）用来改变光纤中光强的办法改变吸收特性改变折射率分布1．2．1 光纤微弯传感器原理：利用微弯损耗的变化，来探测外界物理量的变化。
微弯损耗：多模光纤微弯时，部分芯模能量转化为包层模能量。
通过测量芯模能量或包层能量的变化来测量位移或振动等参量。
光纤微弯传感器原理图1．2．2 光纤受抑全内反射传感器一、透射式原理：全内反射缺点：需要精密的机械调整和固定装置，不利于现场环境使用。
透射式光纤受抑全内反射传感器简图二、反射式原理：也可以利用外界介质折射率变化，改变临界全反射条件，使反射光强变弱，从而测量外界物理量变化。
第7章上课用_光纤传感器_(有第7章复习题)
总结：光在光纤内传播的条件
（1）对于不弯曲光纤：在满足全反射的条件下，光线就能在纤芯和 包层的界面上不断地产生全反射，呈锯齿形路线在芯内向前传播，
从光纤的一端以光速传播到另一端。
（2）对于弯曲光纤：R—弯曲光纤曲率半径 d—光纤直径
1、光强度调制型 光强度调制光纤传感器的基本原理：待测物理量引起光纤
中传输光的光强变化，通过检测光强的变化实现对待测量
的测量。 调制方法大致分为：反射式强度调制、透射式强度调制、 光模式强度调制以及折射率和吸收系数强度调制等。
下图a)：光纤弯曲时，在纤芯中传输的光有一部分耦合到包层中， 原来光束以大于临界角的角度在纤芯中传播为全内反射，但在弯曲 处，光束以小于临界角的角度入射到界面，部分光逸出，散射到包 层。这种检测原理可以实现对力、位移和压强等物理量的测量。 下图b)：光纤中光强被油滴所调制的情况 ，这是通过改变光纤的折 射率来实现光强调制的方法。
二、光 纤 传 感 器的基本原理和用途 光纤传感器是利用光在光纤中传播特性的变化来测量它所 受环境的变化，即用被测量的变化来调制光纤中的光波，使 光纤中的光波参量（幅度、相位、频率）随被测量而变化，
从而得到被测信号大小。
用于压力、应变、位移、速度、加速度、流量、振动、
温度、电流、电压、磁场等各种物理量的测量, 具有极为广泛
3．光纤的种类 （2）按光纤的传播模式来分类 根据传输“模”数的不同，光纤可分为单模光纤和多模光纤。 什么是光纤的传播模式 光纤传输的光波，可以分解为沿轴向传播和沿径向传播的两 种平面波成分。后者在纤芯和包层的界面上会产生全反射。当 2 它在横向往返一次的相位变化为 的整倍数时，将形成驻波。 形成驻波的光线组称为“模”；即一定纤芯和材料的光纤只能 传输有限个“模”的光。
光电仪器与光纤传感技术考核试卷
7.在光纤传感器中，光时域反射技术（OTDR）可以用于测量光纤的______和损耗。
8.光电仪器中，太阳能电池是一种将______能直接转换为电能的器件。
9.提高光纤传感器精度的方法之一是采用______技术来提高空间分辨率。
10.光电传感器在医疗领域的应用包括生物检测和______监测等。
5.光电传感器中的光敏元件不会受到环境温度的影响。（）
6.光纤布拉格光栅传感器主要基于光相位的变化进行测量。（√）
7.光电仪器中，光敏三极管和光敏二极管的工作原理完全相同。（）
8.光纤传感器可以用于同时测量多个物理量，如温度和压力。（√）
9.光电传感器在工业生产中的应用主要是用于物料计数和位置检测。（）
2.光电导
3.光纤
4.增益
5.光波长
6.下降时间
7.距离
8.太阳
9.光频域反射
10.生物组织
四、判断题
1. ×
2. √
3. ×
4. √
5. ×
6. √
7. ×
8. √
9. √
10. ×
五、主观题（参考）
1.光电效应是光照射到金属表面时，金属中的电子吸收光能后被激发出来形成电流的现象。常见类型有外光电效应、内光电效应和光生伏特效应。
A.位置检测
B.速度控制
C.物料计数
D.安全保护
14.以下哪些传感器可以用于光纤通信系统中的性能监测？（）
A.光强度传感器
B.光相位传感器
C.光频率传感器
D.光波长传感器
15.提高光纤传感器稳定性的措施包括以下哪些？（）
A.优化光纤结构
光纤传感原理习题集
∞
∑ I = A + B{[J0 (C) + 2 (−1)n J2n (C) cos 2nϖ ct]cos(φ )
n=1 ∞
∑ −[2 (−1)n J 2n+1(C) cos(2n +1)ϖ ct]sin(φ )}
n=1
用微分交差相乘法 ①提取 1,2 次谐波
Ia = BJ1(C) cosφ ， Ib = BJ2 (C) sinφ
3.10 分析影响光纤中双折射的诸因素。 答：①形状双折射：由于波导（光纤芯）几何形状不同而引入的双折射。 ②应力双折射：光纤受到外界应力而产生的双折射，如弯、扭、拉制作中的应力累 积等。 ③温度双折射：光纤芯和包层热涨系数不同而产生的双折射。
3.12 试分析比较各种光纤偏振器的基本原理。要制作一个光纤偏振器主要有哪些技术难点？ 试分析比较现有的各种解决方法。
答：①a. 光纤研磨偏振器：利用倏逝波耦合损耗的方向性，使特定方向模式完全衰减。 b. 单偏振光纤偏振器：只传输特定振动方向的偏振器 c. 光纤偏振控制器：利用弹光效应改变光纤中的双折射，形成波片效果。
②研磨的参数设计，工艺控制、镀膜时的厚度要控制为 1/4 波长的整数倍。 ③通过泄漏能的检测来推算研磨深度
义。 模场半径 S 是指光在光纤中传输时光场分布的大小；模场半径 S 定量描述了光斑的大
小，为光纤模场耦合提供了依据。
3.7 试比较多模光纤和单模光纤色散产生的原因和大小。 答：多模光纤由于各种模式之间的群速度不同而产生的色散以模式色散为主，色散较大。
单模光纤一般由于轴的不对称性、材料及本身的结构而产生的弯曲色散、材料色散和波导色 散，色散较小。
I = ηe P∴η = Ihv
地质勘探设备在地震勘探中的光纤传感技术考核试卷
5.地震勘探中，光纤传感器可能受到以下哪些环境因素的影响？
A.温度变化
B.压力变化
C.湿度变化
D.地下矿物质变化
( )
6.以下哪些方法可以用于光纤传感器在地震勘探中的数据校正？
A.交叉校准
B.温度补偿
C.响应时间校准
D.光源功率校准
( )
7.在地震勘探中，光纤传感器可以用于探测以下哪些类型的地震波？
5.光纤传感器在地震勘探中的主要局限性是成本较高。（）
6.光纤传感器在地震勘探中不需要进行定期维护。（）
7.光纤传感器可以用于监测地震活动以外的地质现象，如火山活动。（）
8.光纤传感器在地震勘探中的数据处理与传统的地震数据处理方法完全相同。（）
9.光纤传感器在地震勘探中可以替代所有的传统地震勘探设备。（）
10.光纤传感器在地震勘探中的使用不会受到环境因素的影响。（）
五、主观题（本题共4小题，每题5分，共20分）
1.请简述光纤传感器在地震勘探中的应用优势，并列举至少三种常见的光纤传感器类型。
( )
2.描述光纤传感器在地震勘探中的工作原理，并说明其在信号检测过程中如何实现高灵敏度。
( )
3.在地震勘探中，光纤传感器的安装和部署有哪些注意事项？请列举至少四点。
( )
7.光纤传感器在地震勘探中的数据采集通常使用______技术来实现长距离传输。
( )
8.光纤传感器的______是衡量其探测能力的一个重要指标。
( )
9.在地震勘探中，通过光纤传感器获得的地震数据需要进行______处理，以提取有用的地震信息。
( )
10.光纤传感器在地震勘探中的安装方式包括______安装和______安装。
光纤传感复习提纲.doc
发.........——-今滞照>*州简答题1.光纤的主要损耗有哪几种？简述各种损耗性质。
2.光电探测器利用的光电效应有哪几种？3.光纤传感器的光强强度调制方式有哪儿种？4 .常用的光纤干涉仪有哪几种？5.偏振调制光纤传感器中常用的物理效应有哪几种？6.简述光纤的色散机理及其种类。
7 .简述光纤传感系统使用的光源种类。
8.常用的光纤干涉仪有哪儿种？计算题（带计算器）1.解释光纤的了午光线。
已知包层和纤芯的折射率，求该光纤了午光线的数值孔径。
2.半导体激光器的工作原理，已知半导体的禁带宽度求发光波长。
3.普克耳效应使晶体的双折射性质发生改变，晶体的两端设有电极，并在两极间加一个电场，外加电场平行于通光方向，这种运用称为纵向调制。
对于KDP 晶体，求半波电压；晶体的通光方向垂直于外加电场，这时产生的电光效应称为横向电光效应。
对于BSO晶体，求半波电压。
4.已知光纤衰减系数，输入功率，求输出功率。
5.光纤测温探头如图所示，求被测对象的最小尺寸。
6.赛格纳克光纤干涉仪，已知光纤圈面积，转动角速度，光速3X108m,光波氏628nm,相位延迟。
求光纤圈数。
1.已知光纤中相邻两模式的传播常数差△"=2A /A ( m(2-g)/(2+R)3.图2为某光纤电流传感器的装置示意图。
4.图3为某偏振调制光纤传感器的调制器, 当在平板电极上外界调制电压后,综合应用题（证明题）握抛物线光纤和阶跃光纤变形器的空间周期。
2.双光纤反射式光纤一维位移OFS （光纤传感器），对于BC 部分的光耦合效率。
物理效应？P = 20?掌握推导过程。
当外加电场方向与光的传播方向垂直时，平板电极之间的介质由感应双折射引起 的寻常光折射率和非寻常光折射率与外加电场E 的关系为：n-n. = X o kE 2式中k 为某常数。
①物理效应?/ = /0 sin 2 兀「U、2 ]"人/2 )掌握推导过程 （偏振光干itE\e = E\o = ，偏振光相干光相位差左〃从克尔效应求得 相干光强/二举+手+孔皿即+勿） 二、偏振光干涉 透光轴相互垂 E 2（）= E （）cos= Esin Seos 0 E& = E p sin 。
光纤传感复习题[试题]
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一、简答1.光纤作为传感器的优势有哪些？光波不产生电磁干扰，也不怕电磁干扰。
光纤工作频带宽，动态范围大。
容易接受被测量场的加载，是一种优良的敏感元件。
光纤本身不带电，体积小质量轻，易弯曲，抗电磁干扰，抗辐射性能好。
2.什么是光纤的损耗，损耗的机理是什么？光波在光纤中传输，随着传输距离的增加，光功率会逐渐减少，这种现象称为光线的损耗。
损耗的机理：损耗主要包括吸收损耗和散射损耗两部分。
吸收损耗是由SiO2材料引起的固有吸收和由杂质引起的吸收产生的。
散射损耗主要由材料微观密度不均匀引起的瑞利散射和由光纤结构缺陷(如气泡)引起的散射产生的。
瑞利(Rayleigh )散射损耗是光纤的固有损耗，它决定着光纤损耗的最低理论极限。
3.什么是光纤的色散，色散的分类有哪些？色散(Dispersion)是在光纤中传输的光信号，由于不同成分的光的时间延迟不同而产生的一种物理效应。
色散的种类：模间色散、材料色散、波导色散、偏振膜色散4.光纤技术的应用领域都有哪些？信息获取：信息传输：信息处理：其他应用：广告显示牌、激光手术刀、仪表照明、工艺装饰、电力输送、光纤面板医用内窥镜、潜望镜5.按照光受被测量调制形式的不同，光纤传感器可以分为哪些类型？(a) 强度调制型光纤传感器(b) 偏振调制型光纤传感器(c) 频率调制型光纤传感器(d) 相位调制型光纤传感器(e) 波长调制型光纤传感器(f)分布式光纤传感器（多点）6.光源有哪些主要类型，按照光纤在传感器中的作用可以把光纤传感器分为哪几类？光源类型：半导体激光二极管或称激光器(LD) 发光二极管或称发光管(LED) 分布反馈激光器(DFB - LD)(a) 功能型（全光纤型）光纤传感器(b) 非功能型（或称传光型）光纤传感器(c) 拾光型光纤传感器7.常见的光纤光栅有哪两类，分别的技术特点是什么？一般实际应用中，均按光纤光栅周期的长短分为短周期光纤光栅和长周期光纤光栅两大类。
周期小于1μm的光纤光栅称为短周期光纤光栅，又称为光纤布拉格光栅或反射光栅；把周期为几十至几百微米的光纤光栅称为长周期光纤光栅，又称为透射光栅。
光纤传感技术复习题
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Δ=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λ=1.3 um和λ=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Δ=0.01，n1=1.45，工作波长λ=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.关于光探测器的说法哪个是不正确的（）A．PD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E g=1.42eV，求它的发光波长。
光纤传感技术考试试题
光纤传感技术考试试题一、选择题（每题5分，共40分）1. 光纤传感技术的基本原理是利用_______。
A. 光纤的低传输损耗B. 光纤的高光传输速度C. 光纤的折射特性D. 光纤的衰减特性2. 光纤传感技术的主要应用领域包括_______。
A. 通信领域B. 医疗领域C. 工业控制领域D. 所有以上领域3. 光纤传感技术中，温度传感常用的原理是_______。
A. 反射方式B. 散射方式C. 折射方式D. 干涉方式4. 光纤传感技术中，应变传感常用的原理是_______。
A. 反射方式B. 散射方式C. 折射方式D. 干涉方式5. 光纤传感技术中，加速度传感常用的原理是_______。
A. 反射方式B. 散射方式C. 折射方式D. 干涉方式6. 光纤传感技术可以实现对物理量的非接触式测量，这是因为_______。
A. 光纤自身的特性B. 光的高速传播C. 光在光纤中的传输特性D. 以上都是7. 光纤传感技术中，光纤的敏感区域一般是通过_______来实现的。
A. 光纤的拉制B. 光纤的掺杂C. 光纤的聚合D. 光纤的烧制8. 光纤传感技术中，相对于传统传感技术，其主要优势是_______。
A. 可靠性高B. 抗干扰能力强C. 体积小D. 以上都是二、问答题（每题10分，共30分）1. 请简要介绍光纤传感技术的基本原理。
2. 光纤传感技术常用于哪些应用领域，请举例说明。
3. 光纤传感技术中如何利用温度变化实现传感？三、综合题（30分）某工业任务需要对高温场景进行实时监测，选择光纤传感技术进行温度传感，请设计一种方案，并解释其工作原理。
同时，阐述光纤传感技术在高温环境下的应用前景。
（注意：本题回答需要结合光纤传感技术的原理、温度传感的实现以及高温环境下的应用前景进行论述。
）。
光电子器件的光学光纤传感器网络考核试卷
B.砷化镓
C.硒化锌
D.铜线
8.以下哪些因素会影响光纤传感器网络的时间分辨率？（）
A.光源的调制频率
B.光检测器的响应速度
C.光纤的长度
D.光纤的折射率
9.光纤传感器网络在智能电网中的应用包括以下哪些？（）
A.线路监测
B.设备状态监测
C.环境监测
D.能量传输
10.以下哪些方法可以用于光纤传感器网络的故障诊断？（）
A.光时域反射测量
B.光频域反射测量
C.光信号强度监测
D.光信号相位监测
11.在光电子器件中，以下哪些组件可以用于光信号的调制？（）
A.电光调制器
B.热光调制器
C.声光调制器
D.磁光调制器
12.光纤传感器网络中，以下哪些拓扑结构能够提供较好的容错能力？（）
A.星形拓扑
B.环形拓扑
C.总线型拓扑
D.网状拓扑
A.光纤的数值孔径
B.光源的波长
C.光检测器的带宽
D.光纤的芯径
11.下列哪种光纤传感器适用于航空航天领域？（）
A.温度传感器
B.压力传感器
C.振动传感器
D.磁场传感器
12.光电子器件在光通信领域的主要作用是什么？（）
A.增强信号
B.衰减信号
C.调制信号
D.解调信号
13.在光纤传感器网络中，以下哪个部件主要用于信号解调？（)
13.以下哪些因素会影响光纤传感器网络的系统容量？（）
A.光纤的芯径
B.光源的波长
C.光检测器的带宽
D.信号的编码方式
14.光电子器件在生物医学成像中的应用包括以下哪些？（）
A.光谱成像
B.荧光成像
C.散射成像
光纤式传感器习题
9光纤式传感器习题(总2页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第9章 光纤式传感器光纤传感器一般可分为几类答：光纤传感器一般可以分为两大类：一类是功能型传感器，又称FF 型光纤传感器；另一类是非功能型传感器，又称NF 型光纤传感器。
前者是利用光纤本身的特性，把光纤作为敏感元件，所以又称传感型光纤传感器；后者是利用其他敏感元件感受被测量的变化，光纤仅作为光的传输介质，用以传输来自远处或难以接近场所的光信号，因此也称为传光型光纤传感器。
（1）如图所示为光纤传感器中光线传播原理，请推导入射角0的临界入射角c 与空气折射率n 0、纤芯折射率n 1及包层折射率n 2的关系式。
（2）解释光纤数值孔径的物理意义。
解：（1）00111111sin sin sin(90)cos n n n n θϕθθ==-= 1010sin cos n n θθ= 1122sin sin n n θϕ=在纤芯和包层界面A 处，当1θ逐渐增大到临界角'c θ时，290ϕ=，此时 '1112'211sin sin sin 90sin sin c c n n n n n θθθθ==== 222122111cos 1n n n n θ-⎛⎫=-= ⎪⎝⎭光线由折射率为0n 的空气，从界面O 处射入纤芯时实现全反射的临界角为221222*********sin cos c n n n n n n n n n θθ-===-即所求的关系式为：sin c θ=（2）数值孔径是衡量光纤集光性能的主要参数。
它表示无论光源的发射功率多大，只有2c θ张角内的光，才能被光纤接收、传播；NA 愈大，光纤的集光能力愈强。
试计算1 1.48=n 和2 1.46=n 的阶跃折射率光纤的数值孔径。
如果外部是空气01=n ，试问：对于这种光纤来说，最大入射角是多少解：根据光纤数值孔径NA 定义sin 0.1706arcsin arcsin 0.17069.8=======︒c c NA NA θθ。
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光纤传感技术复习题
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n11.50, 相对折射率差Δ0.01，长度为1km，纤芯半径a2.5um 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，n11.4258，n21.4205，工作在λ1.3 um和λ1.55 um两个波段，求光纤为单模时的最大纤芯直径
4.已知2a50um，相对折射率差Δ0.01，n11.45，工作波长λ0.85 um，折射率分别为SIF型和GIF型（g2）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.关于光探测器的说法哪个是不正确的（）A．PD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Eg1.42eV，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Pin5mw，PIN管的接收灵敏度为Pr0.1mw，已知此传感器的光敏元件的光损为α3dB，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 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（GaAsEg1.43eV InGaAs Eg0.96eV）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（）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FBG C. 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。
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．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 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Ω引起的相位差ΔΦ。
2）请列出相位调制型光纤传感器的解调方式。
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（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（GaAsEg1.43eV InGaAs Eg0.96eV）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（）A．Pockels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。