傳感器應(yīng)用技術(shù) 習(xí)題及答案 項目九自測題

項目九自測題一、選擇題1.在測量某物理量（如位移）時，我們可以采用的傳感器是（C）。A.只能用該物理量對應(yīng)名稱的傳感器；B.可以采用多種的傳感器，但這些傳感器必須直接敏感于該物理量；C.可以采用多種的傳感器，但這些傳感器不必直接敏感于該物理量；D.任何一種傳感器都可以。2.光纖傳感器一般由三部分組成，除光纖之外，還必須有光源和(D)兩個重要部件A.反射鏡B.透鏡C.光柵D.光探測器3.（本題為多選題）光纖傳感器用的光纖主要有兩種：(AB)A.單模光纖B.多模光纖C.單晶光纖D.多晶光纖4.為了測量金屬內(nèi)部裂紋，我們可以采用（A）傳感器。A.渦流式；B.壓電式；C.光電式；D.壓阻式。5.（本題為多選題）測量絕緣材料薄膜的厚度，我們可以使用（AD）傳感器。A、渦流式；B、壓電式；C、光纖式；D、電容式。6.光纖傳感器的工作原理是基于（B）。A.入射光的頻譜與光電流的關(guān)系；B.光的折射定律；C.光的衍射；D.光的強度與光電流的關(guān)系。二、簡答題1.光纖傳感器的主要優(yōu)點是什么？求n1=1.46，n2=1.45的階躍型光纖的數(shù)值孔徑值；如果外部介質(zhì)為空氣n0=1，求光纖的最大入射角。答：優(yōu)點：抗電磁干擾能力強；靈敏度高；幾何形狀具有多方面的適應(yīng)性，可以制成任意形狀的光纖傳感器，可以制造傳感各種不同物理信息的器件；光纖傳感器可用于高壓，電氣噪聲，高溫，腐蝕或其他惡劣環(huán)境；而且具有與光纖遙測技術(shù)的內(nèi)在相容性。°2.試說明強度調(diào)制型光纖傳感器的工作原理、應(yīng)用及特點。答：這是一種利用被測對象的變化引起敏感元件的折射、吸收或反射等參數(shù)的變化，而導(dǎo)致光強度變化來實現(xiàn)敏感測量的傳感器。常見的有利用光纖的微彎損耗；各物質(zhì)的吸收特性:振動膜或液晶的反射光強度的變化；物質(zhì)因各種粒子射線或化學(xué)、機械的激勵而發(fā)光的現(xiàn)象，以及物質(zhì)的熒光輻射或光路的遮斷等來構(gòu)成壓力、振動、溫度、位移、氣體等各種強度調(diào)制型光纖傳感器。這類光纖傳感器的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、容易實現(xiàn)、成本低。其缺點是受光源強度的波動和連接器損耗變化等的影響較大。3.光在光纖中是怎樣傳輸?shù)?對光纖及入射光的入射角有什么要求?答：光在同一種介質(zhì)中是直線傳播的，當(dāng)光線以不同的角度入射到光纖端面時，在端面發(fā)生折射進(jìn)入光纖后，又入射到折射率較大的光密介質(zhì)(纖芯)與折射率較小的光疏介質(zhì)(包層)的交界面，光線在?該處有一部分投射到光疏介質(zhì)，一部分反射回光密介質(zhì)。對光纖的要求是包層和纖芯的折射率不同，且纖芯的折射率大于包層的折射率。對入射角的要求是入射角小于臨界角。4.簡述光纖傳感器的組成和工作原理。?答：光導(dǎo)纖維是利用光的全反射現(xiàn)象進(jìn)行導(dǎo)光的。?光纖的數(shù)值孔徑：θio一一臨界角n1一一纖芯折射率n2一一包層折射率?數(shù)值孔徑是光纖的一個重要參數(shù)，它能反映光纖的集光能力，光纖的NA越大，表明它可以在較大?數(shù)值孔徑是光纖的一個重要參數(shù)，它能反映光纖的集光能力，光纖的NA越大，表明它可以在較大入射角范圍內(nèi)輸入全反射光，集光能力就越強，光纖與光源的藕合越容易，且保證實現(xiàn)全反射向前傳播。但NA越大，光信號的畸變也越大，所以要適當(dāng)選擇NA的大小。水銀柱式光纖溫度開關(guān)1水銀柱式光纖溫度開關(guān)1一浸液2一自聚焦透鏡3-光纖4一水銀5.試說明遮光式光纖溫度計的工作原理。答：當(dāng)溫度升高時，水銀柱上升，到某一設(shè)定溫度時，水銀柱將兩根光纖間的光路遮斷，從而使輸出光強產(chǎn)生一個跳變。這種光纖開關(guān)溫度計可用于對設(shè)定溫度的控制，溫度設(shè)定值靈活可變。6.試說明圖示的雙金屬熱變形的遮光式光纖溫度的工作原理及特點。?熱雙金屬式光纖溫度開關(guān)1一遮光板2一雙金屬片答：當(dāng)溫度升高時，雙金屬的變形量增大，帶動遮光板在垂直方向=生位移從而使輸出光強發(fā)生變化。這種形式的光纖溫度計能測量10－?熱雙金屬式光纖溫度開關(guān)1一遮光板2一雙金屬片7.試說明偏振調(diào)制光纖傳感器的工作原理、應(yīng)用及特點。答：這是一種利用光的偏振態(tài)的變化來傳遞被測對象信息的傳感器。常見的有利用光在磁場中媒質(zhì)內(nèi)傳播的法拉第效應(yīng)做成的電流、磁場傳感器；利用光在電場中的壓電晶體內(nèi)傳播的泡爾效應(yīng)做成的電場、電壓傳感器；利用物質(zhì)的光彈效應(yīng)構(gòu)成的壓力、振動或聲傳感器；以及利用光纖的雙折射性構(gòu)成溫度、壓力、振動等傳感器。這類傳感器可以避免光源強度變化的影響，因此靈敏度高。8、試說明頻率調(diào)制光纖傳感器的工作原理、應(yīng)用。答：這是一種利用由被測對象引起的光頻率的變化來進(jìn)行監(jiān)測的傳感器。