2025年大學(xué)《光電信息材料與器件-光電檢測技術(shù)》考試參考題庫及答案解析單位所屬部門：________姓名：________考場號：________考生號：________一、選擇題1.光電檢測技術(shù)中，利用物體對光的吸收特性進(jìn)行檢測的是（）A.光電效應(yīng)B.聲光效應(yīng)C.熱釋電效應(yīng)D.晶體管效應(yīng)答案：A解析：光電效應(yīng)是指物體在受到光照時產(chǎn)生電學(xué)現(xiàn)象，包括外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)和光電導(dǎo)效應(yīng)等。其中，內(nèi)光電效應(yīng)主要利用材料對光的吸收導(dǎo)致電導(dǎo)率變化，是吸收型光電檢測技術(shù)的基礎(chǔ)。聲光效應(yīng)是光與聲波相互作用的現(xiàn)象，熱釋電效應(yīng)是某些晶體在溫度變化時產(chǎn)生電荷的現(xiàn)象，晶體管效應(yīng)是半導(dǎo)體器件的電流控制特性。故利用物體對光的吸收特性進(jìn)行檢測的是光電效應(yīng)。2.光電二極管在反向偏置狀態(tài)下工作，其主要的工作原理是（）A.光生伏特效應(yīng)B.光電導(dǎo)效應(yīng)C.光電發(fā)射效應(yīng)D.光電感應(yīng)效應(yīng)答案：A解析：光電二極管在反向偏置狀態(tài)下，PN結(jié)耗盡層加寬，當(dāng)光子入射到耗盡層時，光子能量足以激發(fā)出電子-空穴對，這些載流子在反向電場作用下分別向耗盡層兩端移動，形成光電流。這種現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)，是光電二極管在反向偏置狀態(tài)下的主要工作原理。光電導(dǎo)效應(yīng)是光照導(dǎo)致材料電導(dǎo)率變化，光電發(fā)射效應(yīng)是光照導(dǎo)致物體表面發(fā)射電子，光電感應(yīng)效應(yīng)不是光電檢測中的標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語。3.光電倍增管與普通光電二極管相比，其主要優(yōu)勢是（）A.靈敏度高B.響應(yīng)速度快C.工作電壓低D.制造工藝簡單答案：A解析：光電倍增管通過光電陰極發(fā)射的光電子經(jīng)過一系列倍增極的倍增，最終在陽極產(chǎn)生較大的電流輸出，因此其內(nèi)部增益很高，靈敏度遠(yuǎn)高于普通光電二極管。普通光電二極管直接將光生載流子收集形成電流，沒有內(nèi)部增益機(jī)制。響應(yīng)速度、工作電壓和制造工藝方面，光電倍增管通常不如普通光電二極管具有優(yōu)勢。4.在光電檢測系統(tǒng)中，調(diào)制解調(diào)技術(shù)的目的是（）A.提高檢測精度B.增強(qiáng)抗干擾能力C.減小檢測范圍D.降低檢測成本答案：B解析：調(diào)制解調(diào)技術(shù)通過將信號疊加在載波上傳輸，可以有效抑制噪聲干擾。接收端通過解調(diào)恢復(fù)原始信號，從而提高系統(tǒng)的抗干擾能力。調(diào)制解調(diào)技術(shù)本身并不直接提高檢測精度，也不改變檢測范圍，對檢測成本的影響也較小。其核心作用是增強(qiáng)信號傳輸?shù)目垢蓴_性能。5.光纖傳感器中，基于光纖彎曲損耗原理的傳感器是（）A.光時域反射計(jì)B.光纖光柵傳感器C.色散式光纖傳感器D.彎曲光纖傳感器答案：D解析：彎曲光纖傳感器利用光纖彎曲時導(dǎo)致的光功率損耗變化來感知外界物理量。光纖彎曲會改變光纖的傳輸模式，導(dǎo)致部分光功率泄露或產(chǎn)生彎曲損耗，通過測量這種損耗變化可以檢測彎曲程度或其他相關(guān)物理量。光時域反射計(jì)基于背向反射原理，光纖光柵傳感器基于折射率變化原理，色散式光纖傳感器基于光纖色散特性原理。6.光電檢測系統(tǒng)中，信號調(diào)理電路的主要功能是（）A.信號放大B.信號濾波C.信號轉(zhuǎn)換D.以上都是答案：D解析：信號調(diào)理電路是光電檢測系統(tǒng)的重要組成部分，其主要功能包括信號放大、濾波和轉(zhuǎn)換等。放大電路將微弱的光電信號放大到適合后續(xù)處理或顯示的水平；濾波電路去除信號中的噪聲和干擾；轉(zhuǎn)換電路將信號轉(zhuǎn)換為不同的形式，如將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，或進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換等。因此，信號調(diào)理電路的主要功能是以上各項(xiàng)的綜合體現(xiàn)。7.光電傳感器的主要性能指標(biāo)不包括（）A.靈敏度B.響應(yīng)時間C.頻率響應(yīng)D.防護(hù)等級答案：D解析：光電傳感器的性能指標(biāo)主要包括靈敏度、響應(yīng)時間、頻率響應(yīng)、線性度、重復(fù)性、分辨率等，這些指標(biāo)直接反映了傳感器的測量能力和性能。防護(hù)等級是電氣設(shè)備外殼防護(hù)能力的等級劃分，屬于機(jī)械和防護(hù)特性，不屬于光電傳感器的主要性能指標(biāo)范疇。防護(hù)等級雖然對傳感器的應(yīng)用環(huán)境有重要意義，但不是傳感器本身的測量性能指標(biāo)。8.光電探測器的主要類型不包括（）A.光電二極管B.光電倍增管C.光電晶體管D.光纖傳感器答案：D解析：光電探測器是將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的器件，主要類型包括光電二極管、光電倍增管、光電晶體管、光電倍增管陣列等。光纖傳感器是利用光纖作為傳感元件的傳感器系統(tǒng)，其核心探測元件仍然是上述類型的光電探測器，但光纖傳感器本身是一個完整的傳感系統(tǒng)，而不是基本的探測器件。因此，光纖傳感器不屬于光電探測器的主要類型。9.光電檢測系統(tǒng)中，噪聲的主要來源不包括（）A.熱噪聲B.散粒噪聲C.閃絡(luò)噪聲D.接觸噪聲答案：D解析：光電檢測系統(tǒng)中的噪聲主要來源于光探測器和電子電路，常見噪聲類型包括熱噪聲（電阻熱騷動產(chǎn)生）、散粒噪聲（電流或光子統(tǒng)計(jì)漲落產(chǎn)生）、閃絡(luò)噪聲（半導(dǎo)體表面態(tài)引起）等。接觸噪聲是電接觸不良產(chǎn)生的噪聲，在理想的光電檢測系統(tǒng)中通常不是主要噪聲來源，除非電路連接存在嚴(yán)重問題。故接觸噪聲不是光電檢測系統(tǒng)的主要噪聲來源。10.光電檢測技術(shù)中，非接觸式檢測的主要優(yōu)點(diǎn)是（）A.檢測精度高B.可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程檢測C.檢測速度慢D.成本低廉答案：B解析：非接觸式光電檢測技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是可以不接觸被測物體進(jìn)行檢測，從而避免了接觸式檢測可能帶來的磨損、損傷或測量誤差。同時，非接觸式檢測可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程或在線檢測，提高檢測效率和適用性。非接觸式檢測的精度、速度和成本取決于具體技術(shù)和應(yīng)用，并非絕對具有優(yōu)勢。其最主要和最突出的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程檢測。11.光電檢測系統(tǒng)中，對于微弱信號的檢測，通常采用（）A.直接放大電路B.調(diào)制解調(diào)技術(shù)C.信號平均技術(shù)D.高通濾波技術(shù)答案：B解析：微弱信號的檢測容易受到噪聲的干擾，直接放大會同時放大信號和噪聲，導(dǎo)致信噪比降低。調(diào)制解調(diào)技術(shù)通過將微弱信號調(diào)制到高頻載波上傳輸，可以有效抑制低頻噪聲，提高信噪比，從而實(shí)現(xiàn)微弱信號的可靠檢測。信號平均技術(shù)適用于周期性噪聲的抑制，高通濾波技術(shù)用于濾除低頻信號，均不是檢測微弱信號的主要方法。12.光纖傳感器中，基于法布里-珀羅干涉原理的傳感器是（）A.光纖布拉格光柵傳感器B.衰減式光纖傳感器C.相位調(diào)制光纖傳感器D.干涉型光纖傳感器答案：D解析：干涉型光纖傳感器是基于光的干涉原理構(gòu)建的，其中法布里-珀羅干涉儀是最典型的結(jié)構(gòu)，通過測量干涉條紋的變化來感知外界物理量。光纖布拉格光柵是利用光纖折射率周期性變化產(chǎn)生布拉格反射的傳感器，衰減式光纖傳感器基于光纖損耗變化原理，相位調(diào)制光纖傳感器基于光纖相位變化原理。故基于法布里-珀羅干涉原理的是干涉型光纖傳感器。13.光電成像系統(tǒng)中，決定圖像分辨率的主要因素是（）A.傳感器尺寸B.光源強(qiáng)度C.透鏡質(zhì)量D.信號處理速度答案：C解析：光電成像系統(tǒng)的分辨率是指系統(tǒng)能夠分辨的最小細(xì)節(jié)或?qū)Ρ榷茸畈畹募?xì)節(jié)的能力，主要由光學(xué)系統(tǒng)的分辨率決定，特別是物鏡的分辨率。根據(jù)衍射極限理論，物鏡的分辨率與其孔徑和所用光波波長有關(guān)，高質(zhì)量的光學(xué)透鏡能夠提供更高的分辨率，將更多的細(xì)節(jié)成像在傳感器上。傳感器尺寸、光源強(qiáng)度和信號處理速度對成像質(zhì)量有影響，但不是決定分辨率的主要因素。14.光電傳感器中，屬于主動式傳感器的是（）A.光電二極管B.光敏電阻C.光束遮斷型傳感器D.光纖光柵傳感器答案：C解析：主動式傳感器是指需要自身發(fā)射探測信號，并通過接收被測對象對探測信號的響應(yīng)來進(jìn)行檢測的傳感器。光束遮斷型傳感器發(fā)射光束，當(dāng)有物體遮擋光束時，接收器檢測到光束中斷，從而實(shí)現(xiàn)檢測，屬于主動式傳感器。光電二極管、光敏電阻和光纖光柵傳感器都是被動式傳感器，它們直接接收環(huán)境中的光輻射或通過光纖傳輸?shù)墓庑盘栠M(jìn)行檢測，不需要自身發(fā)射探測信號。15.光電檢測系統(tǒng)中，為了抑制工頻干擾，通常采用（）A.高通濾波器B.低通濾波器C.差分放大器D.接地屏蔽技術(shù)答案：C解析：工頻干擾通常是50Hz或60Hz的周期性干擾，具有固定的頻率。為了抑制這種干擾，可以采用差分放大器，利用其對共模信號（包括工頻干擾）的抑制能力來提高信噪比。高通濾波器濾除低頻信號，低通濾波器濾除高頻信號，均不能有效抑制工頻干擾。接地屏蔽技術(shù)主要用于防止電磁干擾，對工頻干擾的抑制效果有限，且需要正確實(shí)施。16.光電倍增管的工作電壓通常為（）A.幾伏B.幾十伏C.幾百伏D.幾千伏答案：D解析：光電倍增管通過多級倍增極將光電子信號逐級放大，實(shí)現(xiàn)很高的內(nèi)部增益。為了驅(qū)動各級倍增極上的二次電子發(fā)射，需要施加較高的電壓。通常，光電倍增管的工作電壓范圍在幾百伏到幾千伏之間，具體取決于器件的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)。幾伏的電壓不足以驅(qū)動倍增過程，幾十伏和幾百伏的電壓通常只能驅(qū)動簡單的光電二極管或光電倍增管的最初級倍增極。17.光纖傳感器中，基于光纖色散原理的傳感器是（）A.相位調(diào)制光纖傳感器B.偏振調(diào)制光纖傳感器C.色散式光纖傳感器D.彎曲光纖傳感器答案：C解析：色散式光纖傳感器是基于光纖色散特性構(gòu)建的傳感器，通過測量光纖中光信號的色散變化來感知外界物理量。光纖的色散包括模式色散和材料色散，當(dāng)外界物理量（如溫度、應(yīng)變）引起光纖參數(shù)變化時，會改變光信號的色散值，通過檢測這種變化可以實(shí)現(xiàn)傳感。相位調(diào)制光纖傳感器基于光纖相位變化原理，偏振調(diào)制光纖傳感器基于光纖偏振態(tài)變化原理，彎曲光纖傳感器基于光纖彎曲損耗原理。18.光電檢測系統(tǒng)中，信號調(diào)理電路的輸入端通常連接（）A.光源B.光探測器C.顯示器D.記錄儀答案：B解析：光電檢測系統(tǒng)的信號調(diào)理電路主要用于對光探測器輸出的微弱電信號進(jìn)行處理，如放大、濾波、轉(zhuǎn)換等，以獲得適合后續(xù)處理或顯示的信號。因此，信號調(diào)理電路的輸入端必須連接光探測器，接收其產(chǎn)生的電信號。光源是提供探測光的設(shè)備，顯示器和記錄儀是系統(tǒng)的輸出設(shè)備，不是信號調(diào)理電路的輸入連接對象。19.光電成像系統(tǒng)中，通常使用（）A.紅外光源B.可見光光源C.不可見光光源D.任何光源答案：B解析：光電成像系統(tǒng)最常用的光源是可見光光源，因?yàn)槿搜蹖梢姽庾蠲舾?，且可見光光源技術(shù)成熟、成本相對較低。雖然紅外光源和不可見光光源在特定成像應(yīng)用中有其優(yōu)勢，例如熱成像、夜視等，但它們不是光電成像系統(tǒng)的通用光源。紅外光源需要特殊的探測器，不可見光光源的應(yīng)用場景有限。因此，通常情況下，光電成像系統(tǒng)使用可見光光源。20.光電傳感器中，響應(yīng)速度最快的傳感器是（）A.光電二極管B.光電倍增管C.光敏電阻D.光電晶體管答案：A解析：光電傳感器的響應(yīng)速度主要取決于其內(nèi)部載流子的產(chǎn)生和漂移過程。光電二極管由于結(jié)構(gòu)簡單，通常只有少數(shù)載流子參與導(dǎo)電，且其PN結(jié)電容較小，因此響應(yīng)速度最快，可以高達(dá)納秒甚至皮秒級別。光電倍增管由于增益過程和級間電容的存在，響應(yīng)速度相對較慢，通常在微秒到毫秒級別。光敏電阻和光電晶體管由于內(nèi)部物理機(jī)制和結(jié)構(gòu)限制，響應(yīng)速度通常比光電二極管慢。二、多選題1.光電檢測系統(tǒng)中，常見的噪聲類型包括（）A.熱噪聲B.散粒噪聲C.分貝噪聲D.閃絡(luò)噪聲E.接觸噪聲答案：ABD解析：光電檢測系統(tǒng)中，信號受到各種噪聲的干擾，常見的噪聲類型主要有熱噪聲（電阻熱騷動產(chǎn)生）、散粒噪聲（電流或光子統(tǒng)計(jì)漲落產(chǎn)生）、閃絡(luò)噪聲（半導(dǎo)體表面態(tài)引起）等。分貝是表示噪聲強(qiáng)度或信號功率比的對數(shù)單位，不是噪聲類型。接觸噪聲是電接觸不良產(chǎn)生的噪聲，在理想或良好設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中通常不是主要噪聲來源。2.光纖傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)包括（）A.抗電磁干擾能力強(qiáng)B.傳輸損耗低C.傳感頭小，可進(jìn)行分布式傳感D.信號傳輸距離遠(yuǎn)E.成本低廉答案：ABCD解析：光纖傳感器具有多方面的優(yōu)點(diǎn)。由于光纖是絕緣體，且傳輸光信號，因此抗電磁干擾能力強(qiáng)（A）。光纖本身傳輸損耗低，信號衰減小，使得光纖傳感器可以傳輸信號到很遠(yuǎn)的距離（B,D）。光纖直徑很小，可以制作成小巧的傳感頭，并且利用光纖本身可以構(gòu)成分布式傳感系統(tǒng)（C）。然而，光纖傳感器通常需要專用的檢測設(shè)備和光纖熔接、連接等技術(shù)，其成本相對較高，不屬于低成本廉價的器件（E）。因此，ABCD是光纖傳感器的優(yōu)點(diǎn)。3.光電成像系統(tǒng)中，影響圖像質(zhì)量的因素主要有（）A.分辨率B.對比度C.動態(tài)范圍D.噪聲水平E.色彩飽和度答案：ABCD解析：光電成像系統(tǒng)的圖像質(zhì)量是評價其性能的重要指標(biāo)，主要受到多個因素的綜合影響。分辨率決定了系統(tǒng)能分辨的細(xì)節(jié)程度（A）。對比度反映了圖像中最亮和最暗區(qū)域之間的亮度差異，影響圖像的清晰度和可見度（B）。動態(tài)范圍是指系統(tǒng)能夠同時記錄的最小和最大信號強(qiáng)度范圍，決定了圖像中弱細(xì)節(jié)和強(qiáng)細(xì)節(jié)的顯示能力（C）。噪聲水平會降低圖像的清晰度，引入可見的顆粒感（D）。色彩飽和度是描述顏色的深淺程度，雖然與圖像視覺效果相關(guān)，但通常不是評價圖像質(zhì)量的主要技術(shù)參數(shù)，圖像質(zhì)量更側(cè)重于亮度、分辨率、對比度、動態(tài)范圍和噪聲等方面。因此，主要影響因素是ABCD。4.光電探測器的主要特性參數(shù)包括（）A.靈敏度B.響應(yīng)時間C.響應(yīng)光譜D.暗電流E.光譜響應(yīng)范圍答案：ABCDE解析：光電探測器是光電檢測系統(tǒng)的核心元件，其性能由多個特性參數(shù)表征。靈敏度是指探測器輸出信號大小與輸入光功率之比，反映了探測器的響應(yīng)強(qiáng)度（A）。響應(yīng)時間是指探測器對光信號變化的跟隨能力，即輸出信號達(dá)到穩(wěn)定值所需的時間（B）。響應(yīng)光譜（或光譜響應(yīng)范圍）是指探測器能夠有效響應(yīng)的光波長范圍（C,E）。暗電流是指探測器在完全沒有光照條件下產(chǎn)生的微小電流，反映了探測器的噪聲水平（D）。這些參數(shù)都是評價光電探測器性能的關(guān)鍵指標(biāo)。5.光電檢測系統(tǒng)中，信號調(diào)理電路可能包含的環(huán)節(jié)有（）A.信號放大B.信號濾波C.信號轉(zhuǎn)換D.驅(qū)動電路E.模數(shù)轉(zhuǎn)換答案：ABCE解析：信號調(diào)理電路是光電檢測系統(tǒng)中對探測器輸出的微弱信號進(jìn)行處理的關(guān)鍵部分，其目的是將信號轉(zhuǎn)換為適合后續(xù)處理、顯示或記錄的形式。常見的調(diào)理環(huán)節(jié)包括：信號放大，將微弱信號放大到合適的幅度（A）；信號濾波，去除信號中的噪聲和干擾，或者選擇特定頻段的信號（B）；信號轉(zhuǎn)換，例如將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，或進(jìn)行其他形式的信號變換（C）；模數(shù)轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，以便進(jìn)行數(shù)字處理（E）。驅(qū)動電路通常是為探測器或其他執(zhí)行元件提供所需功率的電路，雖然可能包含在系統(tǒng)級，但不是信號調(diào)理電路的核心功能環(huán)節(jié)。因此，ABCE是信號調(diào)理電路可能包含的環(huán)節(jié)。6.光纖傳感器按照傳感原理分類，主要類型有（）A.干涉型光纖傳感器B.衰減型光纖傳感器C.偏振型光纖傳感器D.相位調(diào)制光纖傳感器E.振幅調(diào)制光纖傳感器答案：ABCDE解析：光纖傳感器根據(jù)其傳感原理的不同，可以分為多種類型。干涉型光纖傳感器基于光的干涉原理，如法布里-珀羅干涉儀、邁克爾遜干涉儀等（A）。衰減型光纖傳感器基于光纖中光信號衰減的變化來感知外界物理量，如光纖光柵傳感器也屬于此類，通過應(yīng)變或溫度引起的光柵波長漂移體現(xiàn)衰減變化（B）。偏振型光纖傳感器基于光纖中偏振態(tài)的變化來傳感（C）。相位調(diào)制光纖傳感器基于外界物理量引起光纖相位變化來傳感（D）。振幅調(diào)制光纖傳感器基于外界物理量引起光纖中光信號振幅（強(qiáng)度）變化來傳感（E）。這些是基于不同物理原理實(shí)現(xiàn)的光纖傳感類型。7.光電倍增管與光電二極管相比，其特點(diǎn)包括（）A.靈敏度高B.響應(yīng)速度快C.需要較高的工作電壓D.易受光照損傷E.制造工藝復(fù)雜答案：ACE解析：光電倍增管與光電二極管相比，具有顯著不同的特點(diǎn)。光電倍增管通過內(nèi)部倍增極逐級放大光電子信號，因此其內(nèi)部增益很高，靈敏度遠(yuǎn)高于光電二極管（A）。光電倍增管通常需要在較高的負(fù)電壓下工作以驅(qū)動各倍增極（C）。光電倍增管對工作條件較為敏感，例如需要穩(wěn)定的溫度和高壓電源，且其靈敏度對光照強(qiáng)度有一定依賴性，過強(qiáng)光照可能導(dǎo)致光電陰極飽和或損傷（D）。光電倍增管結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包含多個倍增極和高壓供電電路，因此制造工藝比簡單的光電二極管復(fù)雜（E）。響應(yīng)速度方面，兩者都有快速響應(yīng)的型號，不能一概而論誰更快，但光電倍增管響應(yīng)時間通常在微秒到毫秒級別，而高速光電二極管可以達(dá)到納秒級別，所以B不一定正確。8.光電檢測系統(tǒng)中，為了提高信噪比可以采取的措施有（）A.使用低噪聲探測器B.增強(qiáng)信號光強(qiáng)度C.采用差分測量技術(shù)D.對信號進(jìn)行平均E.屏蔽系統(tǒng)接地答案：ABCD解析：信噪比（Signal-to-NoiseRatio,SNR）是衡量信號質(zhì)量的重要指標(biāo)，提高信噪比是光電檢測技術(shù)中的常見需求。使用低噪聲探測器可以直接降低噪聲水平，從而提高信噪比（A）。增強(qiáng)信號光強(qiáng)度可以提高光信號功率，相應(yīng)地增大信號幅度，有助于提高信噪比（B）。采用差分測量技術(shù)可以有效地抑制共模噪聲，例如工頻干擾等，從而提高信噪比（C）。對信號進(jìn)行平均（如時間平均或空間平均）可以抑制隨機(jī)噪聲，例如散粒噪聲和熱噪聲，提高信噪比（D）。屏蔽系統(tǒng)接地可以減少外部電磁干擾進(jìn)入系統(tǒng)，降低噪聲，提高信噪比（E）。因此，ABCD都是提高信噪比的有效措施。9.光纖傳感器中，影響光纖布拉格光柵（FBG）特性的主要因素有（）A.光柵中心波長B.光柵折射率調(diào)制深度C.光柵長度D.光纖直徑E.環(huán)境溫度答案：ABCE解析：光纖布拉格光柵（FBG）是一種重要的光纖傳感元件，其特性主要由以下幾個因素決定。光柵中心波長（BraggWavelength）λB是指光柵反射光譜的峰值波長，它由光柵的折射率調(diào)制深度Δn、光柵長度L和纖芯折射率n決定（λB=2nΛ，其中Λ為光柵周期，ΔnΛ為光柵總相位延遲）。光柵的折射率調(diào)制深度Δn決定了反射光譜的形狀和峰值高度（B）。光柵長度L影響光柵的總相位延遲和反射光譜的展寬程度（C）。環(huán)境溫度變化會引起光纖材料的熱伸縮和折射率變化，從而導(dǎo)致光柵中心波長漂移，這是FBG溫度傳感的基礎(chǔ)（E）。光纖直徑是光纖的基本幾何參數(shù)，對單根光纖本身特性影響較大，但對FBG作為傳感元件的波長特性影響不是直接的決定因素，除非直徑變化導(dǎo)致光纖參數(shù)（如有效折射率）發(fā)生顯著改變。因此，主要影響因素是ABCE。10.光電成像系統(tǒng)中，常見的圖像質(zhì)量評價指標(biāo)有（）A.分辨率B.對比度C.動態(tài)范圍D.噪聲水平E.色彩保真度答案：ABCDE解析：評價光電成像系統(tǒng)生成的圖像質(zhì)量需要從多個維度進(jìn)行考量。分辨率是衡量圖像能夠區(qū)分細(xì)節(jié)的能力（A）。對比度反映圖像中最亮和最暗區(qū)域之間的亮度差異，好的對比度使圖像更清晰易辨（B）。動態(tài)范圍是指系統(tǒng)能夠同時記錄和顯示的亮度范圍，高動態(tài)范圍能夠同時看清圖像的亮部和暗部細(xì)節(jié)（C）。噪聲水平是圖像中隨機(jī)出現(xiàn)的像素點(diǎn)，會降低圖像的清晰度和主觀質(zhì)量（D）。色彩保真度是指圖像中顏色的真實(shí)性和準(zhǔn)確性，對于彩色成像系統(tǒng)尤為重要（E）。這些指標(biāo)共同構(gòu)成了對光電成像系統(tǒng)圖像質(zhì)量的全面評價體系。11.光電檢測系統(tǒng)中，信號調(diào)理電路的功能包括（）A.信號放大B.信號濾波C.信號轉(zhuǎn)換D.驅(qū)動電路控制E.模數(shù)轉(zhuǎn)換答案：ABCE解析：信號調(diào)理電路是對光電探測器輸出的微弱電信號進(jìn)行處理的單元，其主要目的是將信號調(diào)整為適合后續(xù)處理、顯示或記錄的形式。常見的功能包括：信號放大（A），將微弱信號提升到足夠高的幅度；信號濾波（B），去除噪聲干擾或選擇特定頻段的信號；信號轉(zhuǎn)換（C），例如將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，或進(jìn)行阻抗匹配等；模數(shù)轉(zhuǎn)換（E），將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。驅(qū)動電路控制（D）通常是指為執(zhí)行元件（如電機(jī)、繼電器）提供驅(qū)動信號的電路，雖然可能包含在系統(tǒng)內(nèi)，但一般不屬于信號調(diào)理電路的核心功能范疇，信號調(diào)理主要針對探測器的輸出信號。12.光纖傳感器中，基于光纖彎曲損耗原理的傳感器類型有（）A.振幅調(diào)制光纖傳感器B.相位調(diào)制光纖傳感器C.偏振調(diào)制光纖傳感器D.彎曲光纖傳感器E.壓力感應(yīng)光纖傳感器答案：ADE解析：光纖彎曲損耗是指光纖彎曲時，由于模式耦合導(dǎo)致光功率泄漏到包層或周圍介質(zhì)中而造成的傳輸損耗增加現(xiàn)象?；诖嗽砜梢詷?gòu)建多種光纖傳感器。當(dāng)光纖被彎曲時，其傳輸損耗（振幅）會發(fā)生變化，因此可以制成振幅調(diào)制型傳感器（A），通過測量損耗變化感知外界物理量。彎曲本身也會引起光纖相位的變化，可以制成相位調(diào)制型傳感器（B），但這是利用相位變化，而非直接利用損耗變化。偏振態(tài)的變化與光纖彎曲有關(guān)，但偏振調(diào)制傳感器（C）主要基于偏振態(tài)變化原理。彎曲光纖傳感器（D）是直接利用光纖彎曲導(dǎo)致?lián)p耗變化進(jìn)行傳感的典型結(jié)構(gòu)。壓力感應(yīng)光纖傳感器（E）中，施加壓力會導(dǎo)致光纖變形和彎曲，從而引起彎曲損耗變化，實(shí)現(xiàn)壓力傳感。因此，ADE是基于光纖彎曲損耗原理的傳感器類型。13.光電成像系統(tǒng)中，影響圖像亮度的因素有（）A.光源強(qiáng)度B.物體反射率/透射率C.物距D.透鏡光闌孔徑E.傳感器靈敏度答案：ABDE解析：圖像亮度反映了圖像像素點(diǎn)的平均亮度水平。影響圖像亮度的因素主要包括：光源強(qiáng)度（A），光源提供的照度越高，成像物體接收到的光越多，圖像亮度通常越高；物體反射率或透射率（B），物體對光的吸收和反射/透射能力決定了其自身的亮度，進(jìn)而影響成像亮度；透鏡光闌孔徑（D），光闌孔徑?jīng)Q定了進(jìn)入成像系統(tǒng)的光通量大小，孔徑越大，進(jìn)入的光越多，圖像亮度越高；傳感器靈敏度（E），傳感器對光信號的響應(yīng)能力，靈敏度越高，能檢測到的微弱光信號越多，最終形成的圖像亮度可能越高。物距（C）主要影響成像的清晰度（景深）和放大倍數(shù)，對絕對亮度值的影響不是直接的，雖然極端物距可能影響光照條件，但通常不是主要因素。14.光電探測器的主要噪聲來源有（）A.熱噪聲B.散粒噪聲C.閃絡(luò)噪聲D.接觸噪聲E.化學(xué)噪聲答案：ABC解析：光電探測器在接收光信號的同時，其自身電路和材料特性會產(chǎn)生各種噪聲，影響信號質(zhì)量。常見的噪聲來源包括：熱噪聲（A），也稱為約翰遜-奈奎斯特噪聲，是電阻中載流子熱運(yùn)動引起的隨機(jī)電流或電壓波動，幾乎所有電子器件都有；散粒噪聲（B），也稱為Shot噪聲，是電流或光子流的統(tǒng)計(jì)漲落引起的噪聲，與信號電流或光子通量成正比；閃絡(luò)噪聲（C），主要存在于半導(dǎo)體器件中，尤其是在反向偏置或低電流下，表現(xiàn)為電流的隨機(jī)波動，與器件表面態(tài)或體缺陷有關(guān)。接觸噪聲（D）通常與電接觸不良有關(guān)，在理想設(shè)計(jì)和良好連接的系統(tǒng)中不是主要噪聲源?；瘜W(xué)噪聲（E）不是光電探測器中常見的標(biāo)準(zhǔn)噪聲分類術(shù)語。因此，主要噪聲來源是ABC。15.光纖傳感器按照結(jié)構(gòu)分類，主要類型有（）A.單模光纖傳感器B.多模光纖傳感器C.光纖布拉格光柵傳感器D.干涉型光纖傳感器E.光纖光柵傳感器答案：CDE解析：光纖傳感器可以根據(jù)其結(jié)構(gòu)或組成元件的不同進(jìn)行分類。其中，光纖布拉格光柵（FBG）傳感器（C）是一種利用光纖中折射率周期性變化導(dǎo)致光布拉格波長漂移來傳感的外部元件型傳感器。干涉型光纖傳感器（D）通常由光纖、光學(xué)元件（如干涉儀）和檢測器組成，利用干涉效應(yīng)變化進(jìn)行傳感。光纖光柵傳感器（E）是利用光纖光柵作為傳感元件的傳感器，其類型多樣，包括FBG等。單模光纖傳感器（A）和多模光纖傳感器（B）是依據(jù)光纖模式特性的分類，指的是構(gòu)成傳感系統(tǒng)所用的光纖類型，而不是傳感器的結(jié)構(gòu)類型。因此，CDE是根據(jù)結(jié)構(gòu)或傳感元件類型分類的主要光纖傳感器類型。16.光電倍增管的工作特性包括（）A.高內(nèi)部增益B.低噪聲水平C.需要較高的工作電壓D.對環(huán)境振動敏感E.響應(yīng)速度快答案：ABCD解析：光電倍增管（PMT）是一種高靈敏度的光電探測器，其工作特性包括：高內(nèi)部增益（A），通過多級倍增極實(shí)現(xiàn)電子信號的逐級放大，增益可達(dá)數(shù)萬至數(shù)百萬；低噪聲水平（B），由于其高增益，即使微弱的光信號也能產(chǎn)生可測量的電信號，使得其噪聲等效功率非常低；需要較高的工作電壓（C），各倍增極需要按順序施加逐級增高的負(fù)電壓才能正常工作；對環(huán)境振動敏感（D），特別是高壓供電部分，振動可能引起高壓波動和電子束偏轉(zhuǎn)，影響測量穩(wěn)定性；響應(yīng)速度（E）方面，PMT的響應(yīng)時間通常在微秒到毫秒級別，相比高速光電二極管，其響應(yīng)速度較慢。因此，ABCD是光電倍增管的主要工作特性。17.光電檢測系統(tǒng)中，常見的光源類型有（）A.激光器B.白熾燈C.光源LEDD.熱輻射源E.放射源答案：ABCDE解析：光電檢測系統(tǒng)中，根據(jù)不同的應(yīng)用需求，會使用多種類型的光源來提供探測所需的光。激光器（A）因其方向性好、單色性好、功率可調(diào)范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，在精密測量、激光雷達(dá)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。白熾燈（B）能產(chǎn)生連續(xù)寬譜輻射，常用于需要寬光譜或一般照明背景的場合。光源LED（C）具有體積小、功耗低、壽命長、易于調(diào)制等優(yōu)點(diǎn)，成為目前非常普及的光源。熱輻射源（D）如黑體輻射源，用于測量溫度或輻射特性。放射源（E）如放射性同位素，能發(fā)射特定波長的輻射，用于某些特殊檢測應(yīng)用，如工業(yè)探傷、醫(yī)學(xué)成像等。這些都是光電檢測系統(tǒng)中可能使用的光源類型。18.光纖傳感器中，影響光纖光柵（FBG）傳感性能的關(guān)鍵參數(shù)有（）A.光柵中心波長B.光柵折射率調(diào)制深度C.光柵長度D.光纖包層材料E.環(huán)境溫度系數(shù)答案：ABCE解析：光纖光柵（FBG）的傳感性能主要由其本身的結(jié)構(gòu)參數(shù)和環(huán)境響應(yīng)特性決定。光柵中心波長（A）是FBG傳感的核心特征量，它決定了FBG對何種物理量變化最敏感，以及傳感信號的讀出方式。光柵折射率調(diào)制深度（B）反映了光柵對光的耦合效率，影響反射光譜的強(qiáng)度和形狀，進(jìn)而影響傳感信號的靈敏度和線性度。光柵長度（C）影響光柵的總相位延遲和反射光譜的展寬，較長光柵通常具有更窄的反射譜，但可能降低帶寬。環(huán)境溫度系數(shù)（E）描述了FBG的中心波長或反射率隨環(huán)境溫度變化的靈敏程度，是溫度傳感應(yīng)用的關(guān)鍵參數(shù)。光纖包層材料（D）是光纖的基本組成部分，對于單根光纖的傳輸特性有重要影響，但對單個FBG作為傳感元件的波長傳感特性本身影響不是最直接的，除非涉及到包層與纖芯的相互作用變化。因此，關(guān)鍵參數(shù)是ABCE。19.光電成像系統(tǒng)中，常見的圖像質(zhì)量評價指標(biāo)除亮度、分辨率、對比度外，還包括（）A.動態(tài)范圍B.噪聲水平C.色彩保真度D.色彩飽和度E.色彩平衡答案：ABC解析：評價光電成像系統(tǒng)圖像質(zhì)量需要綜合考慮多個方面。除了亮度、分辨率和對比度這三個基本指標(biāo)外，還包括：動態(tài)范圍（A），指系統(tǒng)能夠同時記錄和表現(xiàn)的最小和最大亮度差異范圍；噪聲水平（B），圖像中隨機(jī)出現(xiàn)的像素點(diǎn)，影響圖像清晰度和主觀質(zhì)量；色彩保真度（C），指圖像中顏色的真實(shí)性和準(zhǔn)確性，對于彩色成像尤為重要。色彩飽和度（D）和色彩平衡（E）是色彩處理的指標(biāo)，影響圖像的視覺觀感，但通常不是評價成像系統(tǒng)本身核心性能的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量指標(biāo)，而是圖像處理或輸出結(jié)果相關(guān)的參數(shù)。因此，ABC是常見的圖像質(zhì)量評價指標(biāo)。20.光電傳感器系統(tǒng)中，信號調(diào)理電路可能包含的濾波器類型有（）A.低通濾波器B.高通濾波器C.帶通濾波器D.帶阻濾波器E.超外差濾波器答案：ABCD解析：信號調(diào)理電路中常使用濾波器來選擇或抑制特定頻率范圍的信號，以改善信噪比或滿足系統(tǒng)特定要求。低通濾波器（A）允許低頻信號通過，抑制高頻信號；高通濾波器（B）允許高頻信號通過，抑制低頻信號；帶通濾波器（C）允許特定頻段內(nèi)的信號通過，抑制該頻段外的信號；帶阻濾波器（D）抑制特定頻段內(nèi)的信號，允許該頻段外的信號通過。超外差濾波器（E）是一種特定的濾波器電路結(jié)構(gòu)，常用于射頻信號處理中，通過混頻將信號變換到中頻進(jìn)行放大和處理，雖然包含濾波環(huán)節(jié)，但“超外差濾波器”本身更側(cè)重于電路結(jié)構(gòu)而非濾波器類型分類。因此，ABCD是信號調(diào)理電路中可能包含的常見濾波器類型。三、判斷題1.光電倍增管的靈敏度主要取決于光電陰極的材料。（）答案：正確解析：光電倍增管的靈敏度（即輸出信號大小與輸入光功率之比）主要取決于光電陰極材料的特性，特別是其對特定波長光的量子效率（光電子產(chǎn)生率）。不同的光電陰極材料具有不同的工作波長范圍和量子效率，例如銻化銫陰極對紅外光敏感，而堿金屬陰極對可見光和紫外光敏感。量子效率越高，在相同光功率下產(chǎn)生的光電子越多，經(jīng)過倍增極放大后，輸出信號越強(qiáng)，即靈敏度越高。因此，光電倍增管的靈敏度主要取決于光電陰極的材料。2.光纖傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)是抗電磁干擾能力強(qiáng)。（）答案：正確解析：光纖傳感器利用光纖作為傳輸介質(zhì)，光纖本身是絕緣體，且傳輸光信號。由于光信號不受電磁場的影響，因此基于光纖的傳感器具有極強(qiáng)的抗電磁干擾能力。這是光纖傳感器相較于其他類型傳感器（如電感式、電容式傳感器）的一個顯著優(yōu)點(diǎn)，使其在強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下依然能夠穩(wěn)定工作。這是由光纖材料的物理特性決定的。3.光電成像系統(tǒng)的分辨率越高，圖像能分辨的細(xì)節(jié)就越多。（）答案：正確解析：光電成像系統(tǒng)的分辨率是指系統(tǒng)能夠分辨的最小細(xì)節(jié)或區(qū)分相鄰兩點(diǎn)的能力。分辨率越高，意味著系統(tǒng)能夠區(qū)分的細(xì)節(jié)越精細(xì)，圖像看起來就越清晰，包含的信息量就越大。分辨率是評價成像質(zhì)量的一個核心指標(biāo)，直接反映了圖像的清晰程度。4.光電探測器產(chǎn)生的噪聲只有熱噪聲一種。（）答案：錯誤解析：光電探測器在接收光信號的同時，其自身電路和材料特性會產(chǎn)生多種類型的噪聲，影響信號質(zhì)量。主要的噪聲來源包括：熱噪聲（約翰遜-奈奎斯特噪聲），電阻中載流子熱運(yùn)動引起的隨機(jī)電流或電壓波動；散粒噪聲（Shot噪聲），電流或光子流的統(tǒng)計(jì)漲落引起的噪聲；閃絡(luò)噪聲，主要存在于半導(dǎo)體器件中，表現(xiàn)為電流的隨機(jī)波動。因此，光電探測器產(chǎn)生的噪聲不僅僅是熱噪聲一種。5.光纖布拉格光柵（FBG）是一種基于法布里-珀羅干涉原理的傳感器。（）答案：正確解析：光纖布拉格光柵（FBG）是在光纖中通過周期性改變纖芯折射率形成的光學(xué)元件。當(dāng)光在FBG中傳播時，反射光會發(fā)生干涉，只有滿足布拉格條件的特定波長（λB=2nΛ，其中n為纖芯折射率，Λ為光柵周期）的光會被強(qiáng)烈反射。這種利用光在介質(zhì)周期性結(jié)構(gòu)中反射和干涉效應(yīng)的原理，與法布里-珀羅干涉儀的原理相似，都是基于光的干涉現(xiàn)象。因此，F(xiàn)BG是基于法布里-珀羅干涉原理的傳感器。6.光電成像系統(tǒng)中，對比度越高，圖像越清晰。（）答案：錯誤解析：對比度是指圖像中最亮和最暗區(qū)域之間的亮度差異。高對比度意味著圖像的明暗區(qū)域區(qū)分明顯，層次感強(qiáng)，通常看起來更清晰、更易于分辨。然而，對比度本身并不完全等同于清晰度。清晰度主要指圖像能分辨的細(xì)節(jié)程度，受分辨率等因素影響。雖然高對比度有助于提高清晰感，但低對比度圖像如果分辨率足夠高，依然可能相對清晰。因此，對比度越高，圖像越清晰的說法并不完全準(zhǔn)確，對比度主要影響圖像的可見度和細(xì)節(jié)表現(xiàn)力，而不是分辨率。7.光電二極管的響應(yīng)速度通常比光電倍增管快。（）答案：正確解析：光電二極管主要利用PN結(jié)的光電效應(yīng)，其內(nèi)部載流子數(shù)量較少，且通常結(jié)構(gòu)相對簡單，因此其響應(yīng)速度可以很快，高速型號的響應(yīng)時間可達(dá)納秒甚至皮秒級別。光電倍增管通過多級倍增極放大光電子信號，增益過程和級間電容的存在導(dǎo)致其響應(yīng)速度相對較慢，通常在微秒到毫秒級別。因此，光電二極管的響應(yīng)速度通常比光電倍增管快。8.光纖傳感器可以用于分布式傳感，而普通光電傳感器不能。（）答案：正確解析：光纖傳感器利用光纖本身作為傳感敏感元件或傳輸介質(zhì)。對于某些類型的光纖傳感器，如分布式光纖傳感系統(tǒng)（例如基于光纖彎曲損耗、法布里-珀羅干涉等原理的傳感器），可