光纤传感技术智慧树知到期末考试答案章节答案2024年上海电力大学

光纤传感技术智慧树知到期末考试答案+章节答案2024年上海电力大学光纤中的瑞利散射光的传输方向是扩散的，其中在光纤中的任意一个位置都存在一部分与原来的入射光的传输方向呈180o的散射光。瑞利散射是非弹性散射。

答案:错空间分辨率是分布式光纤传感器所能分辨的最小空间距离。影响空间分辨率的因素主要采用次数。

答案:错强度调制中双波长补偿法基本思想是在传感器中采用不同波长的两个光源，这两个波长不同的光信号在传感头中受到不同的调制，对它进行一定的信号处理，即可达到系统补偿的目的。

答案:对光纤布拉格光栅制作对紫外激光器的要求为输出波长稳定性好、空间及时间相干性好等。双光束横向干涉法也叫全息干涉法。

答案:对光纤熔接技术主要是用电烙铁将光纤和光纤或光纤和尾纤连接。

答案:错微弯光强调制的基本原理是将纤芯中的传输导模耦合进入辐射模，随着微弯机制的变化，无论是光纤中的透射光强，还是逸出光纤的辐射光强都将发生变化。

答案:对M-Z干涉仪与迈克尔逊干涉仪不同，M-Z干涉仪基于多光束干涉原理。

答案:错布里渊散射光频移会随着温度增加和光纤应变的上升而线性下降。

答案:错对于石英光纤，泊松比为0.17，P11=0.126，P12=0.247，半径=4.5um，折射率为1.458，当采用波长为1300nm的激光器，可以算出一个单位微应变引起的长度为1m的石英光纤相位变化为10rad。

答案:错与LD相比，LED没有谐振腔、输出光功率较小、谱线宽度较宽、调制频率较低。但发光二极管性能稳定，寿命长，输出光功率线性范围宽，而且制造工艺简单，价格低廉。

答案:对光纤传感器电无源、本质安全。光纤中传输的是光信号所以具有上述特点，特别适合易燃易爆场合应用，比如煤矿的瓦斯检测。

答案:对石英光纤的有效弹光系数约为0.22。中心波长为1543nm的光纤布拉格光栅，1个微应变引起的中心波长的漂移量约为1.2pm。

答案:对光纤水听器是一种建立在光纤、光电子技术基础上的水下声信号传感器。它将水声振动转换成光信号，通过光纤传至信号处理系统提取声信号信息。

答案:对单模光纤纤芯较小，在给定波长处只能传输一种模式的光，色散较小，适合于远距离通信。

答案:对传统的PGC解调算法分为微分交叉相乘算法和反正切算法两种。

答案:对光纤陀螺仪是一种基于Sagnac原理的光纤加速度传感器。

答案:错拉曼散射的物理机制为光子与晶体分子振动、转动、各种元激发相互作用而引起的非弹性散射。入射光与光纤自身的光学声子相互作用，或吸收声子，转换为频率较高的散射光，为反斯托克斯光子。

答案:对补偿性封装是为了消除被测量与温度的交叉敏感而提出的。就是通过某种封装方法去除温度引起的波长漂移。参考光栅法是补偿性封装最普遍采用的方法。

答案:对纯硅材料折射率为1.46，热膨胀系数a=5.5*10-7/k，折射率温度系数为0.68*10-5/K。假设入射波长为1300nm，则单位长度光纤在单位温度变化引起的相位变化为2.52rad。

答案:对当光源快速向你运动时，光的频率会增加，表现为光的颜色红移。

答案:错SPR是金属表面存在的电荷密度波被激发而沿金属与介质表面传播的物理光学现象，通常发生在金属和介质分界处。

答案:对当光在纤芯和包层分界面处发生全内反射时，在光疏介质中仍存在电磁场，其强度按指数规律迅速衰减，透射深度一般约为毫米量级，这种现象称为倏逝波。

答案:错终端反射式SPR与在线传输式SPR的不同之处在于这种结构的传感器入射光与反射光在同一端，因而叫做在线传输式SPR结构。

答案:错R-OTDR可以测量温度，有较高的测量精度。拉曼信号较强，不需要大功率的光源。

答案:错基于φ-OTDR的分布式光纤声波传感技术简称DAS技术，可以实时获取光纤沿线各位置的振动和声场信息。

答案:对当纤芯和包层折射率差极小，相对折射率差小于0.1时称为弱波导光纤，此时光纤中传播的光线几乎与光纤轴平行。

答案:错微结构光纤广义上包括传统的光子晶体光纤和用现代先进技术在普通光纤上制作微小结构的光纤。

答案:对根据干涉仪结构的不同，光纤FP传感器可分为：本征型光纤FP传感器和非本征型光纤FP传感器。

答案:对荧光温度传感器的核心是荧光材料的选择。

答案:对横向电光调制指的是电场方向与通光方向平行的调制方式。

答案:错长周期光纤光栅的周期一般在几十微米到一毫米的范围内，长周期光纤光栅传输特性为芯层导模和同向传输的包层模之间的耦合。

答案:对法拉第效应具体定义为当线偏振光沿磁场方向通过置于磁场中的磁光介质时，其偏振面发生旋转的现象称为磁致旋光效应。

答案:对电光调制器的参数有调制深度、调制带宽、插入损耗、半波电压等。调制深度定义为调制电压为0时和调制电压取最大值时输出光强的关系。

答案:对飞秒脉冲激光具有非常高的峰值功率以及非常短的脉宽，它在与透明介质相互作用时会产生非线性效应，从而实现材料的折射率永久性改变。

答案:对吸收损耗是由于光纤材料组份中原子密度微起伏或光纤波导结构缺陷等使光功率耦合出或泄露出纤芯外所造成的损耗。

答案:错利用受激拉曼散射可以制成拉曼激光器和光纤拉曼放大器。

答案:对可以采用正温度系数材料封装法对光纤光栅进行温度补偿。

答案:错布里渊散射的频移为10GHz量级，约比瑞利散射光功率小20-30dB。拉曼散射的频移为10THz量级，约比瑞利散射光功率小40-60dB。

答案:对在相位调制光纤传感器中，通常采用的物理效应有应力应变效应、温度应变效应。

答案:对光干涉的重要条件是参与干涉的光振动方向（偏振）要一致。

答案:对分布式光纤传感器中光纤只是传感介质，不能作为被测量的传输介质。

答案:错长周期光纤光栅谐振波长随温度变化而线性漂移，不能够进行温度传感。

答案:错光纤F-P干涉仪传感器的特点是采用单根光纤、利用双光束干涉原理来监测被测量。

答案:错强度调制是光纤传感器使用最早的调制方法，其特点是技术简单可靠、价格低廉。可采用多模光纤。

答案:对PIN型光电二极管是一种在

P型半导体和N型半导体之间设置了一层本征半导体P层的器件。

答案:错不同模式的光在光纤中传输方向和路径是不同的，沿光纤轴前进的光走的路径最短，而与轴线交角大的光所走的路径则较长，所以不同模式的光达到另一端的时间会有差别，进而引起色散。

答案:对因光纤布拉格光栅的应变量很小，所以一般用微应变来表示。1个微应变是10-3应变。

答案:错水凝胶是一种主链或支链含有大量亲水性基团的三维网状交联高分子体系，其性质柔软，能保持一定的形状，具有良好的生物相容性和氧可渗透性。水凝胶的特点是：生物相容性差；2、良好溶液离子透过率；较好气体通过率；4、柔性集成智能器件。

答案:错光纤SPR传感器分为在线传输式和终端反射式两种。在线传输式将光纤中间一段包层去掉或者使包层直径增大，将金属涂覆在这段光纤中，入射光在全反射作用下经纤芯传播，在倏逝波的作用下激发金属中的自由电子产生表面等离子体波，通过监测从光纤另一端传输的反射光的变化研究外界环境的变化。

答案:错光纤荧光温度传感系统结构主要由温敏荧光物质材料、荧光探头，激励光源、耦合器件和信号采集检测单元组成。

答案:对荧光光纤温度传感器根据荧光信号处理方式不同可分为荧光强度型、荧光强度比型和荧光寿命型三种。

答案:对由于外界环境的变化对共振吸收峰的位置会有影响，因此在光纤SPR传感器中，可以通过监测传感器共振峰位置的改变量对外界环境的变化量进行测量。

答案:对光纤布拉格光栅的反射率越高，返回到测量系统的光功率就越小，相应的测量距离就越短。如果反射率越小，噪声对其影响就越大。推荐反射率大于90%。

答案:错成栅所用紫外光源采用准分子激光器、倍频染料激光器和倍频氩离子激光器等紫外光源。普通光纤的紫外光敏性有限，不能写出高反射率的光栅，可以采用载氢和掺杂的方法提高光敏性。

答案:对FBG封装设计一方面是为了对光纤进行保护，能够保持稳定的性能实现长期的测量，另一方面则是为了改变光纤光栅对待测物理参量的灵敏度，根据实际测试要求，对传感器进行增敏或者降敏，更适应实际测量环境的需求。

答案:对光纤布拉格光栅方法包括双光束横向干涉法、振幅掩膜法、飞秒激光刻写法等。长周期光纤光栅的写入方法包括振幅掩模法、熔融拉锥法和微透镜阵列写入法等。

答案:错光纤布拉格光栅传感器波长指光纤布拉格光栅反射谱尖峰的中心波长。峰值波长随着应变和温度的改变而改变。

答案:对光纤布拉格光栅边模抑制比指的是光纤布拉格光栅主峰的反射率与最高的次峰反射率的比值。

答案:对光纤光栅解调方法包括光谱分析法、匹配光栅滤波法、法布里-泊罗腔法、非平衡马赫一曾德干涉法、迈克尔逊干涉法、可调谐窄带光源法等。

答案:对光纤光栅的定义为折射率呈周期性变化的光无源器件。按周期大小分为短周期光纤光栅和倾斜光纤光栅。

答案:错分布式拉曼温度光纤传感器原理是光纤中自发拉曼散射的斯托克斯光与温度紧密相关。采用反斯托克斯与斯托克斯比值的分布式光纤温度测量，其结果消除了光源波动、光纤弯曲等因素的影响。

答案:错分布式光纤传感技术根据传感的原理分类主要有三种:分别为基于瑞利散射的振动敏感型光纤传感技术，基于拉曼散射的温度敏感性光纤传感技术，以及基于光纤布拉格光栅的应变、温度敏感型光纤传感技术。

答案:错B-OTDR优点：a.可以连续分布式测量温度和应变，b.高的温度和应变分辨率，c.高空间分辨率，d.超长传感范围，超过80公里，e同一根光纤既可用于传感，也可用于通信。

答案:对布里渊散射的光纤传感技术用于温度和应变测量的原理。

答案:对分布式光纤传感器包括三个特征参量。第一个特征参量为空间分辨率，空间分辨率是分布式光纤传感器所能分辨的最小空间距离。第二个特征参量是时间分辨率：时间分辨率是指分布式光纤传感器对被测量达到被测的分辨率所需的时间，它表示分布式光纤传感器实现测量实时性。第三个特征参量为被测量分辨率：指分布式光纤传感器对被测量能正确测量的程度。

答案:对分布式光纤传感器有以下优点：一是空间范围大；二是传感和传光为同一根光纤，传感部分结构简单，使用方便。第三个优点是性价比高。

答案:对反射式强度调制光纤传感器的优点：原理简单，体积小，性能可靠、设计灵活、加个低廉、带宽高、频率响应快等，在要求成本和采样速率的高精度、非接触式测量领域更具吸引力，应用范围广，已经广泛应用于位移、振动、压力、应那边、表面粗糙度、温度等物理量的测量。

答案:对反射式强度调制：输入光纤将光源的光射向被测物体表面，再从被测面反射到另一根输出光纤中，其光强的大小与被测表面与光纤间的距离d无关。

答案:对光纤干涉仪与传统的分立元件干涉仪相比不容易准直，测量的动态范围大。

答案:错强度调制的定义为利用被测量直接或间接地改变光纤中传输光的强度，再通过测量光强的变化检测出被测量的方法。分别为反射式强度调制、透射式强度调制、折射率强度调制、光模式强度调制、光吸收系数强度调制。

答案:对应力应变效应是指当光纤受到纵向（即轴向）的机械应力的作用使，光纤的长度、芯径以及纤芯折射率都将发生变化，这些变化将导致光纤中光波波长的变化。

答案:错相位调制定义是利用外界因素改变光纤中光波的相位，通过检测相位变化来测量被测量的方法。

答案:对光调制是将信息加到载波光波上，使载波光波的某一参数随外加信号变化而变化，这些参数包括光波的强度、相位、频率、偏振和波长等。

答案:对偏振调制的定义为利用外界物理量改变光的偏振特性，通过检测光偏振态的变化来检测物理量的调制技术。偏振态调制型光纤传感器通常基于电光、磁光和弹光效应。最为典型的偏振态调制效应有光的吸收效应。

答案:错电光效应是指某些各向同性的透明物质在电场作用下显示出光学各向异性，物质的折射率因外加电场而发生变化的现象。分为一次电光效应和二次电光效应。

答案:对当线偏振光沿磁场方向通过置于磁场中的磁光介质时，其偏振面发生旋转的现象称为磁致旋光效应。

答案:对同一光源同一光路，两束相向传播光之间的光程差或相位差与其光学系统相对于惯性空间旋转的角速度成正比的效应为sagnac效应。

答案:对在一个波长范围内，若某种介质对于通过它的各种波长的光波性都能几乎均匀的吸收，即吸收系数与波长无关，则称为选择性吸收。

答案:错光纤传感用光源要求首先是光源的体积小，便于与光纤耦合。光源工作时需要稳定性好、噪声小，能在室温下连续长期工作，光源要便于维护，使用方便。

答案:对激光器的特性](1)激光的高亮度。(2).激光的方向性差。(3).激光的高单色性。(4).激光的高相干性等特点。按照增益介质分为气体激光器、固体激光器、液体激光器、半导体激光器等。

答案:错光纤传感器按光纤的作用分类分功能型光纤传感器。优点：结构紧凑，灵敏度高。非功能型传感器：是利用其它敏感元件感受被测量的变化，光纤仅作为信息的传输介质。

答案:对光纤传感用光源种类包括相干光源，主要由半导体激光器LD、He-Ne激光器、固体激光器等。和非相干光源：包括LED、白炽光源等。

答案:对光纤传感对光探测器的要求线性好、灵敏度高、响应频带宽、响应速度快、动态特性好，性能稳定、噪声小。

答案:对数值孔径表示光纤接收的能力，数值孔径越大，接收光线的能力越指弱，与光源的耦合效率越高。其取值的大小要兼顾光纤接收光的能力和对模式色散的影响。定义光纤孔径角的正弦值与入射界面折