2025年大學(xué)《化學(xué)測量學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫——光纖傳感技術(shù)在化學(xué)測定中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項的字母填在題后的括號內(nèi)。）1.光纖中能傳播多種模式的光是（）。A.多模光纖B.單模光纖2.光纖干涉型傳感器的核心部分是（）。A.光源B.光纖C.干涉儀D.檢測器3.下列哪種光纖傳感技術(shù)對環(huán)境溫度變化不敏感？（）A.莫爾干涉儀B.法布里-珀羅干涉儀C.相位調(diào)制型傳感器4.在光纖pH傳感器中，通常用作敏感材料的離子是（）。A.Na+B.K+C.H+D.Ca2+5.光纖氣體傳感器的主要傳感機理是（）。A.光纖的折射率變化B.光纖的長度變化C.光源的強度變化D.光纖的偏振態(tài)變化6.光纖傳感技術(shù)最大的優(yōu)點之一是（）。A.成本低B.抗電磁干擾C.體積小D.易于集成7.下列哪種材料不適合用于制造光纖？（）A.SiO2B.GeO2C.NaClD.ZrO28.光纖化學(xué)傳感系統(tǒng)中的檢測器主要作用是（）。A.產(chǎn)生光信號B.傳輸光信號C.放大和處理光信號D.改變光信號的模式9.微型光纖化學(xué)傳感器的主要發(fā)展趨勢是（）。A.提高靈敏度B.增大體積C.提高成本D.降低集成度10.光纖傳感技術(shù)在未來可能的主要應(yīng)用領(lǐng)域是（）。A.環(huán)境監(jiān)測B.醫(yī)療診斷C.食品安全D.以上都是二、填空題（每題2分，共20分。請將正確答案填在題后的橫線上。）1.光在光纖中傳輸時，主要依靠_________的全反射原理。2.光纖的損耗主要分為_________損耗和_________損耗兩大類。3.常見的干涉型光纖傳感器有_________干涉儀和_________干涉儀。4.光纖pH傳感器通常利用_________與H+離子結(jié)合后性質(zhì)的變化來測量pH值。5.光纖氣體傳感器根據(jù)傳感機理可以分為_________型、_________型和_________型。6.光纖傳感技術(shù)具有_________、_________、_________等優(yōu)點。7.光纖化學(xué)傳感系統(tǒng)的核心部分是_________。8.光纖傳感技術(shù)的發(fā)展方向包括_________、_________、_________等。9.微型光纖化學(xué)傳感器可以實現(xiàn)_________和_________的檢測。10.光纖傳感技術(shù)在_________、_________、_________等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。三、簡答題（每題5分，共25分。請簡要回答下列問題。）1.簡述光纖的基本結(jié)構(gòu)及其各自的作用。2.簡述光纖干涉?zhèn)鞲械脑怼?.簡述光纖pH傳感器的原理及其優(yōu)缺點。4.簡述光纖化學(xué)傳感系統(tǒng)的主要組成部分及其功能。5.簡述光纖傳感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用及其優(yōu)勢。四、計算題（10分。請根據(jù)題目要求進(jìn)行計算。）已知某光纖干涉型傳感器的光程差變化量為ΔL=1.0μm，該傳感器的靈敏度K=0.1nm/μm，請計算該傳感器對應(yīng)的相位變化量Δφ和波長變化量Δλ。五、論述題（25分。請根據(jù)題目要求進(jìn)行論述。）試論述光纖傳感技術(shù)在未來的發(fā)展趨勢及其可能面臨的挑戰(zhàn)。試卷答案一、選擇題1.A2.C3.C4.C5.A6.B7.C8.C9.A10.D二、填空題1.全反射2.消耗，固有3.莫爾，法布里-珀羅4.氫離子交換膜5.光吸收，光折射，熒光猝滅6.抗電磁干擾，耐腐蝕，體積小7.傳感頭8.微型化，智能化，網(wǎng)絡(luò)化9.物理量，化學(xué)量10.環(huán)境監(jiān)測，食品安全，醫(yī)療診斷三、簡答題1.光纖的基本結(jié)構(gòu)包括纖芯和包層。纖芯是光纖的中心部分，用于傳輸光信號，通常由高折射率的材料制成。包層是圍繞纖芯的外層，用于束縛光信號在纖芯中傳輸，通常由折射率略低于纖芯的材料制成。2.光纖干涉?zhèn)鞲械脑硎腔诠獠ǖ母缮娆F(xiàn)象。當(dāng)光信號通過光纖時，如果光纖的某些參數(shù)發(fā)生變化（如長度、折射率等），會導(dǎo)致光信號的相位發(fā)生變化，從而引起干涉條紋的移動或變化。通過測量干涉條紋的變化，可以感知光纖參數(shù)的變化，進(jìn)而實現(xiàn)傳感。3.光纖pH傳感器的原理是基于氫離子交換膜對H+離子的選擇性響應(yīng)。當(dāng)pH值發(fā)生變化時，氫離子濃度發(fā)生變化，導(dǎo)致敏感膜的性質(zhì)發(fā)生變化，進(jìn)而引起光纖的折射率或長度變化，通過測量這些變化可以實現(xiàn)對pH值的測量。優(yōu)點是抗電磁干擾、耐腐蝕、體積小等；缺點是響應(yīng)時間較長、易受溫度影響等。4.光纖化學(xué)傳感系統(tǒng)的主要組成部分包括光源、光纖、傳感頭、檢測器和信號處理系統(tǒng)。光源用于產(chǎn)生光信號；光纖用于傳輸光信號；傳感頭用于感知外界環(huán)境的變化，并將其轉(zhuǎn)化為光信號的變化；檢測器用于接收光纖傳輸過來的光信號，并將其轉(zhuǎn)換為電信號；信號處理系統(tǒng)用于放大、處理和解析電信號，最終得到被測量的信息。5.光纖傳感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用主要包括水質(zhì)監(jiān)測、大氣污染監(jiān)測、土壤污染監(jiān)測等。優(yōu)勢在于其抗電磁干擾、耐腐蝕、體積小、可埋設(shè)等特性，使得它能夠在惡劣環(huán)境下進(jìn)行長期、連續(xù)的監(jiān)測，且便于實現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸和自動控制。四、計算題Δφ=2π*ΔL/λ=2π*1.0μm/1550nm=0.40radΔλ=K*ΔL=0.1nm/μm*1.0μm=0.1nm五、論述題光纖傳感技術(shù)在未來的發(fā)展趨勢主要包括微型化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等方面。微型化是指將光纖傳感器小型化，使其能夠嵌入到各種小型設(shè)備中，實現(xiàn)微型化傳感。智能化是指將光纖傳感器與智能算法相結(jié)合，實現(xiàn)智能感知、智能診斷和智能決策。網(wǎng)絡(luò)化是指將多個光纖傳感器連接起來，形成一個光纖傳感網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)