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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: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。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

光纤传感技术复习题

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α=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?

光纤传感技术复习题

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

光纤传感技术复习题

光纤传感技术复习题

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?

(GaAs :E g =1.43eV InGaAs: E g =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 ( )

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。

光纤传感技术复习题

图LPG折射率传感示意图

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

光纤传感技术复习题

光纤传感技术复习题

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

光纤传感技术复习题

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

0 0.1

0.2 0.3

0.4

1500

1549

1548

1550 1551

1552 1580

1600

-18 -6 -8 -10 -12 -14

-16 -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

光源

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

光纤传感技术复习题

图光纤磷光温度计

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。

光纤传感技术复习题

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?

光纤传感技术复习题

图Sagnac-MZ干涉式光纤声发射传感器

3.以下为Michelson干涉式光纤声发射传感器的工作原理图

光纤传感技术复习题

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: E g=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()

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?

光纤传感技术复习题

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